基于无线传感器网络的建筑能耗监测系统的研究与实现

发布时间：2017-05-28 18:03

  本文关键词：基于无线传感器网络的建筑能耗监测系统的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【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ZigBee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 ZigBee CC2530 树路由算法
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU111.195;TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 建筑能耗监测的发展与现状12-13
• 1.2.2 无线传感器网络的发展与现状13-14
• 1.3 论文内容与结构14-17
• 第二章 系统关键技术研究17-25
• 2.1 无线传感器网络17-18
• 2.1.1 物联网与无线传感器网络概述17-18
• 2.1.2 无线传感器网络特点18
• 2.2 ZigBee技术18-21
• 2.2.1 ZigBee技术概述18-19
• 2.2.2 ZigBee技术特点19
• 2.2.3 ZigBee与其他无线通信技术比较19-21
• 2.3 ZigBee协议栈体系结构21-23
• 2.4 ZigBee网络拓扑23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 建筑能耗监测系统的分析与设计25-33
• 3.1 系统设计目标25
• 3.2 系统需求分析25-27
• 3.2.1 系统功能需求25-26
• 3.2.2 系统性能需求26-27
• 3.3 系统总体设计27-28
• 3.3.1 系统总体结构27-28
• 3.3.2 系统组网方案28
• 3.4 系统各部分功能设计28-31
• 3.4.1 数据采集子系统29
• 3.4.2 数据传输子系统29-30
• 3.4.3 监控中心软件系统30-31
• 3.5 本章小结31-33
• 第四章 无线传感器网络的构建与通信实现33-59
• 4.1 ZigBee网络节点设计33-38
• 4.1.1 节点构成33-35
• 4.1.2 CC2530芯片35-36
• 4.1.3 CC2591芯片36-37
• 4.1.4 协调器相关硬件设计37-38
• 4.2 ZigBee协议栈实现38-47
• 4.2.1 物理层分析与实现38-39
• 4.2.2 介质访问控制层分析与实现39-44
• 4.2.3 网络层分析与实现44-46
• 4.2.4 应用层分析与实现46-47
• 4.3 ZigBee树路由算法的分析与改进47-51
• 4.3.1 ZigBee树路由算法47
• 4.3.2 改进的树路由算法47-48
• 4.3.3 改进算法的设计48-50
• 4.3.4 仿真实验结果分析50-51
• 4.4 ZigBee组网与数据采集测试51-56
• 4.4.1 节点入网实现51-52
• 4.4.2 组网测试52-53
• 4.4.3 数据采集测试53-54
• 4.4.4 数据传输测试54-56
• 4.5 协调器网关功能实现56-57
• 4.5.1 MSP430芯片57
• 4.5.2 协调器网络通信设计57
• 4.6 本章小结57-59
• 第五章 监控中心软件系统设计与实现59-67
• 5.1 软件系统结构设计59
• 5.2 软件系统通信实现59-62
• 5.2.1 串.通信实现60-61
• 5.2.2 网络通信实现61-62
• 5.3 软件系统功能及交互设计62-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 结论67-69
• 6.1 本文主要工作及成果67
• 6.2 不足与展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 顾晶晶;陈松灿;庄毅;;基于无线传感器网络拓扑结构的物联网定位模型[J];计算机学报;2010年09期

2 杨秀;;英国公共建筑能耗情况初探[J];建设科技;2009年08期

3 王帅;邵明杰;张万泽;佟德君;袁子云;张旭;薛涛;;基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统[J];中国新通信;2007年21期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张芸薇;基于ZigBee无线传感网数据采集的设计与实现[D];大连理工大学;2007年

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本文编号：403143