谢一博 刘志强 李仁杰

摘 要：该课题分析了我国当前的建筑能耗形势，研究构建在无线传感网和B/S模式结合下，建筑能耗数据的采集、传输、存储和展示。提出了与之对应的设计方案，包括基于ZigBee的能耗数据采集、基于ESP8266的数据传输、基于MySQL的数据库存储、基于SSM框架的前端展示。形成了一套软硬件齐全的数据采集系统，实现了用户跨平台和能耗数据的实时监测。

关键词：B/S模式 能耗数据 SSM框架 跨平台

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）04（a）-0019-02

近年来，我国经济快速增长，能源消费增势迅速，能源消费总量位居世界第二。严峻的能源现实使节能成为了我国社会和经济发展的长远战略方针，也成为了当前一项极为紧迫的任务。与此同时，大型建筑的高能耗问题日趋严重，因此，对各部门建立能耗检测平台变得尤为重要。但是现存的能耗数据实时监测平台，大多基于C/S模式，使得平台函数库依赖较多，安装复杂，且不易使控制数据与采集数据分离，进而限制了其推广。

1 系统设计

如图1所示，各个数据采集节点通过与微控制器相连的传感器采集建筑内的能耗数据。这些传感器包括DHT11温湿度传感器，用于测量当前环境的温度与湿度；LT-211交流检测模块，用于实时监测当前电量参数，包括电压、电流、功率；CHC-A33霍尔水流感应开关，通过单位时间内计数其脉冲，获得当前的水流速度，在查阅水管横截面积后进而计算出当前的水流量。各數据采集节点，通过无线协议栈将采集到的数据包装并发送给网关。

网关由无线协议栈和WiFi模块两个部分构成。在无线协议栈部分，与各采集节点组网，形成“星型结构”。将从各个节点收到的数据做组装，将组装好的数据通过网关上的物理链路传送至WiFi模块，同时准备接受下一次数据。服务器端通过无线网卡，接入网关的热点后，两者处于同一网段下，此时可进行Socket通信，将采集到的数据转储到数据库。网关支持TCP和UDP两种运输层协议，在本设计中，我们采用TCP。

在Web服务器上可接收多种浏览器发来的请求，当系统管理员正确登录到系统后，服务器端接收用户端发来的定时请求，把最新采集到的数据反馈给用户。此时在浏览器上，与展示图表相关的JS代码被解释执行，给用户以直观的视觉体验。

2 系统实现

2.1 数据采集节点

采用基于CC2530的ZigBee作为采集终端，开发环境使用IAR EW8.1。根据终端所搭载传感器的不同，烧写相应的程序，以DHT11为例，在ZigBee的事件队列中，添加自定义的周期性事件，在响应此事件时调用与之相连的传感器驱动函数，将函数返回值即采集到的数据发送给网关。函数流程如图2数据传输所示。

2.2 网关

因为基础数据来源于ZigBee，所以，本系统将CC2530作为网关的主控芯片。在网关首次启动时，CC2530通过串口向ESP8266发送AT命令，来控制热点的工作模式、连接方式和接入点名称等信息。在热点稳定工作后，使用AT+CIPSEND=0，10＼r＼n命令向服务器端发送数据。其中CIPSEND表示此命令的功能，10表示要发送的数据长度，＼r＼n表示命令结束。

2.3 Web服务器和数据库

Web服务器向下提供了数据存储，向上提供了良好的用户接口。其通过Socket与网关建立TCP连接，接收网关向上的数据流并存储到数据库。数据库记录形式为（时间戳，传感器1，传感器2，传感器3），其中时间戳作为一条记录的主键。向上用Tomcat接收浏览器发来的HTTP请求和Ajax请求。其中HTTP用来响应整个网页的请求，Ajax用来响应网页中局部的数据请求。

2.4 系统测试

采集终端、网关、服务器三者依次启动，待系统稳定后，在浏览器可查看到数据定时向左平移，新数据定时在最右侧追加，通过曲线的变化可得知当前的能耗情况。

3 结语

本文研究了B/S模式下建筑能耗数据的采集与展示系统，提出了与之对应的系统架构。通过基于CC2530的ZigBee协调器和ESP8266的硬件开发，MySQL数据库、Tomcat服务器、SSM框架和Highchar图表设计框架的服务端开发，实现了用户跨平台实时查看能耗数据的功能。

同时，该系统还实现了系统管理员的登录，注册等功能，形成了完整的物联网管理体系。系统在实际项目中运行流畅，通过更改少量代码，便可应用于其他物联网项目。

参考文献

[1] 杨毅.建筑能耗监控软件平台设计与实现[D].大连理工大学，2013.

[2] 薛卫强.基于物联网的无线环境监测系统设计与软件的实现[D].燕山大学，2013.

[3] 钱志鸿，王义君.面向物联网的无线传感器网络综述[J].电子与信息学报，2013，35（1）：215-227.