專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
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(dá)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(guān)注。國務(wù)院近期發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能工作的決定》(國發(fā)〔2006〕28號)規(guī)定，所有公共建筑內(nèi)的單位，包括國家機(jī)關(guān)、社會團(tuán)體、企事業(yè)組織和個體工商戶，除特定用途外，夏季室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)置不低于沈攝氏度，冬季室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)置不高于20攝氏度。有關(guān)部門要據(jù)此修訂完善公共建筑室內(nèi)溫度有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并加強(qiáng)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(jìn)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(jìn)行采集和處理。目前，國內(nèi)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(jìn)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(yùn)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(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)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(shè)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(luò)的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)、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(shè)置在建筑大樓的每層樓， 用于采集每層樓每個房間配設(shè)的樓宇智能設(shè)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，所述Zigbee無線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括 Zigbee遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)和Zigbee中心節(jié)點(diǎn)，每幢建筑大樓布設(shè)有一個對應(yīng)的所述Zigbee遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，所述Zigbee遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)用于將從數(shù)據(jù)采集器接收到的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)發(fā)到所述Zigbee中心節(jié)點(diǎn)所述Zigbee中心節(jié)點(diǎn)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(wù)器端、客戶端，所述服務(wù)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(jié)果傳輸給客戶端并在客戶端顯示；所述Zigbee遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)和所述Zigbee中心節(jié)點(diǎn)是基于競爭機(jī)制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由算法布局；所述基于競爭機(jī)制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由算法如下
1)簇頭選擇機(jī)制基于競爭機(jī)制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由算法在簇頭選擇時，將剩余能量高于網(wǎng)絡(luò)平均能量設(shè)定值的節(jié)點(diǎn)成為候選簇頭，定義節(jié)點(diǎn)競爭為候選簇頭的條件
權(quán)利要求
1.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)、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(shè)置在建筑大樓的每層樓，用于采集每層樓每個房間配設(shè)的樓宇智能設(shè)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，所述Zigbee無線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括 Zigbee遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)和Zigbee中心節(jié)點(diǎn)，每幢建筑大樓布設(shè)有一個對應(yīng)的所述Zigbee遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，所述Zigbee遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)用于將從數(shù)據(jù)采集器接收到的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)發(fā)到所述Zigbee中心節(jié)點(diǎn)所述Zigbee中心節(jié)點(diǎn)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(wù)器端、客戶端，所述服務(wù)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(jié)果傳輸給客戶端并在客戶端顯示；所述Zigbee遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)和所述Zigbee中心節(jié)點(diǎn)是基于競爭機(jī)制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由算法布局；所述基于競爭機(jī)制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由算法如下1)簇頭選擇機(jī)制基于競爭機(jī)制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由算法在簇頭選擇時，將剩余能量高于網(wǎng)絡(luò)平均能量設(shè)定值的節(jié)點(diǎn)成為候選簇頭，定義節(jié)點(diǎn)競爭為候選簇頭的條件
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述Zigbee無線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、媒體接入層及物理層，所述應(yīng)用層包括傳感器接口管理模塊、應(yīng)用配置模塊、應(yīng)用支持子層，所述傳感接口管理模塊通過傳感器服務(wù)接口與傳感器設(shè)備進(jìn)行交互，用于進(jìn)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(shè)備的傳感數(shù)據(jù)；所述應(yīng)用配置模塊用于配置是否動態(tài)加載應(yīng)用支持子層，以及配置子層的功能參數(shù)；所述應(yīng)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(jìn)行數(shù)據(jù)交互，對傳感器而來的傳感數(shù)據(jù)添加應(yīng)用層協(xié)議幀頭，發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)服務(wù)實體；所述網(wǎng)絡(luò)層包括網(wǎng)絡(luò)層安全管理、路由管理、拓?fù)淇刂啤⒕W(wǎng)絡(luò)層信息庫，所述拓?fù)淇刂颇K通過網(wǎng)絡(luò)層管理實體接口接收網(wǎng)絡(luò)初始化命令，開始驅(qū)動自組分簇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫纬?，以及在網(wǎng)絡(luò)生存過程中，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒐?jié)點(diǎn)移動性管理；所述網(wǎng)絡(luò)層信息庫用于管理節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)屬性；所述路由管理模塊用于責(zé)建立和維護(hù)從本節(jié)點(diǎn)到中心節(jié)點(diǎn)的路由，并在有數(shù)據(jù)產(chǎn)生或轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點(diǎn)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(diǎn)；所述網(wǎng)絡(luò)層通過網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)接口與應(yīng)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(diǎn)參數(shù)，在網(wǎng)絡(luò)布設(shè)前可由用戶根據(jù)應(yīng)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(dāng)媒體接入層接收到物理層上發(fā)的幀，對幀類型進(jìn)行判別后，決定上傳給網(wǎng)絡(luò)層，或丟棄該幀、或應(yīng)答該幀，當(dāng) MAC層接收到網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行信道編碼、加幀頭、擴(kuò)頻、調(diào)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(jìn)行解調(diào)，并根據(jù)本時段媒體接入層使用的擴(kuò)頻碼字進(jìn)行同步捕獲和跟蹤， 將接收到的碼字信道的幀，依次進(jìn)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(quán)利要求1或2所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(guān)與主干網(wǎng)連接，所述無線傳感網(wǎng)網(wǎng)關(guān)由無線傳感網(wǎng)主節(jié)點(diǎn)、微控制器、主干網(wǎng)接入模塊組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(zhuǎn)換系統(tǒng)匯總到所述數(shù)據(jù)采集器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能樓宇能耗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述服務(wù)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(wù)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(luò)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(shè)置在建筑大樓的每層樓，用于采集每層樓每個房間配設(shè)的樓宇智能設(shè)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，其包括Zigbee遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，每幢建筑大樓布設(shè)有一個對應(yīng)的所述Zigbee遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，所述Zigbee遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)用于將從數(shù)據(jù)采集器接收到的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)發(fā)到所述Zigbee中心節(jié)點(diǎn)；所述Zigbee中心節(jié)點(diǎn)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(wù)器端，所述服務(wù)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(jié)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(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者樂浩成, 馮遠(yuǎn)靜, 王哲進(jìn), 王彬, 陶沁沁 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)