基于無線傳感網(wǎng)技術(shù)的建筑大樓能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

建筑節(jié)能運(yùn)行和改造需建立在獲取照明、消防、空調(diào)等建筑用能信息的基礎(chǔ)之上，在接收到數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之前，各類用能數(shù)據(jù)的傳輸是一個(gè)關(guān)鍵問題。傳輸主要采用綜合布線，在建筑內(nèi)布設(shè)大量線纜實(shí)現(xiàn)傳輸，此方式存在施工復(fù)雜、代價(jià)高、影響建筑內(nèi)部美觀等缺點(diǎn)，這是有線傳輸方式固有缺陷所決定的，而采用無線傳輸方式則能有效克服。相較于CDMA、GPRS、WLAN等傳統(tǒng)的無線傳輸方式，作為物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)組成的WSN（wireless sensor network，傳感網(wǎng)>無線傳感網(wǎng)）技術(shù)更適合于建筑用能信息傳輸?shù)膽?yīng)用場(chǎng)合。

WSN是wireless sensor network的簡(jiǎn)稱，即無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network, WSN）就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對(duì)象和觀察者構(gòu)成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)要素。

WSN在建筑能耗監(jiān)測(cè)中的適用性

建筑能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的組網(wǎng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集端采用WSN技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)。整個(gè)WSN網(wǎng)絡(luò)由若干個(gè)終端采集器以及一個(gè)匯聚采集器構(gòu)成。通常將WSN的終端采集器稱為采集節(jié)點(diǎn)，將匯聚采集器成為匯聚節(jié)點(diǎn)。采集節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和傳送，以及根據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)的控制命令設(shè)置相應(yīng)的工作模式等；匯聚節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的中心，起到協(xié)調(diào)器和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的作用，匯聚節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)整個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)與數(shù)據(jù)的匯集，再將數(shù)據(jù)通過Internet/GSM/CDMA上傳到上級(jí)數(shù)據(jù)中心或中轉(zhuǎn)站。系統(tǒng)最大特點(diǎn)就是基于WSN技術(shù)進(jìn)行信息采集，利用WSN節(jié)點(diǎn)與電表等與用能設(shè)備連接，通過無線自組網(wǎng)方式自動(dòng)采集分散在各處的電、水、氣、冷熱量等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，使用戶隨時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)耗能設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，為今后實(shí)施節(jié)能反饋控制系統(tǒng)的研發(fā)提供基礎(chǔ)，以達(dá)到優(yōu)化能源供應(yīng)、提高能源管理水平、提高能源利用效益、減少能源損耗、節(jié)約能源成本的目的。

基于WSN技術(shù)的建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)屬于WSN與節(jié)能的交叉領(lǐng)域，以WSN和計(jì)算機(jī)信息處理為技術(shù)核心，建設(shè)先進(jìn)、功能強(qiáng)大的信息采集處理平臺(tái)。該系統(tǒng)適用于各種既有和新建建筑，系統(tǒng)組網(wǎng)方便，不占空間，無需綜合布線施工，項(xiàng)目實(shí)施快速方便。

在各種無線傳感網(wǎng)技術(shù)中，ZigBee的自組網(wǎng)能力以及高容量特性使其非常適合建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，在節(jié)點(diǎn)分散、數(shù)量眾多、低速率傳輸?shù)哪芎谋O(jiān)測(cè)采集端建設(shè)中，有明顯的優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前最適合建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。

除了組網(wǎng)方便、安全、可靠，ZigBee還有低傳輸速率、低功耗、高容量、低成本等特點(diǎn)。ZigBee非常適合有大量終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，如能耗監(jiān)測(cè)、樓宇自動(dòng)化等場(chǎng)合。

WSN建筑能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

為落實(shí)全國建筑能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的建設(shè)，配合浙江省省級(jí)能耗監(jiān)測(cè)平臺(tái)的搭建，杭州家和智能控制有限公司研發(fā)了一整套基于無線傳感網(wǎng)技術(shù)的建筑能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)建筑能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸、初步分析、定時(shí)定點(diǎn)上傳等基本功能，并具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性。本系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫濕度的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，分析房間內(nèi)的實(shí)時(shí)溫濕度變化，配合節(jié)能運(yùn)行管理。系統(tǒng)具有如下幾大功能：

1. 能耗數(shù)據(jù)采集功能——對(duì)各種耗能設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)采集；

2. 無線內(nèi)網(wǎng)傳輸——采用無線內(nèi)網(wǎng)傳輸連接數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控中心和用戶終端的媒介；

3. 數(shù)據(jù)顯示、統(tǒng)計(jì)、分析和預(yù)警功能——耗能設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)以圖表等形式加以直觀顯示，自動(dòng)生成實(shí)時(shí)曲線、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表、歷史曲線、日月年報(bào)表等資料；

4. 報(bào)表功能——根據(jù)《民用建筑能耗統(tǒng)計(jì)報(bào)表制度（試行）》輸出各種相關(guān)報(bào)表并打印；

5. 綜合評(píng)價(jià)功能——針對(duì)各耗能設(shè)備的分項(xiàng)能源資源消耗計(jì)量，并計(jì)算各分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)的能效，得出耗能系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)，通過分析對(duì)比實(shí)施能源優(yōu)化配置。