面向智能楼宇的网关控制器设计与研究
发布时间：2021-07-12 18:21
随着信息技术、自动化技术和网络技术的快速发展,楼宇住户对于楼宇环境的舒适度和安全性有了更高的要求。其中网关控制器作为智能楼宇系统的核心,智能楼宇系统主要是通过它来搭建楼宇系统物理设备与上层服务器网络和管理控制软件之间的通讯联系。因此对于一套完整稳定的智能楼宇系统,网关控制器的设计与研究就显得尤为重要。本文基于智能楼宇系统亟需解决的问题,根据智能楼宇系统的实际功能和需求,设计了一套面向智能楼宇的网关控制器。该网关控制器选择了基于ARM9架构的嵌入式处理器作为硬件核心,并进一步完成了软硬件的开发和研究工作。首先,针对楼宇系统中联网不稳定的情况,设计了网络冗余模块,默认连接方式为以太网连接,当以太网传输堵塞时,自动切换到流量比较昂贵的4G网络,当以太网连接稳定时,又自动切换回以太网连接。其次,针对等周期数据采集的缺陷,提出了一种周期自调节数据采集算法,通过对异常数据进行自动高频率采集,有效提高了采集效率,减轻了网络传输负载。最后,针对目前楼宇火灾频发和预警不及时的问题,构建了一个多传感器综合概率火灾预警模型,通过标准差和均值的方式分别计算温度、甲烷、火焰的单个火灾概率模型,并将三个概率模型进...
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
天津河西区大厦火灾图片
面向智能楼宇的网关控制器设计与研究4事故原因是堆放在电梯间的杂物和废弃装修材料着火造成。2008年11月14日早上6时，上海商学院一学生宿舍发生重大火灾，造成4名学生遇难，失火原因是宿舍的一女生违规用电，使用大功率电热棒烧水，水烧干后引发火灾。2012年底至2013年初，深圳市多个小区连续发生楼宇失窃案件，而且丢失的大多是现金、首饰、手表等贵重物品，总计造成的财产损失达上百万元。此外，2011年3月份，太原市发起了一次“熄灯一小时”的低碳节能活动，全市的很多政府部门、大厦、小区都自愿加入到活动中，总共节约了52万度电。因此设计一套安全、节能、高效的智能楼宇系统变得势在必行。图1.1天津河西区大厦火灾图片图1.2某大厦一年用电量统计
面向智能楼宇的网关控制器设计与研究8图2.1楼宇系统功能框图各个功能模块描述与分析如下：（1）环境监测主要是通过在楼宇建筑内安装各种传感器对环境进行实时监测，比如楼宇内的温度、湿度、甲烷含量、火焰状态、空气质量等，用户通过手机APP和网页两种方式实现对现场环境的监测，当超过预先设定的阈值时，会启动相应的预警管理和采取应急处理措施。比如当监测到甲烷和温度等含量瞬时升高时，会关闭空调，启动报警管理模块，通知楼宇管理员，根据情况的严重程度判断是否开启排风、喷淋、排烟等消防措施。楼宇环境的智能化监控，有助于实时感知意外情况的发生，及时采取相应的应急处理措施。具体流程如图2.2所示图2.2环境监测预警图
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络中基于延迟与能量平衡的背压调度算法[J]. 王彬彬,周继鹏. 传感技术学报. 2018(02)
[2]基于Linux的智能电表数据采集实现[J]. 靖卫兵,纪松波. 软件导刊. 2017(09)
[3]基于嵌入式平台的物联网网关关键技术研究[J]. 刘玉兰,王彦卿,宋健男. 电脑与电信. 2017(08)
[4]基于MQTT协议的消息引擎服务器的设计与实现[J]. 于金刚,耿云飞,杨海波,贾正锋,王俊霖. 小型微型计算机系统. 2016(10)
[5]基于火灾风险评估的大空间建筑消防分区方法研究[J]. 杨海峰. 企业科技与发展. 2016(07)
[6]物联网:下一个推动世界发展的“生产力”[J]. 骆秀斌. 黑龙江科技信息. 2016(16)
[7]智能楼宇可对讲门禁系统设计[J]. 吴剑英. 科技风. 2015(22)
[8]适用于低成本物联网终端的消息通讯协议比较研究[J]. 孔祥龙,王燕. 无线互联科技. 2015(16)
[9]基于物联网的智慧宿舍系统设计[J]. 都妍美. 电子世界. 2015(15)
[10]基于MQTT协议IM的研究和实现[J]. 贾军营,王月鹏,王少华. 计算机系统应用. 2015(07)
硕士论文
