面向SEEE模型的信息采集系统构建与传感器优化布置研究
Design and Research on Data Acquisition System of SEEE Model and Sensor Placement Optimization
我国每年新建的建筑面积大约在16~19亿平方米之间,和发达国家相比,目前已经超过所有发达国家每年竣工面积的总和.在新建建筑中,真正称得上是节能建筑的不足1亿平方米,建筑节能潜力巨大.同时,在既有近400亿平方米的建筑中,仅有1%可以视为节能建筑,其余无论在建筑围护结构上还是用采暖空调系统来衡量,均属于高耗能建筑.据统计,在我国每年能源消费总量中,建筑耗能总量已占总能源消耗的三成左右,在能源日趋溃乏的今天,建筑节能设计和既有建筑的节能改造势在必行,所以对建筑能耗进行分析和实现节能的经济性具有重大意义.基于WSN(无线传感网络)的时空SEEE(Synthetical- Energy-Economy-Estimator)模型,通过分析建筑能耗、人体舒适度和环境健康度的情况下,实现建筑的能量智能,让建筑能够适应周围环境变化,自主获得健康、舒适的节能状态.其核心是空间数据的获取、传输和计算.所以本文围绕如何准确获得空间整体信息来展开.首先,通过对现有信息采集系统的现状分析,研究有线和无线传感网络的技术的发展,结合SEEE模型对数据的要求,构建一种低成本、低功耗的无线数据采集系统,实现SEEE模型中温度、湿度、气压、CO、CO2和VOCs等环境信息数据的采集和无线传输.该无线数据采集系统采用扩展性比较强的UCB telosb硬件平台,同时硬件平台采用的操作系统具有良好的可移植性,能够充分发挥平台的硬件性能,有效的降低系统的功耗.其次,针对建筑空间环境中各种信息分布的不确定性,本文结合SEEE模型提出的高精度点测量和低精度面测量的WSN布局原理,采用数值模拟技术(CFD: computational fluid dynamics)对建筑单元内的温湿度场进行数值模拟分析,掌握建筑单元内温湿度场变化规律.通过实验对数值模拟的结果进行验证,实验结果表明,仿真结果在误差允许范围内,与实测值基本吻合,是准确可行的,可以为传感器节点布置中关键位置点的选取提供参考.最后,本文选取温湿度梯度场等温线上曲率较大的点和等温线密集的点作为关键位置点,通过优化关键位置点来布置传感器节点,从而有针对性的获取各类数据.通过软件仿真传感器节点优化分配方案,仿真结果分析表明,选取的传感器优化布置策略能够合理的规划区域中各传感器节点,使得各传感器节点的效能得到很好的利用.
- 作者：
- 何正亚
- 学位授予单位：
- 安徽建筑工业学院
- 专业名称：
- 市政工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 方潜生
- 中图分类号：
- TP274.2
- 关键词：
- 建筑能耗；SEEE模型；信息采集系统；CFD；传感器优化布置
- Building Energy Consumption；SEEE Model；Data Acquisition System；CFD；Sensor Placement Optimization
- 基金项目：
- 安徽省自然科学