公共建筑能耗数据采集器基本性能的研究与改进.pdf
《公共建筑能耗数据采集器基本性能的研究与改进.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《公共建筑能耗数据采集器基本性能的研究与改进.pdf(96页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、 f 1 山东建筑大学硕士学位论文 摘要 公共建筑节能监测和统计近年来已成为建筑节能领域的研究热点,而其首要工作 就是要准确可靠的获得公共建筑的原始能耗数据,这样才能了解公共建筑的能耗构成 和用能特点,找到适合的节能措施。 本课题以国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗监测系统建设相关技术导则和山 东省发布的公共建筑节能监测技术规范为指导,利用A R M 技术、嵌入式技术,结 合数据采集、数据库、网络通信等技术,在实验室环境下研发设计了一种具有数据采 集、数据存储、数据处理、数据传输、数据展示等功能的建筑能耗数据采集专用装置。 本文综合分析了建筑能耗数据采集器的特点和功能要求,确定了建筑能耗数据采
2、 集器的总体设计方案,构建了以A R M 9 系列微处理器$ 3 C 2 4 4 0 A 作为主控芯片的硬件 平台,并采用L i n u x 操作系统作为数据采集器运行和调度的软件平台,构成了一个完 整的嵌入式系统,并进行了具有特定功能的应用程序的开发。 建筑能耗数据采集器的硬件方面,除主控微处理器外,本文选用R S 4 8 5 作为数据 采集通信接口,以S D 卡作为数据的存储设备,以D M 9 0 0 0 网络控制器作为网络通信 接口,以L C D 液晶触摸屏作为键盘与显示窗口。 本文中嵌入式软件操作平台的搭建主要包括开发主机( P C 机) 与目标机( A R M 板) 之间交叉编译环境
3、的建立、L i n u x 操作系统的剪裁与移植、Y A F F S 2 文件系统的构 建以及S D 卡等硬件设备驱动的移植。 在能耗数据采集方面,本文使用安科瑞和华立公司提供的电能表作为计量装置, 采用典型的R S 4 8 5 总线通信模式实现了数据的采集。在能耗数据存储管理方面,本文 利用嵌入式数据库S Q L i t e 作为数据存储和管理的核心,设计了相关的数据表,确定了 数据存储和管理的具体策略,并结合S Q L i t e 的A P I 接口函数,设计了数据库管理操作 程序。本文使用山东确信信息有限公司研发的建筑物节能监测系统作为上位机软件, 探讨了如何利用面向连接的T C P I
4、 P 协议和S o c k e t 编程技术实现数据在建筑能耗数据采 集器与计算机主站之间的网络传输。最后本文针对上述功能,设计了简单的Q t 图形界 面应用程序,实现了人机交互。 本文中的数据建筑能耗数据采集器采用了开放的接口和协议以及标准的操作系统 和开发工具,具有良好的通用性和可扩展性。 关键词:数据采集器,能耗监测,A R M ,L i n u x ,网络传输,S Q L i t e ,Q t J - f f L i uC h a n g ( C o n t r o lT h e o r ya n dC o n t r o lE n g i n e e r i n g ) D i r
5、e c t e db yZ h a n gY o n g j i a n 山东建筑大学硕士学位论文 p o r t i n gL i n u xo p e r a t i o ns y s t e m ,Y A F F Sa n dd e v i c ed r i v e ro fS Dc a r da n do t h e rh a r d w a r e d e v i c e S i n g l eP h a s eE l e c t r o n i cE n e r g yM e t e rD D S F l3 5 2a n dS t a t i cS i n g l e - p h
6、a s ee n e r g ym e t e r D D S 2 8a r eu s e da sm e t e r i n gd e v i c ef o re n e r g yc o n s u m p t i o na c q u i s i t i o na n dd a t ac o l l e c t i o n i si m p l e m e n t e db yR S 4 8 5b u sw h i c hi sat y p i c a lc o m m u n i c a t i o nm o d e T h eS Q L i t ed a t a b a s ei s
