智能楼宇无线监测系统解决方案

　　系统概述： 

　　公司简介 

　　北京威讯紫晶科技有限公司现为北京中关村物联网产业联盟理事单位，一直从事物联网核心技术的研究和开发。威讯紫晶主导制定了无线个域网 CWPAN 国家标准和 IEEE802.15.4 国际标准，研发出国内首款符合双标的物联网芯片，并独立研发了拥有自主知识产权的、支持大规模自组织、具有同步功能的、低功耗的无线传感网络的协议栈 USSN（Ultra-Scale Sensor Networks） 。威讯紫晶作为物联网产业的领军企业，在具有产业化前景的行业中大力进行物联网应用推广，结合各个领域的不同需求，成功研发智能农业大棚环境监测系统、地铁无线定位报警系统、智能楼宇无线监测系统、智能办公室系统和生产厂房环境监测系统等。 

　　系统简述 

　　智能楼宇无线监测系统是威讯紫晶以 IEEE802.15.4 国际标准&CWPAN 国家短程无线个域网标准为基础，以USSN 技术为实现手段，结合目前楼宇内各种监控需求，开发了具有自主独立知识产权的智能楼宇无线监测系统，能够提供全天候、无人看守、免维护且不依赖电源的无线监控服务。 

　　智能楼宇无线监测系统是中央计算机通过无线与公网结合的方式，将分布在各监测现场的智能单元连接在一起，构成一个先进而完善的综合监测系统，对整个大厦的耗能设备实现集中监测控制，保证设备在最佳状态下运行，为大厦提供一个舒适、高效、安全、节能的环境。很显然如何能够准确、稳定、方便的得到这些耗能设备信息就成为整套系统的关键。随着近几年短距离无线通信的发展，新兴的无线传感网技术为智能楼宇系统中的传感环节提供了有力的技术保障。 

　　USSN 是指由若干节点通过无线方式互相连接成的网络。网络中任意一点的数据都可以被其他邻近的节点转发。数据转发可以扩大网络覆盖范围。采集终端节点数据通过网络传递后汇集到网关，再由网关通过其他通讯协议和方式传送给上位机，如图所示：

　　系统结构架构： 

　　智能楼宇无线监测系统由无线数据采集器、无线数据网关（可多个）、PC和网络服务器（可选）组成，结构如下图所示。整套网络系统中无线连接采用的是USSN无线传感网技术，每一个网关可同时连接上百个采集终端设备，且所有采集终端自动组网，同步工作。网关与PC或网络服务器则通过以太网或移动通讯网络连接。 

　　  无线数据采集器布设在需要监测的位置处， 并自组织形成无线多跳网络， 采集的数据通过该网络传输数据，所有的无线数据采集器将把数据信息传至网关，网关再将收集的数据通过公网传送给服务器，用户可以根据不同的权限登陆服务器访问智能楼宇无线监测系统软件，查看、分析、获取数据，最终对整个楼宇内耗能设备综合评定，采取有效措施进行智能楼宇节能减排。

　　系统设备介绍 

　　1、 无线数据采集器

　　无线数据采集器是整个系统的终端末梢设备，也是网络系统中的中继设备，所有采集设备通过无线自组网的方式将各自采集的数据汇聚到网关。无线数据采集器在建筑物内监测不同的耗电设备，例如监测建筑物内的的温湿度、水表流量、电表用量等等。

　　1） 无线温湿度采集器

　　无线温湿度采集器是智能楼宇监测系统中较为常见的一种采集器，所形成的无线网络可作为整个网络系统的支撑部分，采集楼宇内温湿度数据并辅助其他无线外接数据采集器传输数据信息。 

　　合IEEE802.15.4C国际标准&CWPAN国家短程无线通讯标准
　　通讯频率可选，2.4GHZ或780MHz
　　具有采集和传输数据的功能
　　可直接获取环境内温湿度的数据信息
　　自组无线网络
　　超低功耗设计，采用电池供电，可持续工作1年以上
　　室外空旷地区传输距离可达100米，室内有不同程度缩减
　　悬挂方式可选，壁挂或悬挂

　　无线外接数据采集器提供了外接端子，可以根据不同监测需求与耗能设备相连采集数据，例如和水表相连可直接获取瞬时水量、总水量，与电表相连直接获取电流、电压等数据。无线外接数据采集器可自组加入无线传感网系统，与已经加入网络中的其他无线数据采集器进行通讯，通过无线多跳的方式传至无线数据网关。

　　采用符合IEEE802.15.4C国际标准&CWPAN国家短程无线通讯标准

　　通讯频率可选，2.4GHZ或780MHz

　　具有采集和传输数据的功能

　　可直接获取耗电设备的数据信息

　　自组无线网络

　　超低功耗设计，采用电池供电，可持续工作1年以上

　　室外空旷地区传输距离可达100米，室内有不同程度缩减

　　悬挂方式可选，壁挂或悬挂

　　2、 无线线数据网关

　　无线数数据网关是系统的核心部分分，不仅收集集网络中所有无线采集终端的数据，还可对所有采集终端发送控制指令。网 网关内置了强大的操作系统，可对网络和数据进行维护和储存，同时网关具备远传能力，通过局域网或 3G 将所有的配置数据和采集数据一并传至网络服务器。

