傳感網(wǎng)在智能建筑中的應(yīng)用

1、傳感網(wǎng)在智能建筑中的應(yīng)用智能建筑是隨著人類對建筑內(nèi)外信息交換、安全性、舒適性、便利性和節(jié)能性的要求產(chǎn)生的。智能建筑及節(jié)能行業(yè)強調(diào)用戶體驗，具有內(nèi)生發(fā)展動力。建筑智能化提高客戶工作效率，建筑適用性，降低使用成本，已經(jīng)成為發(fā)展趨勢。顯示，2012 年我國新建建筑中智能建筑的比例僅為 26%左右，遠(yuǎn)低于的 70%、的 60%，市場拓展空間巨大。傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能建筑中的應(yīng)用所的系統(tǒng)通常被作為智能建筑三大體系中的 BAS（建筑設(shè)備管理系統(tǒng)）的一個獨立的子系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過傳感器的參數(shù)變化進行非電量物理量的收集，并通過相關(guān)信號以實現(xiàn)智能建筑各部分的聯(lián)動控制。一、項目概述智能建筑是集現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之的產(chǎn)物，中

2、國于 90 年代才起步，但迅猛發(fā)展勢頭令世人矚目。傳感網(wǎng)在智能建筑中充當(dāng)著“感官”的重要角色，本項目旨在構(gòu)建低功耗、高實時性的傳感網(wǎng)，進一步地實現(xiàn)現(xiàn)代智能建筑節(jié)能、高效、安全的要求。針對智能建筑的特點，本項目擬在構(gòu)建一個包含溫度、煙霧及光強等 3 種物理量，傳感器節(jié)點 10-30 個的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在線監(jiān)測各物理量，在所建網(wǎng)絡(luò)的上，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、部署、覆蓋、連通、信息處理等問題，同時進一步實現(xiàn)與火災(zāi)器，照明等外部網(wǎng)絡(luò)的連接。根據(jù)所選節(jié)點硬件的適用范圍，結(jié)合本項目的具體考慮，對硬件進行調(diào)整，以達(dá)到實時性高、功耗低、可調(diào)控性強的目的，同時注意控制誤碼率、采樣率和占空比等技術(shù)指標(biāo)。二、項目方案圖 1

3、 項目方案流程圖(1)傳感器節(jié)點的選型：通過對傳感器原理、非電量信號轉(zhuǎn)化成的電量信號的各自特點與處理信號的測量電路進行，從而選擇并改裝擴展出適合本項目的傳感器。.DS18B20 的特點具有性強，精度高，可靠性高,具有完善的單總線通信協(xié)議(無需復(fù)雜、繁瑣的布線，只需 3 根連線就能組成多點測溫系統(tǒng)，多個 DS18B20 可以并聯(lián)到單總線上，實現(xiàn)多點測溫，CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信，占用微處 理器的端口較少)可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。.NHZD10 光照度傳感器結(jié)構(gòu)堅固，密封性好，使用長，測量精度高，穩(wěn)定性好，傳輸距離長，抗外界干擾能力強。可以廣泛應(yīng)用于環(huán)境，溫室，養(yǎng)

4、殖，建筑，高檔樓宇，工業(yè)廠房等各類室內(nèi)外光線強度測量。.MQ-2 煙霧傳感器的特點及應(yīng)用：具有廣泛的探測范圍，簡單的驅(qū)動電路，優(yōu)異的穩(wěn)定性，較長的，高靈敏度，快速響應(yīng)恢復(fù)。對于烷類煙霧敏感度高，可以有效排除有刺激性非可燃煙霧的干擾。(2)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計：擬采用“2+1”信號傳輸線路，即有線傳輸，一路基于 ZigBee 技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸（WSN）。ZigBee 技術(shù)是一種新興的無線通信技術(shù)，具有功耗低、成本低、網(wǎng)絡(luò)容量大和傳輸可靠性高等特點。當(dāng)前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到短距離的無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。ZigBee 技術(shù)通常應(yīng)用在具有網(wǎng)絡(luò)容量大、功耗低、傳輸速率低和成本特點的場合。它擁有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，主要應(yīng)

