[01466645]基于路径选择的传感器网络中央空调节能系统

1.立项背景 “基于路径选择的传感器网络空调节能系统”项目是吉林省科学技术厅吉林省科技发展计划项目。合同编号：20100568。 2.详细技术内容 （1）科学技术内容 本项目研究了一种基于无线传感器网络的智能中央空调监控系统,能对室内外各处的温湿度、人员信息进行检测采集,根据采集到的信息自动调节空调的送风路径,实现按需送风,有效降低空调主机的平均功耗。本系统传感器节点采用Atmega64单片机和nRF24L01射频芯片为核心,采用简化ZigBee协议实现自组织无线网络。 本文设计的中央空调监控系统是由大量温度、湿度、人体红外感应传感器节点构成的室内外环境信息传感器监测网络,根据由无线传感器网络感测的环境信息,按照控制策略,根据需要,控制相关区域的通风阀门工作,实现按需送风。监控系统选择树型拓扑结构,包含网络协调器、中继控制节点和终端节点。网络协调器是整个网络的中心,它负责建立维持和管理网络,分配节点网络地址。利用控制节点有外部电源供电（由于其连接通风阀门,针对于普通终端节点的电池供电）健壮性较好的特点,作为中继维持各终端节点间的通信,可以扩展网络覆盖范围,提高自组织网络的健壮性。各个无线传感器节点和控制节点之间,按照ZigBee协议构建自组织网络实现通信。 传感器节点分布在室内各个监控区域,负责采集室内的温湿度数据以及人员情况数据。节点根据休眠策略,在指定的时隙（定时激活或者红外信号触发激活）对室内外温度、红外数据信息进行采集,并传输到上层无线空调控制器。无线空调控制器负责监测节点信息的收集、存储,通信中继。空调监控中心负责所有信息的汇总、统计、分析与处理,实时显示空调的运行情况和室内温湿度,并接受来自用户的控制信息。中央控制器根据收集来的信息,按照实时温度控制需求,控制相应区域的通风阀门,合理选择送风路径;同时,系统根据温湿度曲线,采用模糊控制算法预算出最佳温度参数,调整主机输出的控制策略。当系统采集的温湿度、人流分布数据有所变化时,系统将根据温湿度数据及由红外数据得知的人员流动情况对比分析,对空调送风系统的送风路径进行调整,计算出空调的最优输出功率,实现智能自动控制,达到空调控制系统的动态平衡。 （2）项目创新性为： a.通过无线传感器网络构成智慧网络,对整个控制区域实行全方位的环境参数测试。多传感器数据融合,检测数据更加准确。 B.空调功率通过多传感器数据融合技术给出,送风更加精确,设置制冷（制热）量及环境温度的最佳平衡点。 根据实验数据分析,采用本项目技术的中央空调系统,其节能效果在人员负荷50%时,节能效率24.2%。以长春市区为例,集中空调面积超过500万平方米,按照一年365天,每天8小时工作,一年即节约1亿度电;按照1.08元/度的商业电费计算,每年可节省电费1.14亿元。新系统节能效果显著,有效的避免了由于平均控制造成的能源浪费。