摘要：针对人们生活中节能意识不足及管理策略不完善导致的电能浪费现象，研究设计一款基于自适应策略的绿色节能管控系统，分为公共用电系统和个人用电系统，通过实时采集环境光照度、温湿度与门限值对比选择用电策略的实现，通过实时监控图像并对目标识别分析用电需求自适应转换用电输出，同时可以远程智能提醒。在某办公室对该方法进行说了试验，结果表明，自适应节能管控系统能有效的节能减排，系统每天平均至少能为办公室节约12.3%的电量，提升了电能利用率。
关键词：自适应；电能分配；电量统计；远程控制
0引言
随着人工智能的不断发展和普及，人们的生活进入智能化时代，电能的损耗也随之大大提升，因此合理有效的利用电能资源尤为重要。国家发改委、国家能源局、工业和信息化部的《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》已经将“互联网+节能服务”上升到国家战略，节能省电是国家政策导向。在“青山绿水就是金山银山”的国家政策下，构建绿色节能管控系统需要更加灵活的方法和人性化的策略，因此自适应绿色节能系统势在必行。当前，电能损耗有很多不必要的浪费现象，主要包括以下方面：（1）公共用电设备区域：办公场所公共用电设备的长时间待机，如饮水机、打印机、空调等一直处于待机耗电的状态。楼道、洗手间的灯，无人走过的时间段或者在光照良好的白天还继续点亮，造成了不必要的电量浪费。（2）个人用电设备区域：每个人的用电习惯和需求各不相同，尤其是在离开个人用电区域时，电脑未关闭、插座未关电等现象比比皆是，电脑处于待机状态是一直处于耗能状态的，因此白白浪费了一定的电量。因此研制出一款自适用绿色节能管控系统，既不影响正常的生活和工作，又可以自适应的节省电能。
1系统设计方案
为了人性化的管控，将改造场所的节能管控系统分为公共用电智能控制系统和个人用电智能控制系统，并通过WiFi将所有的数据实时上传到服务器，以便管理网站和移动APP的访问和远程管控[1]。设计方案如图1所示。系统分为上位机和下位机。下位机由公共区域智能控制系统和个人区域智能控制系统组成，均通过实时检测各种参数和用电数据与阈值对比，自适应调节各用电器的工作状态实现智能控制；并采用ESP8266WIFI模块完成与上位机的数据通信。上位机主要完成数据的接收、实时显示公共区域和个人区域的用电情况以及发送指令远程控制用电器的开关功能。
1.1公共用电智能控制系统设计
公共用电智能控制系统由感应单元、处理单元和控制单元组成。感应单元包括光感、温湿度和电量三部分，GY-30光照度检测模块采集光照度，DHT11温湿度模块采集温度，HLW8012电能采集模块采集电信号并计算出电能[2][3]。控制单元则由空调控制系统和用电驱动电路组成。空调控制系统由Arduino作为主控单元来实现空调的自适应模式，用电驱动电路则由双驱动模块TB6612FNG实现用电设备的灵活驱动。
1.2个人用电智能控制系统设计
个人用电智能控制系统也由感应单元、处理单元和控制单元组成。感应单元包括AS608光学指纹传感器检测指纹作为用电凭证、OpenCV摄像头监控实时图像。控制单元则运用YOLOV3目标识别算法[4][5]自适应调整用电输出，智能控制策略控制个人用电设备的工作状态，实现视频流传输。
2系统软件设计
2.1公共区域智能用电控制策略
公共区域主要通过对环境参数设置两个或者多个阈值[6]，当数据在不同的阈值范围，则采用相应的用电策略，并可以根据不同用户的需求定制不同的门限值和用电策略，并实时上传数据进行分析，不仅可以节省电能，而且不会牺牲人的舒适便捷性。
2.2个人区域智能用电控制策略
个人区域用电控制策略主要分为用电凭证策略和个人自适应用电控制策略两部分。用电凭证通过指纹控制个人用电总控开关。个人自适应用电控制策略主要通过摄像头检测工作岗位的图像调整用电输出。主要运用YOLOV3目标识别算法判断个人的工作状态[7]是否在岗，如果离岗则通过时间判断用电设备的工作状态的工作策略，循序渐进的提醒主人关闭不同的用电设备，从而实现人性化的节能策略；同时可以根据客户需求设置不同的加提醒功能，在关闭用电设备之前询问主人，根据主人的反馈作出不同的策略。
2.3上位机软件设计
系统上位机分为网站版和APP版，网站版采用HTML5、Javascript、CSS3技术实现apache服务器中搭建，网页内嵌PHP语言快速连接数据库；APP版则基于http采用volley库作为与上位机通信手段；采用心跳包的模式获取实时数据；采用achartengine作为图表展示库[8]。上位机界面可以分别显示不同人员的用电信息以及公共区域用电设备的工作状态，当摄像头检测到用电浪费的设备或个人，可采用自适应工作状态控制用电设备，摄像头采集的图片如图6所示。
3测试结果分析
通过对阈值按照人的舒适度为原则设置进行自适应节能系统使用前后对比实验,阈值1的光照度为500勒克斯、温度为24湿度为53%，阈值2的光照度为410勒克斯、温度为26湿度为57%，在岗时间则按照4个工作人员岗位设置，在岗时间阈值3为10分钟，阈值4为20分钟，通过运用自适应系统前后用电量得到了一定的降低，得出的仿真数据如图8所示。运用图8的数据分析得出结论，系统的用电量降低，电能利用率有所提高，如图9所示，实现了节能减排、低碳节能的目的。
4结语
本文介绍了一种自适应节能控制系统的详细设计方案，根据环境参数和人的需求灵活设置不同的阈值来控制用电设备的工作状态，实现了远程监测和控制的功能，加强了系统与人的沟通和互动，对控制策略进行了研究。该系统与传统的节能系统相比更加人性化和智能化，消除了系统的固有模式。通过实验数据的测试，系统每天平均至少能为办公室节约12.3%的电量，而且比传统方法更贴合人的需求，具有很好的实用性。
作者:王晓品 林伟强 谢如楠 单位:广州大学华软软件学院电子系 惠州几米物联技术有限公司 深圳南科信息科技有限公司