能源管控让用电信息更透明

物联网作为现代热点研究领域，据权威机构统计 ,物物通信的数量将会是现在互联网通信节点数量总和的 30倍以上 。现有的IPv4网络IP地址紧缺，物物通讯依赖服务器对数据的转发，IPv4难以满足大规模物联网发展的需求，IPv6在寻址技术的突破 , 不仅地址具有全球唯一性，而且具有海量的地址资源，是物联网的最佳IP平台，但是要在资源受限的终端设备上使用IPv6协议还存在很多技术难题。本刊采访了《互联网+智能用电管控系统》项目的队长武汉大学曾志威，他对该项目的近况进行了介绍。

《中国教育网络》：请介绍智能用电管控系统目前的情况？

曾志威：智慧校园建筑能源管控系统主要由用电设备、智能负荷控制器、智能电表、无线路由器、云端服务器、手机客户端组成。项目的研究内容主要有以下四个方面：

1.物联网中轻量级IPv6协议。比较6LoWPAN(IPv6 over Low-power and Lossy Networks)、uIPv6、LwIP(Light-weight IP)等IPv6协议栈，根据实际使用的需求，选择合适的协议栈，并从源码上优化其性能，将其应用到智能负荷控制器和智能电表。

2.嵌入IPv6协议的智能负荷控制器和智能电表的组网与协调测控技术。在IPv6网络中，地址严格聚类的特性带来了路由表简化的优越性，但也限制了网络地址和网络拓扑的关系——地址不再是和拓扑无关的标识。因此，在设计网络拓扑之后，一定要小心地分割网络地址空间，特别要考虑到将来拓扑发生一定程度变化情况下的对策；好的地址规划应该尽可能少造成这样的局面：在拓扑发生一点变化的情况下，不得不更改网络全部或多数节点的地址。

3.设计和实现面向移动端Android和IOS用户的智慧校园建筑能源管控App。App通过TCP/IP技术，结合云服务器，访问智能负荷控制器，实现电气远程开断；访问智能电表，获取电压、电流、有功功率、功率因数等用电信息，实现透明化用电。当有恶性负载接入系统时，智能负荷控制器能自动切断，同时App能收到报警信息。

4.智慧校园建筑能源管控系统的应用。 在理论研究与产品研发的同时，选取武汉大学自动化系建筑作为试点，进行电气电路改造，搭建网络环境，应用嵌入IPv6协议的智慧校园能源管控系统。

《中国教育网络》：目前该项目的关键技术取得那些重大进展？

曾志威：1.设计出嵌入IPv6协议的智能负荷控制器。基于ST-SRC-10十通道智能负荷控制器(485通讯),开发嵌入IPv6协议的Wi-Fi智能符合控制器，通过支持IPv6的Wi-Fi组网。

图1 智慧校园建筑能源管控系统

2.设计出嵌入IPv6协议的智能电表。传统智能电表通讯是基于485总线或者电力载波技术，在此基础上，研发设计嵌入IPv6协议的Wi-Fi智能电表，通过支持IPv6的Wi-Fi组网。

3.实现大规模基于IPv6协议嵌入式物联网设备Wi-Fi组网。

《中国教育网络》：开展该项目的初衷是什么？目前项目在学校的应用情况如何？

曾志威：开展项目的初衷是提高学生公寓用电安全，提高学生公寓管理效率，增强学生节能环保意识。目前高校学生公寓用电管理存在很多问题。近年来，高校学生公寓火灾频发，给学校和学生造成了巨大损失，据统计目前百分之八十以上的高校学生公寓火灾属于电气火灾。一般宿舍通过保险管限制宿舍用电功率，禁止使用大功率用电器。但是对于取暖器、电热毯、暖手宝等恶性负载没有有效地扼制手段。目前学生公寓采用电表计费，需要人工抄表、计费、收费，工作量非常巨大，效率低下，同时学生只知道每个月用电总量，用电过程数据并不透明，无法直观地培养节能环保意识。

表1 宿舍用电量对比

目前项目在武汉大学取得了具体的应用，共有近10栋宿舍安装了智能用电管控系统。学生通过手机App可以很方便地控制宿舍用电，查询历史用电数据、缴纳电费等。在系统中使用了恶性负载和大功率用电器识别技术，有效地提高了宿舍用电安全。目前系统已经平稳运行两年多，宿舍学生以及宿舍管理人员反馈良好。

《中国教育网络》：在项目实施过程中会遇到哪些挑战，都有哪些收获？

曾志威：在项目实施时，学分还没有修够，有很多基础课、专业课需要学习，所以只能在课余以及晚上的时间去项目施工现场。很多时候在实验室测试没有问题的地方，到了施工现场就会出现各种问题。通过项目的实施让我们深刻地认识到从理论研究到实际工程应用还有很多的工作要做，细节决定成败，任何一个疏忽都会导致严重的后果。

《中国教育网络》：目前该项目的在学校的应用如何？

曾志威：本系统实现了用电信息的透明化，学生可以随时通过手机查询自己宿舍的用电状态和用电历史，也帮助同学们更加了解日常用电的能耗量，方便了学生的同时可以帮助他们提升主动节能的意识，比如在不需要使用灯光照明的时间段将日光灯关闭，在不使用电脑时将电源拔下等。学生用电意识的提高和用电习惯的改进，对于建设节能型校园具有重大意义。

通过对系统中学生公寓2015年全年学生人均用电量进行统计，并与水电中心提供的其他同规模、未改造的宿舍人均用电量进行对比，详细情况见表1。由表可知，使用本智能用电管理系统后的学生宿舍比未改造的老宿舍人均节电率接近百分之五十。