基于WSNs的智能建筑能量管理系統(tǒng)研究與實現(xiàn).pdf

1、能源問題被世界公認為人類面臨的四大生存問題之一。目前，世界能源形勢極為嚴峻，節(jié)能降耗勢在必行。建筑在使用過程中所消耗的能量在社會總能耗中占有相當大的比例，而且大部分既有建筑能耗不合理，存在較大的節(jié)能空間，因此建筑節(jié)能具有重大意義。目前，針對建筑的節(jié)能建設及既有建筑的節(jié)能改造，多采用基于有線網(wǎng)絡的樓宇自動化系統(tǒng)（BAS），通過對空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等的控制實現(xiàn)建筑節(jié)能。但是，BAS的子系統(tǒng)之間相互獨立，難以從整體上分析和控制建筑能耗，而且有

2、線網(wǎng)絡存在布線復雜、成本高、容量小、功耗大等缺點，難以實現(xiàn)大規(guī)模部署和全面覆蓋要求，因此無法全面檢測建筑能量需求和能效狀態(tài)，實現(xiàn)合理有效的節(jié)約能源。針對該問題，本文研發(fā)了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡技術的建筑能量管理系統(tǒng)。 本文研究了智能建筑能量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分析了基于有線網(wǎng)絡的能量管理系統(tǒng)存在的缺點和不足；測試了建筑內(nèi)無線傳輸?shù)男诺浪ヂ洹⒋δ芰Φ忍匦?，研究了合理的?jié)點部署及網(wǎng)絡規(guī)劃；在此基礎上，設計了基于無線傳感器網(wǎng)絡的建筑能量管

3、理系統(tǒng)，包括能量檢測控制節(jié)點、匯聚節(jié)點的軟硬件設計及通信網(wǎng)絡協(xié)議的設計。本文設計了一種“兩線平行帶狀”Mesh拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡；采用了基于“滑動統(tǒng)計平均”丟包率（PLR）及接收信號強度（RSSI）的相結(jié)合的動態(tài)鄰居發(fā)現(xiàn)策略；針對該應用背景提出一種新的基于局部信息的路由算法——“世代路由”；針對該路由算法，提出了一種新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——“交叉二叉樹”。最后，對不同工況下節(jié)點的功耗、無線傳感器網(wǎng)絡建立時間、網(wǎng)絡延遲、世代路由搜索復雜度及系統(tǒng)節(jié)能效果