ARM核心板在建筑物能耗管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

原創(chuàng) 2019-11-09 14:33:00 建筑物能耗管理方案 智慧樓宇 能源計(jì)量監(jiān)測(cè)

系統(tǒng)背景

改革開放三十年來,我國的生產(chǎn)力水平得到了長足的發(fā)展,帶來了人口城鎮(zhèn)化水平的飛速提高,我國的GDP的高速增長,使得國內(nèi)大中型城市的高樓大廈鱗次櫛比。建筑物的不斷長高和長大,必然帶來能耗的提高。因此,節(jié)能建筑成了建筑行業(yè)的首要議題。最近十年來,伴隨著電子技術(shù)的革命性進(jìn)步和軟件技術(shù)的不斷完善,產(chǎn)生了通過各種不同的電子裝置,結(jié)合軟件技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑物的能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來監(jiān)控建筑物的能耗,成為了建筑物能耗管理的必要手段。



1.  系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)


建筑物能耗管理方案數(shù)據(jù)采集層

● 由水、電、氣等各種能源計(jì)量監(jiān)測(cè)裝置組成,例如電能質(zhì)量表、電能表、水表、煤氣表、冷量表、熱量表、空調(diào)控制器、照明控制器等

● 數(shù)據(jù)采集層內(nèi)的各種監(jiān)測(cè)裝置必須具備通信功能,最常見的是RS485接口

● 數(shù)據(jù)采集層內(nèi)的裝置將監(jiān)測(cè)到的各種數(shù)據(jù)通過RS485接口,傳輸?shù)酵ㄐ殴芾頇C(jī)(或稱為串口服務(wù)器),通過通信管理機(jī)上的端口連接到數(shù)據(jù)服務(wù)器和管理軟件


建筑物能耗管理方案網(wǎng)絡(luò)通信

● 網(wǎng)絡(luò)通信層決定數(shù)據(jù)采集層采集的數(shù)據(jù)通過何種方式傳送到數(shù)據(jù)服務(wù)器

● 根據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信層投資的多少,可以采用光纖通信、4G/GPRS無線通信、RJ45接口通信等多種方式組成以太網(wǎng)

● 內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)常常采用身份驗(yàn)證、數(shù)據(jù)加密等方式保證數(shù)據(jù)的安全傳輸


建筑物能耗管理方案系統(tǒng)管理層

● 以應(yīng)用軟件為核心,包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、Web服務(wù)器等,將通過數(shù)據(jù)采集層采集到的,又通過網(wǎng)絡(luò)通信層存儲(chǔ)在服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,監(jiān)控,并由打印機(jī)輸出成報(bào)表,或通過屏幕墻將某些數(shù)據(jù)公示

● 當(dāng)某些數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí),再由數(shù)據(jù)采集層的儀表上的輸出繼電器信號(hào),控制相應(yīng)回路或閥門的開閉

● 可以通過外網(wǎng),對(duì)手機(jī)或郵箱發(fā)送短信或郵件


建筑物能耗管理系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)圖

建筑物能耗管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖



2. 系統(tǒng)功能


建筑物能耗管理系統(tǒng)方案之監(jiān)控


通過監(jiān)測(cè),取得各種真實(shí)的數(shù)據(jù)

● 分類能耗:水、電、煤、氣、熱量、冷量

● 分項(xiàng)能耗:空調(diào)、照明、動(dòng)力、特殊用電

● 分時(shí)能耗:白天、黑夜

● 建筑能耗:不同的樓

● 部門能耗:不同的部門

● 設(shè)備能耗:重點(diǎn)設(shè)備


建筑物能耗管理系統(tǒng)方案分析

借助軟件,對(duì)采集到的真實(shí)數(shù)據(jù)的分析,了解整個(gè)建筑物能耗的狀態(tài)以及各個(gè)部門、各棟建筑和各個(gè)不同時(shí)間段能耗的差異。

● 能耗排名

● 能耗報(bào)表

● 能耗曲線


建筑物能耗管理系統(tǒng)之管理

了解了建筑物內(nèi)能耗詳情后,制定相應(yīng)的規(guī)章制度,人為干預(yù)高耗能的部門,以減少能源浪費(fèi)。

● 設(shè)定能耗定額

● 接近能耗定額時(shí),通過短信告警

● 能耗公示,每月公布能耗高的部門


建筑物能耗管理系統(tǒng)方案控制

對(duì)某些設(shè)備進(jìn)行必要的開閉自動(dòng)化控制,以降低能耗。也可以通過對(duì)長期能耗數(shù)據(jù)的監(jiān)視,制定科學(xué)的節(jié)能改造方案。

● 照明定時(shí)開關(guān)

● 空調(diào)溫度控制

● 節(jié)能改造

節(jié)能改造完成后,可以通過系統(tǒng)監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù),驗(yàn)證節(jié)能改造的真實(shí)效果


建筑物能耗管理系統(tǒng)方案數(shù)據(jù)采集器

整個(gè)系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)采集器占據(jù)著非常重要的位置,也是開發(fā)工作的難點(diǎn),由嵌入式硬件、Linux系統(tǒng)、應(yīng)用程序三部分組成。


其硬件組成框架如下:

建筑物能耗管理系統(tǒng)之?dāng)?shù)據(jù)采集器結(jié)構(gòu)圖


如果對(duì)嵌入式硬件、Linux系統(tǒng)、應(yīng)用程序完全進(jìn)行開發(fā),研發(fā)投入和穩(wěn)定性驗(yàn)證周期都比較長。采用成熟穩(wěn)定的嵌入式核心板可以大大縮短開發(fā)周期,提高穩(wěn)定性。這種方式的好處在于,將復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)集成到了iMX6UL核心板上,并且飛凌已經(jīng)移植好了Linux系統(tǒng),我們只需要按照項(xiàng)目需求設(shè)計(jì)一個(gè)雙層的接口底板即可,相比之前可以將硬件加系統(tǒng)的開發(fā)周期由半年縮短至一個(gè)半月。

3. iMX6UL工業(yè)級(jí)核心板

FETMX6UL-C是一款基于NXP公司ARM Cortex-A7架構(gòu)iMX6Ul低功耗處理器設(shè)計(jì)的核心板,運(yùn)行主頻528MHz,核心板采用兩組優(yōu)質(zhì)80PIN板對(duì)板連接器設(shè)計(jì),獨(dú)特的電源管理架構(gòu)相比ARM9系列核心板功耗更低。核心板功能接口資源豐富,最大支持8路UART、2路以太網(wǎng)、2路CAN等工業(yè)總線接口。嚴(yán)酷的溫度等級(jí)測(cè)試確保核心板在-40℃~+85℃環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行。






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