專利名稱：高能效建筑照明及能量管理控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高能效建筑照明及能量管理控制系統(tǒng)，更具體的說，尤其涉 及一種設(shè)置有自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的高能效建筑照明及能量管理控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
伴隨著人類生產(chǎn)力的進(jìn)步和工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，世界能源消耗的速度越來越快， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了人口增長的速度。煤、石油、天然氣作為主要能源，都是“非再生能源”，據(jù)世界能 源組織的有關(guān)報(bào)道，世界上已探明的能源儲(chǔ)量只夠用幾十年，能源問題已經(jīng)到了非常嚴(yán)峻 的地步，如何節(jié)約能源已是人類面臨的重大問題，已引起世界各國政府的高度重視，我國政 府也不例外，已把節(jié)約能源作為我國一項(xiàng)長期的基本國策。中國已成為世界上產(chǎn)值能耗最 高的國家之一，據(jù)調(diào)查顯示，目前我國的能源利用效率僅為30%左右，比發(fā)達(dá)國家低約10 個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)值能耗比世界平均水平高兩倍多，由此，我國的節(jié)能事業(yè)不僅十分迫切，而且 還具有巨大的節(jié)能空間。建筑能耗是指建筑物在使用過程中的能耗，包括采暖、空調(diào)、照明、熱水、家用電器 的使用等。我國建筑能耗目前已經(jīng)超過一次能源消費(fèi)總量的1/4，達(dá)到27%左右。因此，建 筑節(jié)能是能源節(jié)約的重要領(lǐng)域，我國單位面積能耗相當(dāng)于氣候條件相近的發(fā)達(dá)國家的2至 3倍。據(jù)有關(guān)專家分析，如果大力開發(fā)和推廣應(yīng)用先進(jìn)的建筑節(jié)能技術(shù)，可以使我國公共建 筑節(jié)能50%以上。中央空調(diào)和建筑照明系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑中不可缺少的能耗運(yùn)行系統(tǒng)，中央 空調(diào)和建筑照明系統(tǒng)在給人們舒適的生活和工作環(huán)境的同時(shí)，又消耗掉了大量的能源。據(jù) 統(tǒng)計(jì)，我國建筑物能耗約占能源總消耗量的30%。在有中央空調(diào)的建筑物中，中央空調(diào)的能 耗約占總能耗的70%，而且呈逐年增長的趨勢。由此可見，對中央空調(diào)的能耗系統(tǒng)進(jìn)行合理 控制，可以減少無效能耗、減少熱量排放，對于提高能源利用效率具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社 會(huì)效益。目前建筑的照明系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的控制方式有三種，一是傳統(tǒng)的人工節(jié)能控制方 式，這種控制方式常常采用人工控制的方法來進(jìn)行控制節(jié)能，如在空調(diào)負(fù)荷減少時(shí)，減少投 入運(yùn)行的主機(jī)數(shù)量和水泵臺(tái)數(shù)，或者使主機(jī)間斷工作，這可以收到一定節(jié)能效果，但這種步 進(jìn)式的分級調(diào)節(jié)非常粗糙，實(shí)時(shí)性差，且受設(shè)備配置的限制和人的因素影響較大。二是變頻 節(jié)能控制方式，其常用的控制方式為根據(jù)冷水出水溫度和壓縮機(jī)壓頭來優(yōu)化電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速和導(dǎo)流葉片的開度，滿足負(fù)荷的要求，提高機(jī)組在部分負(fù)荷時(shí)的性能，從而提高其運(yùn)行效 率。離心式冷水機(jī)組在使用了變頻調(diào)節(jié)后，可通過變速和導(dǎo)流葉片協(xié)同調(diào)節(jié)容量，增強(qiáng)卸載 能力，防止喘振，同時(shí)可使機(jī)組平穩(wěn)啟動(dòng)，大大降低機(jī)組啟動(dòng)電流。但是，主機(jī)變頻通常只 能由主機(jī)生產(chǎn)廠家完成，投資較大，與其節(jié)能效果相比，投資性價(jià)比不高。三是樓宇自動(dòng)化 系統(tǒng)(BAS)節(jié)能方式，由于智能建筑是一個(gè)復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)，能耗構(gòu)成復(fù)雜，子系統(tǒng)之間 相互獨(dú)立的BAS系統(tǒng)難以從總體上分析系統(tǒng)能耗，從而實(shí)現(xiàn)切實(shí)有效地節(jié)能降耗。大部分 BAS系統(tǒng)對空調(diào)系統(tǒng)或者燈光系統(tǒng)單獨(dú)控制，有些BAS系統(tǒng)需要專人手動(dòng)控制，有的甚至只 測不控，智能建筑自動(dòng)化、智能化、節(jié)能的理念流于形式，導(dǎo)致建筑能耗浪費(fèi)居高不下。