本發(fā)明涉及智能微電網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著太陽能、風(fēng)能等能源利用技術(shù)的發(fā)展，太陽能建筑成為綠色建筑的重要組成部分。太陽能建筑充分利用光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電等可再生能源獲取清潔電力，滿足建筑用電要求，實現(xiàn)節(jié)能減排。

風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電均具有隨機特性，負荷用電也具有隨機特性，用電與發(fā)電之間不能實時平衡。為了充分利用隨機波動的可再生能源電力，同時維持市電斷電時建筑的正常供電，以可再生能源發(fā)電、儲能單元、負荷以及電能變換裝置及控制器等構(gòu)建的微電網(wǎng)成為了一種可靠的新型建筑供配電系統(tǒng)。

現(xiàn)有建筑微電網(wǎng)的研究主要集中在源端，例如光伏并網(wǎng)技術(shù)、風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)、蓄電池充放電技術(shù)，以及各種電源之間的協(xié)調(diào)控制等。對負荷端的研究較少，建筑負荷不僅具有冷熱電的復(fù)合供能要求，而且具有明顯的時空分布特性。因此建筑微電網(wǎng)的構(gòu)建及運行需要綜合考慮源端與負荷端的協(xié)同。

建筑智能化子系統(tǒng)很多，包括消防、安防、照明、供配電等。其中的安防、消防等建筑智能化子系統(tǒng)已經(jīng)開始應(yīng)用美國Echelon公司1991年推出的局部操作網(wǎng)(Local Operating Network，Lon)平臺LonWorks，以解決對控制應(yīng)用的需要。然而，在供配電領(lǐng)域，特別是在建筑微電網(wǎng)這種新型供配電系統(tǒng)中的并無相關(guān)的應(yīng)用。而且，現(xiàn)有的建筑微電網(wǎng)智能化程度低，設(shè)備信息互聯(lián)互通困難，因此無法統(tǒng)一監(jiān)控與管理，且能源利用效率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一至少在于，針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠使設(shè)備信息的網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)互通，實現(xiàn)源端與負荷端設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控與管理，提高建筑微電網(wǎng)供配電系統(tǒng)的智能化程度和能源利用效率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其包括：智能服務(wù)器、第一Lon節(jié)點、以及第二Lon節(jié)點；

其中，所述第一Lon節(jié)點的一端與源端設(shè)備的電源轉(zhuǎn)換器連接以獲取源端設(shè)備信息，另一端與電力線連接以將源端設(shè)備信息通過電力線發(fā)送給智能服務(wù)器；

所述第二Lon節(jié)點的一端與負荷端設(shè)備的控制器連接以獲取負荷端設(shè)備信息，另一端與電力線連接以將負荷端設(shè)備信息通過電力線發(fā)送給智能服務(wù)器；

所述智能服務(wù)器的一端與電力線連接以接收源端和負荷端設(shè)備信息，另一端與云平臺連接以發(fā)送源端和負荷端設(shè)備信息。

優(yōu)選地，所述智能服務(wù)器進一步用于根據(jù)LonTalk傳輸協(xié)議通過第一Lon節(jié)點來控制源端設(shè)備，通過第二Lon節(jié)點來控制負載端設(shè)備，實現(xiàn)對微電網(wǎng)接入設(shè)備的智能調(diào)度控制。

優(yōu)選地，所述第一Lon節(jié)點和第二Lon節(jié)點包括智能節(jié)點單元FT3150、AT89S52單片機、以及MAX485芯片。

優(yōu)選地，所述MAX485芯片通過RS485通信接口連接到源端設(shè)備的電源轉(zhuǎn)換器或者負荷端設(shè)備的控制器并分別獲取源端或者負荷端設(shè)備信息。

優(yōu)選地，所述MAX485芯片與AT89S52單片機之間通過UART進行通信，AT89S52單片機與智能節(jié)點單元FT3150之間通過SPI進行通信，智能節(jié)點單元FT3150 19與電力線7連接并根據(jù)LonTalk傳輸協(xié)議將獲取的負荷端設(shè)備信息發(fā)送給智能服務(wù)器。

