ARM核心板在建筑物能耗管理系统中的应用

系统背景

改革开放三十年来，我国的生产力水平得到了长足的发展，带来了人口城镇化水平的飞速提高，我国的GDP的高速增长，使得国内大中型城市的高楼大厦鳞次栉比。建筑物的不断长高和长大，必然带来能耗的提高。因此，节能建筑成了建筑行业的首要议题。最近十年来，伴随着电子技术的革命性进步和软件技术的不断完善，产生了通过各种不同的电子装置，结合软件技术，实现了对建筑物的能耗进行实时监控和管理。通过计算机系统来监控建筑物的能耗，成为了建筑物能耗管理的必要手段。

系统网络结构

数据采集层

● 由水、电、气等各种能源计量监测装置组成，例如电能质量表、电能表、水表、煤气表、冷量表、热量表、空调控制器、照明控制器等

● 数据采集层内的各种监测装置必须具备通信功能，最常见的是RS485接口

● 数据采集层内的装置将监测到的各种数据通过RS485接口，传输到通信管理机(或称为串口服务器)，通过通信管理机上的端口连接到数据服务器和管理软件

网络通信层

● 网络通信层决定数据采集层采集的数据通过何种方式传送到数据服务器

● 根据对网络通信层投资的多少，可以采用光纤通信、4G/GPRS无线通信、RJ45接口通信等多种方式组成以太网

● 内部网络常常采用身份验证、数据加密等方式保证数据的安全传输

系统管理层

● 以应用软件为核心，包括数据库系统、Web服务器等，将通过数据采集层采集到的，又通过网络通信层存储在服务器内的数据进行分类，监控，并由打印机输出成报表，或通过屏幕墙将某些数据公示

● 当某些数据出现异常时，再由数据采集层的仪表上的输出继电器信号，控制相应回路或阀门的开闭

● 可以通过外网，对手机或邮箱发送短信或邮件

系统结构图

系统功能

监控

通过监 测，取得各种真实的数据

● 分类能耗：水、电、煤、气、热量、冷量

● 分项能耗：空调、照明、动力、特殊用电

● 分时能耗：白天、黑夜

● 建筑能耗：不同的楼

● 部门能耗：不同的部门

● 设备能耗：重点设备

分析

借助软件，对采集到的真实数据的分析，了解整个建筑物能耗的状态以及各个部门、各栋建筑和各个不同时间段能耗的差异。

● 能耗排名

● 能耗报表

● 能耗曲线

管理

了解了建筑物内能耗详情后，制定相应的规章制度，人为干预高耗能的部门，以减少能源浪费。

● 设定能耗定额

● 接近能耗定额时，通过短信告警

● 能耗公示，每月公布能耗高的部门

控制

对某些设备进行必要的开闭自动化控制，以降低能耗。也可以通过对长期能耗数据的监视，制定科学的节能改造方案。

● 照明定时开关

● 空调温度控制

● 节能改造

节能改造完成后，可以通过系统监测得到的数据，验证节能改造的真实效果

数据采集器

整个系统中，数据采集器占据着非常重要的位置，也是开发工作的难点，由嵌入式硬件、Linux系统、应用程序三部分组成。

其硬件组成框架如下：

如果对嵌入式硬件、Linux系统、应用程序完全进行开发，研发投入和稳定性验证周期都比较长。采用成熟稳定的嵌入式核心板可以大大缩短开发周期，提高稳定性。这种方式的好处在于，将复杂的电路设计集成到了 iMX6UL核心板上，并且飞凌已经移植好了Linux系统，我们只需要按照项目需求设计一个双层的接口底板即可，相比之前可以将硬件加系统的开发周期由半年缩短至一个半月。

iMX6UL工业级核心板 

FETMX6UL-C是一款基于NXP公司ARM Cortex-A7架构iMX6Ul低功耗处理器设计的核心板，运行主频528MHz，核心板采用两组优质80PIN板对板连接器设计，独特的电源管理架构相比ARM9系列核心板功耗更低。核心板功能接口资源丰富，最大支持8路UART、2路以太网、2路CAN等工业总线接口。严酷的温度等级测试确保核心板在-40℃~+85℃环境中稳定运行。

 

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FETMX6UL-C核心板 Nand版