基於無線傳感器網絡的智能樓宇能耗監測系統的製作方法
2023-09-17 07:40:05
專利名稱：基於無線傳感器網絡的智能樓宇能耗監測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於無線傳感器網絡的智能樓宇能耗監測系統。
背景技術：
近年來我國建築能耗不斷攀升，已佔全國能源消耗將近30%，能耗比同等氣候條件下發達國家要高出2-3倍。而另一方面，地球上的不可再生能源日益枯竭，石油價格日益高漲。這引起了社會及政府對能源利用率的高度關注。國務院近期發布的《關於加強節能工作的決定》(國發〔2006〕28號)規定，所有公共建築內的單位，包括國家機關、社會團體、企事業組織和個體工商戶，除特定用途外，夏季室內空調溫度設置不低於沈攝氏度，冬季室內空調溫度設置不高於20攝氏度。有關部門要據此修訂完善公共建築室內溫度有關標準，並加強監督檢查。但是，建築能耗的監管及節能改造首先需要進行建築能耗檢測分析，需要對建築中所有房間的溫溼度、電量等信息進行採集和處理。目前，國內外信息採集的主要方式有 有線和無線兩種。在有線方式中，其綜合布線的工程量大、成本高，對既有建築進行綜合布線還存在諸如損壞外觀等其它難以解決的問題；無線方式主要有WLAN、CDMA/GSM，但也存在組網不靈活、運行成本高等問題。因此，如何為建築信息採集提供一個較為完美的方案， 成為能耗診斷的一個關鍵問題。
發明內容
為了解決現有建築能耗的監管和節能改造存在布線工程量大、組網不靈活、成本高的問題，本發明提供了一種設備布局優化、信息傳輸靈活、成本低的基於無線傳感器網絡的智能樓宇能耗監測系統。本發明的技術方案基於無線傳感器網絡的智能樓宇能耗監測系統，其特徵在於包括數據採集模塊、 Zigbee無線拓撲結構、數據中心；所述數據採集模塊包括數據採集器，所述數據採集器設置在建築大樓的每層樓， 用於採集每層樓每個房間配設的樓宇智能設備能耗的數據信號；所述數據採集器連接到Zigbee無線拓撲結構上，所述Zigbee無線拓撲結構包括 Zigbee遠程節點和Zigbee中心節點，每幢建築大樓布設有一個對應的所述Zigbee遠程節點，所述Zigbee遠程節點用於將從數據採集器接收到的數據信號轉發到所述Zigbee中心節點所述Zigbee中心節點將接收到的數據信號傳輸到數據中心，所述數據中心包括伺服器端、客戶端，所述伺服器端包括建築能耗分析系統，所述建築能耗分析系統用於實時分析和精確診斷每幢建築大樓的能耗，將結果傳輸給客戶端並在客戶端顯示；所述Zigbee遠程節點和所述Zigbee中心節點是基於競爭機制的無線傳感器網絡分簇路由算法布局；所述基於競爭機制的無線傳感器網絡分簇路由算法如下
1)簇頭選擇機制基於競爭機制的無線傳感器網絡分簇路由算法在簇頭選擇時，將剩餘能量高於網絡平均能量設定值的節點成為候選簇頭，定義節點競爭為候選簇頭的條件
權利要求
1.基於無線傳感器網絡的智能樓宇能耗監測系統，其特徵在於包括數據採集模塊、 Zigbee無線拓撲結構、數據中心；所述數據採集模塊包括數據採集器，所述數據採集器設置在建築大樓的每層樓，用於採集每層樓每個房間配設的樓宇智能設備能耗的數據信號；所述數據採集器連接到Zigbee無線拓撲結構上，所述Zigbee無線拓撲結構包括 Zigbee遠程節點和Zigbee中心節點，每幢建築大樓布設有一個對應的所述Zigbee遠程節點，所述Zigbee遠程節點用於將從數據採集器接收到的數據信號轉發到所述Zigbee中心節點所述Zigbee中心節點將接收到的數據信號傳輸到數據中心，所述數據中心包括伺服器端、客戶端，所述伺服器端包括建築能耗分析系統，所述建築能耗分析系統用於實時分析和精確診斷每幢建築大樓的能耗，將結果傳輸給客戶端並在客戶端顯示；所述Zigbee遠程節點和所述Zigbee中心節點是基於競爭機制的無線傳感器網絡分簇路由算法布局；所述基於競爭機制的無線傳感器網絡分簇路由算法如下1)簇頭選擇機制基於競爭機制的無線傳感器網絡分簇路由算法在簇頭選擇時，將剩餘能量高於網絡平均能量設定值的節點成為候選簇頭，定義節點競爭為候選簇頭的條件
