應用于綠色建筑的無線傳感器網絡關鍵技術研究.pdf

1、無線傳感器網絡技術已經滲透到人們生活的各個領域，它為人們和物理世界之間的聯(lián)系提供了接口。隨著近年來全球能源危機日益加劇，綠色建筑在全國范圍內的大力推進，國務院也已把傳感器網絡及智能信息處理和綠色建筑均納入了國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃。無線傳感器網絡在綠色建筑系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的輔助作用，保證建筑系統(tǒng)長期穩(wěn)定節(jié)能的運行，本文從面向應用于綠色建筑的傳感器網絡技術著眼，從網絡架構，感知節(jié)點部署，網絡數(shù)據收集，數(shù)據中心控制決策多個方面進行研究。

2、>　　首先，針對綠色建筑中無線傳感器網絡系統(tǒng)通常需要大量的感知節(jié)點，需要考慮網絡節(jié)點數(shù)據收集時的通信時延和頂層控制的響應時延，提出了一種網內分布式控制與決策處理架構，可以縮短數(shù)據傳輸?shù)耐ㄐ艜r延和響應延遲，并提出加入沖突處理規(guī)則庫和分級決策以避免應用之間的響應沖突。針對于大規(guī)模的建筑系統(tǒng)，需要支持異構傳感器平臺，提出了一種分層建筑管理架構HBMF，同時制定應用層通信協(xié)議，并在一個經過認證的綠色建筑內部部署一個小型網絡進行測試實驗，實驗通過

3、不同調制模式下和不同占空比情況下基于HBMF架構的綠色建筑無線傳感器網絡的運行測試，其數(shù)據包接收率均達到100％，且結果顯示在SADL和ADL調制模式下，其網絡各項性能評價結果要更好。
　　其次，綠色建筑傳感器網絡中感知節(jié)點的部署關系到網絡的覆蓋連通性，根據建筑空間區(qū)域特點，同時考慮區(qū)域障礙對節(jié)點通信性能的影響，提出了按照目標區(qū)域形狀的分區(qū)部署算法，通過在保證覆蓋連通的基礎上控制傳感器節(jié)點數(shù)目并最終達到降低網絡成本的目標。針對基于

4、無線傳感器網絡的目標監(jiān)測在綠色建筑領域的廣泛應用，提出了其傳感器節(jié)點部署的多目標優(yōu)化模型，并引入罰函數(shù)將多目標問題轉化為單目標問題，其演化的目標函數(shù)作為算法的適應度評價函數(shù)，采用改進的自適應變異二進制PSO算法尋求最優(yōu)解，優(yōu)化過程中粒子群代表傳感器節(jié)點部署位置的候選解，仿真結果表明可以在相當規(guī)模的建筑空間快速確定傳感器節(jié)點的部署方位。
　　然后，無線傳感器網絡應用于大型綠色建筑時，網絡數(shù)據傳輸量巨大，需要能效的數(shù)據收集方案才能減輕

5、網絡負擔，延長網絡生命周期，因此提出了將壓縮感知理論引入到網絡路由的策略。通過設計稀疏隨機投影矩陣，結合最小生成樹算法完成感知節(jié)點至匯聚節(jié)點（sink）的網絡路由。感知數(shù)據最后在sink節(jié)點重構，并通過仿真實驗比較不同參數(shù)條件下，數(shù)據重構的成功率和重構時間。
　　最后，提出了一種應用于綠色建筑無線傳感器網絡數(shù)據中心的的分布式控制決策策略，該策略基于所提出的附加H運算-模糊BP神經網絡模型。選取環(huán)境感知變量作為輸入量，利用H運算引入