一种基于LoraWAN网络的校园宿舍能源管理系统

一种基于lorawan网络的校园宿舍能源管理系统
技术领域
1.本发明涉及校园用电管理技术领域，具体为一种基于lorawan网络的校园宿舍能源管理 系统。


背景技术：

2.每个学校都会有自己的管理方法与管理制度，且很多学校的管理方法大同小异。在宿舍 管理过程中的宿舍管理制度是一个依据，也是一种规范。在传统的校园中，对宿舍的用电、 空调管理主要是通过人力去实现；但是，在传统的人力操作的情况下存在着一下缺点：每个 月都需要定期人工抄电表，然后通过人工计算出用电量，最后对未缴费的宿舍进行断电控制， 等到缴费后再人工通电，过程极其繁琐以及容易出错；有时候为了响应节能政策，需要对宿 舍的空调进行管理，例如在温度高于指定温度后才能开启空调。
3.上述节能政策的实施，如果空调用电开关由学生控制，则节能政策很难正常实施，如果 空调用电开关由宿舍管理员控制又陷入麻烦的境地。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于lorawan网络的校园宿舍能源管理系统，以解决上述背 景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于lorawan网络的校园宿舍 能源管理系统，包括宿舍数据采集模块、lorawan网络模块、能源管理模块、警示模块、云 服务平台，所述宿舍数据采集模块通过lorawan网络模块与云服务平台数据连接，所述能源 管理模块、警示模块均分别与云服务平台通信数据连接；所述宿舍数据采集模块用于对宿舍 温度、用电数据进行采集处理；所述lorawan网络模块用于将数据上传到云服务平台；所述 能源管理模块用于对数据进行分析处理后对宿舍用电数据和空调数据进行能源管理；所述警 示模块用于对异常情况进行警示处理；所述云服务平台用于对数据进行综合分析整合处理。
6.进一步的，所述宿舍数据采集模块包括：温度采集单元、电压采集单元、电流采集单元、 剩余电量采集单元，所述温度采集单元用于对宿舍温度数据进行采集，所述电压采集单元用 于对宿舍用电电压数据进行采集，所述电流采集单元用于对宿舍用电电流数据进行采集，所 述剩余电量采集单元用于对宿舍剩余电量数据进行采集。
7.进一步的，所述lorawan网络模块为lorawan网络；宿舍电表采用lorawan电表，同时 空调接入lorawan网络，空调采用独立线路供电。
8.进一步的，所述能源管理模块包括用电数据管理单元、空调数据管理单元；所述用电数 据管理单元用于对宿舍用电数据进行管理，所述空调数据管理单元用于对空调数据进行管理。
9.进一步的，所述云服务平台包括中央处理单元、数据储存单元和数据收发单元；所述中 央处理单元用于对数据进行综合分析处理，所述数据储存单元用于对数据进行储存
处理，所 述数据收发单元用于对数据进行收发处理。
10.进一步的，还包括：智能终端，所述智能终端用于对系统进行查询、设定、修改、充值 操作。
11.进一步的，所述宿舍数据采集模块的数据采集信息包括：当天实时电压数据为ui，当天 实时电流数据为li，当天实时剩余电量数据为wi，当天实时温度数据为ti；判断是否开启空 调的温度参考标准为t
低
和t
高
；设置剩余电量缴费下限值w
限
；设置剩余使用时间下限值x
限
。
12.进一步的，所述能源管理模块的管理判断数据如下：
13.空调制热数据管理判断标准为：ai、ci、di、pi；
14.在宿舍当天最低温度按照一定比例与温度参考标准最低值进行比较得到 ai；
15.在宿舍当前最高温度按照一定比例与温度参考标准最低值进行比较得到 ci；
16.在宿舍当天当前温度及之前的温度平均值按照一定比例与温度参考最 低值进行比较得到di；
17.当ai≤1时，系统向宿舍人员发送信息，宿舍人员可提前申请开空调制热；
18.pi＝0.1
×ai
0.2
×ci
0.7
×di
；以ai、ci、di按照一定比例计算整理得到判断标准pi；
19.当ci≤1、di≤1且pi≤1时，系统判断可开启空调对宿舍进行制热。
20.进一步的，空调制冷数据管理判断标准为：bi、ei、fi、qi；
21.在宿舍当天最高温度按照一定比例与温度参考标准最高值进行比较得到 bi；
22.在宿舍当前最低温度按照一定比例与温度参考标准最高值进行比较得到 ei；
23.在宿舍当天当前温度及之前的温度平均值按照一定比例与温度参考最高 值进行比较得到fi；
24.当bi≥1时，系统向宿舍人员发送信息，宿舍人员可提前申请开空调制冷；
25.qi＝0.1
×bi
0.2
×ei
0.7
×fi
；以bi、ei、fi按照一定比例计算整理得到判断标准qi；
26.当ei≥1、fi≥1且qi≥1时，系统判断可开启空调对宿舍进行制冷。
27.进一步的，宿舍用电数据管理判断标准为：gi和hi；
28.[0029][0030]
当gi＞1时，不进行能源管理预警通知；
