专利名称：基于无线传感器网络的智能楼宇能耗监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于无线传感器网络的智能楼宇能耗监测系统。
背景技术：
近年来我国建筑能耗不断攀升，已占全国能源消耗将近30%，能耗比同等气候条件下发达国家要高出2-3倍。而另一方面，地球上的不可再生能源日益枯竭，石油价格日益高涨。这引起了社会及政府对能源利用率的高度关注。国务院近期发布的《关于加强节能工作的决定》(国发〔2006〕28号)规定，所有公共建筑内的单位，包括国家机关、社会团体、企事业组织和个体工商户，除特定用途外，夏季室内空调温度设置不低于沈摄氏度，冬季室内空调温度设置不高于20摄氏度。有关部门要据此修订完善公共建筑室内温度有关标准，并加强监督检查。但是，建筑能耗的监管及节能改造首先需要进行建筑能耗检测分析，需要对建筑中所有房间的温湿度、电量等信息进行采集和处理。目前，国内外信息采集的主要方式有 有线和无线两种。在有线方式中，其综合布线的工程量大、成本高，对既有建筑进行综合布线还存在诸如损坏外观等其它难以解决的问题；无线方式主要有WLAN、CDMA/GSM，但也存在组网不灵活、运行成本高等问题。因此，如何为建筑信息采集提供一个较为完美的方案， 成为能耗诊断的一个关键问题。
发明内容
为了解决现有建筑能耗的监管和节能改造存在布线工程量大、组网不灵活、成本高的问题，本发明提供了一种设备布局优化、信息传输灵活、成本低的基于无线传感器网络的智能楼宇能耗监测系统。本发明的技术方案基于无线传感器网络的智能楼宇能耗监测系统，其特征在于包括数据采集模块、 Zigbee无线拓扑结构、数据中心；所述数据采集模块包括数据采集器，所述数据采集器设置在建筑大楼的每层楼， 用于采集每层楼每个房间配设的楼宇智能设备能耗的数据信号；所述数据采集器连接到Zigbee无线拓扑结构上，所述Zigbee无线拓扑结构包括 Zigbee远程节点和Zigbee中心节点，每幢建筑大楼布设有一个对应的所述Zigbee远程节点，所述Zigbee远程节点用于将从数据采集器接收到的数据信号转发到所述Zigbee中心节点所述Zigbee中心节点将接收到的数据信号传输到数据中心，所述数据中心包括服务器端、客户端，所述服务器端包括建筑能耗分析系统，所述建筑能耗分析系统用于实时分析和精确诊断每幢建筑大楼的能耗，将结果传输给客户端并在客户端显示；所述Zigbee远程节点和所述Zigbee中心节点是基于竞争机制的无线传感器网络分簇路由算法布局；所述基于竞争机制的无线传感器网络分簇路由算法如下
1)簇头选择机制基于竞争机制的无线传感器网络分簇路由算法在簇头选择时，将剩余能量高于网络平均能量设定值的节点成为候选簇头，定义节点竞争为候选簇头的条件
权利要求
1.基于无线传感器网络的智能楼宇能耗监测系统，其特征在于包括数据采集模块、 Zigbee无线拓扑结构、数据中心；所述数据采集模块包括数据采集器，所述数据采集器设置在建筑大楼的每层楼，用于采集每层楼每个房间配设的楼宇智能设备能耗的数据信号；所述数据采集器连接到Zigbee无线拓扑结构上，所述Zigbee无线拓扑结构包括 Zigbee远程节点和Zigbee中心节点，每幢建筑大楼布设有一个对应的所述Zigbee远程节点，所述Zigbee远程节点用于将从数据采集器接收到的数据信号转发到所述Zigbee中心节点所述Zigbee中心节点将接收到的数据信号传输到数据中心，所述数据中心包括服务器端、客户端，所述服务器端包括建筑能耗分析系统，所述建筑能耗分析系统用于实时分析和精确诊断每幢建筑大楼的能耗，将结果传输给客户端并在客户端显示；所述Zigbee远程节点和所述Zigbee中心节点是基于竞争机制的无线传感器网络分簇路由算法布局；所述基于竞争机制的无线传感器网络分簇路由算法如下1)簇头选择机制基于竞争机制的无线传感器网络分簇路由算法在簇头选择时，将剩余能量高于网络平均能量设定值的节点成为候选簇头，定义节点竞争为候选簇头的条件
