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研究生: 孫敏慈
Sun, Min-Tzu
論文名稱: 建置無線感測網路之節能系統雛型-以旅館業為例
Development of a Prototype Web-based Energy-Saving System using WSN - Case of Hotel Industry
指導教授: 呂執中
Lyu, Jr-Jung
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 管理學院 - 資訊管理研究所
Institute of Information Management
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 82
中文關鍵詞: 建築節能建築能源管理系統無線感測網路
外文關鍵詞: Energy consumption, BEMS, WSN
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  • 根據相關研究指出住商建築物是未來推動能源效率最有潛力的目標,因此「建築能源管理」逐漸受到重視。建築物能源管理系統的發展使得建築物之能源管理更加容易與便利,並且可以協助能源監測、診斷及解決故障發生之可能原因。然而既有建築受限建築物結構影響,導入能源管理系統需花費相當多的成本與時間。近年來發展之無線感測網路(Wireless Sensor Networks, WSN)是以感測為主要功能所發展出來的網路架構模式,其核心技術在於如何量化且正確收集資訊,可以即時感測無線遠端監測。透過WSN快速安裝、彈性移動及易於管理之特性,可作為大樓能源管理的新應用。因此本研究將探討如何運用WSN來解決既有建築物在能源管理上的困難與其效益。
    本研究結合WSN技術與節能資訊系統,提出整合WSN之節能模式架構。以WSN取代傳統感測方式,改善以往在建築物能源監控上的缺失與不足。透過Web Services服務元件方式進行web-based的節能系統雛型的開發,包含三個主要的子功能服務元件,依序為監控感測資料、環境感測資料分析及檢測設備監控。藉由操作此系統可以提升能源控管效率,並且有利於管理者控制、監控與分析資訊,進而達到節能之目的。
    論文中以實際案例探討的方式,測試並證實模式的可行性與節能效益。經實證研究後,本研究所提出之模式確實可大幅提升能源監控的即時性,並適時反應環境狀況及監控異常,提升環境舒適品質及減少人為的疏失;同時也驗證整合WSN之節能模式具有明顯節能效益。

    Research reports show that residential and commercial buildings hold the greatest potential to improve energy efficiencies. Building energy management has therefore become an important topic recently. Implementation of BEMS (Building and Energy Management System) enables the management of building energy easier and more convenient for the administrators. A modern BEMS is also capable to diagnose the cause of breakdowns, on the energy system, and to resolve it. A traditional BEMS would need to change the architecture of a building and is costly and time-consuming to be implemented in the existing structures. Now that Wireless Sensor Networks (WSN) is becoming a developed technology, it provides engineers to collect data and monitor the key parameters in a building through a flexible way to install. Hence, the application of WSN provides engineers a way to solve the difficulty of implementing BEMS in existed buildings.
    The main purpose of this research aims to integrate WSN with BEMS, and subsequently proposes a web-based BEMS model, attempting to improve the shortcomings of existing energy monitoring system. Web Services are provided in the proposed web-based BEMS model, which can observe sensory information, analyze environmental data, and monitor equipment in the Internet. With the availability of this system, energy management efficiency can be enhanced and a case study is used to illustrate its feasibility.
    Based on the case study, the proposed model can boost the effectiveness in energy consumption, and to increase the flexibility in monitoring and responding to the data. Further application of the proposed model can be experimented in a wider circumstance.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 VII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究目的 2 1.3 研究範圍與限制 3 1.4 研究流程與架構 3 第二章 文獻探討 5 2.1 節約能源 5 2.1.1 能源使用現況 5 2.1.2 能源對環境的衝擊 6 2.1.3 節能與能源效率 7 2.2 建築物節能概論 10 2.2.1 建築節能 10 2.2.2 建築物用電 12 2.2.3 旅館業能源使用分佈 14 2.3 建築物能源管理系統 16 2.3.1 BEMS之發展與沿革 16 2.3.2 BEMS之架構 17 2.3.3 國內外BEMS系統發展 21 2.4 無線感測網路概論 24 2.4.1 無線感測網路起源與概念 24 2.4.2 無線感測網路的硬體架構 25 第三章 結合WSN之節能模式建構 31 3.1 模式架構 31 3.2系統規劃與需求 37 3.3系統分析與設計 40 3.3.1 啟始階段 40 3.3.2 規劃階段 43 3.3.3 建構階段 48 3.4 系統實作 49 第四章 實證探討 53 4.1 個案背景 53 4.2 問題及對策 56 4.3 系統安裝與使用分析 59 4.4 系統使用說明 62 4.5 系統評估 69 第五章 結論與未來發展 75 5.1 結論 75 5.2 未來研究方向 77 參考文獻 78 附錄一 問卷調查表 80 附錄二 廠商訪談表 81

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