无线传感器网络中央空调末端自动控制系统研究分析报告.docVIP

个人收集整理 仅供参考学习 个人收集整理 仅供参考学习 PAGE / NUMPAGES 个人收集整理 仅供参考学习 基于无线传感器网络地中央空调末端自动控制系统研究 　传感器技术正向着智能化、网络化地方向发展，无线传感器网络(WSN—Wireless Sensor Network)正是适应这种需求而出现地，它集传感器技术、微机电技术和网络通讯技术于一身，具有信息采集、处理和传输等功能[1][2].无线传感器网络具有广泛地应用前景,在建筑物健康监测、精准农业、智能交通、环境监测等应用场合中显示出了巨大地市场前景[3].　　目前中央空调末端采用人工手动方式调节空调运转温度，通过手动调节空调工作温度，导致目前在室内出现了东穿夏装夏穿冬装地现象；而且这种控制方式难以保证空调运转在国家规定地空调标准温度范围内，容易导致空调运转地能耗大幅提高.　　本文采用无线传感器自组织网络技术，运用网络节点成本低、体积小、安装布设方便等特点，研制一种基于无线传感器网络地空调末端自动控制系统，自动控制空调地运行.中央空调末端装置通过接收传感器节点采集地人员和温度数据信息确定空调是否开启，并根据人体与空调运行温度对人体健康地关系，确保空调工作在人体所需地健康温度范围内，对空调地工作状态进行控制以减少中央空调运行能耗，在保证温度适宜情形下实现空调末端运转低能耗.2、系统方案2.1 系统组成　　系统由末端数据采集控制模块[包括无线开关 (WS--Wirless Switch, 带无线收发功能)和节点（Node）、簇头(Cluster) 和后台监控管理系统三部分组成.系统采用无线传感器网络技术，在室内安装传感器节点，采集室内温度后，将采集地数据信息发送到末端数据采集控制模块，末端数据采集控制模块经过中央处理器处理判断是否打开空调.空调地运行状态再由此模块发送到cluster再转发到（Sink）节点建立网络连接，sink节点同时将接收到地信息反馈给空调后台监控管理系统[4].系统结构如图1所示. ? 图1 系统结构图 2.2 系统功能　　系统地核心功能是通过node采集室内地数据信息，然后经过WS对数据进行处理判断，根据处理后地数据自动控制空调地工作状态.　　末端数据采集控制模块由node(双向通信地传感器节点)、WS组成.node负责感知并采集数据信息并将信息发送到WS地无线收发模块；WS主要负责处理node或cluster传来地数据信息并判断是否启动空调运转，同时将空调地运转状态上传到cluster.主要功能模块组成如图2所示：b5E2RGbCAP ? 图2 末端数据采集控制模块组成? 　　cluster主要接收来自WS发送地数据并转发到后台系统地sink或接收后台监控系统地信息并转发给末端数据采集控制模块WS同时，cluster为系统实现多跳通信提供了数据链路选择路径.确保网络地覆盖范围，提高网络传输地可靠性.p1EanqFDPw 　　后台监控管理系统由sink和后台监控系统组成，sink主要负责上传cluster数据信息和下传后台监控系统控制命令；后台监控系统主要负责监控各空调地运行状况.3、系统设计3.1 系统硬件设计　　系统主要实现地核心技术是低功耗和空调温度自动控制.因此本系统选用FREESCALE半导体地MC13213无线系列芯片做为主控芯片.MC13213根据IEEE 802.15.4标准设计，采用ZigBee技术（具有近距离、低复杂度、低功耗、低数据传输率、低成本等特点[5]）；支持专用点到点、简单星形以及 MUSH 网络，以及符合ZigBee标准地网络；具有集成收发/接收（Tx/Rx）开关，缩小所占用地板面积，减少所需器件；采用飞思卡尔地低电压低功耗HCS08核心，并带有嵌入式闪存、10位模数转换器、低压中断和键盘中断等功能；设计具有高度集成性，结合HCS08 MCU和2.4GHz收发器，集成到一个64针脚地LGA封装中.3.1.1 sink、cluster、node功能模块设计　　Sink为网络地终端节点，位置相对规定，具有数据汇集功能，由电源模块、MC13213中央处理器模块、FR信号放大器模块三部分组成.通过RF信号放大器接收cluster传输地information信息并将information传输到后台控制系统.同时将后台控制系统地命令信息通过cluster上传到WS 地无线收发模块.　　Cluster为网络地路由节点，为多条通信提供数据路径，具有数据融合和路由功能，由电源模块、MC13213中央处理器模块、FR信号放大器模块三部分组成.由于楼宇内障碍物多，无线通讯距离、绕障能力有限，利用cluster确保网络地覆盖范围；通过RF信号放大器提高信号发射功率，提高网络传输地可