從多學科融合的角度將嵌入式系統、信息技術以及電力工程在內的多種技術加以整合。
基本介紹
- 書名：嵌入式系統在智慧型電器和能源管理中的套用
- 作者：（德）Christoph Grimm
- 譯者：王永
- ISBN：978-7-111-49082-1
- 頁數：122
- 定價：49.80
- 出版社：機械工業出版社
- 出版時間：2015年3月
- 裝幀：平裝
- 開本：16
- 叢書名：國際電氣工程先進技術譯叢
內容簡介,目錄,
內容簡介
當前社會對節能減排的呼聲越來越高，國家電網也正在接納新型清潔能源以及私有發電設備的併網，物聯網正逐漸興起，本書在這樣的背景下，針對越來越複雜的能源管理需求，提出將能源管理引入用電端，通過嵌入式系統使電器智慧型化，與整體電網進行信息連線，共同達到能源管理的目的。與國內同類書相比，本書除概念以外更多關注現實問題，結合歐洲對相關問題的先進探索，從問題解決領域系統化地給出方向和建議。本書的作者通過整理歐洲已開發國家在能源管理方面的研究成果和有益嘗試，提出了系統的解決方案、內容覆蓋配電網路、智慧型電器的能耗管理、需求—回響管理、超低能耗待機、網路安全以及適用於電力自動化的通信網路。本書既可以供國家電網的管理人員制定策略參考，又可以供相關科研單位針對本書所提出的多種學科的課題展開深入研究，電力、通信、家電、元器件等相關企業還可以參考本書進行細分市場的產品規劃與技術儲備，還可作為電力工程、通信、家電、嵌入式系統等領域的科研與教學人員以及企業產品開發人員在智慧型電網、智慧型電器研究方向的參考資料。
目錄
第1章使電網可靠工作的DRM1
1簡介1
2電力市場的考量2
2.1原理2
2.2挑戰3
3用戶的新角色5
3.1用戶分類5
3.2DRM活動7
3.3電網的經濟性與電網的穩定性9
3.4DR系統的基礎功能構成9
3.5具體案例：德國10
3.6管理最後一英里10
4分散式網路管理10
4.1與網際網路的相似性11
4.2粗劣的分散式決策模型所產生的效果11
4.3學習網際網路的概念14
4.4可用性、有效頻寬與公平性16
4.5探討16
5小結17
參考文獻18
第2章IDES19
1簡介19
2IDES的定義20
2.1有限IDES實現實例22
3經濟壓力驅動能源系統轉變23
3.1工業與市場結構23
3.2未預料的外部事件24
3.3人口學24
3.4認知的變化24
3.5新知識24
3.6社會需求25
4IDES在未來能源供給中的機遇25
4.1電網基礎結構與穩定性的問題25
4.2高峰定價與實時電能市場27
4.3社會級別經濟分析27
4.4可持續能源28
4.5可擴展性28
4.6波動性28
4.7成本與經濟性29
5關鍵使能技術30
5.1對於智慧型小型分散式能源的管理30
5.2能源存儲30
5.3能源預測30
5.4能源政策、立法與法規框架的革新30
6未來：虛擬電廠與工業31
7小結31
參考文獻32
第3章智慧型電器的建模設計33
1簡介33
2抽象建模34
2.1對公寓或建築物仿真35
3精化建模與套用場景36
3.1節點內建模與精化36
3.2WSN建模與仿真37
4ESL仿真39
5小結與展望40
參考文獻41
第4章建築自動化所需的無線網路通信標準43
1簡介43
2各協定標準概述43
2.1IEEE 802.15.443
2.2ZigBee44
2.36LoWPAN44
2.4無線HART44
2.5ISA 10045
2.6WiMi45
2.7SimpliciTI45
2.8KNX45
2.9EnOcean45
2.10Dash745
2.11WISA46
2.12ANT和ANT+46
2.13WiMax46
2.14ONE-NET46
2.15Z-Wave46
2.16Insteon46
2.17藍牙46
2.18WiFi47
2.19NFC47
2.20RuBee47
3典型無線套用場景47
3.1低功耗感測器47
4工業套用49
4.1家庭與建築自動化49
4.2數據傳輸速率50
5小結51
參考文獻52
第5章智慧型嵌入式電器網路的安全53
1簡介53
2智慧型嵌入式電器網路所面對的攻擊54
2.1打補丁56
2.2無線暴露56
3密碼學57
3.1MITM60
3.2密鑰分發61
3.3安全過程63
3.4端到端加、解密63
4系統是如何被入侵的64
4.1針對具體實現的攻擊65
5小結66
參考文獻68
第6章可供能源管理的嵌入式集成平台69
1簡介69
2精細化能源管理的嵌入式網路平台69
3需求與方法71
4節點架構模型概述72
5EM節點硬體架構75
6EM節點內部的功耗管理79
7小結81
參考文獻81
第7章低功耗智慧型電器的供電82
1簡介82
2電容性電源82
2.1限流電容C1和穩壓二極體D1的功能與參數83
2.2R1的功能與參數84
2.3R2的功能與參數87
2.4整體效率與整體損耗88
