智能楼宇中无线传感网混合接入设计

【摘 要】本文将无线传感网络应用于智能化楼宇建设中，依据无线传感网络中的传感器的协同作用，检测楼宇环境。环境中一旦被检测到紧急情况，整个无线传感系统联合运作，对突发状况进行控制。智能楼宇中无线传感网络的混合接入在保证无线传感网优点的同时，借助电力网络布线技术，在满足远程监控的同时降低随着无线传感网中节点的增加信号降低的缺点，为在智能化楼宇中建立大型的无线传感网提供技术支持。

【关键词】智能楼宇；传感器；无线传感网；混合接入

一、前言

智能楼宇技术是信息时代的产物，是伴随计算机技术的发展衍生出的一种应用于建筑物中的网络技术。该技术的基础是传感技术将各个独立的设备相联接，使独立系统联动工作。结合电力的网络布线技术实现设备间的联接。但是随着技术的发展，电力布线的缺点开始显现，对于老旧的建筑不能采取电力布线，博物馆、工厂也不适用于电力布线技术，因此人们越来越注重无线技术的发展。无线通信技术终将代替有线通信技术。在目前的智能楼宇中越来越多的应用无线传感系统。在无线传感网络中一般包含四种必须技术，分别是：嵌入式计算机技术、传感器技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术[1]。无线网络传感系统将物理环境、计算环境和人类环境这三个看起来毫无联系的三个环境联系在一起，实现物理世界、计算世界和人类世界的三元联动。

二、无线传感系统的优缺点

无线系统越来越被人们重视，也越来越多的出现在人们的生活中，在智能楼宇建设中对于无线传感网络的应用也是很普遍的。无线网络传感系统与有线系统相比具有不可忽视的优点：（一）无线代替有线有效的较少了物料成本投入[2]；（二）无线系统与有线系统相比大大加快了设备的安装速度，降低了人力成本；（三）无线的系统维护费用与有线相比大大减少，并且能够快速检测系统故障，增加了系统的灵活性。同时无线系统也不可避免的存在信号传输安全性低、稳定性差的特点，因此在无线传感系统的使用过程中应该采用混合接入的设计理念。

三、无线传感网混合接入

无线传感网混合接入是网络系统与电力系统的综合应用，避免在网络使用过程中同一网络负载过大产生拥堵现象。利用楼宇中本身存在的电力系统连接网络系统，汇集的信息会通过网络接传达到用户端口，实现远程传输与监控。

（一）Zigbee无线传感网络技术。zigbee技术是短距离内，低速度传输数据下的各电子设备间的无线连接技术。该技术在无线传感网混合接入中起到关键性的作用。在同一楼层内将各电子设备利用zigbee技术联接，实现各电子信号间的无线传输，形成无线传感网络。例如智能楼宇中的安防设备就利用了zigbee无线传感网络技术，具体工作流程为烟雾传感器接收环境信息，将信息传递到离子烟雾传感器处理芯片由芯片对信息做出处理，最后烟雾报警器采取报警措施。

每一个传感器都拥有特定的工作节点，烟雾报警传感器的工作节点是间歇式的，这种工作方式可以有效的节约能源。具体工作流程为首先对传感器设定5秒中的间歇工作模式，然后在系统开启时检测环境数据，通过传感器处理芯片对信号进行处理，确定信号类型，如果没有火灾则传感器进入5秒钟休眠期，如果有火灾传感器的出的信号通过zigbee无线网络传递到报警器，由报警器发出报警信号，然后传感器进入休眠期。

（二）电力布线技术。在无线传感网络系统的建立中，要想达到更优化的效果，避免无线传感网络存在的问题，就必须将无线技术与有线技术相结合，充分利用无线网络与有线网络的优点，达到更好的效果。对于无线传感网络来说它对数据的传输距离比较短，在建筑业的发展过程中建筑物的高度在增加，面积也在扩大，因此单纯的无线传感网络并不能够满足智能楼宇建设的需求，电力布线技术与无线传感网络技术的结合模式，使大型智能楼宇网络得以实现。在大型智能楼宇建设过程中通常会对楼层间的网络联接采用电力布线技术[3]，保证信号稳定的传输。在平面面积比较大的建筑物中，也会经常采用电力布线技术，建筑物的面积比较大，网络的覆盖性低就会成为智能楼宇建设中存在的问题，在无线传感网络中加入电力布线，将各个局部无线网络通过有线联接，保证信号安全稳定的传输，实现智能化楼宇建设的的要求。

四、无线传感网络在智能化楼宇建设中的应用

智能化楼宇建设就是人机的协作方式，在这种交互方式中是通过机器感知环境，并对环境进行调节，实现满足人类活动需求，满足节能要求等的设计方式。智能楼宇在城市中已经是常见的一种系统，只是这种系统仍旧处于发展初期，在未来会呈现蓬勃发展之势。

（一）环境监测系统在智能楼宇中的应用。环境监测系统是基于传感技术的系统，通过传感器感知环境中的而各种参数，比如温度、适度、光线强度等，基于这些监测参数对楼宇中的空调系统，湿度控制系统及照明系统进行控制，以达到最适合人类活动的环境条件。在这个过程中各数据的传输依靠对无线传感系统的建设，否则智能楼宇只是摆设，并没有实际效用。

（二）门禁系统在智能化楼宇中的应用。在楼宇建造过程中安全性是一个必要性的问题，除了消防系统还要安装较高安全性能的门禁系统，门禁系统可以采取指纹或人脸识别等方式。对本单元内的用户进行指纹采集或人像采集，在入口出设计光学感应器，采集需进入人员的指纹或人像信息，与系统存储信息相比对，如果系统中存在该用户信息则门禁系统关闭用户可以进入，如果系统中不存在用户信息则门禁系统处于开启状态，用户将无法进入。这一过程要求光学感应器与存有用户信息的服务器相连，将采集信息传输到服务器进行比对，服务器将比对结果传输到门禁开关系统，开关系统根据比对结果作出反应。整个过程依靠无线传感网络与有线网络的协同作用。

五、结束语

在计算机技术蓬勃发展的今天楼宇智能化已经成为发展趋势，无线网络传感技术的混合接入技术设计是楼宇智能化得以实现的基础。建立完善的基础设施才能够保证楼宇智能化的飞速发展，在楼宇智能化的道路上我们还有很长的路要走。

参考文献：

[1]赵俊淋，杨扬，易卫东《智能楼宇中无线传感网混合接入设计》电子测量技术第31卷第11期；

[2]沈佳栋，唐明浩，章力《无线传感网在智能楼宇系统中的应用》系统仿真技术及其应用第10卷；

[3]崔然，马旭东，彭昌海《基于无线传感技术的楼宇环境监测系统设计》现代电子技术2010年第7期；