5、用在醫(yī)療系統(tǒng)、環(huán)境控制、工業(yè)和樓宇自動化、農(nóng)業(yè)自動化等領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):.星型網(wǎng)星型路由拓?fù)涞淖畲髢?yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，但是這種簡單是以靈活性的犧牲為代價的。因為需要把每個終端節(jié)點放在中心節(jié)點的通信范圍之內(nèi)，這必然會限制無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。并且星型拓?fù)浜茈y實現(xiàn)度地擴展。集中的信息涌向中心節(jié)點，容易形成熱點，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞、丟包、性能下降等，這取決于數(shù)據(jù)量的情況。.樹狀網(wǎng)樹型拓?fù)涫嵌鄠€星型拓?fù)涞募?。若干個星型拓?fù)溥B接到一起，擴展到更廣闊的區(qū)域，就像樹的分支一樣。在的通信網(wǎng)絡(luò)中，樹型網(wǎng)絡(luò)和路由模式被大量應(yīng)用。樹型拓?fù)渥钪档米⒁獾牡胤骄褪撬３至诵切屯負(fù)涞暮唵涡裕惠^少的上層路由信息、較低的器需求，這樣成

6、本必然也較低。.網(wǎng)狀網(wǎng)網(wǎng)狀網(wǎng)是三種網(wǎng)絡(luò)中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，但是靈活性、能力最好的一種網(wǎng)絡(luò)。與樹型網(wǎng)絡(luò)不同的是，在不同的路由器之間可能還存在許多的路由器，這些冗余的路由器不僅為終端節(jié)點提供了的傳輸路徑，也增加了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，當(dāng)然這些都是以額外增加硬件開銷為代價得到的。(3)處理器：匯聚傳感器節(jié)點收集的數(shù)據(jù)，連接傳感網(wǎng)與用戶，實現(xiàn)兩種協(xié)議棧的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，是一種特殊的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。(4)任務(wù)管理節(jié)點：實現(xiàn)對傳感網(wǎng)絡(luò)及處理器的控制、查詢、集中管理等人機交互功能。(5)設(shè)計傳感網(wǎng)與任務(wù)管理節(jié)點接口并進行調(diào)試。(6)擴展：實現(xiàn)系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)的連接，能夠?qū)⒅悄芙ㄖ墓ぷ鳡顟B(tài)實時反映到廣域網(wǎng)上，最終能夠?qū)崿F(xiàn)在移動終端

7、（外部網(wǎng)絡(luò)電腦、等）的監(jiān)測與控制。(7)功率控制：以低功耗、低延遲、低帶寬為目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計，同時注意控制誤碼率、采樣率和占空比等技術(shù)指標(biāo)。：ZigBee 技術(shù)是一種新興的無線通信技術(shù)，具有功耗低、成本低、網(wǎng)絡(luò)容量大和傳輸可靠性高等特點。樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保持了星型拓?fù)涞暮唵涡?，較少的上層路由信息、較低的器需求，這樣成本必然更低。硬件：采用觸發(fā)式的傳感網(wǎng)-電源工作方式，考慮了兩種傳感器的工作方式，第一種是當(dāng)未達(dá)到臨界光強、煙霧濃度、溫度數(shù)值時，傳感網(wǎng)處于休眠狀態(tài)；另一種是傳感網(wǎng)間歇性的工作，傳感器每隔一段時間發(fā)送一次數(shù)據(jù)包，觸發(fā)傳感網(wǎng)絡(luò)運轉(zhuǎn)。三、項目可行性2.國內(nèi)外相似案例.天煌教儀閉路電視系統(tǒng)是根據(jù)建

8、筑物安全技術(shù)防范管理的需要，對必須進行的場所、部位、通道等進行實時、有效的探測、視頻、傳輸、顯示和，并具有和圖像復(fù)核功能。周邊防范系統(tǒng)是在必須防范區(qū)域的設(shè)置主動和紅外探測器，對非法者進行適警，并有系統(tǒng)聯(lián)動的功能。兩系統(tǒng)成為智能建筑安全自動化系統(tǒng)的基本組成部分。結(jié)合當(dāng)前閉路電視及周邊防范系統(tǒng)的技術(shù)特點，采用優(yōu)質(zhì)設(shè)備，并配置包括機在內(nèi)的多種類型機、中文矩陣、畫面分割器、硬盤機、主動或被除動紅外探測器等，從而實現(xiàn)了閉路系統(tǒng)的圖像捕捉、傳輸、控制、圖像處理和顯示全部內(nèi)容，提供網(wǎng)絡(luò)功能。四、項目進度計劃2015 年 1 月2015 年 3 月，課題熟悉與立項2015 年 3 月中旬2015 年 7 月初，方案的初步設(shè)計2015 年 7 月中旬2015