[1]物联网网关的设计与实现[D]. 张明熙.南京邮电大学 2016
[2]基于火灾风险评估的大空间建筑消防分区控制研究[D]. 孙慧颖.北京建筑大学 2013
[3]基于BACnet的某大型展馆楼宇自控系统的设计[D]. 邹毅莹.华南理工大学 2012
[4]建筑设备电气自动化系统的节能控制研究与工程设计[D]. 王铮.郑州大学 2011
[5]基于实体数据模型的信息系统开发方法研究[D]. 刘杨.武汉理工大学 2010
[6]火灾早期探测分级预警系统研究[D]. 付净.东北大学 2009
本文编号：3280419
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
天津河西区大厦火灾图片
面向智能楼宇的网关控制器设计与研究4事故原因是堆放在电梯间的杂物和废弃装修材料着火造成。2008年11月14日早上6时，上海商学院一学生宿舍发生重大火灾，造成4名学生遇难，失火原因是宿舍的一女生违规用电，使用大功率电热棒烧水，水烧干后引发火灾。2012年底至2013年初，深圳市多个小区连续发生楼宇失窃案件，而且丢失的大多是现金、首饰、手表等贵重物品，总计造成的财产损失达上百万元。此外，2011年3月份，太原市发起了一次“熄灯一小时”的低碳节能活动，全市的很多政府部门、大厦、小区都自愿加入到活动中，总共节约了52万度电。因此设计一套安全、节能、高效的智能楼宇系统变得势在必行。图1.1天津河西区大厦火灾图片图1.2某大厦一年用电量统计
面向智能楼宇的网关控制器设计与研究8图2.1楼宇系统功能框图各个功能模块描述与分析如下：（1）环境监测主要是通过在楼宇建筑内安装各种传感器对环境进行实时监测，比如楼宇内的温度、湿度、甲烷含量、火焰状态、空气质量等，用户通过手机APP和网页两种方式实现对现场环境的监测，当超过预先设定的阈值时，会启动相应的预警管理和采取应急处理措施。比如当监测到甲烷和温度等含量瞬时升高时，会关闭空调，启动报警管理模块，通知楼宇管理员，根据情况的严重程度判断是否开启排风、喷淋、排烟等消防措施。楼宇环境的智能化监控，有助于实时感知意外情况的发生，及时采取相应的应急处理措施。具体流程如图2.2所示图2.2环境监测预警图
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络中基于延迟与能量平衡的背压调度算法[J]. 王彬彬,周继鹏. 传感技术学报. 2018(02)
[2]基于Linux的智能电表数据采集实现[J]. 靖卫兵,纪松波. 软件导刊. 2017(09)
[3]基于嵌入式平台的物联网网关关键技术研究[J]. 刘玉兰,王彦卿,宋健男. 电脑与电信. 2017(08)
[4]基于MQTT协议的消息引擎服务器的设计与实现[J]. 于金刚,耿云飞,杨海波,贾正锋,王俊霖. 小型微型计算机系统. 2016(10)
[5]基于火灾风险评估的大空间建筑消防分区方法研究[J]. 杨海峰. 企业科技与发展. 2016(07)
[6]物联网:下一个推动世界发展的“生产力”[J]. 骆秀斌. 黑龙江科技信息. 2016(16)
[7]智能楼宇可对讲门禁系统设计[J]. 吴剑英. 科技风. 2015(22)
[8]适用于低成本物联网终端的消息通讯协议比较研究[J]. 孔祥龙,王燕. 无线互联科技. 2015(16)
[9]基于物联网的智慧宿舍系统设计[J]. 都妍美. 电子世界. 2015(15)
[10]基于MQTT协议IM的研究和实现[J]. 贾军营,王月鹏,王少华. 计算机系统应用. 2015(07)
硕士论文
[1]物联网网关的设计与实现[D]. 张明熙.南京邮电大学 2016
[2]基于火灾风险评估的大空间建筑消防分区控制研究[D]. 孙慧颖.北京建筑大学 2013
[3]基于BACnet的某大型展馆楼宇自控系统的设计[D]. 邹毅莹.华南理工大学 2012
[4]建筑设备电气自动化系统的节能控制研究与工程设计[D]. 王铮.郑州大学 2011
[5]基于实体数据模型的信息系统开发方法研究[D]. 刘杨.武汉理工大学 2010
[6]火灾早期探测分级预警系统研究[D]. 付净.东北大学 2009
本文编号：3280419
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