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一种基于无线传感器网络的大型建筑能耗实时监控系统技术方案

技术编号:18443962 阅读:34 留言:0更新日期:2018-07-14 10:00
本发明专利技术提供了一种基于无线传感器网络的大型建筑能耗实时监控系统,包括设备用电监测装置、能耗监测中心和用户终端,所述的设备用电监测装置、用户终端分别与能耗监测中心通信连接;所述的设备用电监测装置包括基站和多个部署于设定的建筑能耗监测区域内的传感器节点,多个传感器节点通过自组织方式构成一个用于感知和采集设备能耗监测数据的无线传感器网络;传感器节点采集的设备能耗监测数据最终传送到基站,进而由基站将接收到的设备能耗监测数据传送到能耗监测中心;所述的能耗监测中心用于存储设备能耗监测数据和其他设备能耗信息,并用于对设备能耗监测数据进行分析处理。本发明专利技术使得用户能够实时获取建筑能耗的相关信息。

A real-time monitoring system for large building energy consumption based on Wireless Sensor Network

The present invention provides a real-time monitoring system for large building energy consumption based on wireless sensor network, which includes a device monitoring device, an energy consumption monitoring center and a user terminal. The equipment used for monitoring the equipment and a user terminal are communicated with the energy consumption monitoring center respectively. The equipment monitoring device includes a base station. And a number of sensor nodes deployed in the set of building energy monitoring area. Multiple sensor nodes form a wireless sensor network for sensing and collecting equipment energy monitoring data by self organizing mode. The monitoring data of equipment energy consumption collected by sensor nodes are eventually transferred to the base station, and then the base station will receive it. The equipment energy monitoring data is transmitted to the energy consumption monitoring center, and the energy consumption monitoring center is used to store the energy monitoring data of the equipment and the energy consumption information of other equipment, and is used to analyze and process the monitoring data of the equipment energy consumption. The invention enables users to obtain relevant information of building energy consumption in real time.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线传感器网络的大型建筑能耗实时监控系统
本专利技术涉及建筑监测
,具体涉及一种基于无线传感器网络的大型建筑能耗实时监控系统。
技术介绍