[0031]
当0＜gi≤1时；进入能源管理一级预警通知：通知宿舍人员可进行电费缴费处理；
[0032]
当gi≤0、0＜hi≤1时，进入能源管理二级预警通知：通知宿舍人员尽快进行缴费；
[0033]
当hi＝0时，进入能源管理最后预警通知：通知宿舍人员必须进行缴费充值电费。
[0034]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
[0035]
1、本发明通过设置宿舍数据采集模块、lorawan网络模块、能源管理模块、警示模块、 云服务平台；可对宿舍用电数据进行采集(电压、电流、剩余电量)、采用空调单独线路供 电，对空调是否开启进行判断，同时对宿舍用电数据和空调用电数据进行采集，分析计算； 对宿舍进行温度采集处理；对剩余电量进行统计，设置剩余电量缴费下限值；一级通知：当 剩余电量与剩余电量缴费下限值的差值除以最大电压和最大电流，得到的预测使用时间小于 预设的提前预警时间时，通知宿舍人员可进行电费缴费处理；二级通知：当剩余电量小于等 于剩余电量缴费下限值时，通知宿舍人员尽快进行缴费；最后通知：当剩余电量为零时，通 知宿舍人员必须进行缴费。
[0036]
2、本发明中满足相应条件后，系统向宿舍人员发送信息，宿舍人员可提前申请开空调 制热或制冷；满足相应条件后，系统判断可开启空调对宿舍进行制热或制冷；可对宿舍用电 情况进行多级预警通知处理，根据相应条件判断是否进入预警状态，根据相应条件判断进入 一级预警通知、二级预警通知或最后预警通知。
附图说明
[0037]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一 起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0038]
图1是本发明中的模块连接示意图；
[0039]
图2是本发明中宿舍数据采集模块的示意图；
[0040]
图3是本发明中能源管理模块的示意图；
[0041]
图4是本发明中云服务平台的示意图；
[0042]
图中：1、宿舍数据采集模块；2、lorawan网络模块；3、能源管理模块；4、云服务平 台；5、警示模块。
具体实施方式
[0043]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
[0044]
请参阅图1-图4，本发明提供技术方案：一种基于lorawan网络的校园宿舍能源管理系 统，包括宿舍数据采集模块1、lorawan网络模块2、能源管理模块3、警示模块5、云服务 平台4，所述宿舍数据采集模块1通过lorawan网络模块2与云服务平台4数据连接，所述 能源管理模块3、警示模块5均分别与云服务平台4通信数据连接。
[0045]
所述宿舍数据采集模块1包括：温度采集单元、电压采集单元、电流采集单元、剩余电 量采集单元；所述lorawan网络模块2为lorawan网络；宿舍电表采用lorawan电表，同时 空调接入lorawan网络，空调采用独立线路供电；所述能源管理模块3包括用电数据管理单 元、空调数据管理单元；所述云服务平台4包括中央处理单元、数据储存单元和数据收发单 元；还包括：智能终端。
[0046]
具体实施方式为：本发明通过设置宿舍数据采集模块1、lorawan网络模块2、能源管理 模块3、警示模块5、云服务平台4，宿舍数据采集模块1用于对宿舍温度、用电数据进行采 集处理；所述lorawan网络模块2用于将数据上传到云服务平台4；所述能源管理模块3用 于对数据进行分析处理后对宿舍用电数据和空调数据进行能源管理；所述警示模块5用于对 异常情况进行警示处理；所述云服务平台4用于对数据进行综合分析整合处理；所述温度采 集单元用于对宿舍温度数据进行采集，所述电压采集单元用于对宿舍用电电压数据进行采集， 所述电流采集单元用于对宿舍用电电流数据进行采集，所述剩余电量采集单元用于对宿舍剩 余电量数据进行采集；所述用电数据管理单元用于对宿舍用电数据进行管理，所述空调数据 管理单元用于对空调数据进行管理；所述中央处理单元用于对数据进行综合分析处理，所述 数据储存单元用于对数据进行储存处理，所述数据收发单元用于对数据进行收发处理；所述 智能终端用于对系统进行查询、设定、修改、充值操作；
[0047]
所述宿舍数据采集模块1的数据采集信息包括：当天实时电压数据为ui，当天实时电流 数据为li，当天实时剩余电量数据为wi，当天实时温度数据为ti；判断是否开启空调的温度 参考标准为t
低
和t
高
；设置剩余电量缴费下限值w
限
；设置剩余使用时间下限值x
限
。
[0048]
所述能源管理模块3的管理判断数据如下：
[0049]
空调制热数据管理判断标准为：ai、ci、di、pi；
[0050][0051][0052][0053]
