智能化电能监控解决方案

摘要：针对家庭和办公室用户传统电能监控方式的问题与不足，提出基于感应插座、双向电能监控器的智能化电能监控解决方案，提供电器能耗的对比和历史数据分析。系统提供B/S结构的访问接口，使用户可以通过多种终端查看和控制电器的能耗情况，设置并执行计划用电方案。并提出该系统在企业级应用上的扩展。

关键词：电能监控；软硬件级解决方案；智能化

中图分类号：TP391 文献标识码： A 文章编号：1009-3044（2013）13-3166-04

1 电能使用和监控的基本现状

1.1 国内外电能使用现状

电能被广泛应用在动力、照明、冶金、化学、纺织、通信、广播等各个领域，是科学技术发展、国民经济飞跃的主要动力，现代人们的生产生活对电能的依赖越来却强。因此，无论是家庭用户或者是公司工厂的用电量都在不断上升，以中国为例，据国家能源局的统计，2012年，全社会用电量累计达49591亿千瓦时，同比增长5.5%。由于电力资源供应的紧张，北京地区曾几度限制电能的供应，节能环保已经成为全球企业商家以至于普通民众的共识。与此同时，电能的使用却存在严重的浪费现象。家庭用户主要靠人为操纵电器开关来控制电能的使用，不单存在很大程度上不必要的电能消耗而造成的浪费，还存在一定的安全隐患。更大的浪费是由公司企业和公共用电造成的，生产过程中缺乏节能措施、企业照明及空调长期处在开启状态、偏僻路面或者隧道的公共照明等很多方面都存在着惊人的浪费。因此，如何更加高效的利用现有的电能资源就成为一个国家、企业乃至个人共同关心的课题。

1.2 关于电能监控的现况和研究方向

2 智能化软硬件协同解决方案

监控器可以通过串口与普通的家用计算机相连接，这就使得数据的监控和命令的传输可以通过计算机来分析和处理。图4展示了智能化电能监控系统的整体结构，系统由两部分组成：监控系统和用户查询控制系统。其中监控系统服务器通过有线或无线的方式与监控器相连接，读取各个用电设备的信息，保存到后台数据库，供智能化计算和统计功能；也可以根据用户的请求，发送指令通过控制器去控制智能开关的状态，从而达到自动断电或启动开关的目的。用户查询控制系统提供用户对电能使用状态的查询及智能控制。用户通过不同的终端都可以通过互联网访问到监控系统的服务器，以查看各个用电设备的能耗信息，制定电器的使用规则并控制其开关状态。

3 软件系统的总体设计

能耗控制模块用于显示和控制智能开关。通过这个模块可以管理每一个与系统相连的智能开关的状态。通信方式采用串口通信，自定义通信协议。软件通过向控制器传送开关命令，由控制器通过低功耗无线互联网络控制每一个智能开关。控制模块的演示效果如图7所示。其中红色代表开关处于打开状态，灰色代表开关处于关闭状态。

这套软件系统的设计是以普通家庭用户作为目标群体的。一个家庭的范围比较小，通常一个监控器就可以满足用户的需要，一个普通的监控器可以管理12-16个智能开关。而软件的设计和实施就针对一个监控器来进行电能的管理的监控。用户通过在自己的家用电脑中安装这个服务器软件来进行电能的监控和管理。如果要在更大范围内使用智能化电能监控系统，就需要在原有的系统结构基础上进行进一步的设计和完善。

4 企业级应用策划方案

目前，笔者的开发团队正在致力于把智能化电能监控系统应用于更大的范围内，以满足企业级客户的需求。下面提出一个企业级应用的策划方案，方案目前正处于设计和初步开发阶段。

-案例：办公大楼电能监控系统。

经过改进的智能化电能监控系统不仅可以应用于办公大楼电能监控，更可以广泛推广到工厂、学校等大规模用电单位的电能监控上，为企业和地方政府节约宝贵的电能资源，节约运营成本。

5 结论

目前国内外对电能资源的使用存在惊人的浪费现象，如何节约能源保护我们所居住的地球环境，减少碳排放量成为国际性关注的话题。该文从技术角度提出了一套完整的智能化软硬件协同电能监控解决方案。该方案不但可以适用于普通家庭用户，也可以通过改进推广到企业、工厂、学校等大规模用电单位的电能监控当中。该方案在实际应用中能达到的节能效果仍需要在大规模的应用中进行检验和进一步完善。

参考文献：

[1] 方亮.中国电能浪费惊人[J].河北国土资源，2005（1）.

[2] 王秋娜.智能家电监控系统设计[J].科协论坛，2012（4）.

[3] 陆之洋.基于无线技术的电能监控系统的设计[J].电子测量技术，2011（8）.