7、m a i n l yu s e dt os t o r i n ga n dm a n a g i n gd a t a D a t a b a s et a b l e sa r e e s t a b l i s h e d ,d a t as t o r a g ea n dm a n a g e m e n ts t r a t e g yi sf o r m u l a t e da n dd a t a b a s ea p p l i c a t i o ni s d e s i g n e dw i t hA P I H o wt ot r a n s m i te n e
8、r g yc o n s u m p t i o nd a t ab e t w e e nt h ed a t ac o l l e c t o ro f e n e r g yc o n s u m p t i o na n dt h ec o m p u t e rw o r k s t a t i o nw i t hc o n n e c t i o n - o r i e n t e dT C P I Pp r o t o c o l a n dS o c k e ti sd i s c u s s e di nt h i sp a p e rw i mt h eh e l po
9、ft h eu p p e r - c o m p u t e rs o f t w a r eb u i l d i n g e n e r g ym o n i t o r i n gs y s t e mw h i c hi sr e s e a r c h e db yS h a n d o n gS u r eI n f o r m a t i o nI n d u s t r y C o L t d A tl a s tt h eQ ta p p l i c a t i o ni s p r o g r a m m e da i m i n ga tt h ea b o v ef
10、u n c t i o n sa n d u m a n c o m p u t e ri n t e r a c t i o n i sr e a l i z e d O p e ni n t e r f a c e sa n dp r o t o c o l s ,s t a n d a r do p e r a t i n gs y s t e ma n dd e v e l o p m e n tt o o l s a r e a d o p t e di nt h ed a t ac o l l e c t o ro fe n e r g yc o n s u m p t i o n
11、i nt h i sp a p e r ka n de n h a n c e dt h e v e r s a t i l i t ya n ds c a l a b i l i t y o ft h ed a t ac o l l e c t o ro fe n e r g y c o n s u m p t i o n K e yW o r d s :d a t ac o l l e c t o r , e n e r g ym o n i t o r i n g , A R M ,L i n u x ,n e t w o r kt r a n s m i s s i o n , S Q
12、 L i t e ,Q t I I I 山东建筑大学硕士学位论文 目录 摘要I A B S T R A C T I I 目录 第1 章绪论 1 1 课题研究背景和意义一1 _ 1 2 研究现状及发展动态1 - 1 3 论文的主要研究内容及结构2 第2 章数据采集器总体方案设计 2 1 数据采集器硬件设计方案5 2 2 数据采集器软件设计方案6j 2 2 1 应用需求分析一6 一嚣二, 2 2 2 嵌入式操作系统的选择7 2 2 3 嵌入式软件的开发流程7 2 3d 、结- 8 - 第3 章数据采集器硬件电路设计 3 1 数据采集器整体架构“9 3 2 主控芯片1 0 3 3 外围电路一1 1
13、3 3 1 电源电路1 1 3 3 2R S 4 8 5 数据采集电路1 2 3 3 3S D 卡数据存储电路1 2 3 3 4 网络通信电路1 3 3 3 5L C D 显示与键盘电路1 4 3 3 6 数据暂存电路一1 6 3 4 小结1 6 第4 章嵌入式操作系统的移植与剪裁 4 1 交叉编译环境的建立1 7 1 V 山东建筑大学硕士学位论文 4 1 1 虚拟机的安装I 1 7 4 1 2F e d o r a 的安装19 4 1 3 交叉编译器的安装2 0 膏 4 2L i n u x 操作系统的移植2 1 - 4 2 1B o o t l o a d e r 的移植2 2 4 2 1