当ai≤1时，系统向宿舍人员发送信息，宿舍人员可提前申请开空调制热；在宿舍当天最 低温度按照一定比例与温度参考标准最低值进行比较得到ai，保证可及时掌握宿舍当前温度 的变化的最低值是否满足温度参考最低值的标准；当条件满足时，宿舍达到了开启空调制热 功能的门槛，然后依靠宿舍人员选择，是否申请开启空调制热功能；如果宿舍人员不申请开 启空调制热，则即使后续条件满足开启空调制热条件也不启动空调；如果宿舍人员申请开启 空调制热，则当后续条件满足后直接启动空调进行制热；
[0054]
pi＝0.1
×ai
0.2
×ci
0.7
×di
；
[0055]
当ci≤1、di≤1且pi≤1时，系统判断可开启空调对宿舍进行制热；在宿舍当前最高温度 按照一定比例与温度参考标准最低值进行比较得到ci，保证可及时掌握宿舍当前温度的变化 的最高值是否满足温度参考最低值的标准；在宿舍当天当前温度及之前的温度平均值按照一 定比例与温度参考最低值进行比较得到di，保证可及时掌握宿舍温度的平均值；以ai、ci、di按 照一定比例计算整理得到判断标准pi；只有当宿舍当前条件满足ci≤1、di
≤1和pi≤1时；才能 开启空调制热功能，可有效保证节能效果。
[0056]
空调制冷数据管理判断标准为：bi、ei、fi、qi；
[0057][0058][0059][0060]
当bi≥1时，系统向宿舍人员发送信息，宿舍人员可提前申请开空调制冷；在宿舍当天最 高温度按照一定比例与温度参考标准最高值进行比较得到bi，保证可及时掌握宿舍当前温度 的变化的最高值是否满足温度参考最高值的标准；当条件满足时，宿舍达到了开启空调制冷 功能的门槛，然后依靠宿舍人员选择，是否申请开启空调制冷功能；如果宿舍人员不申请开 启空调制冷，则即使后续条件满足开启空调制冷条件也不启动空调；如果宿舍人员申请开启 空调制冷，则当后续条件满足后直接启动空调进行制冷；
[0061]
qi＝0.1
×bi
0.2
×ei
0.7
×fi
；
[0062]
当ei≥1、fi≥1且qi≥1时，系统判断可开启空调对宿舍进行制冷；在宿舍当前最低温度 按照一定比例与温度参考标准最高值进行比较得到ei，保证可及时掌握宿舍当前温度的变化 的最低值是否满足温度参考最高值的标准；在宿舍当天当前温度及之前的温度平均值按照一 定比例与温度参考最高值进行比较得到fi，保证可及时掌握宿舍温度的平均值；以bi、ei、fi按 照一定比例计算整理得到判断标准qi；只有当宿舍当前条件满足ei≥1、fi≥1和qi≥1时；才 能开启空调制冷功能，可有效保证节能效果。
[0063]
宿舍用电数据管理判断标准为：gi和hi；
[0064][0065][0066]
当gi＞1时，不进行能源管理预警通知；此时剩余电量与剩余电量缴费下限值的差值除 以最大电压和最大电流，得到的预测使用时间大于预设的剩余使用时间下限值；
[0067]
当0＜gi≤1时；进入能源管理一级预警通知：通知宿舍人员可进行电费缴费处理；此时 剩余电量与剩余电量缴费下限值的差值除以最大电压和最大电流，得到的预测使用时间小于 等于预设的剩余使用时间下限值；
[0068]
当gi≤0、0＜hi≤1时，进入能源管理二级预警通知：通知宿舍人员尽快进行缴费；此时， 剩余电量小于等于电量缴费下限值；
[0069]
当hi＝0时，进入能源管理最后预警通知：通知宿舍人员必须进行缴费充值电费；此时， 剩余电量为零。
[0070]
本发明的工作原理：
[0071]
参照说明书附图1-图4，本发明通过设置宿舍数据采集模块1、lorawan网 络模块2、能源管理模块3、警示模块5、云服务平台4，宿舍数据采集模块1 用于对宿舍温度、用电数据进行采集处理；在园区覆盖lorawan网络，将传统的 机械电表换成lorawan电表，对现有
的空调进行改装，使现有的空调能够接入 lorawan网络。系统通过设备上报的数据实现数据采集以及命令下发。从而实现 校园宿舍能源管理的目的；lorawan是为lora远距离通信网络设计一套通讯协 议和系统架构；lorawan网络主要优势体现在低成本、广域连接和低功耗，同时 具有较多的开源平台可供使用；可对宿舍用电数据进行采集(电压、电流、剩余 电量)、采用空调单独线路供电，对空调是否开启进行判断，同时对宿舍用电数 据和空调用电数据进行采集，分析计算；对宿舍进行温度采集处理；对剩余电量 进行统计，设置剩余电量缴费下限值；一级通知：当剩余电量与剩余电量缴费下 限值的差值除以最大电压和最大电流，得到的预测使用时间小于预设的提前预警 时间时，通知宿舍人员可进行电费缴费处理；二级通知：当剩余电量小于等于剩 余电量缴费下限值时，通知宿舍人员尽快进行缴费；最后通知：当剩余电量为零 时，通知宿舍人员必须进行缴费；满足相应条件后，系统向宿舍人员发送信息，
[0072]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前 述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。