能源管控讓用電信息更透明

物聯網作為現代熱點研究領域，據權威機構統計 ,物物通信的數量將會是現在互聯網通信節點數量總和的 30倍以上 。現有的IPv4網絡IP地址緊缺，物物通訊依賴服務器對數據的轉發，IPv4難以滿足大規模物聯網發展的需求，IPv6在尋址技術的突破 , 不僅地址具有全球唯一性，而且具有海量的地址資源，是物聯網的最佳IP平臺，但是要在資源受限的終端設備上使用IPv6協議還存在很多技術難題。本刊采訪了《互聯網+智能用電管控系統》項目的隊長武漢大學曾志威，他對該項目的近況進行了介紹。

《中國教育網絡》：請介紹智能用電管控系統目前的情況？

曾志威：智慧校園建筑能源管控系統主要由用電設備、智能負荷控制器、智能電表、無線路由器、云端服務器、手機客戶端組成。項目的研究內容主要有以下四個方面：

1.物聯網中輕量級IPv6協議。比較6LoWPAN(IPv6 over Low-power and Lossy Networks)、uIPv6、LwIP(Light-weight IP)等IPv6協議棧，根據實際使用的需求，選擇合適的協議棧，并從源碼上優化其性能，將其應用到智能負荷控制器和智能電表。

2.嵌入IPv6協議的智能負荷控制器和智能電表的組網與協調測控技術。在IPv6網絡中，地址嚴格聚類的特性帶來了路由表簡化的優越性，但也限制了網絡地址和網絡拓撲的關系——地址不再是和拓撲無關的標識。因此，在設計網絡拓撲之后，一定要小心地分割網絡地址空間，特別要考慮到將來拓撲發生一定程度變化情況下的對策；好的地址規劃應該盡可能少造成這樣的局面：在拓撲發生一點變化的情況下，不得不更改網絡全部或多數節點的地址。

3.設計和實現面向移動端Android和IOS用戶的智慧校園建筑能源管控App。App通過TCP/IP技術，結合云服務器，訪問智能負荷控制器，實現電氣遠程開斷；訪問智能電表，獲取電壓、電流、有功功率、功率因數等用電信息，實現透明化用電。當有惡性負載接入系統時，智能負荷控制器能自動切斷，同時App能收到報警信息。

4.智慧校園建筑能源管控系統的應用。 在理論研究與產品研發的同時，選取武漢大學自動化系建筑作為試點，進行電氣電路改造，搭建網絡環境，應用嵌入IPv6協議的智慧校園能源管控系統。

《中國教育網絡》：目前該項目的關鍵技術取得那些重大進展？

曾志威：1.設計出嵌入IPv6協議的智能負荷控制器。基于ST-SRC-10十通道智能負荷控制器(485通訊),開發嵌入IPv6協議的Wi-Fi智能符合控制器，通過支持IPv6的Wi-Fi組網。

圖1 智慧校園建筑能源管控系統

2.設計出嵌入IPv6協議的智能電表。傳統智能電表通訊是基于485總線或者電力載波技術，在此基礎上，研發設計嵌入IPv6協議的Wi-Fi智能電表，通過支持IPv6的Wi-Fi組網。

3.實現大規模基于IPv6協議嵌入式物聯網設備Wi-Fi組網。

《中國教育網絡》：開展該項目的初衷是什么？目前項目在學校的應用情況如何？

曾志威：開展項目的初衷是提高學生公寓用電安全，提高學生公寓管理效率，增強學生節能環保意識。目前高校學生公寓用電管理存在很多問題。近年來，高校學生公寓火災頻發，給學校和學生造成了巨大損失，據統計目前百分之八十以上的高校學生公寓火災屬于電氣火災。一般宿舍通過保險管限制宿舍用電功率，禁止使用大功率用電器。但是對于取暖器、電熱毯、暖手寶等惡性負載沒有有效地扼制手段。目前學生公寓采用電表計費，需要人工抄表、計費、收費，工作量非常巨大，效率低下，同時學生只知道每個月用電總量，用電過程數據并不透明，無法直觀地培養節能環保意識。

表1 宿舍用電量對比

目前項目在武漢大學取得了具體的應用，共有近10棟宿舍安裝了智能用電管控系統。學生通過手機App可以很方便地控制宿舍用電，查詢歷史用電數據、繳納電費等。在系統中使用了惡性負載和大功率用電器識別技術，有效地提高了宿舍用電安全。目前系統已經平穩運行兩年多，宿舍學生以及宿舍管理人員反饋良好。

《中國教育網絡》：在項目實施過程中會遇到哪些挑戰，都有哪些收獲？

曾志威：在項目實施時，學分還沒有修夠，有很多基礎課、專業課需要學習，所以只能在課余以及晚上的時間去項目施工現場。很多時候在實驗室測試沒有問題的地方，到了施工現場就會出現各種問題。通過項目的實施讓我們深刻地認識到從理論研究到實際工程應用還有很多的工作要做，細節決定成敗，任何一個疏忽都會導致嚴重的后果。

《中國教育網絡》：目前該項目的在學校的應用如何？

曾志威：本系統實現了用電信息的透明化，學生可以隨時通過手機查詢自己宿舍的用電狀態和用電歷史，也幫助同學們更加了解日常用電的能耗量，方便了學生的同時可以幫助他們提升主動節能的意識，比如在不需要使用燈光照明的時間段將日光燈關閉，在不使用電腦時將電源拔下等。學生用電意識的提高和用電習慣的改進，對于建設節能型校園具有重大意義。

通過對系統中學生公寓2015年全年學生人均用電量進行統計，并與水電中心提供的其他同規模、未改造的宿舍人均用電量進行對比，詳細情況見表1。由表可知，使用本智能用電管理系統后的學生宿舍比未改造的老宿舍人均節電率接近百分之五十。