2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的智能楼宇能耗监测系统，其特征在于所述Zigbee无线拓扑结构是采用无线传感网传输协议，所述无线传感网传输协议包括应用层、网络层、媒体接入层及物理层，所述应用层包括传感器接口管理模块、应用配置模块、应用支持子层，所述传感接口管理模块通过传感器服务接口与传感器设备进行交互，用于进行传感器状态、参数控制操作， 所述传感数据接口用于接收传感器设备的传感数据；所述应用配置模块用于配置是否动态加载应用支持子层，以及配置子层的功能参数；所述应用支持子层包括信息数据库、时间同步模块、安全策略模块，用于跟传感器接口管理模块进行数据交互，对传感器而来的传感数据添加应用层协议帧头，发送至网络层数据服务实体；所述网络层包括网络层安全管理、路由管理、拓扑控制、网络层信息库，所述拓扑控制模块通过网络层管理实体接口接收网络初始化命令，开始驱动自组分簇网络拓扑形成，以及在网络生存过程中，维护网络拓扑、节点移动性管理；所述网络层信息库用于管理节点的网络属性；所述路由管理模块用于责建立和维护从本节点到中心节点的路由，并在有数据产生或转发其他节点数据时，根据路由表信息，正确发送至下一跳节点；所述网络层通过网络层数据接口与应用支持子层相连，通过媒体接入层数据接口与媒体接入层相连；所述媒体接入层包括媒体接入层安全管理、媒体接入控制模块、休眠管理模块、媒体接入曾信息库，所述媒体接入层信息库用于管理节点参数，在网络布设前可由用户根据应用需求统一配置；所述媒体接入层通过物理层数据接口与物理层相连；当媒体接入层接收到物理层上发的帧，对帧类型进行判别后，决定上传给网络层，或丢弃该帧、或应答该帧，当 MAC层接收到网络层下发的巾贞，根据目前信道状态和媒体接入控制模块的策略，决定是否传送至物理层；所述物理层将接收到来自媒体接入层下发的帧后，进行信道编码、加帧头、扩频、调制、 功率控制，然后经射频天线发送至无线信道；所述物理层经射频天线接收到高于接收门限值的信号后，进行解调，并根据本时段媒体接入层使用的扩频码字进行同步捕获和跟踪， 将接收到的码字信道的帧，依次进行去帧头、信道解码的操作，然后将数据上发至媒体接入层。
3.根据权利要求1或2所述的基于无线传感器网络的智能楼宇能耗监测系统，其特征在于所述无线传感网通过无线传感网网关与主干网连接，所述无线传感网网关由无线传感网主节点、微控制器、主干网接入模块组成。
4.根据权利要求3所述的基于无线传感器网络的智能楼宇能耗监测系统，其特征在于所述数据采集器与楼宇智能设备通过信号采集器连接，所述信号采集器将数据信号经 netEasy自动化通信协议转换系统汇总到所述数据采集器。
5.根据权利要求4所述的基于无线传感器网络的智能楼宇能耗监测系统，其特征在于所述服务器端与客户端是采用基于WebGIS计算模式，所述客户端是基于Object Web规范的WebGIS客户端，所述服务器端将原始用文本格式描述的矢量图形数据传送到客户端， 由客户端解释程序生成矢量图形。
全文摘要
基于无线传感器网络的智能楼宇能耗监测系统，包括数据采集模块，其包括数据采集器，所述数据采集器设置在建筑大楼的每层楼，用于采集每层楼每个房间配设的楼宇智能设备能耗的数据信号；所述数据采集器连接到Zigbee无线拓扑结构上，其包括Zigbee远程节点，每幢建筑大楼布设有一个对应的所述Zigbee远程节点，所述Zigbee远程节点用于将从数据采集器接收到的数据信号转发到所述Zigbee中心节点；所述Zigbee中心节点将接收到的数据信号传输到数据中心，所述数据中心包括服务器端，所述服务器端包括建筑能耗分析系统，所述建筑能耗分析系统用于实时分析和精确诊断每幢建筑大楼的能耗，将结果传输给客户端并在客户端显示。
文档编号G05B19/418GK102176149SQ201110044579
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者乐浩成, 冯远静, 王哲进, 王彬, 陶沁沁 申请人:浙江工业大学