浅谈无线传感网络能耗监测系统在高校老校区电力改造的研究

摘要：基于无线传感器网络能耗监测系统，在现有教学建筑、实训建筑、图书馆、学生宿舍建筑的水、电、供热等设备和分支系统中添加无线传感器节点，对所有设备和分支系统的能耗数据进行测量，通过网关将能耗数据传输到云平台服务器，在服务器上建立实时能耗数据库。服务器管理软件对统计数据进行分析比较，发现高校能耗设备能耗的主要原因。在此基础上，制定了有针对性的节能方案和控制措施，实现了高校区节能增效的目标。该系统采用布。

关键字：传感器；数据分析；节能；

引言

中国大部分高校老校区都是人工干预电力、水和天然气消耗管理。人工抄表存在综合数据不准确、实时采集性能差、工作量大、管理困难等问题。如果没有其他方法可以直接有效地获取与实际能耗相关的信息，就不可能进一步提出明确的*优节能高效解决方案，有效降低高校老校区的能耗。

现有大学能源消耗监测系统一般采用有线网络进行监测。如果旧校园改造，设备种类繁多，布线复杂，对现有建筑造成严重破坏。在国外，能源消耗实时监测系统也发展到了一个非常完善的水平，形成了一定的特定标准。但市场价格并不便宜，缺乏适合中国大部分高校的测控设备应用软件。

无线传感器网络采用总线结构，设备可共享，品种少，无需布线，现有建筑未损坏，网络灵活。因此，基于无线传感器网络的大学能源消耗监测系统在大学老校区节能工作中具有一定的实用价值。

1整体设计结

1.1总体设计

该系统采用4G无线数据传输技术将传感器连接到网关、主机、互联网服务器、移动终端等设备上。改造了高校老校区现有的校园能源调度监控系统，实现了覆盖全校无线传感器网络范围的能量自动监控系统。该系统由无线传感器环境的测量节点、网关和互联网(传输网络)的服务器组成。互联网(传输网络)的服务器由互联网终端用户提供(在计算机和移动应用中)，如图1所示。

图1

1.2功能特点

无线传感器节点主要由各种传感器控制节点和网络服务器组成，努力实现电力消耗、水资源利用、小环境等相关参数(如室内温度、光强等)的采集和网络传输。).通过无线传感器技术，数据可以通过网关实时向云平台传输信息，这些数据可以根据地址存储在服务器的数据库中，控制指令转换后会自动发送到云平台。云平台可以分组发送存储信息的数据，然后发送到相应的网络节点，从而减少无线传感器网络上收集的数据和存储服务的数据分组传输流量。

本系统具有下列基本功能：

(1)基于无线传感器技术和网络技术的高校能耗实时监控系统，将高校老校区的能耗数据安全上传到高校后勤管理平台，如无线传感网、云平台等先进技术，显著提高了高校老校区能源储备数据的准确性和及时处理能力，共享综合能耗数据和各种处理信息。

(2)通过自动化管理降低能耗。根据部分学生宿舍、员工宿舍、实验室、基础教学楼能耗的突出特点，完成学校电力消耗数据的综合统计，生成水电统计分析报告。

(3)及时报警，确保能源使用安全。根据学生宿舍、教师宿舍、实验室、教学建筑的能耗特点，制定合理的策略，及时发出预警和报警，在特殊情况下自动切断电源:根据不同地区的能耗特点和不同季节的教学建筑，在工作日和非工作日的实际情况下做出正确的决策。根据不同地区的能耗特点，对不同季节、工作日、非工作日的教学楼进行节能改造，对相关能耗数据进行详细统计分析。当能耗超过标准值或无法正常使用时，将及时发送信息和报警。

对学校建筑、水泵、空调设备等大型设备进行大规模监控和预警分析，确保关键监控设备的正常运行。

2功能模块设计

2.1传感器节点

传感器测试节点包括无线通信设备、内置核心处理器、各种传感器、功率检测模块、功率模块和无线射频收发模块。传感器包括照明、风扇、空调、流量监控、人员监控等传感器。每个传感器网络节点都具有数据采集模式和相关设备控制的基本功能。

