智能节能控制系统管理软件功能的设计

邹 磊 陈伟利 王亚娟 叶冠龙

（吉林建筑大学 电气与计算机学院，吉林 长春 130000）

1 概述

近几年来，随着中国经济社会的发展，环境和能源这两大问题成为了制约我国经济社会的发展的主要问题。绿水青山就是金山银山，节能减排、绿色发展是国家的要求，也是社会的愿景。要实现节能减排，提高能源的利用率至关重要。电能在未来很长的一段时间内仍是社会所需的主要能源之一，而且随着社会的不断的发展，人们对电的需求也是越来越大。

目前我们国家的电能主要还是依靠污染较大的火力发电，因此在电力的生产途中给我们的环境造成了巨大污染。另外，在用电侧也存在着较为严重的电能浪费问题[1]。为了满足经济社会未来的发展需求，支持全民低碳经济的发展，减少电能的不必要浪费。智能节能控制系统是短期内比较适合发展需求的解决方法。智能节能系统并没有选择利用PLC作为主要控制模块，而是利用了无线传输的形式，利用ESP8266 WiFi模块实现设备的控制，在兼顾了PLC所据有的稳定性的同时，可以实现更加简便、高效的电气设备的控制。为了更好实现系统中设备的管理和控制，一套好的管理方案和管理软件也是十分重要的。因此，本文在研究智能节能控制系统的基础之上，设计了一套功能较为完整的智能节能控制系统管理软件的上位机软件。

2 智能节能系统的管理方案

本智能照明节能系统充分利用了ESP8266 Wi-Fi模块的基本特性，用无线控制无线的模式，实现了对室内的全部照明设备的无线控制，极大地减少了室内墙体的布线和开关的数量。同时利用红外的检测功能，能够有效且灵敏的判断室内人员情况。结合当下实际情况，红外还可以增加测温功能，对进入房间的每一个人进行测温。另外，ESP8266Wi-Fi模块具有极高的可拓展性，可以增加本系统的多样性和灵活性。智能照明节能控制系统是利用ESP8266Wi-Fi模块来对照明设备进行控制，同时利用ESP8266可以作为AP独立使用的特性，实现一个模块控制其他众多模块的功能，在利用TCP/IP转换器对每一个模块实现实时的控制和监控。同时ESP8266Wi-Fi模块具有很高的拓展性，可以根据不同的场所外界不同的需求外部拓展连接不同的模块来使用更多、更复杂的场景。智能节能控制管理系统的结构框图如图1所示。因此，为了更好的对智能照明节能控制系统进行管理和控制，智能节能管理控制软件就应该满足：

图1

2.1 能够实现集中控制，在上位机软件上能够一键控制所有照明设备的或者其他电气设备的工作状态。同时，也可以根据预设情景，自适应的对照明设备和其他设备进行联动控制。单个场景的自我调节、多个场景之间的相互联动都能在上位机软件上进行简单的控制和设定。

2.2 本套智能照明节能控制系统采用ESP8266作为控制模块，此模块具有非常良好的拓展性。当系统中需要接入新设备或是需要改变操作场景时，只需要简单地改变ESP8266Wi-Fi模块的AT指令就可以简单实现新设备的拓展和场景的改变。同时根据ESP8266Wi-Fi模块可以作为单AP工作的特性，所以本系统可以有较好的联动性。在软件设计的时候需要考虑到场景的变化，新设备的接入等。

2.3 系统中还利用红外传感器来判断某个区域是否有人，是否需要照明，是否需要为设备供电。但这其实是远远不够的，考虑到有时候需要加班，所以可以向系统提出：“请假”。系统中预留的WiFi节点，当员工的移动设备接入后可以向系统提出加班申请，经过管理员或一定时间后系统自动同意，则保留申请区域的供电。当然在该区域内的供电依旧是符合正常系统的供电模式。系统上位机管理软件的设计应该具有更多的灵活性和可操作性，以方便管理人员操作，减少售后服务。

