專利名稱：一種用于建筑能耗檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。具體地說是一種用于建筑能耗檢測的無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置。
技術(shù)背景
目前，建筑能耗占國家總能耗的第一位。我國的建筑能耗約占總能耗的25%， 在一些發(fā)達(dá)國家可高達(dá)30% 40%，因此建筑節(jié)能具有非同一般的意義。為此檢 測建筑能耗。但現(xiàn)有的人工或者布設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行能耗檢測存在安裝麻煩、人力 耗費(fèi)大的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種用于建筑能耗檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置。
本實(shí)用新型要解決的是現(xiàn)有需要人工或者布設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行能耗檢測時(shí)安 裝麻煩、人力耗費(fèi)大的問題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是它無線水表檢測終端、無線電表檢測終端、無線 煤氣表檢測終端、無線接收端機(jī)和服務(wù)器通過自組織的多跳、多網(wǎng)融合構(gòu)成。它 包括大量無線水表檢測終端、大量無線電表檢測終端、大量無線煤氣表檢測終端、 多個(gè)無線接收端機(jī)和 一 臺(tái)服務(wù)器組成。
無線水表檢測終端負(fù)責(zé)檢測所安裝處的用水量信息，無線電表檢測終端負(fù)責(zé) 檢測所安裝處的用電量信息，無線煤氣表檢測終端負(fù)責(zé)檢測所安裝處的煤氣使用量信息。這三種無線檢測終端按照指定的時(shí)間間隔周期性的進(jìn)行檢測，通過自組
織形成的多跳無線路由將檢測結(jié)果上報(bào)給無線接收端機(jī)；無線接收端機(jī)負(fù)責(zé)裝置 的協(xié)調(diào)、無線檢測終端信息的存儲(chǔ)、匯集和轉(zhuǎn)發(fā)；服務(wù)器負(fù)責(zé)所有檢測信息的匯 總、存儲(chǔ)和處理，分析建筑的能耗情況，并對能耗控制提供依據(jù)和指示。無線檢 測終端和無線接收端機(jī)的數(shù)量以及布設(shè)位置根據(jù)檢測區(qū)域、通信情況、上報(bào)數(shù)據(jù) 的實(shí)時(shí)性要求綜合確定，服務(wù)器放置在指控中心。
本實(shí)用新型用于建筑能耗檢測，可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的報(bào)告各個(gè)安裝處的用電、用 水、用煤氣狀況，使用戶能夠隨時(shí)檢測現(xiàn)場能耗設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，以達(dá)到優(yōu)化能 源供應(yīng)、提高能源管理水平、減少能源損耗、節(jié)約能源成本的目的。


圖1為本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
本實(shí)用新型為一個(gè)用于建筑能耗檢測的自組織的多跳、多網(wǎng)融合無線傳感器
網(wǎng)絡(luò)裝置，它由大量無線檢測終端、多個(gè)無線接收端機(jī)和一臺(tái)服務(wù)器構(gòu)成:(見圖 i)。
三種檢測終端負(fù)責(zé)前端的信號獲取和處理；每個(gè)無線接收端機(jī)負(fù)責(zé)建立一個(gè) 無線網(wǎng)絡(luò)，覆蓋一定量的檢測終端，并將匯集來的檢測數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送到服 務(wù)器上；服務(wù)器運(yùn)行能耗檢測上位機(jī)軟件，對檢測信息進(jìn)行顯示、統(tǒng)計(jì)、分析和 預(yù)警。三種無線檢測終端負(fù)責(zé)上報(bào)一定時(shí)間內(nèi)的檢測結(jié)果，并為其周圍其它無線檢測終端進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)，無線檢測終端通過電池供電；無線接收端機(jī)負(fù)責(zé)裝置的 協(xié)調(diào)、無線檢測終端信息的存儲(chǔ)、匯集和轉(zhuǎn)發(fā)，可以選擇有源直流供電；服務(wù)器 負(fù)責(zé)所有檢測信息的匯總、存儲(chǔ)和處理，并帶有人性化的上位機(jī)軟件方便用戶操 作，可選用一臺(tái)功能強(qiáng)大的臺(tái)式PC即可。
上述無線檢測終端和無線接收端機(jī)組成的自組織的多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無
線檢測終端在上電初始化后，嘗試與無線接收端機(jī)或是其周圍的已經(jīng)加入網(wǎng)絡(luò)的 無線檢測終端通信，通過它們加入到網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)存在一個(gè)以上網(wǎng)絡(luò)可以加入時(shí)， 則通過判斷周圍網(wǎng)路的連接性能和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模進(jìn)行選擇性加入。無線檢測終端在成 功加入網(wǎng)絡(luò)后，除了上報(bào)檢測結(jié)果外，還負(fù)責(zé)接納其它無線檢測終端加入網(wǎng)絡(luò)， 并負(fù)責(zé)中繼轉(zhuǎn)發(fā)來自由其接納加入網(wǎng)絡(luò)的無線檢測終端的需要上報(bào)至無線接收
端機(jī)的數(shù)據(jù)；無線接收端機(jī)上電啟動(dòng)后，建立一個(gè)以自己為管理中心的無線網(wǎng)絡(luò)， 并開始接納無線檢測終端加入網(wǎng)絡(luò)，無線接收端機(jī)按照指定時(shí)間周期性的維護(hù)網(wǎng) 絡(luò)，去除失效路由信息，添加新增路由信息，無線接收端機(jī)接收所有自身網(wǎng)路內(nèi) 的無線檢測終端上報(bào)的數(shù)據(jù)，無線接收端機(jī)最多可接納254個(gè)無線檢測終端。