2.根據權利要求1所述的基於無線傳感器網絡的智能樓宇能耗監測系統，其特徵在於所述Zigbee無線拓撲結構是採用無線傳感網傳輸協議，所述無線傳感網傳輸協議包括應用層、網絡層、媒體接入層及物理層，所述應用層包括傳感器接口管理模塊、應用配置模塊、應用支持子層，所述傳感接口管理模塊通過傳感器服務接口與傳感器設備進行交互，用於進行傳感器狀態、參數控制操作， 所述傳感數據接口用於接收傳感器設備的傳感數據；所述應用配置模塊用於配置是否動態加載應用支持子層，以及配置子層的功能參數；所述應用支持子層包括信息資料庫、時間同步模塊、安全策略模塊，用於跟傳感器接口管理模塊進行數據交互，對傳感器而來的傳感數據添加應用層協議幀頭，發送至網絡層數據服務實體；所述網絡層包括網絡層安全管理、路由管理、拓撲控制、網絡層信息庫，所述拓撲控制模塊通過網絡層管理實體接口接收網絡初始化命令，開始驅動自組分簇網絡拓撲形成，以及在網絡生存過程中，維護網絡拓撲、節點移動性管理；所述網絡層信息庫用於管理節點的網絡屬性；所述路由管理模塊用於責建立和維護從本節點到中心節點的路由，並在有數據產生或轉發其他節點數據時，根據路由表信息，正確發送至下一跳節點；所述網絡層通過網絡層數據接口與應用支持子層相連，通過媒體接入層數據接口與媒體接入層相連；所述媒體接入層包括媒體接入層安全管理、媒體接入控制模塊、休眠管理模塊、媒體接入曾信息庫，所述媒體接入層信息庫用於管理節點參數，在網絡布設前可由用戶根據應用需求統一配置；所述媒體接入層通過物理層數據接口與物理層相連；當媒體接入層接收到物理層上發的幀，對幀類型進行判別後，決定上傳給網絡層，或丟棄該幀、或應答該幀，當 MAC層接收到網絡層下發的巾貞，根據目前信道狀態和媒體接入控制模塊的策略，決定是否傳送至物理層；所述物理層將接收到來自媒體接入層下發的幀後，進行信道編碼、加幀頭、擴頻、調製、 功率控制，然後經射頻天線發送至無線信道；所述物理層經射頻天線接收到高於接收門限值的信號後，進行解調，並根據本時段媒體接入層使用的擴頻碼字進行同步捕獲和跟蹤， 將接收到的碼字信道的幀，依次進行去幀頭、信道解碼的操作，然後將數據上發至媒體接入層。
3.根據權利要求1或2所述的基於無線傳感器網絡的智能樓宇能耗監測系統，其特徵在於所述無線傳感網通過無線傳感網網關與主幹網連接，所述無線傳感網網關由無線傳感網主節點、微控制器、主幹網接入模塊組成。
4.根據權利要求3所述的基於無線傳感器網絡的智能樓宇能耗監測系統，其特徵在於所述數據採集器與樓宇智能設備通過信號採集器連接，所述信號採集器將數據信號經 netEasy自動化通信協議轉換系統匯總到所述數據採集器。
5.根據權利要求4所述的基於無線傳感器網絡的智能樓宇能耗監測系統，其特徵在於所述伺服器端與客戶端是採用基於WebGIS計算模式，所述客戶端是基於Object Web規範的WebGIS客戶端，所述伺服器端將原始用文本格式描述的矢量圖形數據傳送到客戶端， 由客戶端解釋程序生成矢量圖形。
全文摘要
基於無線傳感器網絡的智能樓宇能耗監測系統，包括數據採集模塊，其包括數據採集器，所述數據採集器設置在建築大樓的每層樓，用於採集每層樓每個房間配設的樓宇智能設備能耗的數據信號；所述數據採集器連接到Zigbee無線拓撲結構上，其包括Zigbee遠程節點，每幢建築大樓布設有一個對應的所述Zigbee遠程節點，所述Zigbee遠程節點用於將從數據採集器接收到的數據信號轉發到所述Zigbee中心節點；所述Zigbee中心節點將接收到的數據信號傳輸到數據中心，所述數據中心包括伺服器端，所述伺服器端包括建築能耗分析系統，所述建築能耗分析系統用於實時分析和精確診斷每幢建築大樓的能耗，將結果傳輸給客戶端並在客戶端顯示。
文檔編號G05B19/418GK102176149SQ201110044579
公開日2011年9月7日 申請日期2011年2月24日 優先權日2011年2月24日
發明者樂浩成, 馮遠靜, 王哲進, 王彬, 陶沁沁 申請人:浙江工業大學