基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的樓宇能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

郭晨霞

（中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，山西 太原 030051）

對(duì)樓宇的各項(xiàng)能耗指標(biāo)進(jìn)行計(jì)量、分析及綜合比較能夠?qū)崟r(shí)定量地把握建筑物能源消耗的變化，可以發(fā)現(xiàn)節(jié)能潛力并找到用能不合理的薄弱環(huán)節(jié)，因此，能源計(jì)量是建筑節(jié)能的關(guān)鍵所在。對(duì)重點(diǎn)建筑能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和節(jié)能監(jiān)管，通過(guò)對(duì)能源的審計(jì)和診斷，找出真正浪費(fèi)能源的根源，為建筑節(jié)能工作產(chǎn)生重大的推動(dòng)作用。

1 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),簡(jiǎn)稱WSN，由一組傳感器節(jié)點(diǎn)以自組織的方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作的感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并將信息發(fā)送給觀察者，集信息采集、信息傳輸、信息處理于一體的綜合智能信息系統(tǒng)，具有低成本、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、自組織網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn)。IEEE 802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)主要用于低速無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，是Zig-Bee的物理層和MAC層的主要支撐技術(shù)。該標(biāo)準(zhǔn)由于采用了簡(jiǎn)單的物理層和MAC層協(xié)議而使得其具有低功耗、低成本等特征。

2 樓宇能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

本文主要根據(jù)樓宇能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本身監(jiān)測(cè)點(diǎn)大量且分布較緊密的特點(diǎn)建立基于無(wú)線傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺(tái)。樓宇內(nèi)在待測(cè)的每個(gè)房間內(nèi)根據(jù)要求安裝傳感器節(jié)點(diǎn)，并將節(jié)點(diǎn)上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制線與電源開關(guān)及空調(diào)的控制機(jī)構(gòu)相連，樓宇內(nèi)節(jié)點(diǎn)部署分布見圖1。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和中央控制點(diǎn)組成。大量傳感器節(jié)點(diǎn)部署在待監(jiān)測(cè)樓宇的每個(gè)房間內(nèi)，能夠通過(guò)自組織方式形成網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)逐跳地進(jìn)行傳輸，在傳輸過(guò)程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可能被多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過(guò)多跳后路由到網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，最后到達(dá)中央控制點(diǎn)。在這個(gè)過(guò)程中，傳感器節(jié)點(diǎn)既充當(dāng)感知節(jié)點(diǎn)，又充當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的路由器，用戶通過(guò)中央控制點(diǎn)（在遠(yuǎn)程客戶端或本地監(jiān)控中心）對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)以及收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

圖1 樓宇內(nèi)節(jié)點(diǎn)分布圖

圖2 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)束語(yǔ)

利用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的智能樓宇能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在屋內(nèi)安裝上傳感器節(jié)點(diǎn)可以在人們忘記或沒能及時(shí)關(guān)上室內(nèi)的電腦、電燈等辦公室用電產(chǎn)品，或者室內(nèi)的空調(diào)設(shè)定溫度太高/低等，可以及時(shí)切斷電源、控制室內(nèi)溫濕度，避免這些不必要的能源浪費(fèi)。