摘要：物联网技术在融合互联网技术的基础上，通过各种类的无线传感器，能够实现物与物、人与物之间的信息交互，能够实现建筑用电系统的构建及后续的智能控制。通过物联网技术所构建的建筑智能用电系统，在各类无线传感器、监控设备的辅助下，能够实现对整个建筑用电系统的实时监控，监测各用电设备的用电情况，根据其变化做出相应的调整，以达到节能的效果。本文就物联网建筑智能用电系统的设计与实现进行了探究。
关键词：物联网；建筑设计；智能用电系统
引言
物联网在长时间的发展过程中，已经被广泛应用于社会建设的各个方面，尤其是对智能建筑的发展具有重要意义。将物联网技术应用于建筑智能用电系统的发电、输电、变电、配电和用电等各个环节有效的整合智能电网中的资源。
1物联网概念
移动通信网络和计算机技术在逐步发展，与此同时物联网技术也被越来越多的人所了解。我们可以将物联网理解为“物物相连”的网络。物联网技术主要是通过传感器、无线射频识别、GPS等技术手段进行信息的实时提取、鉴别和传递，主要采集的信息有：声、电、光、热、力学、化学、位置等信息。按照协议，将物品信息连接入网络进行信息的交换和沟通，通过无线和有线网络融合传递信息，利用云计算和模式识别等智能技术可以达到智能化的跟踪定位、识别区分、监控管理等目的。
2物联网智能用电系统技术特点
2.1高性能
由于计算机科学技术力量的不断发展，使我国现阶段对智能终端系统的应用越来越广泛，而且还在不断扩展。这样的发展趋势对其实际使用过程中的智能终端具有较高的要求，目的是给使用者提供完整的功能和较好的体验。
2.2集成度较高
只有具备了较高的集成度，才能使其在很小的尺寸上集成较多的器件。一方面可以保障整个智能终端的尺寸被有效控制，另一方面还能降低设计过程的复杂性，保障了系统的实用性和可靠性。
2.3功耗较低
由于很多的智能终端都是利用电池供电才能保持正常的工作，使系统的功耗非常敏感。因此，只有保障智能终端的处理器功耗保持在一个较小的功率下才能正常工作。
3智能用电系统设计总方案
基于物联网所设计的智能用电系统，在其总方案设计中，首先要以互联网技术为基础，实现各类信息的交互，将建筑内的各类用电设备连接为一个整体；其次通过监控设备、各类传感器将所收集的电气设备耗能情况、运行状态等信息，通过LAN通信技术传递到总控制中心；最后总控制中心可以根据所收集的信息，分析电气设备的历史耗能情况，并采取一定的控制措施。这些控制措施可以是自动控制，也可以是人工控制。为了实现以上设计要点，在物联网建筑智能用电系统设计上，其总体架构可以分为三大结构，其中第一个结构为无线传感网络部分，这一部分主要由无线环境参数监测节点、房间控制器、无线智能插座、无线智能开关组成，形成了物联网智能用电系统的无线传感网络，用以监测整个建筑的用电情况，并将其传递至控制中心；在传递信息时，则需要依靠智能用电系统的第二部分，即网络传递通道，该通道由智能网关、LAN网络等组成，使用TCP/IP通信技术，用以传递无线传感网络所收集的各类信息，并将控制中心所下达的指令传递至各无线传感网络；第三部分为控制中心，在该模块中主要由应用服务器和监控客户端组成。在该模块中既能够存储无线传感网络收集的各类电气设备信息，也能够通过监控客户端下达调控指令，对整个物联网智能用电系统实现总体上的控制。
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4构建物联网建筑智能用电系统的措施
4.1应用ZigBee网络技术
