1、 第九批 “大学生创新训练计划 ”项目申请书项目名称 ： 基于智能电表的能量流监控及节能策略的多平台实时推送系统项目负责人： 程浩 学院年级专业： 理学院应用物理 13级 联系电话： 18202412129 电子信箱： 学生创新中心项目部填表日期： 2014年 1 月 3 日填 表 须 知一、项目申请表要按照东北大学“国家大学生创新性实验计划” 项目管理办法和第八批“大学生创新创业训练计划” 项目申报通知的相关要求，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨，可另行附页。二、格式要求：表格中的正文字体应为小四号宋体，22 磅行距，打印输出；需签字部分由相关人员以黑色钢笔或水笔签名。均用
2、 A4 纸正反面打印，于左侧装订成册。三、项目申请表由项目负责人填写，经学院或创新基地评审汇总后统一上报学生创新中心，学生创新中心组织 “大学生创新创业训练计划”专家指导委员评审确定。学生申请课题须自行联系确定指导教师。四、团队申报的成员由核心成员和预备成员组成，其中核心成员由 1-2 人组成，预备成员 1-3 人。五、项目申请表填写内容应言简意赅，思路清晰，论证充分，字迹清楚，一律用计算机输入打印。六、以学院为单位上交此申报表。 （电子档传到 和纸质材料一式五份）七、如填表有不明事宜，请致电学生创新中心项目部 83690117。项目名称 基于智能电表的能量流监控及节能策略的多平台实时推送系
3、统项目来源自主选题 学科交叉项目竞赛前期研究 教师子课题示范性学生创新团队选题申请经费 20000 元 起 止 时 间 2015 年 3 月-2016 年 5 月姓名 学号 所在学院专业 联系电话程浩 20131118 理学院应用物理 18202412129核心成员王星寒 20131130 理学院应用物理 13342451172范炜晨 20131120 理学院应用物理 18698846251申 请 团 队 情况预备成员姓名 职称 /职务 所在学院 联系电话指 导 教 师孙秋野 副教授 信息科学与工程学院 13998811006一、申请理由（内容应包括成员学习情况、获得奖学金情况，知识条件、参加
4、过的科研训练和创新活动情况）成员一：程浩：曾在大一时获一等奖学金及优秀干部标兵，优秀团员等荣誉称号，现任理学院应物 1303 班班长，理学院大二年级团总支。在大一期间，曾在计算机与网络与ICIC上发表过两篇论文，两篇论文中对于软件自动升级系统和自动增量算法各提出了自己的见解。从小学开始便对计算机产生了浓厚的兴趣，大约从初一正式开始接触编程，最早学习了 vb，并在初中用 vb 编写了一款星座日记本软件。且在初中学习了html， javascript，css 等前端技术，而后学习了 asp，php 等服务端语言，并对服务器搭建技术如 Apache 服务器的架设以及服务器软件的调试有一定的经验，在初
5、中便搭设过十余款网站，在大二，更帮助理学院物理系及理论物理研究所搭设了展示网站。在高二假期，开始学习 android 端的编程，从 JAVA 语言到android UI 的编写，均从网上自学，在大学期间，学习了 ios 端的编程，大多数所写的移动端程序来自于平时生活中的奇思妙想，目前为止，已经编写过如Ldraw，东大食堂约桌系统，hpush ，Nochat 多款 android app，并完成了Nochat 从 android 到 ios 平台的移植，并在期间研究了 phonegap，sencha 等跨平台编程技术，hpush 便是用 phonegap 封装的 html 应用程序，其中 app
6、 涉及到的服务端也均由自己用 php 编写。在本次创新实验中将主要负责串口通信的调试及后期的程序编写，其对于信息推送方面的技术积累将为本项目提供极大的助力。成员二：王星寒：曾获得过一次二等奖学金，一次三等奖学金，东北大学基础学院优秀学生干部，东北大学优秀学生干部，东北大学社会实践优秀个人等荣誉称号； 曾在大一年级担任理学院2013级学生会外联部部长，大二年级上学期担任理学院学生会公共关系部部长一职，并在理学院学生科学技术协会担任干事。参与了软件“轻反馈”的开发及推广工作。由于在之前的软件开发工作中，对于数据的差量分析积累了一定的经验，本项目中将主要负责服务端数据的分析与处理工作。成员三：范炜晨
