臺灣博碩士論文加值系統

近年來由於石化能源使用殆盡，國際原油價格持續飆漲，使得發電成本增加，同時用電量在人們生活水準上升情況下而大幅度的成長，在能源有限的前提之下，節約能源技術方面仍有很大的改善及檢討空間，如何有效地使用電力與節約能源成為一項很重要的議題。
本論文有鑑於微電腦控制器與即時監控系統的快速進步，研究以微控制器為基礎，發展出各種與電力節能需量監控系統相關的控制模組，透過「監視」即時用電資訊與「控制」網際網路上各節點的負載控制器，以及應用現有的需量控制法則，來進一步有效控制群聚式窗型/分離式冷氣機負載，抑制尖峰負載需量，減少需量超約與不必要的用電浪費情形，進而達到節約能源效益。
本論文研究共自行開發了網際網路紅外線負載控制器(TCPIR-51)、電流量測模組(Current Meter)、紅外線控制器(IR485/232)、窗戶開關檢知器、紅外線開關模組與紅外線學習模組，可以因應不同通訊與網際網路環境，建構適合的電力節能需量監控系統。
利用所開發的控制模組建構成的需量監控系統，以及以需量控制法則為基礎所開發的需量控制人機介面軟體，分別於實驗室環境與教學教室環境實測驗證其性能與效益。依據測試結果，證實本論文所提出的方法及開發的模組確實可行，且有效控制需量及具有節能效果。教學大樓28間教室56台分離式冷氣機(每台約2.5kW)實施本論文開發之需量控制後每年可減少超約罰款大約228,072元，夏季可節省流動電費約45,000元，每月可減少溫室氣體排放量2,166 (Kg CO2)，具有推廣潛力。

In recent years, steady depletion of fossil fuel reserves and the rising crude oil price have caused the electricity cost to increase. At the same time, the electricity consumption has also substantially grown due to the higher living standard. Therefore, on the premise of limited energy resource, more efforts for improving electrical energy saving technology need to be done to make use of electric power more efficiently.
Thanks to the rapid progress in the micro-controller and supervisory control and data acquisition (SCADA) technologies, several micro-controller-based modules were delveloped in this thesis for the purpose to monitor and control the electricity demand of the aggregated window/split air conditioners (ACs). These modules are web-based infrared remote controller (TCPIR-51), current meter, infrared controller (IR485/232), door-window detector, infrared controlled switch, and infrared learning module. They can adapt to different communication and Internet environments to construct a suitable load management system. With the abilities of collecting power consumption data on-line, controlling the developed modules through the internet, and applying available demand control rules, the proposed load management system in this thesis can effectively regulate the aggregated window/split ACs to lower the peak demand, therefore to decrease the penalty fee for exceeding the contract demand, as well as to save the electrical energy use.
The load management system proposed in this thesis has been put to the tests and been verified in both a laboratory environment and a tecahing building environment. According to the test results, the system can control the demand effectively and has the effect of saving electrical energy. For 28 classrooms with 56 split ACs (2.5 kW each AC approx.), the system can decrease the over-demand penalty about NT$228,000 a year, save the energy use bill about NT$45,000 during the summer time, and reduce the emssion of carbon dioxide about 2,166 (Kg CO2) a month, make it promising for commercial use.

中文摘要 I
英文摘要 II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 文獻探討 3
1.4 論文規劃 5
第二章 需量控制與系統通訊協定介紹 6
2.1簡介 6
2.2控制法則介紹 7
2.3通訊媒介介紹 10
2.4 RS-232通訊協定 13
2.5 RS-485通訊協定 15
2.6紅外線訊號介紹 16
2.7 TCP/IP通訊協定 17
2.8本章結論 22
第三章 電力需量控制架構 23
3.1簡介 23
3.2電力需量控制系統架構 23
3.3 TCPIR-51網路紅外線模組 27
3.3.1 TCPIR-51硬體架構 27
3.3.2控制流程 34
3.4電流量測模組 34
3.5 IR485/232紅外線模組 37
3.6紅外線學習模組 44
3.7紅外線開關控制器 47
3.7.1紅外線開關控制器模組110V型 47
3.7.2紅外線開關控制器模組220V型 49
3.8窗戶開關檢知器 50
3.9雕刻機環境介紹 51
3.10本章結論 53
第四章 需量監控系統軟體設計 54
4.1簡介 54
4.2需量監控系統架構 54
4.2.1監控管理介面 56
4.2.2需量監視控制介面 60
4.2.3用電監視介面 69
4.2.4紅外線學習介面 73
4.2.5資料庫查詢系統 77
4.3本章結論 78
第五章 實驗數據分析 79
5.1簡介 79
5.2實驗室環境測試 80
5.3學校環境測試 87
5.3.1測試環境介紹 87
5.3.2教學大樓模組安裝介紹 93
5.4實測數據 96
5.4.1教學大樓小規模測試 96
5.4.2教學大樓實測數據 99
5.5效益分析 104
5.5.1實際省能效益說明 104
5.5.2溫室氣體排放計算說明 107
5.5.3契約用電效益說明 108
5.6本章結論 109
第六章 結論與未來研究方向 111
6.1結論 111
6.2未來研究方向 113
參考文獻 115

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