優(yōu)選地，所述智能節(jié)點單元FT3150包括：用作主控制器的神經(jīng)元處理器Neuron 3150、耦合電路、以及FT-X1收發(fā)器；其中，耦合電路一端與電力線耦合連接，另一端與FT-X1收發(fā)器連接。

優(yōu)選地，所述FT-X1收發(fā)器包括接收與A/D轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字信號處理單元、D/A轉(zhuǎn)換單元、發(fā)送與放大單元；其中，A/D轉(zhuǎn)換單元用于對從電力線耦合來的信號進行濾波處理，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；D/A單元用于將數(shù)字信號處理單元處理后數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，將轉(zhuǎn)換后的模擬信號進行功率放大并發(fā)送到耦合電路。

優(yōu)選地，所述源端設(shè)備包括光伏陣列、風(fēng)機、以及蓄電池組；所述電源轉(zhuǎn)換器包括逆變器和雙向變流器。

優(yōu)選地，所述負載端設(shè)備包括照明設(shè)備、空調(diào)、熱水器、以及噴泉。

優(yōu)選地，所述智能服務(wù)器進一步用于當(dāng)所述源端設(shè)備提供的電力小于建筑所需電力時，閉合斷路器通過市電向建筑供電；當(dāng)所源端設(shè)備提供的電力大于或者等于建筑所需電力時，斷開斷路器通過源端設(shè)備向建筑供電。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

1、通過在建筑微電網(wǎng)中融入LonWorks網(wǎng)絡(luò)平臺，實現(xiàn)了源端與負荷端設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控與管理，提高了建筑微電網(wǎng)供配電系統(tǒng)的智能化程度和能源利用效率高；

2、通過將傳感器技術(shù)和LonWorks網(wǎng)絡(luò)平臺相融合，告別了傳統(tǒng)僅利用傳感器技術(shù)檢測建筑設(shè)備信息的方法，實現(xiàn)了設(shè)備信息的網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)互通，避免產(chǎn)生信息孤島；

3、通過Lon節(jié)點電路，建筑設(shè)備的本地控制器通過RS485總線與LonWorks總線通信，使得設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)方便快捷，穩(wěn)定可靠的實現(xiàn)了信息的雙向傳輸；

4、LonWorks網(wǎng)絡(luò)采用電力線作為通信介質(zhì)，不需要額外布線，系統(tǒng)擴容方便快捷。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一實施例的基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中Lon節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖

圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的Lon節(jié)點中智能節(jié)點單元FT3150的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明，以使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其包括智能服務(wù)器9、第一Lon節(jié)點1A、以及第二Lon節(jié)點1B。

其中，第一Lon節(jié)點1A的一端與源端設(shè)備5的電源轉(zhuǎn)換器4連接以獲取源端設(shè)備信息，另一端與電力線7連接以將源端設(shè)備信息通過電力線7發(fā)送給智能服務(wù)9；第二Lon節(jié)點1B的一端與負荷端設(shè)備3的控制器10連接以獲取負荷端設(shè)備信息，另一端與電力線7連接以將負荷端設(shè)備信息通過電力線7發(fā)送給智能服務(wù)9；智能服務(wù)器9的一端與電力線7連接以接收源端和負荷端設(shè)備信息，另一端與云平臺2連接以發(fā)送源端和負荷端設(shè)備信息。智能服務(wù)器9可以基于所獲取的源端和負荷端設(shè)備信息根據(jù)LonTalk傳輸協(xié)議通過第一Lon節(jié)點1A來控制源端設(shè)備5，通過第二Lon節(jié)點1B來控制負載端設(shè)備3，實現(xiàn)對微電網(wǎng)接入設(shè)備的智能調(diào)度控制。

圖2為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用示意圖。圖2所示的微電網(wǎng)可獨立運行或者與市電聯(lián)網(wǎng)運行，其中光伏陣列5和風(fēng)機11發(fā)電可以作為可再生能源的源端，并通過逆變器4連接到建筑微電網(wǎng)中的電力線7，從而為整個建筑物供電。當(dāng)發(fā)電量飽和時，剩余的電能經(jīng)由電力線7通過雙向變流器12存儲到蓄電池6中。當(dāng)太陽能發(fā)電量或者風(fēng)能發(fā)電量不能滿足建筑的需求時，蓄電池6通過雙向變流器12向建筑物供電。當(dāng)蓄電池6中的電能低于預(yù)設(shè)的閾值(例如，低于20％、或者耗盡時)，通過斷路器8將外電網(wǎng)(例如，市電電網(wǎng))與建筑微電網(wǎng)中的電力線7連通，向建筑物提供市電。

