建筑电气设备物联网系统组态软件的设计与应用

发布时间：2020-08-08 11:33

【摘要】：近年来,物联网技术的快速发展对其在各行各业的创新应用带来了新的契机。目前在智能建筑领域,一种基于物联网技术的无中心、自组织、扁平化的新型建筑智能化系统——建筑电气设备物联网系统被提出,其架构是一种面向空间服务的建筑智能化系统架构,消除了传统基于纵向结构的建筑智能化系统架构的众多局限性如:电气设备的跨系统协调运行难以实现、配置工作量大、可重构性差等。基于该新型建筑智能化系统架构的软件系统的开发是实现该建筑智能化系统既定功能的关键,同时其高度自组织特性对软件系统构建的灵活性有很高的要求。针对这一需求,本文研究并设计实现了建筑电气设备物联网系统组态软件,以利于快速灵活构建应用于新型建筑智能化系统的软件系统。首先,本文阐述了实现建筑电气设备“智慧”管控的重要性,研究了建筑电气设备物联网系统架构,分析了建筑电气设备物联网系统组态软件的功能需求,设计了包括数据库系统、人机交互界面系统、通信接口三部分的组态软件总体框架并分析了各部分的功能,确定了WPF、分布式文件存储、WCF通信服务等实现组态软件的关键技术。其次,为提高实时数据库中实时数据的存取效率,给出了一种向量表和红黑树相结合的数据结构作为实时数据库中实时数据的索引结构,并研究了实时数据库实时事务的调度和并发控制。再次,建筑电气设备历史运行数据的存储设计采用了基于Hadoop的分布式文件系统,给出了一种根据时间节点打包历史数据的存储策略,以利于海量建筑电气设备历史运行数据的分析;设计实现了基于WCF服务的数据访问接口,给出了一种WCF服务批量寄宿的方法,降低了WCF服务大量发布的复杂度。然后,基于Windows消息处理机制,采用组件技术、多线程技术、MVC程序设计框架,设计开发了组态环境部分拖拽组态工具、建筑电气设备模型库等人机交互界面系统核心功能部分,以利于快速构建和运行具有建筑行业特色的建筑电气设备测控界面,实现控制策略的应用和数据的可视化。最后,利用某高校被动式实验楼室内电气设备物联网系统作为测试平台对组态软件进行了测试,测试结果显示该组态软件可快速灵活构建应用于新型建筑智能化系统的软件系统,实现空间单元内建筑电气设备的协调运行。
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU85;TP391.44;TN929.5
【图文】：

图 1.1 建筑电气设备物联网系统架构图基于自组织、扁平化、无中心设计理念的建筑电气设备物联网系统利用传感和通信将电气设备纳入到网络系统中来，实现了电气设备运行数据的采集、传输、存储以析处理。如图 1.1 所示的建筑电气设备物联网系统架构图：其结构包括感知层、网络层和应。感知层是以智能开关、插座、环境参数设备等集成了无线通信模块的建筑电气设物联网节点通过 433MHz 无线自组织网络构成无线传感网络，完成参数监测和设备，其中物联网结点是一种具有数据预处理及设备管理功能的无线网络/以太网网关[1物联网节点实现建筑电气设备与服务器的双向通信；网络层除物联网结点外，还有网通信必要的交换机、路由器等；应用层则基于服务器集群的分布式处理平台进行。建筑电气设备物联网系统的特点分析如下：1）建筑电气设备物联网系统以空间为服务单元，打破传统的智慧建筑中各个子系统

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