基本功能如下：

资料采集功能；控制相关设备的功能

2.2无线网络节点和云平台管理系统

无线传感器网络节点和云平台管理系统也是介于无线传感器网络节点和高速以太网系统之间连接的无边界设备，在该系统结构中始终发挥着重要的桥梁作用。无线网络节点主要由网络协调器、核心处理器模块、无线射频能量控制模块、内部存储模块和电源插头模块组成。无线传感器控制的节点设备和网络服务器通电启动后，自动建立无线传感器和网络。接收数据后，核心处理器模块使用串口监控无线传感器和网络的接触状态，并允许接触状态数据。

核心处理器模块的第一步是通过无线传感器网络和云平台将协调器发送的消息数据传输到数据存储模块，然后通过无线路由模块端口将集成数据传输到云平台服务器，然后将数据传输到云平台服务器。专用软件使用设置的阈值处理能耗数据，并直接将消息发送到相应的命令中。网关收到命令数据后，首先对综合数据包进行分析处理，然后执行控制指令，向相应的多个传感器和控制设备节点发送综合控制执行命令信息，控制节点上各种设备的运行状态。

2.3手机APP

该软件开发完成了一套移动应用系统专业软件，具有与云平台服务器系统基本使用功能相同的功能。移动应用程序具有一些与云平台服务器系统相同的基本网络功能。您可以在实时平台上查看旧校区的能源消耗信息，并随时随地控制相应的控制设备。通过智能能源消耗监测，其移动性将极大地方便高校老校区的能源消耗监测。

3服务器管理软件

目前，流行的Windows平台已经应用于语言工作室的研发。基于无线传感器技术和网络技术，开发了大学能量消耗实时监控系统。整个软件结构有四种类型和四层*解决方案:现场多终端数据采集人层、系统集成数据平台、业务应用层、基础平台层、应用层，每层快速完成不同的任务，上层为下层提供更多相关的核心技术支持专业服务。该系统符合国家相关核心技术开发的两个标准，并具有真实身份机构认证、综合数据加密算法、数据库等综合防染等。

4方案的合理性

4.1资源利用率和市场预测

我国大部分高校老校区能耗管理部门缺乏直接有效的电力、水、气等能耗管理手段，无法获取关键点的实际能耗信息，无法进一步提出节能计划。基于无线传感器网络能耗监测系统，通过老校区建设，有效降低能耗，实时监测能耗数据，优化节能工作。适用于大多数高校，也可以促进企业和居民社区的节能工作，具有良好的市场前景。

4.2技术合理性

目前，随着现代互联网技术、传感器技术应用和网络计算机技术的不断快速健康发展，通过互联网添加各种硬件处理设备技术和网络传感器技术，可以通过移动互联网快速上传监控设备数据到服务器。任何计算机电脑或手机都可以通过宽带互联网随时访问能源和消耗计量管理部门的工作人员登录能源和消耗管理网站。运行数据信息也可以通过计算机监控查询系统随时查询，实际能耗可以准确分析。

5高校综合能效解决方案

校园电力监控与运维；物流收费管理；能源管理系统；智能消防系统

6平台部署硬件选择

7结束语

基于无线传感器的网络能源消耗监测系统在网络中使用先进的无线传感器，并实时监控数据。通过互联网上传到服务器，高校能源监管部门可以通过任何接人方式登录能源消耗监测系统，查询能源消耗数据、分析能源消耗等操作，wan全实现能源消耗监测系统。该系统采用总线技术，设备共享，成本低，对现有建筑的破坏程度小，施工强度低，布线少，维护量小。

本系统可以实时监测和分析旧校区的能源消耗，利用现代化管理手段进行能源配额管理，逐步培养教师和学生的节能意识，虽然实现建设节能校园的目标需要一定的时间，随着传感技术和网络技术的应用也将会尽快实现该目标。

【参考文献】

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【4】 安科瑞高校综合能效解决方案2022.5版.

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