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，提供了一種設(shè)置有自組織無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)的高能效建筑照明及能量管理控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型的高能效建筑照明及能量管理控制系統(tǒng)，包括設(shè)置于建筑物、建筑物 照明系統(tǒng)和/或建筑物空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的兩個(gè)以上的檢測控制終端，以及用于接收和傳送數(shù)據(jù) 的匯聚節(jié)點(diǎn)，其特別之處在于所述的匯聚節(jié)點(diǎn)通過以太網(wǎng)連接有管理服務(wù)器；所述的匯 聚節(jié)點(diǎn)包括無線傳感器通信模塊，所述的檢測控制終端與無線傳感器通信模塊組成自組織 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。一般來說，空調(diào)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)所消耗的能量占現(xiàn)有建筑能耗的絕大部 分，一般情況下，只需對這兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢測和控制，即可達(dá)到較好的節(jié)能效果；檢測控制 終端的功能有實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場用電設(shè)備的狀態(tài)檢測、將檢測到的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行上傳和執(zhí)行管理服 務(wù)器發(fā)出的控制用電設(shè)備命令的動(dòng)作；匯聚節(jié)點(diǎn)與檢測控制終端組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，匯 聚節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)接收檢測控制終端發(fā)出的信息并對其進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化，然后把信息通過以太網(wǎng)傳 送到管理服務(wù)器。管理服務(wù)器內(nèi)存儲(chǔ)有管理本實(shí)用新型的高能效建筑照明及能量管理控制 系統(tǒng)的管理程序和數(shù)據(jù)庫，通過管理服務(wù)器的運(yùn)行操作，實(shí)現(xiàn)對建筑內(nèi)部的用電系統(tǒng)的控 制管理。本實(shí)用新型的高能效建筑照明及能量管理控制系統(tǒng)，所述的檢測控制終端包括第 一微處理器和第二微處理器，所述的第一微處理器與第二微處理器之間通過RS485通信模 塊相連接；所述的第一微處理器的輸入端連接有模擬量檢測模塊和/或開關(guān)量檢測模塊， 第一微處理器的輸出端連接有控制輸出模塊；所述的第二微處理器連接有無線通信模塊和 存儲(chǔ)器。第一微處理器主要用于建筑內(nèi)用電設(shè)備的狀態(tài)信號采集和狀態(tài)控制，與第一微處 理器相連接的模擬量檢測模塊可用于檢測室內(nèi)溫度、室內(nèi)照度、液體流量、液體壓力、液體 溫度，與第一微處理器相連的開關(guān)量檢測模塊可用于檢測建筑內(nèi)燈、風(fēng)機(jī)的狀態(tài)；控制輸出 模塊實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制，例如，控制電燈的開關(guān)、風(fēng)機(jī)的啟停、閥門的開啟。RS485通信 模塊用以實(shí)現(xiàn)第一微處理器與第二微處理器之間的通信，與第二微處理器相連的無線通信 模塊包含有無線發(fā)送模塊和無線接收模塊，以便實(shí)現(xiàn)匯聚節(jié)點(diǎn)與以太網(wǎng)以及檢測控制終端 與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的通信。本實(shí)用新型的高能效建筑照明及能量管理控制系統(tǒng)，所述的控制輸出模塊為模擬 量輸出模塊和/或開關(guān)量輸出模塊。模擬量輸出模塊可用以對閥門的開度進(jìn)行控制，開關(guān) 量輸出模塊可對照明燈、空調(diào)、閥門的開閉進(jìn)行控制。本實(shí)用新型的高能效建筑照明及能量管理控制系統(tǒng)，所述的匯聚節(jié)點(diǎn)還包括第 一微處理器、第一微處理器和RS485通信模塊，所述的第一微處理器與第二微處理器通過 RS485通信模塊相連接；所述的第一微處理器電氣連接有無線傳感器通信模塊和存儲(chǔ)器， 所述的第二微處理器電氣連接有以太網(wǎng)通信模塊和存儲(chǔ)器。