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摘要：針對人們生活中節能意識不足及管理策略不完善導致的電能浪費現象，研究設計一款基于自適應策略的綠色節能管控系統，分為公共用電系統和個人用電系統，通過實時采集環境光照度、溫濕度與門限值對比選擇用電策略的實現，通過實時監控圖像并對目標識別分析用電需求自適應轉換用電輸出，同時可以遠程智能提醒。在某辦公室對該方法進行說了試驗，結果表明，自適應節能管控系統能有效的節能減排，系統每天平均至少能為辦公室節約12.3%的電量，提升了電能利用率。
關鍵詞：自適應；電能分配；電量統計；遠程控制
0引言
隨著人工智能的不斷發展和普及，人們的生活進入智能化時代，電能的損耗也隨之大大提升，因此合理有效的利用電能資源尤為重要。國家發改委、國家能源局、工業和信息化部的《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》已經將“互聯網+節能服務”上升到國家戰略，節能省電是國家政策導向。在“青山綠水就是金山銀山”的國家政策下，構建綠色節能管控系統需要更加靈活的方法和人性化的策略，因此自適應綠色節能系統勢在必行。當前，電能損耗有很多不必要的浪費現象，主要包括以下方面：（1）公共用電設備區域：辦公場所公共用電設備的長時間待機，如飲水機、打印機、空調等一直處于待機耗電的狀態。樓道、洗手間的燈，無人走過的時間段或者在光照良好的白天還繼續點亮，造成了不必要的電量浪費。（2）個人用電設備區域：每個人的用電習慣和需求各不相同，尤其是在離開個人用電區域時，電腦未關閉、插座未關電等現象比比皆是，電腦處于待機狀態是一直處于耗能狀態的，因此白白浪費了一定的電量。因此研制出一款自適用綠色節能管控系統，既不影響正常的生活和工作，又可以自適應的節省電能。
1系統設計方案
為了人性化的管控，將改造場所的節能管控系統分為公共用電智能控制系統和個人用電智能控制系統，并通過WiFi將所有的數據實時上傳到服務器，以便管理網站和移動APP的訪問和遠程管控[1]。設計方案如圖1所示。系統分為上位機和下位機。下位機由公共區域智能控制系統和個人區域智能控制系統組成，均通過實時檢測各種參數和用電數據與閾值對比，自適應調節各用電器的工作狀態實現智能控制；并采用ESP8266WIFI模塊完成與上位機的數據通信。上位機主要完成數據的接收、實時顯示公共區域和個人區域的用電情況以及發送指令遠程控制用電器的開關功能。
1.1公共用電智能控制系統設計
公共用電智能控制系統由感應單元、處理單元和控制單元組成。感應單元包括光感、溫濕度和電量三部分，GY-30光照度檢測模塊采集光照度，DHT11溫濕度模塊采集溫度，HLW8012電能采集模塊采集電信號并計算出電能[2][3]?？刂茊卧獎t由空調控制系統和用電驅動電路組成。空調控制系統由Arduino作為主控單元來實現空調的自適應模式，用電驅動電路則由雙驅動模塊TB6612FNG實現用電設備的靈活驅動。
1.2個人用電智能控制系統設計
個人用電智能控制系統也由感應單元、處理單元和控制單元組成。感應單元包括AS608光學指紋傳感器檢測指紋作為用電憑證、OpenCV攝像頭監控實時圖像?？刂茊卧獎t運用YOLOV3目標識別算法[4][5]自適應調整用電輸出，智能控制策略控制個人用電設備的工作狀態，實現視頻流傳輸。
2系統軟件設計
2.1公共區域智能用電控制策略
公共區域主要通過對環境參數設置兩個或者多個閾值[6]，當數據在不同的閾值范圍，則采用相應的用電策略，并可以根據不同用戶的需求定制不同的門限值和用電策略，并實時上傳數據進行分析，不僅可以節省電能，而且不會犧牲人的舒適便捷性。
2.2個人區域智能用電控制策略
個人區域用電控制策略主要分為用電憑證策略和個人自適應用電控制策略兩部分。用電憑證通過指紋控制個人用電總控開關。個人自適應用電控制策略主要通過攝像頭檢測工作崗位的圖像調整用電輸出。主要運用YOLOV3目標識別算法判斷個人的工作狀態[7]是否在崗，如果離崗則通過時間判斷用電設備的工作狀態的工作策略，循序漸進的提醒主人關閉不同的用電設備，從而實現人性化的節能策略；同時可以根據客戶需求設置不同的加提醒功能，在關閉用電設備之前詢問主人，根據主人的反饋作出不同的策略。
2.3上位機軟件設計
系統上位機分為網站版和APP版，網站版采用HTML5、Javascript、CSS3技術實現apache服務器中搭建，網頁內嵌PHP語言快速連接數據庫；APP版則基于http采用volley庫作為與上位機通信手段；采用心跳包的模式獲取實時數據；采用achartengine作為圖表展示庫[8]。上位機界面可以分別顯示不同人員的用電信息以及公共區域用電設備的工作狀態，當攝像頭檢測到用電浪費的設備或個人，可采用自適應工作狀態控制用電設備，攝像頭采集的圖片如圖6所示。
3測試結果分析
通過對閾值按照人的舒適度為原則設置進行自適應節能系統使用前后對比實驗,閾值1的光照度為500勒克斯、溫度為24濕度為53%，閾值2的光照度為410勒克斯、溫度為26濕度為57%，在崗時間則按照4個工作人員崗位設置，在崗時間閾值3為10分鐘，閾值4為20分鐘，通過運用自適應系統前后用電量得到了一定的降低，得出的仿真數據如圖8所示。運用圖8的數據分析得出結論，系統的用電量降低，電能利用率有所提高，如圖9所示，實現了節能減排、低碳節能的目的。
4結語
本文介紹了一種自適應節能控制系統的詳細設計方案，根據環境參數和人的需求靈活設置不同的閾值來控制用電設備的工作狀態，實現了遠程監測和控制的功能，加強了系統與人的溝通和互動，對控制策略進行了研究。該系統與傳統的節能系統相比更加人性化和智能化，消除了系統的固有模式。通過實驗數據的測試，系統每天平均至少能為辦公室節約12.3%的電量，而且比傳統方法更貼合人的需求，具有很好的實用性。
作者:王曉品 林偉強 謝如楠 單位:廣州大學華軟軟件學院電子系 惠州幾米物聯技術有限公司 深圳南科信息科技有限公司