14、 1B o o t l o a d e r 概j 苤2 2 4 2 1 2U B o o t 的启动和移植2 2 4 2 2L i n u x 内核的移植2 4 4 2 2 1L i n u x 内核的结构分析2 4 4 2 2 2 配置和编译L i n u x 内核2 5 4 3 文件系统的构建审2 7 4 3 1 根文件系统概述2 8 4 3 2Y A F F S 2 文件系统的制作2 9 4 3 2 1 安装编译B u s y B O X 2 9 4 3 2 2Y A F F S 2 文件系统的构建2 9 4 4 设备驱动的分析与移植3 0 4 4 1S D 卡驱动3 l - 4 4 1
15、 1S D 卡驱动程序分析3 卜 4 4 1 2 移植的实现3 3 4 4 2D M 9 0 0 0 网络设备驱动3 4 4 4 2 1D M 9 0 0 0 驱动程序分析3 4 4 4 2 2 移植的实现3 7 4 4 3L C D 驱动一3 8 4 4 3 1L C D 驱动程序分析3 8 4 4 - 3 2 移植的实现4 0 4 5 J 、结4 1 第5 章数据的传输 5 1 数据的采集4 2 5 1 1 建筑能耗数据分类及编码4 2 5 1 2 能耗计量装置4 4 一 V 山东建筑大学硕士学位论文 5 1 3 数据采集通信规约- 4 5 5 1 4 数据采集的实现4 6 5 1 4 1
16、R S 4 8 5 总线通信4 6 5 1 4 2 采集程序的设计4 7 5 2 数据的上传4 9 5 2 1 建筑物节能监测系统4 9 5 2 2 数据上传通信规约5 0 5 2 3T C P I P 协议概述5 4 5 2 4 数据上传的实现5 5 5 3 小结5 8 第6 章数据的存储管理 6 1 存储设备介绍5 9 6 1 1S D 卡控制命令与读写5 9 絮“ 6 1 2F A T 3 2 文件系统6 0 - 6 2 嵌入式数据库S Q L i t e 6 1 - 6 2 1 S Q L i t e 的基本特性与体系结构- 6 l - 6 2 2S Q L i t e 的A P I
17、函数一6 3 6 2 3S Q L i t e 的移植6 5r + 6 3 数据的存储管理策略6 5 6 3 1 数据库中表的结构6 5 6 3 2 能耗数据存储管理的实现6 8 6 4G U I 程序设计7 卜 6 4 1Q t 开发工具概述7 卜 6 4 2Q t 开发环境的搭建- 7 2 6 4 3Q t 程序设计- 7 4 - 6 4 3 1 应用程序窗体界面设计7 4 6 4 3 2 应用程序与S Q L i t e 的连接7 8 6 4 3 3 应用程序的编译执行7 9 6 5 J 、结8 0 第7 章总结与展望 V I 山东建筑大学硕士学位论文 7 1 总结8 1 7 2 展望8
18、 2 参考文献8 3 山东建筑大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题研究背景和意义 近年来,由我国经济和城市建设的快速发展所带来的建筑能耗压力越来越大,我 国每年新建房屋面积高达2 0 亿平方米,而其中真正的节能建筑不足l 亿平方米,在我 国的社会总能耗中,建筑能耗所占的比重已达到3 0 4 0 t 。其中国家机关办公建筑 和大型公共建筑的高能耗问题尤为突出,节能潜力巨大。据统计,占我国城镇建筑总 面积约4 的国家机关办公建筑和大型公共建筑的建筑能耗却占全国城镇总建筑能耗 的2 0 以上【2 1 。因此,积极做好国家机关办公建筑和大型公共建筑的节能管理工作势 在必行,国家“十二五“ 规划
19、对公共建筑节能也非常重视,提出了到2 0 1 5 年实现公共 建筑单位面积能耗下降1 0 ,大型公共建筑能耗降低1 5 ,实施高能耗公共建筑节能 改造达6 0 0 0 万平方米的节能战略目标【3 】。 针对公共建筑节能,国内外研究提出包括限制用能、更新升级建筑设备等多种节 能方式,但无论采用哪种方式,前提都是必须对公共建筑能耗进行监测,在掌握详尽 的终端能耗数据的基础上,了解能耗构成和用能特征,分析存在的问题和产生问题的 原因,做出节能诊断,进而选择合适的节能方式,杜绝不合理用能【4 5 1 。我国自0 5 年以 来相继颁布了若干相关的标准、规范和技术导则对建筑节能工作进行指导,近几年我 国已
20、经按照要求开始逐步建立公共建筑节能监测体系,为接下来的能耗统计、能源审 计、能效公示等工作提供详尽的数据支持。 建立建筑物节能监测体系包括在建筑内安装分类和分项计量装置,采用实时采集 和远传等方式及时获得能耗数据并通过数据中心进行分析等工作,涉及到计量装置、 建筑能耗数据采集器、通信网络及主站计算机等硬件设备【6 】。建筑物节能监测系统的建 设核心是如何保证系统的可靠性、稳定性、开放性和安全性,而数据能够被准确完整 的获取和保存是达到上述标准的前提。由此可见,建筑能耗数据采集器在建筑物节能 监测系统中起着重要的作用,对于建筑能耗数据采集器的性能和关键技术进行深入的 研究是必要的,它具有一定的推
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 公共建筑 能耗 数据 采集 基本 性能 研究 改进
链接地址:https://www.31doc.com/p-3580467.html