ZigBee技术是基于IEEE802.15.4网络协定而发展而来的一种协议标准，其有无线传输稳定安全，能耗小、节点配置简单、兼容性好的特点，可以兼容多种网络技术和路由器设备，便于组建无线传感网络。将此技术应用至物联网建筑智能用电系统之中，能够将智能无线传感网络中的无线智能开关、无线智能插座、房间控制器等设备通过ZB网络技术形成的无线网络连接起来，实现各类智能设备信息上的交互。ZB还具有一大优势是抗干扰能力，随着建筑内的网络设备增多，各类网络信号交互容易形成干扰，而ZigBee技术能够在1.3频带内使用27个通道进行信息的传递，且信息传输速率不低于300Kbps，足够支持物联网建筑智能用电系统的网络传递需要。应用此网络技术后，物联网智能用电系统的工作模式如下：基于物联网的建筑智能用电系统可以远程地对建筑环境参数以及智能设备信息进行数据采集；将采集到的数据通过ZB网络发送到无线智能网关；然后通过LAN通信方式将数据送至服务器端。用户可以通过客户端采用TCP/IP通信实时查看当前建筑室内、室外的环境参数以及设备当前状态，从而实现了基于物联网的建筑智能用电系统的实时监控以及相关控制。
4.2无线环境监测节点的设计
无线环境监测节点是物联网智能用电系统的前沿设施，用以对整个用电系统进行监测。无线环境监测节点包含有感知模块、处理器模块、无线通信模块三个部分，其中感知模块主要是应用各类传感器，如无线温度传感器、烟雾传感器、CO2监测模块等，对物联网智能用电系统的光照、电力、温度等内容进行监测。处理器模块是实现无线环境监测节点控制的核心，在处理器模块中重点是处理器的选用。在选择处理器时，主要考虑处理器的功耗、性能、体积等因素。作为智能用电系统的处理器不仅要性能强大，还应功耗低，低功耗才能够实现节能的目的。因此，在处理器的选用上本着够用且功耗低的原则选用。在选用了处理器后，应配套使用的软件，使用ATmega8L芯片可以使用ICCAVR集成开发环境进行程序编写和编译，以实现处理器的运行。至于无线通信模块则直接使用ZB网络技术进行架构，即可实现无线环境检测节点的设计要求。
4.3无线智能开关设计
与常见的电力开关不同，无线智能开关是一款通过传感器感知家中电气设备是否开启或关闭的智能开关。它的工作原理是在内部集成了ZigBee模块和传感器模块，在传感器收集了建筑内电力的运行情况后，能够与智能网关与控制中心进行信息的互动，以便控制空心或智能网关作出判断，对电气设备进行开启或关闭。无线智能开关操作较为简单，只需登录手机APP便可以查询电气设备的运行状态，并作出相应的判定。在具体的应用中，需要选用一款电器元件作为控制核心，以实现无线智能开关的开启或关闭，可以选用晶闸管BTA16，这一款电器元件具备变频功能，最大可承载16A的电流，非常适合建筑使用，能够达到节能的效果。
4.4无线智能插座设计
无线智能插座的应用范围较广，是物联网建筑智能用电系统的重要基础设备。在实际的应用中，无线智能插座也需要用到ZigBee模块与智能网关进行信息的交互，无线智能插座在运行以后，需要通过ZigBee模块向智能网关发出信息，等待控制命令后，再决定是否打开或关闭插座电源。若打开插座电源则通过ZigBee模块对系统运行状况继续进行监测，以保障智能电力系统运行的稳定。
结语
在基于物联网的基础上，通过对建筑的智能用电系统进行设计，可以大幅度提升智能电力网络运行的稳定性和合理性，使建筑的能耗大幅度降低，起到了节能环保的效果。同时也要看到要想实现系统的运行稳定，需要长期的不断努力和设计上的优化。
参考文献：
[1]荆学海.物联网技术在智能建筑中的应用[J].中国建材科技，2015，24（4）：70-71.
[2]王振.智能电网与物联网关键技术研究[M].山东大学，2017，5：18.
论文作者:张岩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
标签：智能论文; 系统论文; 建筑论文; 模块论文; 信息论文; 网络论文; 无线智能论文; 《基层建设》2019年第7期论文;