摘要

随着物联网技术的快速发展和能源管理的日益重要，实现智能化、精准化的能耗管理已成为当前研究的热点。传统的能耗管理方式存在监测不实时、控制不灵活等问题，难以满足现代社会对能源高效利用的需求。因此，开发一种基于物联网的能耗管理系统，实现能耗数据的实时采集、智能分析和远程控制，对于提高能源利用效率、降低能耗成本具有重要意义。本系统以STM32F103C8T6单片机为核心，结合交流电压电流模块、按键电路、TFT彩屏显示电路和无线控制电路等元器件，实现了多项功能。系统可以通过按键对硬件进行控制，方便用户设置功率阈值和开关继电器。交流电压电流检测模块实时监测电压、电流及功率，当功率超过设定阈值时，继电器自动关闭，有效防止能源浪费。同时，系统根据检测到的电量和设定的电单价，自动计算电费，为用户提供直观的能耗成本信息。此外，系统还通过WiFi模块与手机APP连接，实现数据的无线传输和远程控制。用户可以通过手机APP接收硬件检测到的数据，并发送特定指令如“*SY300#”来更改功率阈值，极大地提高了系统的灵活性和便捷性。本系统的开发不仅为能耗管理提供了一种新的智能化解决方案，还有助于推动物联网技术在能源管理领域的广泛应用。通过实时监测和智能控制，系统能够有效降低能耗成本，提高能源利用效率，对于促进节能减排、建设绿色家园具有重要意义。

设计方案

本系统以STM32F103C8T6单片机为核心控制单元，集成交流电压电流模块、按键电路、TFT彩屏显示电路及无线控制电路等关键元器件，实现智能化能耗管理。在功能设计上，系统支持通过按键电路对硬件进行直接控制，用户可轻松设置功率阈值，并控制继电器的开关状态。交流电压电流检测模块负责实时监测电压、电流及功率，一旦功率超过设定阈值，系统将自动关闭继电器，有效避免能源浪费。同时，系统根据监测到的电量数据和用户设定的电单价，自动计算电费，提供直观的能耗成本信息。为实现远程监控和管理，系统通过WiFi模块与手机APP建立连接。手机APP可实时接收硬件检测到的能耗数据，让用户随时掌握能耗状况。此外，用户还可通过手机APP发送特定指令，如“*SY300#”，远程更改功率阈值，实现智能化的能耗管理。

1. 1. STM32单片机

在物联网系统中，WiFi模块扮演着关键角色，用于实现设备的无线网络连接。电源连接VCC_5V和GND引脚为模块提供5V工作电源，保证模块正常运行。数据传输引脚TXD1（发送数据）和RXD1（接收数据）引脚遵循串口通信协议，用于与主控芯片（如STM32单片机）进行数据交互。模块可接收主控芯片发送的数据，并将其转换为无线信号发送到网络中；同时，也能接收无线网络中的数据，并通过RXD1引脚传输给主控芯片进行处理。基于物联网的能耗管理系统可以将采集到的能耗数据上传至云端服务器或与其他设备进行无线通信，实现远程监控和管理，方便用户随时随地获取系统运行状态和能耗信息 。该模块有4个引脚，分别是VCC_5V（连接5V电源正极）、GND（接地）、TXD1（发送数据引脚）和RXD1（接收数据引脚） 。TXD1引脚与外部的RXD线路相连，RXD1引脚与外部的TXD线路相连，用于数据的收发。