基于“云平台”的办公建筑电力节能系统设计开题报告

1.1设计背景、目的

随着云计算和物联网技术的普及，城市公共建筑用电的发展又迈向了一个新阶段——智能用电，尤其是在能源危机这一世界性难题的背景下，智能用电作为一个重要方向打破了传统电力系统对用电负荷粗放式管理的局面。以往电力系统对用电负荷的感知能力仅仅局限于用户的电表，对建筑物内部用电的电气设备种类、设备电能计量和用电方式习惯等都缺乏感知。基于智能用电以及智能电网整体规划的需要，我们需要深入感知建筑物内各单位的用电信息。

在现代生活中越来越多的电气设备被广泛应用到建筑中，成为创造、维持和改善人们生活和工作环境的重要因素。而要想真正发挥出这些电气设备的功效就首先提高建筑供配电设备的安全性能，使这些电气设备能够保证稳定运行。在这个基础上要进一步的对整个建筑的电气设备进行规划和管理。随着物联网技术的发展及传感器硬件的普及智能用电和智能建筑是未来的一个重要研究方向。

在城市公共建筑用电中从电源进户起到用电设备的输人端为止的整个电路中，需要完成在建筑内接受电能、变换电压、分配电能、输送电能等任务。这些任务的完成需要一定数量的配电设备，对其功率及位置实时状态的监控十分重要。通过传感器和云平台可以十分快捷、高效、方便的实现对电气设备的监控。在实际生活中，我国的电力负荷根据供电的可靠性以及发生中断供电后在政治上造成影响的大小程度或者是在经济上造成损失的程度，依次分为一级、二级和三级这三个等级的负荷。城市公共建筑大多为二级和三级负荷。随着生活水平的提高，用电设备的数量也在不断的增加。同时也意味着对电气设备的监控工作量变大。建立智能用电系统不仅可以解决设备故障设备损坏可能带来的公共安全问题。而且可以解决电网设计配置过高带来的资源浪费，让电网达到供需平衡从而节约能源和提高经济效益的目的。

1.2设计意义

（1）减少用电开支。人们逐渐意识到降低用电成本的必要性，节约用电不仅关系自身利益，而且对社会的可持续发展和进步起到很重要的作用。因此需要对日常用电量、能耗分布等信息进行实时监测，来帮助用户了解自己的用电情况。智能电力系统能够对设备的功率及工作状态等重要电能信息进行实时采集，提供可视化界面显示电能数据，方便查看。

（2）提高电的使用效率。在传统的建筑中经常存在由于机械老旧导致的无功功率提高问题。使用电气设别无法工作在额定功率。智能用电系统可以对电力的使用进行更加细化的方案，从而提高用电效率。也为发现设备问题提供了数据基础。

（3）安全性能提升。用电设备的增加导致了设备维护，故障排查的难度。因此为了提升用电的安全性，降低由于安全问题导致的损失，有必要对用电进行实时监控。这样遇到问题就可以进行及时的维修，从而提高用电的安全性能。

（4）方便管理。大数据，数据可视化一直是当前热点话题。目前电力设备越来越多，使用环境越来越复杂，很难进行集中管理。智能电力系统通过无线模块将复杂环境的用电状态发送至云端。即方便了进行集中管理又节省了人工成本。

本课题从智能用电管理节能的角度，设计基于云端的用电行节能方案，使得用电节能精确到办公楼的每一个卡位插座，在不影响使用的条件下，对插座的通/断电进行精确管理。具体节能方案是以卡位插座通/断控制的用电节能控制系统设计，包括插座继电控制器和组网控制器等部分，上位机采用云端设备，且要求有相应控制监测软件，可以实现插座通/断定时控制、实时记录卡位插座通电时间、间接了解人员在岗情况等。本课题重点研究针对智能插座的云端管理和节能方案，每一个开关插座都使用ESP32模块作为无线传输模块，通过mesh组网方案使得办公楼中被监测开关插座连入同一个无线网络，并将数据实时传入到云端，可采用阿里、百度等公共云平台，或者自建私人云平台系统，并在云平台上建立电力监测和节能控制方案，通过该方案反馈控制办公建筑物中插座的节能运行。