7、，曾获一次三等奖学金，全国大学生英语竞赛三等奖；曾在大一年级会任职。曾做过多个学科的许多实验，例如杨氏双缝干涉实验、逻辑门电路、大肠杆菌的接种与培养、生物 DNA 的提取，有较为丰富的实验经验和一定的实验操作能力。曾从事过微电影制作工作，在微电影网站上发布过剧本，筹拍过微电影，熟悉视频剪辑软件。且对电子技术方面有着浓厚的兴趣和一定的基础，在本项目中将主要负责透射模块的设计、焊接、安装及调试工作。指导老师：孙秋野，男，1977 年 10 月生。2000 年毕业于东北电力大学电力系统及其自动化专业，获工学学士学位；2004 年毕业于东北大学电力电子与电力传动专业，获工学硕士学位；2007 年毕业于
8、东北大学控制理论与控制工程专业，获工学博士学位；目前为东北大学副教授， 东北大学信息学院电气自动化研究所讲师。主要研究方向为智能电网故障诊断与自愈控制，分布式发电系统的网络控制，输配电系统的不确定信息分析与诊断等。研究的将粗糙集用于解决配电系统大规模连锁故障诊断问题作为重要发明点之一获得 2010 年国家科技进步二等奖。近五年公开发表学术论文 69 篇，第一作者论文 35 篇。其中 10篇被 SCI 收录，48 篇被 EI 收录，12 篇被 ISTP 收录，获得国家科技发明专利51 项（其中美国专利 4 项，欧洲专利 1 项），授权 28 项；获得国家科技进步二等奖、第 41 届日内瓦国际发明
9、展金奖、辽宁省技术发明一等奖、教育部科技进步二等奖、电子学会及沈阳市科技进步一等奖各一项；先后荣获辽宁省百千万人才、东北大学曙光学者、青年岗位能手、优秀博士后、本科教学研究先进个人等多项荣誉称号。二、立项背景（包括国内外研究现状、趋势、研究意义、参考文献和其他有关背景材料）项目背景：据统计,我国国家机关办公建筑和大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的 4%,但年耗电量约占全国城镇总耗电量的 22%,每平方米年耗电量是普通居民住宅的 10-20 倍,是欧洲、日本等发达国家同类建筑的 1.5-2 倍。 【13】 因此,积极做好国家机关办公建筑和大型公共建筑的节能管理工作刻不容缓。针对公共建筑节能，
10、国内外已经做出了很多努力，研究并提出了包括限制用能、更新升级建筑设备等多种节能方式,但无论采用哪种方式,前提都是必须对公共建筑能耗进行监测。随着智能化系统的发展和日益完善，国内外的许多新型公共建筑和住宅都施用了智能电表系统，作为现代化管理系统的重要组成部分，这项系统无论是在加快现代化进程还是提高监控的效率上都有很大程度的影响。电表作为计量建筑物中电力消耗的仪器，对于能源消耗的定标和优化都起到了至关重要的作用。虽然电网公司已经可以通过上述系统进行远程数据获取，但是并没有提供一个可直接投入使用的，针对用户的，并且落实到分电表实时数据推送的完整方案。研究现状：建筑的高能耗问题是一个世界性的问题,世界
11、各国对于这一问题都相当重视,各自采取不同的建筑节能措施。美国在上世纪80年代就对大量的商业建筑进行了能耗测试,并将丰富的数据应用于节能途径的寻求当中。而后英国也开展了无限量建筑数据库项目,对其国内的商业、工业等建筑的能耗情况进行了全面的统计,建立了详细的数据库。日本每年都会公布当年的部分公共建筑能耗统计数据,并对其进行分析和比较。印度在对首都的50多栋办公建筑进行了能源调査和分析后,提出了相应的节能改造措施 【46】 。国外的一些企业已经提出了自己的方案，并作出可投入使用的整套系统。如 Smappee 就是有一家英国公司设计推出的，可实现对电力数据的实时监控和采集以及远程控制的系统。但是 Sm
12、appee 还不具有普适性，并且价格昂贵，一个 Smappee 价格高达169英镑(约合人民币1800元） ， 在普及性上仍存在很多的问题。【 7】近几年，我国经济实力的提升促成城市建设的飞速发展,高能耗的大型公共建筑在公共建筑中的比例迅速增加,建筑节能己成为社会关注的焦点,相应的公共建筑节能监测系统也成为学术界的研究热点。国内急需完善的建筑节能监测系统,以准确得到建筑物所消耗终端能源的具体数据,以便准确地描述建筑能耗的特点。 【8】 而现有的数字式电子电能测量系统，虽然其可靠性较高，价格较低，使用寿命较长，但其不能实现双向计量和实时数据传输， 【9】 因此得到的数据并不准确，不能真实反应公共
13、建筑耗电情况。另外，我们在校园网上也了解到，我校数字化校园节能监管平台已上线监测运行 【17】 。监控平台的建立无论是在能耗数据采集还是在分析及监管方面都有着深远影响。但是目前我校的监控系统过于单一，监控的节点较少，且仍无法实现对于移动端的推送。产品趋势：针对目前的市场需求，做好对大型公共建筑的能流监控和数据实时推送的研究势在必行。成熟的产品可为用户提供一整套的适配解决方案，可实现电表数据的云端高效率采集，并可推送至各个平台的用户端，并在其中实现对于电力数据的分析，提供可行的节能方案。参考文献：【1】孙伟.高校节能控制与能耗监测管理系统的设计与实现D，济南：山东大学.2012【2】赵靖.大型公