無線傳感器通信模塊與檢測控 制終端組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，無線傳感器通信模塊具有無線接收和無線發(fā)送的功能，RS485 通信模塊用以實(shí)現(xiàn)第一微處理器與第二微處理器之間的通信，第一微處理器與第二微處理 器用于實(shí)現(xiàn)不同格式數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，以便無線傳感器通信模塊接收的數(shù)據(jù)可通過以太網(wǎng) 進(jìn)行傳輸和通過以太網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也可通過無線傳感器通信模塊進(jìn)行發(fā)送。本實(shí)用新型的有益效果是在建筑物內(nèi)照明系統(tǒng)和/或空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有檢測控制終端，且檢測控制終端可組成自組織的無線傳感器通信網(wǎng)絡(luò)，在通信的過程中無需收取 任何通信費(fèi)用，節(jié)省了成本；無線傳感器通信網(wǎng)絡(luò)的工作頻率在ISM段，無需向無線電管理 委員會(huì)申請工作頻段，具有較高的自主性；檢測控制終端所組成的無線傳感器通信網(wǎng)絡(luò)組 織方便且工作功率小，即具有較強(qiáng)的抗干擾能力和不會(huì)對其他形式的通信產(chǎn)生干擾。

圖1為本實(shí)用新型的原理的示意圖；圖2為本實(shí)用新型的檢測控制終端的電路原理示意圖；圖3為本實(shí)用新型的匯聚節(jié)點(diǎn)的電路原理示意圖。圖中1檢測控制終端，2匯聚節(jié)點(diǎn)，3以太網(wǎng)，4管理服務(wù)器，5第一微處理器，6第 二微處理器，7模擬量檢測模塊，8開關(guān)量檢測模塊，9控制輸出模塊，10RS485通信模塊，11 存儲(chǔ)器，12無線通信模塊，13第一微處理器，14第二微處理器，15RS485通信模塊，16無線傳 感器通信模塊，17以太網(wǎng)通信模塊，18存儲(chǔ)器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖1給出了本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括檢測控制終端1、匯聚節(jié)點(diǎn)2、以太網(wǎng) 3、管理服務(wù)器4。所示的檢測控制終端1設(shè)置于建筑內(nèi)部的照明系統(tǒng)和/或空調(diào)系統(tǒng)上，用 于檢測照明系統(tǒng)和/或空調(diào)系統(tǒng)的狀態(tài)信息、傳送狀態(tài)信息和執(zhí)行照明系統(tǒng)和/或空調(diào)系 統(tǒng)的控制動(dòng)作，匯聚節(jié)點(diǎn)2與檢測控制終端1組成自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；匯聚節(jié)點(diǎn)2可進(jìn) 行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)化，匯聚節(jié)點(diǎn)2可把檢測控制終端1采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可通過以太網(wǎng)3進(jìn) 行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并通過以太網(wǎng)傳送給管理服務(wù)器4 ；管理服務(wù)器4中發(fā)出的控制信息經(jīng)由以 太網(wǎng)3傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)2，匯聚節(jié)點(diǎn)2在把信息轉(zhuǎn)化為可進(jìn)行無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式，傳送給 檢測控制終端1，由檢測控制終端實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制。圖2給出了檢測控制終端1的結(jié)構(gòu)示意圖，所示的檢測控制終端1包括第一微處 理器5、第二微處理器6、模擬量檢測模塊7、開關(guān)量檢測模塊8、控制輸出模塊9、RS485通信 模塊10、存儲(chǔ)器11、無線通信模塊12。第一微處理器5的數(shù)據(jù)輸入端連接有模擬量檢測模 塊7或開關(guān)量檢測模塊8，也可都設(shè)置，模擬量檢測模塊7可實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)溫度、濕度、照度、 液體壓力、液體流量等模擬量輸入?yún)?shù)信息的檢測，開關(guān)量檢測模塊8可實(shí)現(xiàn)照明燈、風(fēng)機(jī) 信息的檢測?？刂戚敵瞿K9與第一微處理器5的輸出端口相連接，控制輸出模塊9為模 擬量輸出模塊和/或開關(guān)量輸出模塊，模擬量輸出模塊可對閥門或變頻器進(jìn)行控制，開關(guān) 量輸出模塊可對照明燈、空調(diào)的開閉進(jìn)行控制。RS485通信模塊10用于實(shí)現(xiàn)第一微處理器 5與第二微處理器6之間的通信，與第二微處理器6相連接的存儲(chǔ)器11可用于存儲(chǔ)第一微 處理器檢測的數(shù)據(jù)信息；與第二微處理器6相連接的無線通信模塊12包括無線接收模塊和 無線發(fā)送模塊，無線接收模塊用于接收無線傳感器通信模塊16所發(fā)送的數(shù)據(jù)，無線發(fā)送模 塊用于把存儲(chǔ)器11中的信息傳送給無線傳感器通信模塊16。