基于LiteOS的家庭智慧能源管理系统设计.doc

《基于LiteOS的家庭智慧能源管理系统设计.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、基于LiteOS的家庭智慧能源管理系统设计作者：曹敏暴海峰魏龄杨映春李祥赵旭来源：《电子技术与软件工程》2017年第19期        摘要随着电动汽车、太阳能屋、物联网技术推行与普及，居民作为能源消费者的同时还能充当能源生产者，如何将家庭用电与电网能源调拨进行互通将是智能电网建设必经之路。设计一套基于LiteOS的家庭智慧能源管理系统，除家用电器之外，还能与能源机器、住宅设备仪器、电动汽车、家庭网关、双向电表相连接，实现家庭能源管理与电网能源调度双向互动。设计方案以STM32F439为硬件平台，以LiteOS为软件平台，采用

2、4G或Wi-Fi实现系统远程通信链路，蓝牙点对点连接实现系统本地通信链路，将ZigBee/433/315/红外和RS485分级划分通信网络，实现系统的内部通信，对家庭基于统一协议的采集控制，构建家庭智慧能源管理系统。        【关键词】LiteOSSTM32F439智能电网能源调度ZigBee/433/315/红外        1引言        家庭能源管理市场是一个有待挖掘的金矿。从电网侧来看，居民能源消耗是能源消费的重要组成部分，并随着生活水平的提升大幅增加，比重越来越大，随着新能源技术发展，居民也将成为能源生产

3、者，如何管理家庭能源调度，也将成为下一步建设方向，智能化管理家庭能源消费有很好的经济和社会效益；从家庭来看，能源消费是社会的重要部分，家用电器越来越复杂，每月耗电量越来越大，管理能源使用情况逐渐成为大多数家庭共同的问题。所以非常有必要设计和实现一种智能化、人性化的现代化家庭智慧能源管理系统。        家庭智慧能源管理系统可以定义为是采用物联网技术、嵌入式技术将各种家用设备有机地通过网络连接起来组成一个整体。目前，通过现有的物联网操作系统我们可以发现，华为的LiteOS提供蓝牙、ZigBee、Wi-Fi、以太网等常用物联网协

4、议集成接口，可以更好实现家庭智慧能源管理系统建设工作。        2总体设计方案        2.1总体结构设计        家庭智慧能源管理系统将对住宅内设备仪器、家用电器、电动汽车、能源设备、负荷开关等进行管理，能源管理终端作为家庭智慧能源管理系统的心脏，负责家庭能源设备管理、能源设备状态上送、双向电表电量监测和控制策略下发等，如图1所示。        根据功能特点，系统有三部分组成：以STM32F429微处理器、物联网模块组成的家庭智慧能源管理终端；基于ZigBee通信的能源管理分子终端；用于家庭能源和策略管理的

5、监控平台。        （1）数据采集单元将家庭内部的各项检测数据传送给STM32F429微控制器，由微控制器完成对现场数据的采集、存储和处理、参数的设定和自动调节。        （2）能源管理的分子终端通过ZigBee将能源设备的监测数据传送至能源管理终端，同时接收能源管理终端的控制命令来实施相应控制策略。例如电动汽车交流充电盒作为电动汽车交流充电引导装置，在用电低谷时候可引导车进行充电，同时监测充电电流、功率等参数。        （3）监控平台实现对现场数据的实时监控，同时也负责手机APP与能源管理终端信息交互。   

6、     系统整体结构如图2所示，能源管理终端作为室内能源管理的核心，各能源设备通过ZigBee与能源管理终端进行连接。其中，对于家庭常规的能源设备，我们可通过万能遥控器（可将ZigBee信号进行解包转成433/315、红外）对遥控器进行学习后融入系统进行控制。对家庭充电桩，可通过ZigBee监控网关，将充电桩与能源管理终端间进行连接，家庭交流充电桩大多只有充电引导和计量作用，可以轻松实现充电桩充电控制。针对家庭太阳能系统，我们只需关心当前储能情况和发电量，而大部分太阳能通信系统都是基于IEC61850，可通过ZigBee监控网

7、关，将我们需要信息提出后与能源管理终端进行交互。        2.2内网组建方式        家庭智慧能源管理系统的网络分为内部网络和外部网络。外部网络指的是家庭网络与互联网的连接；家庭内网是指家庭电器设备与家庭网关组建的网络。目前，物联网的通信分有线和无线两种模式，主流的有Ethernet、Wi-Fi、RFID、NFC（近距离无线通信）、Zigbee、6LoWPAN（IPV6低速无线版本）、Bluetooth、GSM、GPRS、GPS、3G、4G等。智能家居网络内部网络的组建方式一般有无线和有线两种。由于考虑到现代家庭的家

8、用电器比较多，并且要保证能够灵活移动各种家用电器，采用无线组建的家庭网络是最好的选择。        本设计中，家庭智慧能源管理系统的内网组建采用距离近、复杂度低、功耗低的ZigBee技术来实现。ZigBee技术是一种双向无线通讯技术，它与电子设备之间是周期性、