[发明专利]一种基于能量节点的无线传感网络节点部署方法

说明书

本发明公开了一种基于能量节点的无线传感网络节点部署方法，主要步骤为：1)采集建筑物环境系统参数；2)利用CFD方法建立建筑物室内能量流动模型；3)利用PCA算法和KPCA算法对建筑物室内能量流动模型的参数进行特征参数提取，得到若干特征参数；4)利用K‑means算法对特征参数对应的空域离散网格进行聚类，从而形成能量节点；5)在能量节点中选取一级聚变点、二级聚变点和稳定点，将传感器分别布置在选取的一级聚变点、二级聚变点和稳定点所在位置上。本发明结合CFD、KPCA和PCA特征提取算法、K‑means聚类算法等方法进行部署方法优化，同时制定可靠的节点选取排布方法，可多次灵活运用于多个区域，对多监控区域的工业建筑环境有实际意义和实用价值。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络部署及建筑节能技术领域，具体是一种基于能量节点的无线传感网络节点部署方法。

背景技术

当前工业建筑趋于大面积复杂化，建筑能耗持续上升，节能潜力巨大。建立建筑能耗控制系统是提升建筑能耗的有效的常用手段。其中建筑节点部署为建筑能耗评估系统构建的基础，节点部署直接关系到该系统的时效性、控制难度、信息量和消息准确性。

无线传感器节点部署是建筑能耗控制系统建立时必须解决的问题，是实现能耗监控预测控制的基础。合理的节点部署可以减少信息反馈，提高系统的时效性，减小系统控制难度，实现精确控制。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于能量节点的无线传感网络节点部署方法，主要包括以下步骤：

1)采集建筑物环境系统参数。

进一步，所述建筑物环境系统参数包括建筑物的室内外温湿度、光照、风速、建筑物内部结构、建筑物外部结构、建筑物进出口大小、通风量和建筑物内部冷热源布局。建筑物内部冷热源布局包括冷负载器的制冷量、热负载器的制热量和用电设备。

2)利用CFD方法建立建筑物室内能量流动模型。

进一步，利用CFD方法建立建筑物室内能量流动模型的主要步骤如下。

2.1)建立建筑物CAD实体模型和CAE力学模型。

进一步，所述CAD实体模型等比例还原建筑物内部结构和建筑物外部结构。

进一步，CAE力学模型由CAD实体模型网格划分得到。

2.2)设置模型仿真参数、确定边界条件。

2.3)建立建筑物室内能量流动模型。

3)利用PCA算法和KPCA算法对建筑物室内能量流动模型的参数进行特征参数提取，得到若干特征参数。

进一步，利用PCA算法和KPCA算法对建筑物室内能量流动模型的参数进行特征参数提取的主要步骤如下：

3.1)将建筑物室内能量流动模型划分为若干局部控制区域和非控制区域。

3.2)利用PCA算法对每个局部控制区域的线性参数进行特征参数提取。

3.3)利用KPCA算法对建筑物室内能量流动模型的非线性参数进行特征提取。

4)利用K-means算法对特征参数对应的空域离散网格进行聚类，从而形成能量节点。

进一步，利用K-means算法对特征参数对应的空域离散网格进行聚类的主要步骤如下：