基于无线传感器网络的室内环境监控系统

论文摘要

智能建筑作为建筑技术与计算机信息技术相结合的产物,是信息社会的需要,也是未来建筑发展的方向。智能化建筑的设计目标是要实现楼宇综合管理自动化、通信及办公自动化,使建筑物内的电力、照明、空调等高效运行。其中,对空调系统的监控则是智能大厦自动化管理及节能的基本要求。然而,目前很多大型建筑中的室内环境参数（如温度、湿度等）没有实时采集,中央空调系统不能根据实际需求的变化调节中央空调的制冷（热）量、送风管道的送风量,造成了能源的大量浪费。随着计算机、传感器、网络与无线通信、嵌入式和控制等技术的飞速发展和日益成熟,由大量具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器节点通过无线自组织方式连接而构成的无线传感器网络得到了人们的广泛重视。针对目前中央空调监控系统中存在的问题,本文设计并实现了基于无线传感器网络及嵌入式技术的实时室内环境监控系统。放置在楼宇中各个房间的无线传感器节点以自组织的方式形成网络,采集的温、湿度等数据经多跳传输方式传送到网关节点,然后通过无线通讯网络发送到嵌入式微处理器,嵌入式微处理器再将这些数据处理并传送给中央处理计算机,根据这些数据,在中央处理计算机上实现相应的优化控制等功能。本文根据需求分析设计了系统的硬件及软件结构,完成硬件的选型及软件系统的设计和编程,在Linux操作系统下用Qt作为图形用户界面的开发环境,嵌入式数据库SQLite作为系统数据库,用C++语言编程实现了室内环境监控系统的功能。经过测试,该室内环境监控系统实现了计算中央空调的制冷（热）量、调整空调风机的送风量、根据用户所消耗冷（热）量收取相关的费用等功能,对系统进行了精细的管理,提高了能源的利用水平,在满足人们对环境舒适度需求的前提下达到了节能的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 中央空调的计算机监测系统发展现状
• 1.2.1 集中式监测系统
• 1.2.2 分布式监测系统
• 1.3 无线传感器网络的国内外研究现状
• 1.4 嵌入式系统的发展现状
• 1.5 本文的主要内容
• 第二章 无线传感器网络
• 2.1 无线传感器网络体系结构
• 2.1.1 网络结构
• 2.1.2 节点结构
• 2.1.3 传感器网络协议栈
• 2.2 无线传感器网络在环境监测中的应用
• 2.2.1 网络体系结构
• 2.2.2 无线传感器网络用于环境监测中的关键技术
• 2.3 本章小结
• 第三章 嵌入式Linux在ARM平台上的开发
• 3.1 嵌入式Linux的体系结构
• 3.2 嵌入式Linux的内核结构
• 3.3 在S3C2410上运行嵌入式Linux
• 3.3.1 基本开发流程与开发环境的建立
• 3.3.2 基于NFS方式的下载调试
• 3.4 嵌入式GUI
• 3.4.1 Micro Windows
• 3.4.2 MiniGUI
• 3.4.3 Qt/Embedded
• 3.5 本章小结
• 第四章 室内环境监控系统的原理与功能
• 4.1 中央空调系统原理
• 4.2 监控系统的原理与功能
• 4.2.1 制冷过程主要能耗计量数据处理与评价
• 4.2.2 风机总风量计算
• 4.2.3 房间状态监测
• 4.2.4 计费系统
• 4.3 本章小结
• 第五章 监控系统的设计与实现
• 5.1 监控系统设计
• 5.2 系统硬件
• 5.2.1 无线传感器
• 5.2.2 嵌入式平台
• 5.2.3 中央处理计算机及人机交互设备
• 5.3 软件系统
• 5.3.1 数据采集模块
• 5.3.2 制冷（热）量计算模块
• 5.3.3 送风量计算模块
• 5.3.4 房间状态监测模块
• 5.3.5 计费系统模块
• 5.4 监测系统数据库
• 5.4.1 嵌入式数据库
• 5.4.2 Berkeley DB
• 5.4.3 Firebird嵌入服务器版
• 5.4.4 SQLite
• 5.4.5 SQLite数据库在Linux下的安装
• 5.4.6 数据库设计及实现
• 5.5 监测系统功能测试
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