　　采用符合I IEEE802.15 5.4C国际标准 准&CWPAN国家短程无线通讯标准

　　通讯频率可选，2.4GHZ或780MHZ

　　防潮外壳，避免潮湿环 环境对通讯产生的影响

　　内置USSN或ZigBee中 中心点，可组 组建USSN或 或ZigBee无线传感网络

　　内置3G通讯模块（移动、联通、电信可选），实时将数据传至公网

　　提供以太网接口，可通过网线或局 局域网对网关进行访问

　　内置WIFI模块，PC可通过WIFI热 热点访问网关

　　内置SD卡插槽，可供数据进行本地存储和备份 份

　　3、 PC或网络服务 务器

　　PC和网络服务器是用户访问系统网络的窗 窗口， 用户登陆 陆PC或网络 络服务器可对 对网关的数据 据进行系统设置、采集网络管理、查看数据、绘制图表、导出数据、报警管理等操作。

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　　PC和网 网络服务器运 运行的是智能楼宇无线监 监测软件，用户可在软件界面上进行如下操作：

　　1）  系统设置。系统设置界面，用户可选择网络运行系统的工作模式，例如对网关的设置，可选择网关是否要与公网服务器进行通讯和数据上传，配置网关的 的局域网 IP 地址、动态域名解析、WIFI等与网络连接有关的参数。

2）  设备管理。用户可对节点进行认证/解认证，设置 USSN无线传感器网络的同步周期、采集间隔周期、工作频段等无线网络系统参数，也可下达组网修复命令，保证了网络正常的工作。

　　3）  系统监测。查看数据及绘制图表。软件为用户提供了多种查看数据方式，查看实时显示的数据、查看历史数据。同时可在查看数据界面对收集数据进行时间、节点、类型的筛选。选择不同的节点绘制成趋势图，方便用户直观的去观测传感器数值的变化。用户可将所有数据信息和绘制的图表导出形成报表，辅助用户进一步研究和分析。

　　4）  数据管理。用户可以根据需求将数据进行备份和导出，提供了 Excel 表格和文本等多种格式，针对网络系统可导出/加载网关的配置，针对 USSN 网络系统，可导出各个传感器节点的数据信息，例如传感器节点的地址、名称、采集数据时间、采集数值、误包率、网络链路质量等等。

　　5）  报警管理。用户可对单个传感器节点或批量传感器节点或同类型传感器节点进行报警设置，用户可设置是否开启报警机制、 各个节点数值限制范围及报警方式。 系统为用户提供了界面闪烁报警、手机短信报警和通过邮件报警三种模式。传感器节点数据一旦超过设定的门限值，界面就会以红色对该节点进行标识，引起使用者的注意，同时发送报警报告。 

　　6）  控制管理。系统可以控制与风机、空调、电梯等设备相连的无线外接数据采集器，及时采取调控措施进行节能减排。手动模式下，用户可通过界面上的按钮对设备进行远程控制。自动模式下，将按照用户预先设定的策略对所有的设备进行控制，用户可以根据需求自己定义组合条件的控制策略。

　　 系统特点 

　　z  系统采用符合 IEEE802.15.4C 国际标和 CWPAN国家标准的 USSN无线传感器网络，绿色、环保、无辐射

　　z  数据传输层采用的是无线传感网和公网结合的方式进行数据传输

　　z  系统选用网关作为数据收集器，为用户访问提供多种方式

　　z  无线传感网独立工作，无需缴纳任何费用，多采集器数据统一通过一个网关发送，节省 3G 流量费

　　z  整个系统无需人工干涉，全天候稳定运行

　　z  管理方式多样，用户可通过直接访问网关或网络服务器对所有的监控进行管理

　　z  管理软件界面友好，且功能强大，保证数据的记录、分析及时准确，系统稳定可靠

　　项目实施注意事项： 

　　1） 选择 USSN 无线传感器网络系统的工作频段，2.4GHZ 频段或 780MHZ 频段； 

　　2） 选择网关与服务器连接方式，RS232、RS485、GPRS、3G、TCP/IP通信方式； 

　　3） 对准备加入网络中的采集器节点进行认证操作，保证网络通讯安全； 

　　4） 正确配置网关的局域网 IP 地址、动态域名解析、WIFI 等与网络连接有关的参数； 

　　5） 正确配置 USSN无线传感器网络参数； 

　　6） 安置无线采集节点，避免无线信号盲点； 

　　7） 无线采集节点之间有距离问题，需选择增加节点，承接数据传输。