现阶段对建筑能耗采集传输主要采用综合布线进行传输,此方式在建筑内需布设大量线缆,存在施工复杂、代价高、影响建筑内部美观的问题,并且存在能耗采集不全面、无法实时动态完整的掌握能耗情况,并且不能对用电设备的能耗进行控制等缺点,这都是由于现有的能耗采集方式自身技术限制和有线传输方式固有缺陷所决定的。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术提供一种基于无线传感器网络的大型建筑能耗实时监控系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现:提供了一种基于无线传感器网络的大型建筑能耗实时监控系统,包括设备用电监测装置、能耗监测中心和用户终端,所述的设备用电监测装置、用户终端分别与能耗监测中心通信连接;所述的设备用电监测装置包括基站和多个部署于设定的建筑能耗监测区域内的传感器节点,多个传感器节点通过自组织方式构成一个用于感知和采集设备能耗监测数据的无线传感器网络;传感器节点采集的设备能耗监测数据最终传送到基站,进而由基站将接收到的设备能耗监测数据传送到能耗监测中心;所述的能耗监测中心用于存储设备能耗监测数据和其他设备能耗信息,并用于对设备能耗监测数据进行分析处理。本专利技术的有益效果为:基于无线传感器网络技术设计了大型建筑能耗实时监控系统,使得用户能够利用用户终端访问能耗监测中心以实时获取建筑能耗的相关信息,从而实时、动态、完整掌握能耗情况,减少了建筑能耗信息获取过程中受时间和空间等因素的限制。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明,但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制,对于本领域的普通技术人员,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据以下附图获得其它的附图。图1本专利技术一个实施例的结构示意框图;图2是本专利技术一个实施例的能耗监测中心的结构示意框图。附图标记:设备用电监测装置1、能耗监测中心2、用户终端3、存储器10、处理器20、数据收发器30。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。参见图1,本实施例提供的一种基于无线传感器网络的大型建筑能耗实时监控系统,包括设备用电监测装置1、能耗监测中心2和用户终端3,所述的设备用电监测装置1、用户终端3分别与能耗监测中心2通信连接;所述的设备用电监测装置1包括基站和多个部署于设定的建筑能耗监测区域内的传感器节点,多个传感器节点通过自组织方式构成一个用于感知和采集设备能耗监测数据的无线传感器网络;传感器节点采集的设备能耗监测数据最终传送到基站,进而由基站将接收到的设备能耗监测数据传送到能耗监测中心2;所述的能耗监测中心2用于存储设备能耗监测数据和其他设备能耗信息,并用于对设备能耗监测数据进行分析处理。其中,用户终端3可以通过访问能耗监测中心2查看设备能耗监测数据以及对设备能耗监测数据的分析处理结果。优选地,如图2所示,所述的能耗监测中心2包括存储器10、处理器20、数据收发器30。其中,所述的存储器10用于存储设备能耗监测数据和其他设备能耗信息。其中,处理器20用于将设备能耗监测数据与预设的标准阈值进行比较,输出异常的设备能耗监测数据。其中,数据收发器30用于实现能耗监测中心2与用户终端3、设备用电监测装置1之间的数据通信。其中,设备能耗监测数据为异常指的是该设备能耗监测数据超出预设的标准阈值。优选地,所述的传感器节点包括:用电监测传感器,用于对用电设备的用电状态和实时功率进行细粒度监测,实时采集设备能耗监测数据;射频收发器,用于发送设备能耗监测数据。本专利技术上述实施例基于无线传感器网络技术设计了大型建筑能耗实时监控系统,使得用户能够利用用户终端访问能耗监测中心以实时获取建筑能耗的相关信息,从而实时、动态、完整掌握能耗情况,减少了建筑能耗信息获取过程中受时间和空间等因素的限制。在一个实施例中,所有传感器节点的感知半径都相同。相关技术中,环境影响传感器节点通信能力的因素主要包括屏蔽和信号衰减,其中建筑能耗监测区域内的一些障碍物会对传感器节点之间的通信信号产生一定的遮挡,导致传感器节点之间的实际通信距离小于传感器节点的理论通信距离Rc,而信号衰减可能会造成传感器节点在通信半径的末端而不能可靠通信。此外,在进行传感器节点的部署时,还需要考虑到布设的传感器节点是否能够覆盖整个建筑能耗监测区域以及这些传感器节点能否完成准确地采集到设备能耗监测数据。基于上述的环境因素和覆盖能力问题,在一个实施例中,进行传感器节点的部署时,按照下列公式确定需要部署的传感器节点数量的门限下限:式中,Ψmin表示需要部署的传感器节点数量的门限下限,M为设定的建筑能耗监测区域的面积,φ为实现全面监测所预设的传感器节点覆盖率的门限下限,Rc为部署的传感器节点的通信半径;a为综合考虑屏蔽和信号衰减对传感器节点通信半径的影响而设置的环境因子,int[·]表示取整函数,用于对的计算结果取整数。