智能樓宇無線監測系統解決方案

　　系統概述： 

　　公司簡介 

　　北京威訊紫晶科技有限公司現為北京中關村物聯網產業聯盟理事單位，一直從事物聯網核心技術的研究和開發。威訊紫晶主導制定了無線個域網 CWPAN 國家標準和 IEEE802.15.4 國際標準，研發出國內首款符合雙標的物聯網芯片，并獨立研發了擁有自主知識產權的、支持大規模自組織、具有同步功能的、低功耗的無線傳感網絡的協議棧 USSN（Ultra-Scale Sensor Networks） 。威訊紫晶作為物聯網產業的領軍企業，在具有產業化前景的行業中大力進行物聯網應用推廣，結合各個領域的不同需求，成功研發智能農業大棚環境監測系統、地鐵無線定位報警系統、智能樓宇無線監測系統、智能辦公室系統和生產廠房環境監測系統等。 

　　系統簡述 

　　智能樓宇無線監測系統是威訊紫晶以 IEEE802.15.4 國際標準&CWPAN 國家短程無線個域網標準為基礎，以USSN 技術為實現手段，結合目前樓宇內各種監控需求，開發了具有自主獨立知識產權的智能樓宇無線監測系統，能夠提供全天候、無人看守、免維護且不依賴電源的無線監控服務。 

　　智能樓宇無線監測系統是中央計算機通過無線與公網結合的方式，將分布在各監測現場的智能單元連接在一起，構成一個先進而完善的綜合監測系統，對整個大廈的耗能設備實現集中監測控制，保證設備在最佳狀態下運行，為大廈提供一個舒適、高效、安全、節能的環境。很顯然如何能夠準確、穩定、方便的得到這些耗能設備信息就成為整套系統的關鍵。隨著近幾年短距離無線通信的發展，新興的無線傳感網技術為智能樓宇系統中的傳感環節提供了有力的技術保障。 

　　USSN 是指由若干節點通過無線方式互相連接成的網絡。網絡中任意一點的數據都可以被其他鄰近的節點轉發。數據轉發可以擴大網絡覆蓋范圍。采集終端節點數據通過網絡傳遞后匯集到網關，再由網關通過其他通訊協議和方式傳送給上位機，如圖所示：

　　系統結構架構： 

　　智能樓宇無線監測系統由無線數據采集器、無線數據網關（可多個）、PC和網絡服務器（可選）組成，結構如下圖所示。整套網絡系統中無線連接采用的是USSN無線傳感網技術，每一個網關可同時連接上百個采集終端設備，且所有采集終端自動組網，同步工作。網關與PC或網絡服務器則通過以太網或移動通訊網絡連接。 

　　  無線數據采集器布設在需要監測的位置處， 并自組織形成無線多跳網絡， 采集的數據通過該網絡傳輸數據，所有的無線數據采集器將把數據信息傳至網關，網關再將收集的數據通過公網傳送給服務器，用戶可以根據不同的權限登陸服務器訪問智能樓宇無線監測系統軟件，查看、分析、獲取數據，最終對整個樓宇內耗能設備綜合評定，采取有效措施進行智能樓宇節能減排。

　　系統設備介紹 

　　1、 無線數據采集器

　　無線數據采集器是整個系統的終端末梢設備，也是網絡系統中的中繼設備，所有采集設備通過無線自組網的方式將各自采集的數據匯聚到網關。無線數據采集器在建筑物內監測不同的耗電設備，例如監測建筑物內的的溫濕度、水表流量、電表用量等等。

　　1） 無線溫濕度采集器

　　無線溫濕度采集器是智能樓宇監測系統中較為常見的一種采集器，所形成的無線網絡可作為整個網絡系統的支撐部分，采集樓宇內溫濕度數據并輔助其他無線外接數據采集器傳輸數據信息。 

　　合IEEE802.15.4C國際標準&CWPAN國家短程無線通訊標準
　　通訊頻率可選，2.4GHZ或780MHz
　　具有采集和傳輸數據的功能
　　可直接獲取環境內溫濕度的數據信息
　　自組無線網絡
　　超低功耗設計，采用電池供電，可持續工作1年以上
　　室外空曠地區傳輸距離可達100米，室內有不同程度縮減
　　懸掛方式可選，壁掛或懸掛

　　無線外接數據采集器提供了外接端子，可以根據不同監測需求與耗能設備相連采集數據，例如和水表相連可直接獲取瞬時水量、總水量，與電表相連直接獲取電流、電壓等數據。無線外接數據采集器可自組加入無線傳感網系統，與已經加入網絡中的其他無線數據采集器進行通訊，通過無線多跳的方式傳至無線數據網關。

　　采用符合IEEE802.15.4C國際標準&CWPAN國家短程無線通訊標準

　　通訊頻率可選，2.4GHZ或780MHz

　　具有采集和傳輸數據的功能

　　可直接獲取耗電設備的數據信息

　　自組無線網絡

　　超低功耗設計，采用電池供電，可持續工作1年以上

　　室外空曠地區傳輸距離可達100米，室內有不同程度縮減

　　懸掛方式可選，壁掛或懸掛

　　2、 無線線數據網關

　　無線數數據網關是系統的核心部分分，不僅收集集網絡中所有無線采集終端的數據，還可對所有采集終端發送控制指令。網 網關內置了強大的操作系統，可對網絡和數據進行維護和儲存，同時網關具備遠傳能力，通過局域網或 3G 將所有的配置數據和采集數據一并傳至網絡服務器。

