專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
近年來我國建筑能耗不斷攀升，已占全國能源消耗將近30%，能耗比同等氣候條件下發(fā)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(fā)布的《關于加強節(jié)能工作的決定》(國發(fā)〔2006〕28號)規(guī)定，所有公共建筑內的單位，包括國家機關、社會團體、企事業(yè)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于沈攝氏度，冬季室內空調溫度設置不高于20攝氏度。有關部門要據(jù)此修訂完善公共建筑室內溫度有關標準，并加強監(jiān)督檢查。但是，建筑能耗的監(jiān)管及節(jié)能改造首先需要進行建筑能耗檢測分析，需要對建筑中所有房間的溫濕度、電量等信息進行采集和處理。目前，國內外信息采集的主要方式有 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，對既有建筑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(wǎng)不靈活、運行成本高等問題。因此，如何為建筑信息采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(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有建筑能耗的監(jiān)管和節(jié)能改造存在布線工程量大、組網(wǎng)不靈活、成本高的問題，本發(fā)明提供了一種設備布局優(yōu)化、信息傳輸靈活、成本低的基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明的技術方案基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)據(jù)采集模塊、 Zigbee無線拓撲結構、數(shù)據(jù)中心；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器設置在建筑大樓的每層樓， 用于采集每層樓每個房間配設的樓宇智能設備能耗的數(shù)據(jù)信號；所述數(shù)據(jù)采集器連接到Zigbee無線拓撲結構上，所述Zigbee無線拓撲結構包括 Zigbee遠程節(jié)點和Zigbee中心節(jié)點，每幢建筑大樓布設有一個對應的所述Zigbee遠程節(jié)點，所述Zigbee遠程節(jié)點用于將從數(shù)據(jù)采集器接收到的數(shù)據(jù)信號轉發(fā)到所述Zigbee中心節(jié)點所述Zigbee中心節(jié)點將接收到的數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，所述數(shù)據(jù)中心包括服務器端、客戶端，所述服務器端包括建筑能耗分析系統(tǒng)，所述建筑能耗分析系統(tǒng)用于實時分析和精確診斷每幢建筑大樓的能耗，將結果傳輸給客戶端并在客戶端顯示；所述Zigbee遠程節(jié)點和所述Zigbee中心節(jié)點是基于競爭機制的無線傳感器網(wǎng)絡分簇路由算法布局；所述基于競爭機制的無線傳感器網(wǎng)絡分簇路由算法如下
1)簇頭選擇機制基于競爭機制的無線傳感器網(wǎng)絡分簇路由算法在簇頭選擇時，將剩余能量高于網(wǎng)絡平均能量設定值的節(jié)點成為候選簇頭，定義節(jié)點競爭為候選簇頭的條件
權利要求
1.基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)據(jù)采集模塊、 Zigbee無線拓撲結構、數(shù)據(jù)中心；所述數(shù)據(jù)采集模塊包括數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器設置在建筑大樓的每層樓，用于采集每層樓每個房間配設的樓宇智能設備能耗的數(shù)據(jù)信號；所述數(shù)據(jù)采集器連接到Zigbee無線拓撲結構上，所述Zigbee無線拓撲結構包括 Zigbee遠程節(jié)點和Zigbee中心節(jié)點，每幢建筑大樓布設有一個對應的所述Zigbee遠程節(jié)點，所述Zigbee遠程節(jié)點用于將從數(shù)據(jù)采集器接收到的數(shù)據(jù)信號轉發(fā)到所述Zigbee中心節(jié)點所述Zigbee中心節(jié)點將接收到的數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，所述數(shù)據(jù)中心包括服務器端、客戶端，所述服務器端包括建筑能耗分析系統(tǒng)，所述建筑能耗分析系統(tǒng)用于實時分析和精確診斷每幢建筑大樓的能耗，將結果傳輸給客戶端并在客戶端顯示；所述Zigbee遠程節(jié)點和所述Zigbee中心節(jié)點是基于競爭機制的無線傳感器網(wǎng)絡分簇路由算法布局；所述基于競爭機制的無線傳感器網(wǎng)絡分簇路由算法如下1)簇頭選擇機制基于競爭機制的無線傳感器網(wǎng)絡分簇路由算法在簇頭選擇時，將剩余能量高于網(wǎng)絡平均能量設定值的節(jié)點成為候選簇頭，定義節(jié)點競爭為候選簇頭的條件