2.5更換負載後的效率93
3電容性電源的積體電路方案95
4基礎的降壓變換器95
5改進的降壓變換器97
參考文獻100
第8章智慧型電錶的能耗測量技術101
1簡介101
1.1能耗測量單元101
1.2通信接口101
2能耗測量算法102
2.1數學背景102
2.1.1非線性負載的電流消耗：ωn的測量103
2.1.2非線性負載的電流消耗：I0的測量103
2.2算法設計103
2.2.1量化細化105
2.2.2為所需的動態範圍進行細化106
2.3ADC的設計106
2.3.1通過參數縮放細化算法110
2.3.2對器件偏差進行算法細化111
3系統構架設計115
3.1PGA/緩衝器的設計116
3.1.1∑-Δ ADC的設計118
4小結121
參考文獻122
1簡介1
2電力市場的考量2
2.1原理2
2.2挑戰3
3用戶的新角色5
3.1用戶分類5
3.2DRM活動7
3.3電網的經濟性與電網的穩定性9
3.4DR系統的基礎功能構成9
3.5具體案例：德國10
3.6管理最後一英里10
4分散式網路管理10
4.1與網際網路的相似性11
4.2粗劣的分散式決策模型所產生的效果11
4.3學習網際網路的概念14
4.4可用性、有效頻寬與公平性16
4.5探討16
5小結17
參考文獻18
第2章IDES19
1簡介19
2IDES的定義20
2.1有限IDES實現實例22
3經濟壓力驅動能源系統轉變23
3.1工業與市場結構23
3.2未預料的外部事件24
3.3人口學24
3.4認知的變化24
3.5新知識24
3.6社會需求25
4IDES在未來能源供給中的機遇25
4.1電網基礎結構與穩定性的問題25
4.2高峰定價與實時電能市場27
4.3社會級別經濟分析27
4.4可持續能源28
4.5可擴展性28
4.6波動性28
4.7成本與經濟性29
5關鍵使能技術30
5.1對於智慧型小型分散式能源的管理30
5.2能源存儲30
5.3能源預測30
5.4能源政策、立法與法規框架的革新30
6未來：虛擬電廠與工業31
7小結31
參考文獻32
第3章智慧型電器的建模設計33
1簡介33
2抽象建模34
2.1對公寓或建築物仿真35
3精化建模與套用場景36
3.1節點內建模與精化36
3.2WSN建模與仿真37
4ESL仿真39
5小結與展望40
參考文獻41
第4章建築自動化所需的無線網路通信標準43
1簡介43
2各協定標準概述43
2.1IEEE 802.15.443
2.2ZigBee44
2.36LoWPAN44
2.4無線HART44
2.5ISA 10045
2.6WiMi45
2.7SimpliciTI45
2.8KNX45
2.9EnOcean45
2.10Dash745
2.11WISA46
2.12ANT和ANT+46
2.13WiMax46
2.14ONE-NET46
2.15Z-Wave46
2.16Insteon46
2.17藍牙46
2.18WiFi47
2.19NFC47
2.20RuBee47
3典型無線套用場景47
3.1低功耗感測器47
4工業套用49
4.1家庭與建築自動化49
4.2數據傳輸速率50
5小結51
參考文獻52
第5章智慧型嵌入式電器網路的安全53
1簡介53
2智慧型嵌入式電器網路所面對的攻擊54
2.1打補丁56
2.2無線暴露56
3密碼學57
3.1MITM60
3.2密鑰分發61
3.3安全過程63
3.4端到端加、解密63
4系統是如何被入侵的64
4.1針對具體實現的攻擊65
5小結66
參考文獻68
第6章可供能源管理的嵌入式集成平台69
1簡介69
2精細化能源管理的嵌入式網路平台69
3需求與方法71
4節點架構模型概述72
5EM節點硬體架構75
6EM節點內部的功耗管理79
7小結81
參考文獻81
第7章低功耗智慧型電器的供電82
1簡介82
2電容性電源82
2.1限流電容C1和穩壓二極體D1的功能與參數83
2.2R1的功能與參數84
2.3R2的功能與參數87
2.4整體效率與整體損耗88
2.5更換負載後的效率93
3電容性電源的積體電路方案95
4基礎的降壓變換器95
5改進的降壓變換器97
參考文獻100
第8章智慧型電錶的能耗測量技術101
1簡介101
1.1能耗測量單元101
1.2通信接口101
2能耗測量算法102
2.1數學背景102
2.1.1非線性負載的電流消耗：ωn的測量103
2.1.2非線性負載的電流消耗：I0的測量103
2.2算法設計103
2.2.1量化細化105
2.2.2為所需的動態範圍進行細化106
2.3ADC的設計106
2.3.1通過參數縮放細化算法110
2.3.2對器件偏差進行算法細化111
3系統構架設計115
3.1PGA/緩衝器的設計116
3.1.1∑-Δ ADC的設計118
4小結121
參考文獻122