　　采用符合I IEEE802.15 5.4C國際標準 準&CWPAN國家短程無線通訊標準

　　通訊頻率可選，2.4GHZ或780MHZ

　　防潮外殼，避免潮濕環 環境對通訊產生的影響

　　內置USSN或ZigBee中 中心點，可組 組建USSN或 或ZigBee無線傳感網絡

　　內置3G通訊模塊（移動、聯通、電信可選），實時將數據傳至公網

　　提供以太網接口，可通過網線或局 局域網對網關進行訪問

　　內置WIFI模塊，PC可通過WIFI熱 熱點訪問網關

　　內置SD卡插槽，可供數據進行本地存儲和備份 份

　　3、 PC或網絡服務 務器

　　PC和網絡服務器是用戶訪問系統網絡的窗 窗口， 用戶登陸 陸PC或網絡 絡服務器可對 對網關的數據 據進行系統設置、采集網絡管理、查看數據、繪制圖表、導出數據、報警管理等操作。

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　　PC和網 網絡服務器運 運行的是智能樓宇無線監 監測軟件，用戶可在軟件界面上進行如下操作：

　　1）  系統設置。系統設置界面，用戶可選擇網絡運行系統的工作模式，例如對網關的設置，可選擇網關是否要與公網服務器進行通訊和數據上傳，配置網關的 的局域網 IP 地址、動態域名解析、WIFI等與網絡連接有關的參數。

2）  設備管理。用戶可對節點進行認證/解認證，設置 USSN無線傳感器網絡的同步周期、采集間隔周期、工作頻段等無線網絡系統參數，也可下達組網修復命令，保證了網絡正常的工作。

　　3）  系統監測。查看數據及繪制圖表。軟件為用戶提供了多種查看數據方式，查看實時顯示的數據、查看歷史數據。同時可在查看數據界面對收集數據進行時間、節點、類型的篩選。選擇不同的節點繪制成趨勢圖，方便用戶直觀的去觀測傳感器數值的變化。用戶可將所有數據信息和繪制的圖表導出形成報表，輔助用戶進一步研究和分析。

　　4）  數據管理。用戶可以根據需求將數據進行備份和導出，提供了 Excel 表格和文本等多種格式，針對網絡系統可導出/加載網關的配置，針對 USSN 網絡系統，可導出各個傳感器節點的數據信息，例如傳感器節點的地址、名稱、采集數據時間、采集數值、誤包率、網絡鏈路質量等等。

　　5）  報警管理。用戶可對單個傳感器節點或批量傳感器節點或同類型傳感器節點進行報警設置，用戶可設置是否開啟報警機制、 各個節點數值限制范圍及報警方式。 系統為用戶提供了界面閃爍報警、手機短信報警和通過郵件報警三種模式。傳感器節點數據一旦超過設定的門限值，界面就會以紅色對該節點進行標識，引起使用者的注意，同時發送報警報告。 

　　6）  控制管理。系統可以控制與風機、空調、電梯等設備相連的無線外接數據采集器，及時采取調控措施進行節能減排。手動模式下，用戶可通過界面上的按鈕對設備進行遠程控制。自動模式下，將按照用戶預先設定的策略對所有的設備進行控制，用戶可以根據需求自己定義組合條件的控制策略。

　　 系統特點 

　　z  系統采用符合 IEEE802.15.4C 國際標和 CWPAN國家標準的 USSN無線傳感器網絡，綠色、環保、無輻射

　　z  數據傳輸層采用的是無線傳感網和公網結合的方式進行數據傳輸

　　z  系統選用網關作為數據收集器，為用戶訪問提供多種方式

　　z  無線傳感網獨立工作，無需繳納任何費用，多采集器數據統一通過一個網關發送，節省 3G 流量費

　　z  整個系統無需人工干涉，全天候穩定運行

　　z  管理方式多樣，用戶可通過直接訪問網關或網絡服務器對所有的監控進行管理

　　z  管理軟件界面友好，且功能強大，保證數據的記錄、分析及時準確，系統穩定可靠

　　項目實施注意事項： 

　　1） 選擇 USSN 無線傳感器網絡系統的工作頻段，2.4GHZ 頻段或 780MHZ 頻段； 

　　2） 選擇網關與服務器連接方式，RS232、RS485、GPRS、3G、TCP/IP通信方式； 

　　3） 對準備加入網絡中的采集器節點進行認證操作，保證網絡通訊安全； 

　　4） 正確配置網關的局域網 IP 地址、動態域名解析、WIFI 等與網絡連接有關的參數； 

　　5） 正確配置 USSN無線傳感器網絡參數； 

　　6） 安置無線采集節點，避免無線信號盲點； 

　　7） 無線采集節點之間有距離問題，需選擇增加節點，承接數據傳輸。