2.根據(jù)權利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述Zigbee無線拓撲結構是采用無線傳感網(wǎng)傳輸協(xié)議，所述無線傳感網(wǎng)傳輸協(xié)議包括應用層、網(wǎng)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，用于進行傳感器狀態(tài)、參數(shù)控制操作， 所述傳感數(shù)據(jù)接口用于接收傳感器設備的傳感數(shù)據(jù)；所述應用配置模塊用于配置是否動態(tài)加載應用支持子層，以及配置子層的功能參數(shù)；所述應用支持子層包括信息數(shù)據(jù)庫、時間同步模塊、安全策略模塊，用于跟傳感器接口管理模塊進行數(shù)據(jù)交互，對傳感器而來的傳感數(shù)據(jù)添加應用層協(xié)議幀頭，發(fā)送至網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)服務實體；所述網(wǎng)絡層包括網(wǎng)絡層安全管理、路由管理、拓撲控制、網(wǎng)絡層信息庫，所述拓撲控制模塊通過網(wǎng)絡層管理實體接口接收網(wǎng)絡初始化命令，開始驅動自組分簇網(wǎng)絡拓撲形成，以及在網(wǎng)絡生存過程中，維護網(wǎng)絡拓撲、節(jié)點移動性管理；所述網(wǎng)絡層信息庫用于管理節(jié)點的網(wǎng)絡屬性；所述路由管理模塊用于責建立和維護從本節(jié)點到中心節(jié)點的路由，并在有數(shù)據(jù)產生或轉發(fā)其他節(jié)點數(shù)據(jù)時，根據(jù)路由表信息，正確發(fā)送至下一跳節(jié)點；所述網(wǎng)絡層通過網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)接口與應用支持子層相連，通過媒體接入層數(shù)據(jù)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于管理節(jié)點參數(shù)，在網(wǎng)絡布設前可由用戶根據(jù)應用需求統(tǒng)一配置；所述媒體接入層通過物理層數(shù)據(jù)接口與物理層相連；當媒體接入層接收到物理層上發(fā)的幀，對幀類型進行判別后，決定上傳給網(wǎng)絡層，或丟棄該幀、或應答該幀，當 MAC層接收到網(wǎng)絡層下發(fā)的巾貞，根據(jù)目前信道狀態(tài)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(fā)的幀后，進行信道編碼、加幀頭、擴頻、調制、 功率控制，然后經(jīng)射頻天線發(fā)送至無線信道；所述物理層經(jīng)射頻天線接收到高于接收門限值的信號后，進行解調，并根據(jù)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，然后將數(shù)據(jù)上發(fā)至媒體接入層。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述無線傳感網(wǎng)通過無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關與主干網(wǎng)連接，所述無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關由無線傳感網(wǎng)主節(jié)點、微控制器、主干網(wǎng)接入模塊組成。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集器與樓宇智能設備通過信號采集器連接，所述信號采集器將數(shù)據(jù)信號經(jīng) netEasy自動化通信協(xié)議轉換系統(tǒng)匯總到所述數(shù)據(jù)采集器。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述服務器端與客戶端是采用基于WebGIS計算模式，所述客戶端是基于Object Web規(guī)范的WebGIS客戶端，所述服務器端將原始用文本格式描述的矢量圖形數(shù)據(jù)傳送到客戶端， 由客戶端解釋程序生成矢量圖形。
全文摘要
基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊，其包括數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器設置在建筑大樓的每層樓，用于采集每層樓每個房間配設的樓宇智能設備能耗的數(shù)據(jù)信號；所述數(shù)據(jù)采集器連接到Zigbee無線拓撲結構上，其包括Zigbee遠程節(jié)點，每幢建筑大樓布設有一個對應的所述Zigbee遠程節(jié)點，所述Zigbee遠程節(jié)點用于將從數(shù)據(jù)采集器接收到的數(shù)據(jù)信號轉發(fā)到所述Zigbee中心節(jié)點；所述Zigbee中心節(jié)點將接收到的數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，所述數(shù)據(jù)中心包括服務器端，所述服務器端包括建筑能耗分析系統(tǒng)，所述建筑能耗分析系統(tǒng)用于實時分析和精確診斷每幢建筑大樓的能耗，將結果傳輸給客戶端并在客戶端顯示。
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(yōu)先權日2011年2月24日
發(fā)明者樂浩成, 馮遠靜, 王哲進, 王彬, 陶沁沁 申請人:浙江工業(yè)大學