能耗管控物联服务平台的设计与实现

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随着社会的不断发展,对能源的消耗日益加大,尤其是建筑能耗增速迅猛。校园能耗占社会总能耗的8%左右,具有较高的节能减排潜力。因此众多高校引进了先进的能耗管控系统,取得了较好的节能效果。在能耗管控系统的开发与不断升级的过程中,新兴的物联网技术以及知识表示与知识推理方法为能耗管控物联服务平台的设计提供了新的思路。本文针对校园电力能耗管控场景,设计出一个能耗管控物联服务平台,并提出了一个具有自主性的能耗管控方法。物联服务平台采用前后端分离的设计模式,由平台客户端、能耗管控云平台以及能耗管控设备三部分构成。客户端包括微信小程序端和Web端,负责用户与平台的交互。能耗管控云平台基于Nginx服务器、Spring Cloud框架以及EMQ X框架进行开发。其中Nginx服务器为平台的安全网关,Spring Cloud框架负责搭建面向用户的后台服务器,EMQ X框架负责搭建面向设备的长连接服务器。能耗管控设备包括传感器设备和管控执行设备。传感器设备主要负责采集环境数据。管控执行设备包括DDS228单相导轨电能表和Protoss-PW11数据传输模块,智能电表负责采集用电设备的能耗数据以及控制设备开关,数据传输模块主要负责设备与云平台之间的信息传递。物联服务平台实现了基础服务、用户服务、设备服务、自主管控服务等功能模块。为了实现校园内设备的统一管理,并使设备能够自主响应相关的节能措施,本文提出了一个能耗自主管控方法。首先利用知识表示理论对设备、上下文以及用户等实体进行建模,然后基于节能规则进行知识推理,最后得出用电设备的调控指令。其自主管控算法基于回答集编程(Answer set Programming,ASP)实现,而实现的具体流程为传感器将采集到的环境数据传输给能耗管控物联服务平台,并通过框架表示法将数据进行结构化处理,依据回答集编程的语法规范将提取的信息表征为回答集语句,添加到自主管控模块中进行求解。求解器根据环境信息以及节能规则实现对环境中各类设备开关状态的自主调节,完成对能耗的管控。最后对能耗管控平台进行上线部署和应用。结果表明,本文设计的能耗管控物联服务平台具有较高的扩展性、可用性以及自主性,做到了精细化自主节能,具有一定的应用价值。
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