基于无线传感器网络的建筑能耗监测系统的研究与实现

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1、分类号：TN92密级：UDC：004.7编号：201222102019河北工业大学硕士学位论文基于无线传感器网络的建筑能耗监测系统的研究与实现论文作者：朱旭学生类别：全日制学科门类：工学硕士学科专业：计算机科学与技术指导教师：牛存良职称：正高工DissertationSubmittedHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofComputerScienceandTechnologyRESEARCHANDIMPLEMENTOFBUILDINGENERGYCONSUMP

2、TIONMONITORINGSYSTEMBASEDONWIRELESSSENSORNETWORKbyZhuXuSupervisor:SeniorEngineerNiuCunliangNovember2014摘要随着我国经济飞速发展，城市化进程不断推进，建筑能耗问题日益突出，开展环保节能工作刻不容缓。建筑能耗监测系统可以管理和控制能耗使用的全参数、全过程，可以动态监测和分析建筑能耗，实现建筑精细化管理与控制，从而达到节能减排的目的。本文对现有的建筑能耗监测系统进行了研究和分析，针对传统监测系统扩展性低、灵活性差、实施成

3、本高等问题，将当前新兴的物联网关键技术之一的无线传感器网络与建筑能耗监测相结合，在实验室模拟环境下，设计并实现了一套可用于大型公共建筑的能耗监测系统。本文综合当前无线传感器网络技术的特点，选择了低成本、低功耗、自组织性强的ZigBee技术来实现无线传感器网络，采用软件工程的方法开发建筑能耗监测系统。运行结果表明，系统在数据采集、实时监测、数据存储等方面已达到预期效果。本文的研究内容和成果如下：1.提出建筑能耗监测系统的整体框架，按功能将其划分为数据采集子系统、数据传输子系统和监控中心软件系统三个部分。2.设计了Zig

4、Bee网络节点的硬件结构，终端节点和路由器节点搭载了CC2530芯片和CC2591芯片，具备网关功能的协调器节点加入了微控制器芯片MSP430和RJ-45以太网接口；实现了ZigBee协议栈的移植，成功构造了树型结构的无线传感器网络，重点测试了节点入网和数据的采集与传输。3.提出一种基于邻居表的ZigBee树路由改进算法，NS-2仿真结果表明，改进算法在一定程度上解决了原有树路由算法不灵活的缺点，提高了路由效率。4.对监控中心软件系统的功能与交互进行了设计，实现了软件系统的串口通信和网络通信，在实验室环境下完成了基于

5、无线传感器网络的建筑能耗监测系统的基本模型。关键词：能耗监测无线传感器网络ZigBeeCC2530树路由算法IABSTRACTWiththerapiddevelopmentofoureconomy,theprocessofbuildingcityhaspushedforwardcontinuously,energyissueshavebecomeincreasinglyprominent,itiscrunchtimetocarryoutenvironmentalprotectionandenergy-savingjo

6、b.Thebuildingenergyconsumptionmonitoringsystemcouldmanageandcontrolthewholeprocessandallparametersofenergyconsumption.Italsocouldmonitorandanalyzebuildingenergyconsumptiondynamicallytoachievefinemanagementandcontrolofthebuilding.Sothattheenergyandgreenhouseredu

7、ctionscanbeachieved.Thispaperconductstheresearchandanalysistotheexistingbuildingenergyconsumptionmonitoringsystem.Accordingtothelowscalability,poorflexibilityandhighimplementationcostoftraditionalmonitoringsystem,thispapercombineswirelesssensornetworkwhichisone

8、ofthekeytechnologiesoftheInternetofthingsandbuildingenergyconsumptionmonitoring.Andthenasetcanbeusedforenergymonitoringsystemoflargepublicbuildingshasbeendesignedandrealized