其中第一微處理器5與第二 微處理器6均可選為單片機(jī)作為處理器。圖3給出了本實(shí)用新型的匯聚節(jié)點(diǎn)2的結(jié)構(gòu)示意圖，所示的匯聚節(jié)點(diǎn)包括第一微 處理器13、第二微處理器14、RS485通信模塊15、無線傳感器通信模塊16、以太網(wǎng)通信模塊17。所示的無線傳感器通信模塊16與存儲(chǔ)器18均與第一微處理器13相連接，無線傳感器 通信模塊16與檢測控制終端1組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，所組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的頻率選用 ISM段，無需向無線電管理委員會(huì)申請工作頻段，更加的方便使用。以太網(wǎng)通信模塊用于實(shí) 現(xiàn)把無線傳感器通信模塊16所采集的信息轉(zhuǎn)化為可通過以太網(wǎng)3進(jìn)行傳輸?shù)男畔⒏袷?。?一微處理器13與第二微處理器14之間的通信形式為RS485通信，是通過RS485通信模塊 10來實(shí)現(xiàn)的，與第一微處理器和第二微處理器14相連接的存儲(chǔ)器18用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序。
權(quán)利要求一種高能效建筑照明及能量管理控制系統(tǒng)，包括設(shè)置于建筑物、建筑物照明系統(tǒng)和/或建筑物空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的兩個(gè)以上的檢測控制終端(1)，以及用于接收和傳送數(shù)據(jù)的匯聚節(jié)點(diǎn)(2)，其特征在于所述的匯聚節(jié)點(diǎn)(2)通過以太網(wǎng)(3)連接有管理服務(wù)器(4)；所述的匯聚節(jié)點(diǎn)(2)包括無線傳感器通信模塊(16)，所述的檢測控制終端(1)與無線傳感器通信模塊(16)組成自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能效建筑照明及能量管理控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 檢測控制終端(1)包括第一微處理器(5)和第二微處理器(14)，所述的第一微處理器(1) 與第二微處理器(5)之間通過RS485通信模塊相連接；所述的第一微處理器(5)的輸入端 連接有模擬量檢測模塊(7)和/或開關(guān)量檢測模塊(8)，第一微處理器(5)的輸出端連接有 控制輸出模塊(9)；所述的第二微處理器(6)連接有無線通信模塊(12)和存儲(chǔ)器(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高能效建筑照明及能量管理控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 控制輸出模塊(9)為模擬量輸出模塊和/或開關(guān)量輸出模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高能效建筑照明及能量管理控制系統(tǒng)，其特征在于所 述的匯聚節(jié)點(diǎn)(2)還包括第一微處理器(13)、第一微處理器(14)和RS485通信模塊(15)， 所述的第一微處理器(13)與第二微處理器(14)通過RS485通信模塊(15)相連接；所述的 第一微處理器(13)電氣連接有無線傳感器通信模塊(16)和存儲(chǔ)器(18)，所述的第二微處 理器(14)電氣連接有以太網(wǎng)通信模塊(17)和存儲(chǔ)器(18)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種設(shè)置有自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的高能效建筑照明及能量管理控制系統(tǒng)，包括設(shè)置于建筑物、建筑物照明系統(tǒng)和/或建筑物空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的兩個(gè)以上的檢測控制終端，以及用于接收和傳送數(shù)據(jù)的匯聚節(jié)點(diǎn)，其特別之處在于所述的匯聚節(jié)點(diǎn)通過以太網(wǎng)連接有管理服務(wù)器；所述的匯聚節(jié)點(diǎn)包括無線傳感器通信模塊，所述的檢測控制終端與無線傳感器通信模塊組成自組織無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型檢測控制終端可組成自組織的無線傳感器通信網(wǎng)絡(luò)，在通信的過程中無需收取任何通信費(fèi)用，節(jié)省了成本；具有較強(qiáng)的抗干擾能力和不會(huì)對其他形式的通信產(chǎn)生干擾。
文檔編號H05B37/02GK201608950SQ20102017895
公開日2010年10月13日 申請日期2010年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者杜曉通, 艾茂良 申請人:山東天元物聯(lián)電子科技有限公司