無線檢測終端和無線接收端機(jī)的數(shù)量以及布設(shè)位置根據(jù)檢測區(qū)域、通信情 況、上報(bào)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求綜合確定，服務(wù)器放置在指控中心。
圖1中無線檢測終端包含三種無線水表檢測終端、無線電表檢測終端和無 線煤氣表檢測終端。
無線接收端機(jī)動(dòng)態(tài)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，網(wǎng)絡(luò)裝置具有很強(qiáng)的魯棒性、抗毀性。當(dāng) 網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)無線檢測終端失效時(shí)，原來需要經(jīng)過該無線檢測終端中繼轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù) 的無線檢測終端，可以自動(dòng)選擇其它無線檢測終端為其中繼轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；除了失效 無線檢測終端外的其它所有無線檢測終端均能繼續(xù)正常工作，網(wǎng)絡(luò)傳輸不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)無線檢測終端的失效而癱瘓。
無線檢測終端與無線檢測終端之間，無線檢測終端與無線接收端機(jī)之間的無 線傳輸采用數(shù)據(jù)確認(rèn)機(jī)制。數(shù)據(jù)的發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后，需要等待接收方返回 的確認(rèn)幀，以確認(rèn)接收方收到該數(shù)據(jù)幀。如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，發(fā)送方?jīng)]有收到接 收方返回的確認(rèn)幀，發(fā)送方將重發(fā)該數(shù)據(jù)幀，直至收到接收方返回的關(guān)于該數(shù)據(jù) 幀的確認(rèn)幀。
無線檢測終端與無線檢測終端之間，無線檢測終端與無線接收端機(jī)之間的無 線傳輸采用帶沖突避免的信道偵聽機(jī)制來有效避免由于共用無線信道產(chǎn)生的碰 撞沖突。在無線檢測終端發(fā)送數(shù)據(jù)前，無線檢測終端先偵聽信道忙閑，如果信道
空閑，則立即發(fā)送；如果信道為忙，則隨機(jī)延遲一段時(shí)間之后再偵聽信道忙閑， 如果信道空閑，則立即發(fā)送；如果信道仍然為忙，則再隨機(jī)延遲一段時(shí)間之后偵 聽信道忙閑，直至偵聽到信道空閑時(shí)進(jìn)行發(fā)送。
裝置采用了先進(jìn)的功耗控制方法，最大程度地提高了裝置的續(xù)航能力。在硬 件方面，裝置采用低功耗處理芯片，電路板的設(shè)計(jì)也充分考慮了低功耗要求；在 軟件方面，除了采用休眠機(jī)制以外，還采用了先進(jìn)的基于能量的路由轉(zhuǎn)發(fā)策略， 各無線檢測終端能夠根據(jù)本地的電池能量特性來工作，在增加了單個(gè)無線檢測終 端使用時(shí)間的同時(shí)，也延長了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)工作時(shí)間。
無線檢測終端和無線接收端機(jī)的射頻模塊工作頻率為433MHz，帶寬為 64MHz，數(shù)據(jù)傳輸速率及功率可調(diào)，最大傳輸速率500kbps，最大傳輸功率 10dBm，布設(shè)在通視時(shí)的無線傳輸距離最大可到300m。
權(quán)利要求1. 一種用于建筑能耗檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置，包括無線水表檢測終端、無線電表檢測終端、無線煤氣表檢測終端、無線接收端機(jī)和服務(wù)器，其特征在于該裝置為自組織的多跳、多網(wǎng)融合的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置，它由大量無線水表檢測終端、大量無線電表檢測終端、大量無線煤氣表檢測終端、多個(gè)無線接收端機(jī)和一臺(tái)服務(wù)器組成，無線水表檢測終端、無線電表檢測終端、無線煤氣表檢測終端和無線接收端機(jī)之間通過無線方式連接，無線接收端機(jī)和服務(wù)器之間通過無線方式連接；無線水表檢測終端負(fù)責(zé)檢測所安裝處的用水量信息，無線電表檢測終端負(fù)責(zé)檢測所安裝處的用電量信息，無線煤氣表檢測終端負(fù)責(zé)檢測所安裝處的煤氣使用量信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于建筑能耗檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置，其 特征在于無線檢測終端包括控制單元，與控制單元連接的射頻單元和信息采集單 元；無線接收端機(jī)包括控制單元，與控制單元連接的射頻單元、以太網(wǎng)接口單元 以及存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)接收到的上報(bào)數(shù)據(jù)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于建筑能耗檢測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置，它是一個(gè)由大量無線水表檢測終端、大量無線電表檢測終端、大量無線煤氣表檢測終端、多個(gè)無線接收端機(jī)和一臺(tái)服務(wù)器組成的用于建筑能耗檢測的自組織的多跳無線傳感器網(wǎng)絡(luò)裝置。本實(shí)用新型有效克服了無線傳輸距離受限、容易被遮擋的缺點(diǎn)，適用于各種復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境。
文檔編號H04L12/28GK201256394SQ20082008374
公開日2009年6月10日 申請日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者劉海濤, 波 吳, 周璐巍, 華 姜, 帆 張, 李中一, 李保海, 康 趙, 鮑星合 申請人:中科院嘉興中心微系統(tǒng)所分中心