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1、 大型公共建筑能耗监测系统设计 The Design of Energy Consumption Monitoring System for Large Scale Public Building 学科专业：控制科学与工程 研 究 生： 马禹新 指导教师：李冬辉 教授 天津大学电气与自动化工程学院 二零 一 二 年 十 二 月 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含为获得 天津大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任
2、何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 天津大学 有关保留、使用学位论文的规定。特授权 天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 摘 要 随着社会的发展， 能源的消耗量 也在迅速增长 ，特别是建筑能耗的增长特别迅速，已经成为 除工业、交通外
3、的第三 大能源消耗。按照当前建筑业的发展 趋势，在若干年后社会的能源产出将无法满足能源的需求，所以减小能源 的消耗量是一个十分重要的且需要 尽早解决的问题。在建筑能耗中，大型公共建筑的能源消耗量占据了很大的份额，虽然其总能耗量远不如住宅建筑消耗量大，但是单位面积的能耗消耗量十分巨大，所以大型公共建筑的节能工作具有很大的潜力。大型公共建筑能耗监测系统的建设使得人们可以充分了解大型公共建筑的能耗使用情况，为提出有效的节能减排政策与决策 奠定基础。 本文以能耗监测系统中的数据远程传输 与数据采集 部分为研究重点，分析了数据传输的整个过程，并讨论了从数据上传到数据存储中的 三个 关键技术。在数据安全方
4、面，远程传输的所有数据流都使用了 AES 加密算法 ，同时还引入了 MD5算法进 行采集器的合法性验证；在数据传输方面，采集软件使用了通用性最强的XML 文档作为采集器与数据中心的接口文档 ；在事务处理上，为了 使 每个采集器的请求互不影响采用了多线程技术。 此外， 所有的关键技术都在 Visual Studio开发平台下进行了详细的程序设计。 对于采集软件存在的数据丢失问题，本文在程序上提出了两种解决方案。 第一种解决方案 是减小采集器上传的数据包，采用 数据续传方法经过多次连接完成所有数据的上传；第二种解决方案 是采用缺失数据查 询方法，当采集软件通过数据库操作发现有数据缺失 时，主动向采
5、集器发送查 询历史数据请求，采集器可以按照查询的要求返回数据 。 最后经过系统的实际运行证明了本文设计的程序在网络条件恢复后可以依次将未上传的数据传输到数据中心采集软件，有效的解决了数据丢失的问题。 关键词： 大型公共建筑 数据远程传输 能耗 加密算法 ABSTRACT Energy consumption, especially building energy consumption, has been increased significantly with the development of society. Considering present construction indus
6、try tendency, it is necessary to reduce the total energy consumption in short term in case of the incoming shortage of generated power. The energy spent by large-scale public buildings play an important role in all kinds of building energy. Although the whole energy depleted by large public building
7、s is not so competitive with resident buildings, it becomes quite essential when it comes to unit area. Thus, large-scale public buildings have the great potential to implement the energy saving. Energy consumption monitoring system of large-scale building paves the way for establishing effective po
8、licy and decision of energy conservation and emission reduction. This paper focuses on data remote transmission part of energy consumption monitoring system, analyses the overall process of data transmission and discusses critical techniques in data collection software from uploading to storage. In
9、the aspect of security, we introduce AES algorithm to encrypt data flow on the internet and MD5 algorithm to verify the identity of collector. In the aspect of network transmission, XML document has been introduced into collection software. In the respect of transaction processing, multithreading te
10、chnology guarantees the independency among different collectors. The programming design about how to make them come into being in the software based on visual C# has been suggested in this thesis. Two solutions for solving the problem of data losing are also proposed. One solution is to decrease the
11、 data packet and then finish the transmission by one more times uploading. The other is to query the history data actively. The software has the capacity to ask collectors to upload data which were not present in database and checked out. After the query, collectors push the data to collection softw
12、are in the data center. At last, it has been demonstrated that the data could be uploaded as soon as the network condition resumed by active search designed in this paper, which solved the problem of data losing. KEY WORDS： Large-scale public building Data remote transmission Energy consumption Encrypt algorithm 目 录 第一章 绪论 .1 1.1 大型公共建 筑概述 .1 1.2 课题研究的意义 .1 1.3 国内外发展概况 .2 1.4 研究内容与组织结构 .3 第二章 系统设计方案与相关技术 .5 2.1 大型公共建筑能耗监测系统方案设计 .5 2.1.1 数据采集 . 5 2.1.2 数据远程传输 . 7 2.1.3 数据库管理 . 8 2.1.4 能耗数据发布与展示 . 9 2.2 数据远程传输中的关键技术 .
