應(yīng)用于綠色建筑的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)滲透到人們生活的各個領(lǐng)域，它為人們和物理世界之間的聯(lián)系提供了接口。隨著近年來全球能源危機日益加劇，綠色建筑在全國范圍內(nèi)的大力推進，國務(wù)院也已把傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理和綠色建筑均納入了國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在綠色建筑系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的輔助作用，保證建筑系統(tǒng)長期穩(wěn)定節(jié)能的運行，本文從面向應(yīng)用于綠色建筑的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)著眼，從網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，感知節(jié)點部署，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集，數(shù)據(jù)中心控制決策多個方面進行研究。

2、>　　首先，針對綠色建筑中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常需要大量的感知節(jié)點，需要考慮網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)據(jù)收集時的通信時延和頂層控制的響應(yīng)時延，提出了一種網(wǎng)內(nèi)分布式控制與決策處理架構(gòu)，可以縮短數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艜r延和響應(yīng)延遲，并提出加入沖突處理規(guī)則庫和分級決策以避免應(yīng)用之間的響應(yīng)沖突。針對于大規(guī)模的建筑系統(tǒng)，需要支持異構(gòu)傳感器平臺，提出了一種分層建筑管理架構(gòu)HBMF，同時制定應(yīng)用層通信協(xié)議，并在一個經(jīng)過認(rèn)證的綠色建筑內(nèi)部部署一個小型網(wǎng)絡(luò)進行測試實驗，實驗通過

3、不同調(diào)制模式下和不同占空比情況下基于HBMF架構(gòu)的綠色建筑無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的運行測試，其數(shù)據(jù)包接收率均達(dá)到100％，且結(jié)果顯示在SADL和ADL調(diào)制模式下，其網(wǎng)絡(luò)各項性能評價結(jié)果要更好。
　　其次，綠色建筑傳感器網(wǎng)絡(luò)中感知節(jié)點的部署關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)的覆蓋連通性，根據(jù)建筑空間區(qū)域特點，同時考慮區(qū)域障礙對節(jié)點通信性能的影響，提出了按照目標(biāo)區(qū)域形狀的分區(qū)部署算法，通過在保證覆蓋連通的基礎(chǔ)上控制傳感器節(jié)點數(shù)目并最終達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)成本的目標(biāo)。針對基于

4、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)監(jiān)測在綠色建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，提出了其傳感器節(jié)點部署的多目標(biāo)優(yōu)化模型，并引入罰函數(shù)將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題，其演化的目標(biāo)函數(shù)作為算法的適應(yīng)度評價函數(shù)，采用改進的自適應(yīng)變異二進制PSO算法尋求最優(yōu)解，優(yōu)化過程中粒子群代表傳感器節(jié)點部署位置的候選解，仿真結(jié)果表明可以在相當(dāng)規(guī)模的建筑空間快速確定傳感器節(jié)點的部署方位。
　　然后，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于大型綠色建筑時，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量巨大，需要能效的數(shù)據(jù)收集方案才能減輕

5、網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，延長網(wǎng)絡(luò)生命周期，因此提出了將壓縮感知理論引入到網(wǎng)絡(luò)路由的策略。通過設(shè)計稀疏隨機投影矩陣，結(jié)合最小生成樹算法完成感知節(jié)點至匯聚節(jié)點（sink）的網(wǎng)絡(luò)路由。感知數(shù)據(jù)最后在sink節(jié)點重構(gòu)，并通過仿真實驗比較不同參數(shù)條件下，數(shù)據(jù)重構(gòu)的成功率和重構(gòu)時間。
　　最后，提出了一種應(yīng)用于綠色建筑無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的的分布式控制決策策略，該策略基于所提出的附加H運算-模糊BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。選取環(huán)境感知變量作為輸入量，利用H運算引入