ARM核心板在建筑物能耗管理系統中的應用
系統背景
改革開放三十年來，我國的生產力水平得到了長足的發展，帶來了人口城鎮化水平的飛速提高，我國的GDP的高速增長，使得國內大中型城市的高樓大廈鱗次櫛比。建筑物的不斷長高和長大，必然帶來能耗的提高。因此，節能建筑成了建筑行業的首要議題。最近十年來，伴隨著電子技術的革命性進步和軟件技術的不斷完善，產生了通過各種不同的電子裝置，結合軟件技術，實現了對建筑物的能耗進行實時監控和管理。通過計算機系統來監控建筑物的能耗，成為了建筑物能耗管理的必要手段。
1. 系統網絡結構
建筑物能耗管理方案之數據采集層
● 由水、電、氣等各種能源計量監測裝置組成，例如電能質量表、電能表、水表、煤氣表、冷量表、熱量表、空調控制器、照明控制器等
● 數據采集層內的各種監測裝置必須具備通信功能，最常見的是RS485接口
● 數據采集層內的裝置將監測到的各種數據通過RS485接口，傳輸到通信管理機(或稱為串口服務器)，通過通信管理機上的端口連接到數據服務器和管理軟件
建筑物能耗管理方案之網絡通信層
● 網絡通信層決定數據采集層采集的數據通過何種方式傳送到數據服務器
● 根據對網絡通信層投資的多少，可以采用光纖通信、4G/GPRS無線通信、RJ45接口通信等多種方式組成以太網
● 內部網絡常常采用身份驗證、數據加密等方式保證數據的安全傳輸
建筑物能耗管理方案之系統管理層
● 以應用軟件為核心，包括數據庫系統、Web服務器等，將通過數據采集層采集到的，又通過網絡通信層存儲在服務器內的數據進行分類，監控，并由打印機輸出成報表，或通過屏幕墻將某些數據公示
● 當某些數據出現異常時，再由數據采集層的儀表上的輸出繼電器信號，控制相應回路或閥門的開閉
● 可以通過外網，對手機或郵箱發送短信或郵件
建筑物能耗管理系統方案結構圖
2. 系統功能
通過監測，取得各種真實的數據
● 分類能耗：水、電、煤、氣、熱量、冷量
● 分項能耗：空調、照明、動力、特殊用電
● 分時能耗：白天、黑夜
● 建筑能耗：不同的樓
● 部門能耗：不同的部門
● 設備能耗：重點設備
建筑物能耗管理系統方案之分析
借助軟件，對采集到的真實數據的分析，了解整個建筑物能耗的狀態以及各個部門、各棟建筑和各個不同時間段能耗的差異。
● 能耗排名
● 能耗報表
● 能耗曲線
建筑物能耗管理系統之管理
了解了建筑物內能耗詳情后，制定相應的規章制度，人為干預高耗能的部門，以減少能源浪費。
● 設定能耗定額
● 接近能耗定額時，通過短信告警
● 能耗公示，每月公布能耗高的部門
建筑物能耗管理系統方案之控制
對某些設備進行必要的開閉自動化控制，以降低能耗。也可以通過對長期能耗數據的監視，制定科學的節能改造方案。
● 照明定時開關
● 空調溫度控制
● 節能改造
節能改造完成后，可以通過系統監測得到的數據，驗證節能改造的真實效果
建筑物能耗管理系統方案之數據采集器
整個系統中，數據采集器占據著非常重要的位置，也是開發工作的難點，由嵌入式硬件、Linux系統、應用程序三部分組成。
其硬件組成框架如下：
如果對嵌入式硬件、Linux系統、應用程序完全進行開發，研發投入和穩定性驗證周期都比較長。采用成熟穩定的嵌入式核心板可以大大縮短開發周期，提高穩定性。這種方式的好處在于，將復雜的電路設計集成到了iMX6UL核心板上，并且飛凌已經移植好了Linux系統，我們只需要按照項目需求設計一個雙層的接口底板即可，相比之前可以將硬件加系統的開發周期由半年縮短至一個半月。
3. iMX6UL工業級核心板
FETMX6UL-C是一款基于NXP公司ARM Cortex-A7架構iMX6Ul低功耗處理器設計的核心板，運行主頻528MHz，核心板采用兩組優質80PIN板對板連接器設計，獨特的電源管理架構相比ARM9系列核心板功耗更低。核心板功能接口資源豐富，最大支持8路UART、2路以太網、2路CAN等工業總線接口。嚴酷的溫度等級測試確保核心板在-40℃~+85℃環境中穩定運行。
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