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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡明韋
研究生(外文):Ming-Wei Tsai
論文名稱:家庭能源管理系統平台開發與設計
論文名稱(外文):Design and Develop of Home Energy Management Systems
指導教授:蔡孟伸蔡孟伸引用關係
指導教授(外文):Men-Shen Tsai
口試委員:楊宏澤鄭有進
口試委員(外文):Hong-Tzer YangYU-CHIN CHENG
口試日期:2012-06-21
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:自動化科技研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:家庭能源管理無線感測網路電力線網路
外文關鍵詞:Energy Management SystemHome GatewayZigBeePower Line Communication
相關次數:
  • 被引用被引用:25
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由於全球暖化與氣候變遷,如何有效地使用與節省電力能源,近年來,已成為一個非常值得研究的議題。隨著石化能源使用氾濫,在國際油價不斷的攀升下,電價也將面臨到調漲的問題,因此家庭/建築能源管理系統逐漸受到大家重視。
有效地使用與節省家庭電力能源,用戶才能降低電費支出並達到節能減碳的效果。本論文旨在於開發以ZigBee無線感測網路與PLC電力線網路為基礎之「家庭能源管理系統平台」(Home Energy Management System, HEMS)。各家電上裝置量測控制模組蒐集相關負載用電資訊,經由有線或無線通訊網路傳輸至家庭閘道器(Home Gateway)。同時,用戶可藉由家庭網路電視(Smart TV)作為In-home Display選取所欲觀看之指定期間之相關負載用電資訊顯示及控制家電之狀態。用戶使用所研發之家庭能源管理系統可以顯示並監控家電負載以了解用電資訊並改變自身之用電習慣;同時,期望使用者最終能達到「節能減碳」及「降低電費支出」等目標。


In recent years, how to use and save energy effectively has become an important issue which is worth of studying and researching due to global warming and climate change. With large amount of petrochemical energy usage, international oil price has increased dramatically recently. The electricity price will also face the same problem. As a result, the home/building energy management system is gradually being recognized as an important equipment for energy conservation.
The objective of this thesis is to develop a Home Energy Management System (HEMS) which is based on ZigBee wireless sensor network and Power Line Communication techniques. Energy consumptions of various home appliances are collected and transmitted to Home Energy Management System by wired or wireless communication networks. The energy consumptions and status of appliances can be accessed through Smart TV that is served as an In-Home Display. The home energy management system is able to show and monitor the energy consumptions and status of household appliances in order to obtain the electricity information. Based on the information, people may change their living habits in order to conserve electricity and reduce carbon emissions.


中文摘要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1研究背景與動機 1
1.2文獻探討 2
1.3論文架構 4
第二章 家庭/建築能源管理系統 5
2.1建築能源管理系統(Build Energy Management System, BEMS) 5
2.1.1日本BEMS分級制度與發展 6
2.1.2我國BEMS分級制訂與發展 7
2.2家庭能源管理系統(Home Energy Management System, HEMS) 10
2.2.1日本HEMS發展 10
2.2.2美國/歐盟HEMS發展 12
2.2.3我國HEMS發展 12
第三章 家庭網路通訊 14
3.1無線感測網路(Wireless Sensor Network ,WSN) 14
3.2 ZigBee 15
3.3電力線通訊(Power Line Communication, PLC) 20
3.3.1電力線通訊發展 20
3.3.2低速電力線通訊 21
3.3.2.1 X-10 21
3.3.2.2 CEBus 22
3.3.2.3 LonWorks 22
3.4 HomePlug 23
第四章 系統架構 25
4.1系統架構 25
4.2系統軟硬體介紹 26
4.2.1 Beagle Board 26
4.2.2家庭網路電視(Smart TV) 27
4.2.3 Modbus 28
4.2.4量測模組規格 30
4.2.5 ZigBee通訊量測模組 31
4.2.6 PLC通訊量測模組 33
4.2.7紅外線學習控制模組 36
4.2.8 Socket通訊 39
4.3 系統實作 40
4.3.1家庭閘道器 40
4.3.2資料庫 41
4.3.3 Web Server 45
4.3.4系統人機介面 48
4.4 系統功能 49
4.4.1家庭閘道器 49
4.4.2家電裝置清單 60
4.4.3 In Home Display(IHD) 61
第五章 實作結果與驗證 63
5.1實驗環境 63
5.2家庭能源管理系統人機介面 63
5.2.1 VIERA CAST首頁 63
5.2.2 HEMS服務首頁 64
5.2.3月間、本日用電量 65
5.2.4最近一日、最近一小時用電量 68
5.2.5家電狀態 69
第六章 結論與未來發展 73
6.1結論 73
6.2未來發展方向 73
參考文獻 75


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[2]蔡昆華,以電力線傳送之資訊家電控制系統之設計與實現,碩士論文,國立成功大學電機工程研究所,台南市,2002。
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[4]楊景翔,家庭電能管理系統之研製,碩士論文,國立臺北科技大學機電整合研究所,台北,2003。
[5]廖聖傑,基於OSGi技術之電能管理系統設計,碩士論文,大同大學資訊工程所,台北,2008。
[6]曹偉志,植基於ZigBee網路之電能管理系統研究,碩士論文,國立台灣科技大學電機工程系,台北,2010。
[7]林明駿,基於非侵入式負載監測技術之智慧家庭/建築管理系統設計考量與實務研究,碩士論文,國立交通大學網路工程研究所,新竹,2010。
[8]彭立德,建築能源管理系統BEMS分級架構之建立與省能案件分析,碩士論文,國立中山大學機械與機電工程研究所,高雄,2007。
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[11]林政廷,「資通訊技術魚節約能源領域之應用」,2012年3月25日
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http://en.wikipedia.org/wiki/CEBus, [March 20, 2012].
[25]“The Lon Works Platform: Technology Overview.” Internet:
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[26]龍國強,應用電力線通訊於家庭自動化網路之設計與實作,碩士論文,國立成功大學,台南,2006。
[27]張育陞,智慧型家庭網路的建置,碩士論文,明志科技大學,桃園,2007。
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http://www.homeplug.org/home, [March 25, 2012].


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