[发明专利]办公楼宇用电信息采集与节能控制系统及方法

权利要求书

1.办公楼宇用电信息采集与节能控制系统，其特征是，包括智能用电及能源优化监控中心，智能用电及能源优化监控中心通过网络与无线路由器通信，智能用电及能源优化监控中心通过网络与数据服务器通信，无线路由器与楼层网关通信，楼层网关通过无线方式与多个楼宇内部监控中心通讯；

楼宇内部监控中心包括房间控制器，房间控制器分别与智能传感器、智能照明系统及智能电器系统通信；

无线路由器接入摄像头的视频并通过局域网上传控制视频至智能用电及能源优化监控中心；楼层网关通过无线通信将每个房间的信息进行收集，再通过局域网上传至智能用电及能源优化监控中心，同时将来自于局域网的信息和命令通过房间控制器传递给房间的受控设备，以实现设备的控制和信息采集；

其中，无线传感器的节点通信包括：

无线传感器节点在上电完成程序初始化以后，向网关设备发送入网请求，网关回复节点的入网请求并分配相应的网络地址，地址从1开始分配，随后节点进入等待同步状态；

当收到网关发送的同步帧后，节点进入传感器数据采集和处理状态，在完成传感器的数据采集和处理后，将数据进行打包封装，如果节点地址等于1，则直接进入发送数据状态，如果节点地址大于1节点先进入休眠状态，等发送时隙到来时唤醒节点发送数据；

发送完数据后等待网关确认，如果在时隙结束时收到网关确认则直接进入休眠状态，如果在时隙结束时未到网关确认则第二次发送数据，第二次数据发送完成后则再进入休眠状态，直到下个周期到来前唤醒，等待同步帧开始下一个工作周期。

2.如权利要求1所述的办公楼宇用电信息采集与节能控制系统，其特征是，智能用电及能源优化监控中心还通过网络与交换机通信，交换机分别与热水优化控制系统、电能优化控制系统及热能优化控制系统通信，热水优化控制系统分别控制电热水系统及太阳能热水系统，电能优化控制系统分别控制电力系统、太阳能系统及风能系统，热能优化控制系统分别控制中央空调系统及地源热泵系统。

3.如权利要求1所述的办公楼宇用电信息采集与节能控制系统，其特征是，所述房间控制器还分别与智能开关、智能调光开关及智能遥控器进行通信，智能开关为触摸智能控制灯具的开关；房间控制器通过ZigBee通信模块对灯具实时控制；房间控制器通过智能调光开关进行控制实现灯光变亮或变暗控制，智能遥控器为红外转发器。

4.如权利要求3所述的办公楼宇用电信息采集与节能控制系统，其特征是，所述红外转发器主要由主控模块、红外接收模块、红外发射模块和数据存储模块，主控模块、红外接收模块、红外发射模块和数据存储模块均与CC2530芯片通信。

5.如权利要求3所述的办公楼宇用电信息采集与节能控制系统，其特征是，所述智能开关包括光耦芯片，光耦芯片的输入端与晶闸管相连，晶闸管还与由电容及电阻相串联组成的滤波电路相并联，耦芯片的输出端与两级电流驱动电路相连。

6.如权利要求1所述的办公楼宇用电信息采集与节能控制系统，其特征是，楼层网关包括：无线收发模块、微控制器模块及网络接口模块，所述无线收发模块与微控制器模块，微控制器模块通过网络接口模块与以太网通信，所述微控制器模块包括单片机及与之通信的多功能μP监控芯片；

所述无线收发模块包括无线ZigBee模块，型号为WLT-24XXZ的芯片，所述无线ZigBee模块的三个端口分别通过相串联的电阻及发光二极管接地；

所述网络接口模块由单电源物理层收发器和网络插座变压器组成。

7.如权利要求6所述的办公楼宇用电信息采集与节能控制系统，其特征是，所述楼层网关还与电源模块相连，所述电源模块包括电源转换芯片，电源转换芯片的一端与并联支路的一端相连，并联支路的另一端接地，并联支路为由电容C35、电容C21及二极管D1相并联组成，电源转换芯片还与依次串联的电容C8及电感L4相连，电感L4与另一并联支路相连，另一并联支路由电容C12、电容C19、电容C20及电容C10相并联组成，另一并联支路的一端依次与电阻R48、发光二极管D9相串联；

所述电源模块还包括稳压芯片，稳压芯片的输入端及输出端分别与0.1uF瓷片电容相连；

所述多功能μP监控芯片为IMP706芯片，IMP706芯片的一端与开关K2相连，MP706芯片的RESET引脚之上接入一个大小为10KΩ的下拉电阻，下拉电阻通过电容接地。

8.如权利要求1所述的办公楼宇用电信息采集与节能控制系统的方法，其特征是，包括：

智能用电及能源优化监控中心通过TCP网络与楼层网关建立连接，楼层多媒体网通过Zigbee无线网络连接各个房间控制器，监控中心通过楼层网关收到来自个房间检测信息，并存入数据库，同时监控中心通过网关向各个房间控制器发送控制命令，实现用电器的开关、调节功能；

所述监控中心采用TCP/IP协议实现与楼层网关的网络通信，在通信时具体分为数据的接收和数据的发送两个步骤：

数据的接收：监控中心首先通过Listen方法建立监听，监听已经指定的端口的网络连接请求，当侦听到由楼层网关发送来的网络连接请求后，建立网络连接，连接建立成功后，网关向监控中心发送由房间控制器检测到的数据信息，监控中心平台通过GetData方法读取接收到的数据，将监控的数据显示在指定的文本框中，然后再将这些接收到的监控数据存储到数据库中，如果接收超时，则需要关闭网络连接，关闭网络连接可通过TCP Close事件实现；

数据的发送：监控中心与楼层网关建立连接，连接建立成功之后，监控中心通过SendData方法来向楼层网关发送控制指令数据，由楼层网关解析指令内容，指令数据发送成功后，若需要继续发送，则进入循环，继续发送下一条指令；若发送完成，则监控中心断开网络连接，若数据发送失败，监控中心同样关闭网络连接；关闭网络连接可以通过TCP Close事件实现。