基于物联网的智能用电管理系统

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摘 要随着RFID、传感器、ZigBee、WI-FI无线通信等物联网技术的快速发展和改进，逐渐促进人们进入智能家居时代，基于物联网技术开发了许多的家居环境监测系统、家庭视频安防保护系统等。本文基于物联网技术开发实现了一套功能完善的智能用电管理系统，以便能够提高家庭用电的智能化、数字化，进而为合理控制用电量提供辅助决策。

【关键词】ZigBee RFID 传感器 智能用电

1 引言

计算机技术、传感器技术、ZigBee技术、移动通信等物联网技术的快速发展，使得物联网技术在物流运输、环境监测、视频监控、安防保护、工业控制网络和智能家居等得到了广泛地普及和应用，有效提高了人们作业办公、家居生活的智能化、信息化和自动化。

2 背景技术

2.1 ZigBee技术

ZigBee技术是一种在IEEE802.15.4标准上经过改进和发展得到常用的无线网络标准技术，基于ZigBee技术的传感器网络具有自组织、自愈功能，网络稳定性较强、通信可靠性较高、具有较低的节点功耗、时延较短、容量较大、数据传输具有极高的安全性。

2.2 QT技术

智能用电管理系统应用开发过程中，为了能够提高版本的可控性和可移植性，管理系统开发过程中可以采用QT技术。QT技术是一种常用的网络通信控制软件开发和设计的可视化编程技术，其具有非常完美的封装机制，其能够实现有效地模块化处理功能，因此其可以为不同的应用实现重复开发功能，模块化之后，能够大大的缩短软件应用程序的开发时间，提高开发效率。

2.3 WI-FI通信技术

WI-FI通信模块内置TCP/IP协议并支持三种工作模式即AP、STA以及两种模式共存，提供了两种通信方式：透传方式和Socket通信方式。透传模式通信速度快，但控制不灵活；Socket通信速度慢，但可以方便控制单一的设备。因此，本方案采用的是Socket控制的通信方式，模块上电或复位后默认为透传模式，模块每次复位后都需要先进入命令模式再配置，依次设置UART、TCP、AP/STA后重启才可使设置生效。

3 智能用电管理系统设计

用电管理系统基于传感器CC2350芯片，结合CC2350芯片的软硬件开发套件，实现用电量管理。CC2350芯片集成射频收发和MCU控制功能于一体，并且在软件中包含一颗强大的32MHz的晶振及其他相关的阻容器件，并且CC2350芯片采用板载PCB板天线设计，采用巴伦匹配电路，因此传感器的接受灵敏度可以达到-97dB，在接口设计与德州仪器官方的发版CC2350EM完全融合在一起，具有极其强大的软件开发功能。硬件设计主要包括终端节点和路由节点两种。终端节点能够实现用电数据采集功能，并且将数据采集起来，发送到相关的路由节点，并且可以通过接收相关的响应指令，以便能够自动化调节用电量，终端节点功能如图1所示。

能源网关需具备远方抄表、电能计量、需量统计、电能质量测量、防窃电监测及主动上报等功能，能够满足在监测、计量、远程抄表等方面的应用需求。因此，路由节点可以读取传感器采集的数据，将传感器采集到的环境数据封装起来，并发送到相关的服务器，同时接收响应指令，并且实现路由转发数据的功能，如图2所示。

4 结束语

智能用电管理系统可以通过传感器节点及其构成的无线传感网络采集用电数据，已经成为物联网技术在智能家居中的重要应用，能够实现节能用电、能耗监控、过载管理和远程控制等功能，具有极其重要的作用和意义。

参考文献

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作者单位

北方工业大学电气与控制工程学院 北京市 100144