智能家居可再生能源管理系统 摘要： 智能电网一个主要的属性的是在消费前提下把可再生能源资源和存储, 本文介绍了设计、实现和测试的嵌入式系统,可将太阳能和存储能源资源的智能家居。该系统提供和管理一个安装可再生能源的智能住宅能源要求; 调度和安排功率流在繁忙和非繁忙时期.此外, 双向通信协议是进化为使住房所有者和公用事业部门更好地优化能量流和消费效率。提出了精确设计、实现和测试的系统原型,并使用受控负载银行来模拟相随机的房子消费行为。测试了三种不同的场景，并报道了结果。 1.介绍 职能家居管理系统，一个让家庭与能源提供者之间交换命令以达到优化能源消耗的系统。这种能源股东之间的合作可以减少消费者的电费账单，电力公共事业单位也可以更好地管理高峰负荷。智能电网是一种新兴研发的概念，集成了传统电网与最近开发的信息和通讯技术来提高发电、变电，输电与消耗系统的工作效率。智能电网的一个关键特性是基于消费方面的能源回收与存储的集成。另一个关键特性是能够使消费者和团体相互沟通，共同承担管理功率流和消耗的责任。本文介绍的家庭能源管理系统设计, 集成了传统电网和可再生能源即太阳能和能源存储的电力资源。基于公共设备与户主中间的通信，根据房子的需要，用一个单片机来复用给房子供电的三种电源。通信协议,能量流,需求与回应和计费系统的硬件和软件都需要我们开发一个家用和公共服务器。家庭网关(H-Gateway)是一个在消费者的前提下结合GSM调制解调器的嵌入式系统单片机。该公共服务器(U-Server)是一种高端个人电脑,它安装在公用事业公司总部。消费者和单位可以利用基于GSM调制解调器的相互通信管理能源遵循和能耗。图1。显示了系统概念模型。 图1 所提出的系统概念模型 2. 系统需求 系统的功能和非功能性需求描述。设计一个硬件和软件架构,必须满足下列条件:系统的功能要求如下:一个双向的沟通渠道必须建立GSM调制解调器H-Gateway和U-Server之间。利用所建立的通道,H-Gateway必须能够从U-Serve得到预测峰间隔在单片机需要存储功耗的读数基于峰值的间隔,在单片机必须采取适当的选择,供应、使用和控制替代能源存储消耗必须H-Gateway发出并存储UServer数据库U-Server方面GSM调制解调器并把它们存储在相应的数据库。U-Server方面一个提供一个接口为家庭用户查看他们的电力消费行为网站。非功能性需求:系统的非功能需求是把更多注意力集中在可靠性和系统的可维护性提供的服务的外观和感觉,比如网站,用户友好从web服务器加载web页面要快;因此托管网站在一个附近位置基于系统的要求,提出了系统硬件应该有两个基本构建块即H-Gateway和U-Server图2显示了这个系统的硬件体系结构 图2提出系统硬件体系结构H-Gateway块由太阳能电池、电荷转换器、电池、DC / AC逆变器、能源仪表和GSM调制解调器实际的系统硬件的细节。 图3 实验装置房子的动力来自两个来源即电网和太阳能电池。太阳能会被储存在电池里,然后备用电源和电网电力场景收取和切换将在下一个章节讨论GSM调制解调器是用来提供U-Server它利用移动电话服务提供商管理的公众移动网络U-Server模块位于公司总部这是一个高端个人电脑能源管理系统软件。公用事业家庭及个人业主允许通过万维网和移动公共网络访问服务器H-Gateway。每个用户已经的用户名、密码和。服务器软件将在后面的小节中描述。图2显示了系统硬件布局。 提出的系统软件模型该系统软件分为三个主要功能:、沟通和服务模块。下面是个简短的描述:这个模块包括三个函数。这是安装在家里H-Gateway控制器Random_Behaviour()函数:它赋予负载一些随机的行为,模拟负载。Get_Power()函数:它读取当前的计算,得出能源。Switch_Source()函数:负载连接到电网或替代能源上。这个模块的主要功能是H-Gateway和UServer之间提供通信它是用来交换消息和更好优化家里的能源消耗。下面是每个函数一个简短的描述Connect_GSM()函数:GSM调制解调器H-Gateways和UServer建立一个双向通信。Send_Peak_Hours()函数: U-Server数据库GSM调制解调器发送H-Gateway。 Receive_Peak_Hours()函数:U-Server来的峰时间,并把它们存储在单片机。Send_Consumptions(int[]消费)函数:电力消耗4.3 U-Service模块这个模块是存储在U-Sever。以下是这个模块简短的描述Store_Readings(int[]消费)函数:数据存储在U-Server。Display_Consumption()函数:显示在网站用户的能源消耗Create_User()函数:创建一个用户他/她的信息存储在数据库中。SMS_Control():通过短信控制负载。5 能流场景之间的通信决定的系统动作以下的动作进行更好的管理和优化功耗:首先使用GSM调制解调器建立H-Gateway和U-Server之间的通信。然后,单片机将预测高峰时间,适当的电源。同时,U-Server将更新每一天数据库的高峰时间,这些值所有客户H-Gateways。 之后, 基于的单片机将做出决策, 它还将决定充电何时使用这些值将被送到U-Server存储在数据库的正确的记录。客户将能够检索他们的账单和消费H-Gateway接收到消息后对之进行整理并开启或关闭相应的负载。图4显示了这个系统的序列图。 图4 序列图的系统6 实现和测试在这项研究中, 澳洲能源需求间隔价格模型的已定价区间出现分/千瓦时相应价格模型表1所示。该系统运行三个不同随机消费行为一个固定的定价区间5 - 7显示时间扩展蓝条显示房屋使用系统之前需求曲线,而黄色条显示使用该系统需求曲线。每个图的定价是基于表1采用澳洲能源高峰时间间隔价格模型下面的累积分布函数(CDF)的数据(图8 - 10)对应于之前负荷曲线,可以明显的看出消费者的账单明显下降了33.5%、35.7%、32.23%表1定价区间 图5 第一个模型 图6第二个 图7第三个 图8 第一个模型图表CDF定价 图9第一个模型图表CDF定价 图10第一个模型图表CDF定价7 结论可再生能源资源集成了公共电网,更好地管理智能的电力消耗设计、实现和测试切换电源。证实,整合可再生能源可以节省大约33%。

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