其中，一部分Lon節(jié)點1與電源轉(zhuǎn)換器連接(例如，逆變器4、雙向變流器12等)，用于采集光伏陣列5、風(fēng)機11、蓄電池6等源端設(shè)備的交/直流電壓、電流等源端設(shè)備信息，進而以電力線7為傳輸介質(zhì)根據(jù)LonTalk傳輸協(xié)議將獲取的源端設(shè)備信息傳輸?shù)絊martSever智能服務(wù)器9中。一部分Lon節(jié)點1與建筑物的負荷端設(shè)備3(例如，照明設(shè)備、空調(diào)、熱水器、噴泉等)各自的控制器10(例如，對應(yīng)的控制器1～4)連接，采集各負荷端設(shè)備3的交/直流電壓、電流等負荷端設(shè)備信息，也以電力線7為傳輸介質(zhì)根據(jù)LonTalk傳輸協(xié)議將獲取的負荷端設(shè)備信息傳輸?shù)絊martSever智能服務(wù)器9中。SmartSever智能服務(wù)器9通過網(wǎng)絡(luò)與云平臺2連接，并根據(jù)TCP/IP協(xié)議將接收的源端和負荷端設(shè)備信息通過網(wǎng)絡(luò)(例如，局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、以及互聯(lián)網(wǎng)等)發(fā)送到云平臺2中，從而實現(xiàn)源端與負荷端設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控與管理，提高建筑微電網(wǎng)供配電系統(tǒng)的智能化程度和能源利用效率。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中Lon節(jié)點的結(jié)構(gòu)。如圖所示，Lon節(jié)點包括智能節(jié)點單元FT3150 19、AT89S52單片機20、以及MAX485芯片21。其中，在AT89S52單片機20的控制下，MAX485芯片21通過RS485通信接口連接到源端設(shè)備的電源轉(zhuǎn)換器或者負荷端設(shè)備的控制器并分別獲取源端或者負荷端設(shè)備信息；隨后，MAX485芯片21與AT89S52單片機20之間通過UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發(fā)傳輸器)進行通信，AT89S52單片機20與智能節(jié)點單元FT3150 19之間通過SPI(Serial Peripheral Interface，串行外設(shè)接口)進行通信，智能節(jié)點單元FT3150 19與電力線7連接，并根據(jù)LonTalk傳輸協(xié)議將獲取的源端和負荷端設(shè)備信息傳輸?shù)絊martSever智能服務(wù)器9中。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的Lon節(jié)點中智能節(jié)點單元FT3150的結(jié)構(gòu)。如圖所示，智能節(jié)點單元FT315019采用神經(jīng)元處理器Neuron 315017作為主控制器，時鐘復(fù)位電路18用于提供精準的時鐘信號和復(fù)位單元。FLASH 15可以作為外部存儲器用于儲存所獲取的設(shè)備信息。耦合電路14一端與電力線7耦合連接，另一端與FT-X1收發(fā)器13連接。電磁干擾隔離單元16利用二極管的單向?qū)ê碗娙莸臑V波作用，把電磁干擾降到極小。

在優(yōu)選的實施例中，F(xiàn)T-X1收發(fā)器13可以包括接收與A/D轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字信號處理單元、D/A轉(zhuǎn)換單元、發(fā)送與放大單元等電路；其中，A/D轉(zhuǎn)換單元可對從電力線7耦合來的信號進行濾波等處理，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，D/A單元用于將數(shù)字信號處理單元處理后的要發(fā)送的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，將轉(zhuǎn)換后的信號進行功率放大并發(fā)送到耦合電路14。

以上所述，僅為本發(fā)明具體實施方式的詳細說明，而非對本發(fā)明的限制。相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原則和范圍的情況下，做出的各種替換、變型以及改進均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。