3 上位机软件界面的设置

根据上述系统的基本要求，在结合本地某办公楼智能照明节能控制系统的要求，对上位软件的大致界面设计，如图2。上位机管理界面建立了一套基础数据库，里面包括了管理员数据、员工数据、所有智能设备的数据。为了方便管理，所有在网的设备在第一次接入到系统中之后，会随机生成一个固定的身份识别码，此识别码管理员没有删除设备的情况下，将一直跟随该固定设备。添加和删除设备都需要管理员输入密码才能进行操作。在系统的主角界上会实时的显示在网运行的设备，也会提醒警告运行异常的设备。管理员可以对每一个设备手动下线，也可以一键下线所有设备，反之亦然。在所有的设备和员工数据录入后就可以进行场景的编辑和创建了，根据不同的场所对不同照明设备的需求不同，可以灵活自定义照明和供电的需求。其中，在本建筑实例中，照明设备在除了特殊场所，如会议室、演播室等地方外，都是根据红外传感器和照度传感器来进行自动调节的。而在会议室和演播室只进行了简单的情景联动。当部分员工需要加班的时候，用手机连接到系统，并向系统提交加班申请，系统会自动根据加班申请延长供电的时间。同时，管理员可以查看加班申请，也可以根据实际的设备工作时长来进行估算员工的加班时长。系统设备的记录、加班申请的记录以及系统日志默认只保存一个月，删除前会提醒管理员进行导出。当然管理员可以修改删除时间，也可以手动删除每一条信息。

图2

4 上位机模块的功能

4.1 系统管理模块

智能节能控制系统的上位机管理软件，可以保证整个智能节能控制系统的安全平稳运行。当管理员输入了正确的账号、密码和验证码之后才能进入管理软件进行操作和管理。当系统中存在多个管理员之后，可以调整管理员的权限。

4.2 工作模式（场景）设置模块

智能照明节能控制系统的照明模式包括了多种工作场景，同时还支持自定义工作场景。例如：系统可以预设上班时间，根据不同的工作日期，工作时间进行自动的调整系统中不同区域的运行模式，又比如系统可以利用照度传感器，系统根据环境的照度值自动调节系统中照明设备的照度值，特殊区域的照度只与预设有关，和环境照度无关。

4.3 数据查看模块

数据查看模块主要是用来查看系统的运行日志、实时的运行状态。系统是通过分析某个设备的下线时间、登录时间、场景修改的数据等整个系统在运行的过程中所产生的每一条历史的数据。

5 手机小程序（APP）界面

为了方便系统的管理，简化操作，智能照明节能控制系统中预留了ESP8266 WiFi模块的节点，系统中已经录入的员工可以通过手机小程序或者APP接入，在小程序或APP中输入自己的账号和密码，员工系统中可以申请加班。申请加班的时候需要填写加班时长并确认。在申请之后，15分钟之内系统或管理员完成加班审核并批准。此时，员工所申请的区域上班时间就自动延长了。当然，公司的员工也可以查看自己的加班记录和修改个人的基本信息，在帮助界面，员工可以修改自己的账户密码和反馈相关信息和遇到的问题。小程序（APP）的主界面如图3。

图3

结束语

本文根据智能照明节能控制系统的需求，结合实际工程的需要，设计并研究了这套智能节能控制系统上位机管理软件，可以方便管理者直接的、集中的管理智能照明节能控制系统中的所有在网设备，同时，也员工也可在管理平台上申请加班，可以直观的查看自己的工作时长。智能照明节能控制系统不仅可以按照既定的场景运行，还可以实现对每一个照明设备进行实时控制。同时，本套管理系统也具有很好的拓展性，方便管理性接入的设备和新加入的员工，另外系统中的员工端还可以升级拓展考勤等功能。本系统是依据实际工程的需要而开发，目前的运行良好。