其中,在实际部署传感器节点时,要确保部署的传感器节点个数不小于Ψmin,并且为了大型建筑能耗实时监控系统的经济性和安全性,在实际部署的传感器节点数量可尽量按照Ψmin进行设置。优选地,传感器节点覆盖率的门限下限的取值为85%。传感器节点覆盖率的门限下限还可以取值为大于85%的其他数值。本实施例提出了需要部署的传感器节点数量的门限下限的计算公式,该计算公式基于环境因素和覆盖能力两个角度为约束条件,引入了节点覆盖率门限下限φ和环境因子a,能够较为精确地确定为满足无线传感器网络关于全面覆盖和有效通信的要求而应该部署的传感器节点的最少数量,从而为进行传感器节点的实际部署提供了科学依据。在一个实施例中,环境因子a的取值范围为(0,1),由专家凭经验确定环境因子a的具体取值。在另一个实施中,根据试验确定环境因子a的具体取值,具体包括:(1)在设定的建筑能耗监测区域内选定多个试验区域并进行标号,按照标号顺序在每个试验区域进行一次传感器节点通信情况的测试,每次试验时在选定的试验区域内设置试验用的一对传感器节点以及一个参考传感器节点,并使传感器节点间通信连接,进而测试传感器节点间的通信情况;(2)设该对传感器节点为i、j,根据每次的测试结果,按照下列公式确定a:式中,Qie为第e次试验时传感器节点i的接收功率,Q0e为第e次试验时传感器节点i从参考传感器节点获得的功率,D0e为第e次试验时传感器节点i和参考传感器节点之间的距离,Dije为第e次试验时传感器节点i和传感器节点j之间的距离,m为试验次数。本实施例通过试验的方式进行环境因子a的取值,在设定的建筑能耗监测区域内的不同位置处设置传感器节点来测试传感器节点间的通信情况,并相应给出了环境因子a的试验取值公式,使得环境因子a的取值更加贴近建筑能耗监测区域的实际情况,相对于由专家直接确定取值的方式,计算出的环境因子a的取值能够更加客观地、精确地衡量屏蔽和信号衰减对传感器节点通信半径的影响,从而有利于提高传感器节点数量的门限下限的计算精度。在一个实施例中,传感器节点构成的无线传感器网络为分簇网络结构:传感器节点通过分簇路由协议确定自己是成为簇头节点还是普通成员节点,其中普通成员节点负责感知监测并将感知到的设备能耗监测数据发送至自己的簇头节点,簇头节点负责对簇内各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无线传感器网络的大型建筑能耗实时监控系统,其特征是,包括设备用电监测装置、能耗监测中心和用户终端,所述的设备用电监测装置、用户终端分别与能耗监测中心通信连接;所述的设备用电监测装置包括基站和多个部署于设定的建筑能耗监测区域内的传感器节点,多个传感器节点通过自组织方式构成一个用于感知和采集设备能耗监测数据的无线传感器网络;传感器节点采集的设备能耗监测数据最终传送到基站,进而由基站将接收到的设备能耗监测数据传送到能耗监测中心;所述的能耗监测中心用于存储设备能耗监测数据和其他设备能耗信息,并用于对设备能耗监测数据进行分析处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器网络的大型建筑能耗实时监控系统,其特征是,包括设备用电监测装置、能耗监测中心和用户终端,所述的设备用电监测装置、用户终端分别与能耗监测中心通信连接;所述的设备用电监测装置包括基站和多个部署于设定的建筑能耗监测区域内的传感器节点,多个传感器节点通过自组织方式构成一个用于感知和采集设备能耗监测数据的无线传感器网络;传感器节点采集的设备能耗监测数据最终传送到基站,进而由基站将接收到的设备能耗监测数据传送到能耗监测中心;所述的能耗监测中心用于存储设备能耗监测数据和其他设备能耗信息,并用于对设备能耗监测数据进行分析处理。2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的大型建筑能耗实时监控系统,其特征是,所述的能耗监测中心包括存储器、处理器和数据收发器;所述的存储器用于存储设备能耗监测数据和其他设备能耗信息;所述的处理器用于将设备能耗监测数据与预设的标准阈值进行比较,输出异常的设备能耗监测数据;所述数据收发器用于实现能耗监测中心与用户终端、设备用电监测装置之间的数据通信。3.根据权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的大型建筑能耗实时监控系统,其特征是,所述的传感器节点包括:用电监测传感器,用于对用电...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈剑桃
申请(专利权)人:陈剑桃
类型:发明
国别省市:安徽,34

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