基于無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)的建筑大樓能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
WSN在建筑能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)
無(wú)線內(nèi)網(wǎng)建筑能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有多重優(yōu)點(diǎn):
1. 內(nèi)網(wǎng)組網(wǎng)靈活,可隨時(shí)增加或減少傳感節(jié)點(diǎn);
2. 無(wú)需綜合布線,減少工程量與布線成本、提高安裝速度;
3. 與多種通信主干網(wǎng)融合,方便用戶實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控;
4. 無(wú)線傳感端機(jī)體積小、功耗低,價(jià)格低;
5. 根據(jù)無(wú)線傳感網(wǎng)協(xié)議自動(dòng)組成通訊內(nèi)部網(wǎng)絡(luò);
6. 系統(tǒng)易于維護(hù),任意節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響系統(tǒng)工作;
7. 具有本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)功能,確保數(shù)據(jù)完整性;
8. 減少建立建筑能耗及環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所帶來(lái)的施工量以及綜合布線對(duì)環(huán)境的影響,減少投資和工期,特別適用于既有建筑或設(shè)施
WSN建筑能耗監(jiān)測(cè)對(duì)象
1. 首先是國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑及大型公共建筑,大型公共建筑是指建筑面積在2萬(wàn)平米以上且采用中央空調(diào)的公共建筑,或面積小于2萬(wàn)平米,但能耗較高的公共建筑。此類(lèi)建筑的特點(diǎn)之一是能耗密度高,根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),現(xiàn)階段我國(guó)大型公共建筑(包括政府辦公建筑),單位面積年耗電總量為住宅的10-20倍。公共建筑的環(huán)境監(jiān)測(cè)也已列入議事日程,主要是室內(nèi)的溫度、濕度及CO2濃度等,國(guó)家主管部門(mén)已強(qiáng)制規(guī)定,夏季室內(nèi)溫度不得低于26oC,冬季不得高于20 oC。
自組網(wǎng)過(guò)程
對(duì)某個(gè)能耗監(jiān)測(cè)區(qū)域而言,WSN網(wǎng)絡(luò)包含一個(gè)ZigBee匯聚節(jié)點(diǎn)和若干ZigBee采集節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)在通信狀態(tài)下,每隔一段時(shí)間發(fā)送一次時(shí)標(biāo)幀,在匯聚節(jié)點(diǎn)通信范圍內(nèi)的采集節(jié)點(diǎn)在偵聽(tīng)狀態(tài)下偵聽(tīng)到匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)標(biāo)幀,確定匯聚節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)父節(jié)點(diǎn),并在下面的接入狀態(tài)向目標(biāo)父節(jié)點(diǎn)發(fā)送接入請(qǐng)求之后組成一個(gè)WSN網(wǎng)絡(luò)。已經(jīng)接入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)標(biāo)幀,向周?chē)?jié)點(diǎn)表明自己的存在,其他未入網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)在偵聽(tīng)狀態(tài)下,發(fā)現(xiàn)已經(jīng)入網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)并作為自身的目標(biāo)父節(jié)點(diǎn),然后在接入狀態(tài)下通過(guò)這些最先加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)作為中繼加入網(wǎng)絡(luò)。依次類(lèi)推,若干的ZigBee采集節(jié)點(diǎn)和一個(gè)ZigBee匯聚節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了WSN網(wǎng)絡(luò)。為了延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間,降低節(jié)點(diǎn)功耗,所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)定時(shí)進(jìn)入休眠階段,關(guān)閉射頻收發(fā)器,保持超低功耗工作,最大限度地節(jié)省節(jié)點(diǎn)能量,在定時(shí)器到期后節(jié)點(diǎn)被喚醒恢復(fù)正常工作狀態(tài)并開(kāi)啟射頻收發(fā)器。WSN網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)定時(shí)在通信階段和休眠階段交替工作,以保證網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間要求和通信要求。各WSN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)再通過(guò)無(wú)線網(wǎng)由將采集數(shù)據(jù)推送到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析處理。
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