14、共建筑节能诊断与评价技术体系研究D，天津.天津大学,2009【3】住房和城乡建设部.国家机关建筑和大型公共建筑能耗监测系统楼宇分项计量设计安装技术导则.2008【4】 Jose Batista , Julio S. Martins and Joao L. Afonso. Low-Cost Digital System for Power Quality Monitoring.International Conference on Renewable Energies and Power Quality, Vigo, Espanha,2003【5】魏小清.基于生命周期理论的大型公共建能耗分析与评
15、价.长沙：湖南大学.2010【6】马媛.大型公共建筑能耗计量、建模与节能管理系统研究D.西安:西安建筑科技人学,2011【7】腾讯网.Smappee 智能电表：能跟踪家里所有电器耗电量.2014【8】Nie Yuqing.The Research of Dat aCollector of Eleetric Energy Consumption for Publie Buildings based on AVR and ARM，Jinan：Shandong Jianzhu University.2011【9】Zhang Wenying.The Monitoring and Colleeting
16、System of Electric PowerSupply for The Ring NetD，Dalian：Dalian Maritime University.2007【10】杨孝鹏.国内外建筑能耗检测平台建设调査研究J.工程与建设,2011, 25(1):83-85【11】李芹.基于嵌入式 Linux 的 RS 一 485 抄表系统 D.南京:南京大学,2006【12】孙静,于洋. Zigbee 无线传感器网络树状路由协议研究J.通化师范学院学报,2011(6)【13】马福昌,金东勇,张英梅等.基于 Zigbee 技术智能家居系统组网研究 J.传感器世界,2008,14(3):34-3
17、7,45【14】 周怡 , 凌志浩 , 吴勤勤 . ZigBee 无线通信技术及其应用探讨 J. 自动化仪表,2005(6):5-9【15】 周树民. 无线视频传输关键技术研究D. 安徽：中国科学院,2006【16】 桑苏 .无线传感器网络终端节点测试系统的设计与实现J. 吉林: 吉林大学,2011【17】东北大学新闻网.我校数字化校园节能监管平台已上线监测运行.2015三、项目的特色与创新之处本项目立足于智能电表，对公共建筑内各房间的用电量、自发电量、储电量进行实时监控，将采集到的数据通过无线网络发送到移动终端，从而可以对各房间的用电情况进行分析，并画出相应的折线统计图，得到各房间的用电规律
18、，最终将数据推送到移动客户端，使用户清晰、直观、便捷地了解大楼用电情况，为公共建筑的节能减排规划和企业用电成本的计算提供数据，间接帮助用户合理安排用电。 本项目的创新之处在于：(1)通过查阅资料，我们了解到目前还没有一套完善的、面向公共建筑用户的能量流实时监控系统。本项目最大的创新之处，就是要设计出一套较为完善的公共建筑能量流实时监控系统，以改进以往相似系统的不足之处，使该系统能够推广普及。(2)现有的能量流实时监控系统还没有考虑到用户的自发电及储电问题。本项目将把这种情况考虑在内，将检测到的发电数据进行统计以及推送。使用户得到的用电情况更加准确，并且对于用电情况的分析方法更为合理。(3)目前
19、还没有公共建筑用电实时监控系统可以向移动客户端推送数据，本项目在这方面具有独特创新之处。将公共建筑用电实时监控系统与手机 APP进行结合，革新了传统的公共建筑管理者获取信息的方式，使用户获取信息更加方便，了解情况更具实时性。是从更加人性化的角度考虑进行的设计。四、实施方案智能电表的数据输送：目前，大部分智能电表都提供对外的通讯接口，以信息学馆所采用的DTS1366 三相四线电子式有功无功电能表为例，就提供了对外的 RS485 接口。根据公共建筑内具体环境，首先我们会根据图 4.1 进行组网，将建筑内所有的电表接入我们所建立的无限网络。4.1 组网方式我们拟采用顺舟 SZ02 系列无线数据传输设备。SZ02 与 485 的连接方式如图 4.24.2RS485 与 SZ02 线头接线对应方式
