基于无线传感器网络的建筑能耗监测系统的研究与实现-计算机科学与技术专业论文.docx

Dissertation Submitted Hebei University of Technology for The Master Degree of Computer Science and Technology RESEARCH HYPERLINK /dict_result.aspx?searchword=%e7%a0%94%e7%a9%b6%e4%b8%8e%e5%bc%80%e5%8f%91amp;tjType=sentenceamp;styleamp;t=study%2Band%2Bdevelopment AND IMPLEMENT OF BUILDING ENERGY CONSUMPTION MONITORING SYSTEM BASED ON WIRELESS SENSOR NETWORK by Zhu Xu Supervisor: Senior Engineer Niu Cunliang November 2014 原创性声明本人郑重声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表 的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究 工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声 明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 关于学位论文版权使用授权的说明 本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有 权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全 文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 日期： 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 I PAGE PAGE IV III III ABSTRACT With the rapid development of our economy, the process of building city has pushed forward continuously, energy issues have become increasingly prominent, it is crunch time to carry out environmental protection and energy-saving job. The building energy consumption monitoring system could manage and control the whole process and all parameters of energy c