基于行为分析的家居节能系统的研究与设计

【摘要】家庭用电的节能应从主动节能和被动节能两方面入手，当前传统的家庭用电由电力公司单方面进行管理，虽然通过宣传教育和提高电价，可增强公民的主动节能意识，但由于大多数用户没有家庭能耗的详细分析数据，在节能上很多时候存在较大的不确定性和误区。家庭用电分为刚性需求和弹性需求两部分。通过研究两种需求的规律性，可进一步减少家庭用电的浪费。本文针对调温系统和照明系统等家庭主要用电对象，设计了一套能够智能调节空调温度和灯光亮度的方案，该方案采用PMV和视觉舒适度等评价指标来合理规范空调的温度输出和灯光的亮度。基于视觉舒适度的灯光控制系统根据家庭成员不同的家庭活动所需要的最适亮度作为调节的依据，包含了亮度采集和调光模块两个功能模块。在温度调节上，相比较传统的直接以温度为控制目标的方式，基于PMV评价指标的系统以人体的热感觉作为最终的考虑对象。论文首先对生活中常出现的电能浪费现象进行了调查并分析了各种内在原因，分别从灯光照明、空调系统以及家用电器三个方面设计了优化的节能系统。通过对多个设计方案的比较，在灯光节能上，以韦伯-费希纳定律建立数学模型，利用已有的调查实验数据来确定多种家庭活动的最适照度范围，作为算法实现的基础。同时给出了相关控制系统的硬件设计方案，完成软硬件综合调试。此后针对空调控制系统，采用现今较为完善的PMV评价指标作为调节的算法依据，采用matlab对影响热感觉的6个因素进行仿真，分析各因素对PMV指标也就是人体热感觉的影响，然后给出了调温控制系统的硬件设计方案。最后采用CS5463设计了一种电能测量装置。整个系统的传感器和设备采用分布式安装，利用ZigBee技术传输数据与控制命令，在控制中心上制作了一种简单的应用界面，以方便测试操作。本系统应用了嵌入式技术、无线传感技术、主动节能技术和自动节能技术，结合空调调温以及灯光控制的节能算法，实现了一种智能节能新方案，为相关领域的研究提供了一种有益的参考。
【作者】黄金龙；
【导师】张珣；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】PMV；视觉舒适度；智能节能；能耗检测；

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