本實用新型涉及智能微電網(wǎng)監(jiān)控技術領域，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：

隨著太陽能、風能等能源利用技術的發(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、風電并網(wǎng)技術、蓄電池充放電技術，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，以解決對控制應用的需要。然而，在供配電領域，特別是在建筑微電網(wǎng)這種新型供配電系統(tǒng)中的并無相關的應用。而且，現(xiàn)有的建筑微電網(wǎng)智能化程度低，設備信息互聯(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。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的之一至少在于，針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠使設備信息的網(wǎng)絡化互聯(lián)互通，實現(xiàn)源端與負荷端設備的統(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，本實用新型采用的技術方案為：

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)點的一端與源端設備的電源轉換器連接以獲取源端設備信息，另一端與電力線連接以將源端設備信息通過電力線發(fā)送給智能服務器；

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

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

優(yōu)選地，所述智能服務器進一步用于根據(jù)LonTalk傳輸協(xié)議通過第一Lon節(jié)點來控制源端設備，通過第二Lon節(jié)點來控制負載端設備，實現(xiàn)對微電網(wǎng)接入設備的智能調(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備的電源轉換器或者負荷端設備的控制器并分別獲取源端或者負荷端設備信息。

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備信息發(fā)送給智能服務器。

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轉換單元、數(shù)字信號處理單元、D/A轉換單元、發(fā)送與放大單元；其中，A/D轉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)字信號轉換為模擬信號，將轉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，所述源端設備包括光伏陣列、風機、以及蓄電池組；所述電源轉換器包括逆變器和雙向變流器。

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

優(yōu)選地，所述智能服務器進一步用于當所述源端設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；當所源端設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備向建筑供電。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型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)絡平臺，實現(xiàn)了源端與負荷端設備的統(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、通過將傳感器技術和LonWorks網(wǎng)絡平臺相融合，告別了傳統(tǒng)僅利用傳感器技術檢測建筑設備信息的方法，實現(xiàn)了設備信息的網(wǎng)絡化互聯(lián)互通，避免產(chǎn)生信息孤島；

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

4、LonWorks網(wǎng)絡采用電力線作為通信介質，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)本實用新型一實施例的基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2是根據(jù)本實用新型一實施例的基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的應用示意圖；

圖3是根據(jù)本實用新型另一實施例的基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中Lon節(jié)點的結構示意圖

圖4是根據(jù)本實用新型一實施例的Lon節(jié)點中智能節(jié)點單元FT3150的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明，以使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

圖1示出了根據(jù)本實用新型一實施例的基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的結構，其包括智能服務器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的一端與源端設備5的電源轉換器4連接以獲取源端設備信息，另一端與電力線7連接以將源端設備信息通過電力線7發(fā)送給智能服務9；第二Lon節(jié)點1B的一端與負荷端設備3的控制器10連接以獲取負荷端設備信息，另一端與電力線7連接以將負荷端設備信息通過電力線7發(fā)送給智能服務9；智能服務器9的一端與電力線7連接以接收源端和負荷端設備信息，另一端與云平臺2連接以發(fā)送源端和負荷端設備信息。智能服務器9可以基于所獲取的源端和負荷端設備信息根據(jù)LonTalk傳輸協(xié)議通過第一Lon節(jié)點1A來控制源端設備5，通過第二Lon節(jié)點1B來控制負載端設備3，實現(xiàn)對微電網(wǎng)接入設備的智能調(diào)度控制。

圖2為根據(jù)本實用新型另一實施例的基于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。當太陽能發(fā)電量或者風能發(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。當蓄電池6中的電能低于預設的閾值(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、風機11、蓄電池6等源端設備的交/直流電壓、電流等源端設備信息，進而以電力線7為傳輸介質根據(jù)LonTalk傳輸協(xié)議將獲取的源端設備信息傳輸?shù)絊martSever智能服務器9中。一部分Lon節(jié)點1與建筑物的負荷端設備3(例如，照明設備、空調(diào)、熱水器、噴泉等)各自的控制器10(例如，對應的控制器1～4)連接，采集各負荷端設備3的交/直流電壓、電流等負荷端設備信息，也以電力線7為傳輸介質根據(jù)LonTalk傳輸協(xié)議將獲取的負荷端設備信息傳輸?shù)絊martSever智能服務器9中。SmartSever智能服務器9通過網(wǎng)絡與云平臺2連接，并根據(jù)TCP/IP協(xié)議將接收的源端和負荷端設備信息通過網(wǎng)絡(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)本實用新型一實施例的基于LonWorks的建筑智能微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中Lon節(jié)點的結構。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備的電源轉換器或者負荷端設備的控制器并分別獲取源端或者負荷端設備信息；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備信息傳輸?shù)絊martSever智能服務器9中。

圖4示出了根據(jù)本實用新型一實施例的Lon節(jié)點中智能節(jié)點單元FT3150的結構。如圖所示，智能節(jié)點單元FT3150 19采用神經(jīng)元處理器Neuron 3150 17作為主控制器，時鐘復位電路18用于提供精準的時鐘信號和復位單元。FLASH 15可以作為外部存儲器用于儲存所獲取的設備信息。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利用二極管的單向導通和電容的濾波作用，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轉換單元、數(shù)字信號處理單元、D/A轉換單元、發(fā)送與放大單元等電路；其中，A/D轉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)字信號轉換為模擬信號，將轉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，僅為本實用新型具體實施方式的詳細說明，而非對本實用新型的限制。相關技術領域的技術人員在不脫離本實用新型的原則和范圍的情況下，做出的各種替換、變型以及改進均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。