【摘 要】
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智能建筑技术为人们提供了安全、舒适、便捷的生活环境,同时大大降低了建筑的电力能耗。但是,现有的智能建筑技术采用有线通信网络,存在布线繁琐,可扩展性差、不同品牌的楼宇
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智能建筑技术为人们提供了安全、舒适、便捷的生活环境,同时大大降低了建筑的电力能耗。但是,现有的智能建筑技术采用有线通信网络,存在布线繁琐,可扩展性差、不同品牌的楼宇自控系统的通信协议不兼容、硬件产品成本较高以及控制方法不能满足个性需求等缺点。物联网技术为智能建筑的发展提供了新的方法。建筑设备物联网是各种建筑用电设备通过物联网技术组成的复杂网络,它高度集成了通信、计算、控制和物理系统,是一个复杂的、动态的、以人为本的系统。无线网络是该系统的底层硬件平台,是该系统能够实现功能的基础。无线网络具有节点部署方便、无需布线、网络维护简单等优点,并且无线节点追求低成本、低功耗以及可扩展的目标,作为智能建筑的通信系统能够有效克服有线通信系统的诸多缺点。本文围绕建筑设备物联网中的无线网络展开研究工作。结合建筑设备物联网的特点,给出了适合在智能建筑中应用的无线网络通信频率与拓扑结构。通过对无线网络相关技术的研究、无线网络节点设计与通信协议的设计,最终实现了该系统的设计。本文的研究内容如下:(1)深入分析了智能建筑应用领域对无线网络的需求,根据智能建筑的特点给出了适用于智能建筑的通信频率与网络拓扑结构:(2)研究了建筑设备物联网中无线网络的相关技术。根据提出的无线网络拓扑结构并结合智能建筑应用领域特点,针对性的进行了无线网络自组织与维护、路由方法、提高数据传输可靠性三方面的研究。首先通过网络组建、设备注册、区域簇的建立、节点活动时间调度以及无线网络组织自修复等过程实现了无线网络自组织与维护;其次提出了基于区域分簇的路由方法,其特点是路由消耗较低,能够使无线网络有较好的性能;最后建立逐跳重传机制以提高数据传输的可靠性;(3)建筑设备物联网中无线网络系统的设计。结合无线网络拓扑结构与智能建筑的特点,给出了无线网络系统结构以及各部分的功能。通过硬件的选型、硬件电路的设计以及嵌入式软件的设计构建了无线网络中的各无线节点。对无线通信协议进行了设计,包括各层的帧格式以及数据通信格式;对建筑设备物联网中的无线网络进行了测试,测结果证明无线网络的通信距离、组网时间、数据传输延迟、丢包率以及网络容量等与传统方法相比有了很大的提高。并将该系统应用到实验室和研究室中,验证了系统的设计。
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