CN201256394Y - 一种用于建筑能耗检测的无线传感器网络装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于建筑能耗检测的无线传感器网络装置，它是一个由大量无线水表检测终端、大量无线电表检测终端、大量无线煤气表检测终端、多个无线接收端机和一台服务器组成的用于建筑能耗检测的自组织的多跳无线传感器网络装置。本实用新型有效克服了无线传输距离受限、容易被遮挡的缺点，适用于各种复杂的应用环境。

Description

一种用于建筑能耗检测的无线传感器网络装置

技术领域：

本实用新型涉及无线传感器网络。具体地说是一种用于建筑能耗检测的无线传感器网络装置。

背景技术：

目前，建筑能耗占国家总能耗的第一位。我国的建筑能耗约占总能耗的25％，在一些发达国家可高达30％～40％，因此建筑节能具有非同一般的意义。为此检测建筑能耗。但现有的人工或者布设有线网络进行能耗检测存在安装麻烦、人力耗费大的问题。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种用于建筑能耗检测的无线传感器网络装置。

本实用新型要解决的是现有需要人工或者布设有线网络进行能耗检测时安装麻烦、人力耗费大的问题。

本实用新型的技术方案是：它无线水表检测终端、无线电表检测终端、无线煤气表检测终端、无线接收端机和服务器通过自组织的多跳、多网融合构成。它包括大量无线水表检测终端、大量无线电表检测终端、大量无线煤气表检测终端、多个无线接收端机和一台服务器组成。

无线水表检测终端负责检测所安装处的用水量信息，无线电表检测终端负责检测所安装处的用电量信息，无线煤气表检测终端负责检测所安装处的煤气使用量信息。这三种无线检测终端按照指定的时间间隔周期性的进行检测，通过自组织形成的多跳无线路由将检测结果上报给无线接收端机；无线接收端机负责装置的协调、无线检测终端信息的存储、汇集和转发；服务器负责所有检测信息的汇总、存储和处理，分析建筑的能耗情况，并对能耗控制提供依据和指示。无线检测终端和无线接收端机的数量以及布设位置根据检测区域、通信情况、上报数据的实时性要求综合确定，服务器放置在指控中心。

本实用新型用于建筑能耗检测，可以实时准确的报告各个安装处的用电、用水、用煤气状况，使用户能够随时检测现场能耗设备的运行数据，以达到优化能源供应、提高能源管理水平、减少能源损耗、节约能源成本的目的。

附图说明：

图1为本实用新型的装置结构框图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型为一个用于建筑能耗检测的自组织的多跳、多网融合无线传感器网络装置，它由大量无线检测终端、多个无线接收端机和一台服务器构成(见图1)。

三种检测终端负责前端的信号获取和处理；每个无线接收端机负责建立一个无线网络，覆盖一定量的检测终端，并将汇集来的检测数据通过以太网发送到服务器上；服务器运行能耗检测上位机软件，对检测信息进行显示、统计、分析和预警。三种无线检测终端负责上报一定时间内的检测结果，并为其周围其它无线检测终端进行中继转发，无线检测终端通过电池供电；无线接收端机负责装置的协调、无线检测终端信息的存储、汇集和转发，可以选择有源直流供电；服务器负责所有检测信息的汇总、存储和处理，并带有人性化的上位机软件方便用户操作，可选用一台功能强大的台式PC即可。

上述无线检测终端和无线接收端机组成的自组织的多跳无线传感器网络：无线检测终端在上电初始化后，尝试与无线接收端机或是其周围的已经加入网络的无线检测终端通信，通过它们加入到网络中，当存在一个以上网络可以加入时，则通过判断周围网路的连接性能和网络规模进行选择性加入。无线检测终端在成功加入网络后，除了上报检测结果外，还负责接纳其它无线检测终端加入网络，并负责中继转发来自由其接纳加入网络的无线检测终端的需要上报至无线接收端机的数据；无线接收端机上电启动后，建立一个以自己为管理中心的无线网络，并开始接纳无线检测终端加入网络，无线接收端机按照指定时间周期性的维护网络，去除失效路由信息，添加新增路由信息，无线接收端机接收所有自身网路内的无线检测终端上报的数据，无线接收端机最多可接纳254个无线检测终端。

无线检测终端和无线接收端机的数量以及布设位置根据检测区域、通信情况、上报数据的实时性要求综合确定，服务器放置在指控中心。

图1中无线检测终端包含三种：无线水表检测终端、无线电表检测终端和无线煤气表检测终端。

无线接收端机动态维护网络拓扑，网络装置具有很强的鲁棒性、抗毁性。当网络中的某个无线检测终端失效时，原来需要经过该无线检测终端中继转发数据的无线检测终端，可以自动选择其它无线检测终端为其中继转发数据；除了失效无线检测终端外的其它所有无线检测终端均能继续正常工作，网络传输不会因为一个无线检测终端的失效而瘫痪。

无线检测终端与无线检测终端之间，无线检测终端与无线接收端机之间的无线传输采用数据确认机制。数据的发送方在发送数据帧后，需要等待接收方返回的确认帧，以确认接收方收到该数据帧。如果在规定时间内，发送方没有收到接收方返回的确认帧，发送方将重发该数据帧，直至收到接收方返回的关于该数据帧的确认帧。

无线检测终端与无线检测终端之间，无线检测终端与无线接收端机之间的无线传输采用带冲突避免的信道侦听机制来有效避免由于共用无线信道产生的碰撞冲突。在无线检测终端发送数据前，无线检测终端先侦听信道忙闲，如果信道空闲，则立即发送；如果信道为忙，则随机延迟一段时间之后再侦听信道忙闲，如果信道空闲，则立即发送；如果信道仍然为忙，则再随机延迟一段时间之后侦听信道忙闲，直至侦听到信道空闲时进行发送。

装置采用了先进的功耗控制方法，最大程度地提高了装置的续航能力。在硬件方面，装置采用低功耗处理芯片，电路板的设计也充分考虑了低功耗要求；在软件方面，除了采用休眠机制以外，还采用了先进的基于能量的路由转发策略，各无线检测终端能够根据本地的电池能量特性来工作，在增加了单个无线检测终端使用时间的同时，也延长了整个网络的连续工作时间。

无线检测终端和无线接收端机的射频模块工作频率为433MHz，带宽为64MHz，数据传输速率及功率可调，最大传输速率500kbps，最大传输功率10dBm，布设在通视时的无线传输距离最大可到300m。

Claims (2)

1.一种用于建筑能耗检测的无线传感器网络装置，包括无线水表检测终端、无线电表检测终端、无线煤气表检测终端、无线接收端机和服务器，其特征在于该装置为自组织的多跳、多网融合的无线传感器网络装置，它由大量无线水表检测终端、大量无线电表检测终端、大量无线煤气表检测终端、多个无线接收端机和一台服务器组成，无线水表检测终端、无线电表检测终端、无线煤气表检测终端和无线接收端机之间通过无线方式连接，无线接收端机和服务器之间通过无线方式连接；无线水表检测终端负责检测所安装处的用水量信息，无线电表检测终端负责检测所安装处的用电量信息，无线煤气表检测终端负责检测所安装处的煤气使用量信息。

2.根据权利要求1所述的一种用于建筑能耗检测的无线传感器网络装置，其特征在于无线检测终端包括控制单元，与控制单元连接的射频单元和信息采集单元；无线接收端机包括控制单元，与控制单元连接的射频单元、以太网接口单元以及存储单元，存储单元用于存储接收到的上报数据。

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