高校图书馆环境舒适性监控系统研究

发布时间：2017-07-01 21:02

  本文关键词：高校图书馆环境舒适性监控系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高校图书馆承担着保存珍贵书籍、资料的作用,同时也是学生借阅、学习的主要场所,它的环境受到温度、湿度、光照度、风速、噪声等因素影响。对其环境的监测控制能直接改善图书馆的环境,传统的手持式监测和布线式监测方案不太适用于对环境要求严格的高校图书馆,故本文概括了国内外现有的对室内环境进行监测的所有著作,提出了基于Zig Bee和GPRS无线传感技术的高校图书馆环境实时监控系统,该系统具备ZigBee技术的节点规模大、体积小、能耗低、自组网、方便安装等优点,非常适用于高校图书馆环境的监控。论文通过将高校图书馆与公共图书馆进行对比,分析得出了高校图书馆的建筑特征和环境特点,有针对性的选取需要监测的温度、湿度、光照度等关键环境参数,进而有选择性的完成了传感器节点选型设计、网络硬件架构开发设计、Zig Bee/GPRS模块设计和空调、遮阳板等控制设备驱动电路架构设计。该监控系统能很好的完成高校图书馆环境监控工作,并实现了低能耗、自组网等系统设计要求。通过与其他单位合作开发的实时监控系统软件平台,包括上位机软件系统、协调器软件系统、传感器接入软件系统等方面,实现了监控网络成功连接各硬件设备并进行环境监测的目标。通过在上海海洋大学图书馆进行实地监测实验。系统设备层采集环境数据,协调器传输发送采集数据信号,控制层根据设定程序对调节层中的空调、灯具、遮阳板等设备进行自调节;远程客户端可通过以太网进行数据查询和控制,系统持续稳定运行了长达6个月。通过研究实验数据,借助SPSS软件的描述性分析、探索性分析以及聚类分析对监测数据进行统计分析,得出上海海洋大学图书馆监测系统的数据可靠、科学,同时验证了平台能长久实时监测环境数据的功能。并通过实验室模拟控制实验,验证了系统能很好的进行自控制调节,系统的硬件和软件程序可靠,操作方便,数据科学。论文最后针对图书馆外部遮阳设备对太阳辐射的影响进行了仿真分析,利用Weather Tool软件对图书馆外部环境进行了分析,提出了对建筑热舒适影响最小的改动方案是采取被动式遮阳措施,进而利用Ecotect生态建筑仿真软件分析了遮阳上海海洋大学硕士学位论文板对建筑室内太阳辐射的影响,在CAD制图软件进行图书馆模型建模的基础上,导入气候数据,通过Ecotect进行网格划分,分析了在晴天夏天、晴天冬天和阴天全季节的情况下遮阳板对阅览室内太阳辐射的改变,同时结合不同气候、不同时间给出了遮阳板调节的控制策略,为后期进行自控制调节提供了简单明了的控制方案。本文所研究设计的高校图书馆环境实时监控系统具有低功耗、成本低、自组织和精度高等特点,相对于应用在图书馆环境舒适性监控的其他设计方案具有很大优势,为后期进行大规模推广应用打下了良好的基础。
【关键词】：高校图书馆 环境监控 ZigBee 无线传感 Ecotect仿真
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：G258.6;TP277
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 引言11-16
• 1.1 课题的研究背景和意义11
• 1.2 国内外室内环境监测的现状11-13
• 1.2.1 中国室内环境监测现状12
• 1.2.2 国外室内环境监测现状12-13
• 1.3 国内外室内环境监测方法及控制系统发展现状13-14
• 1.3.1 有线网络通信技术在环境监测上的发展13
• 1.3.2 无线网络通信技术在环境监测上的发展13-14
• 1.4 课题研究内容及方法14-16
• 1.4.1 研究内容14-15
• 1.4.2 研究方法15-16
• 第二章 高校图书馆环境系统分析16-28
• 2.1 高校图书馆环境特点16-19
• 2.1.1 高校图书馆与公共图书馆的差别16-17
• 2.1.2 高校图书馆建筑的基本特征17-19
• 2.2 上海海洋大学图书馆概况19-26
• 2.2.1 上海海洋大学图书馆建筑概况20-25
• 2.2.2 图书馆主阅览室概况25-26
• 2.3 研究对象选定26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 无线监控系统体系结构与设计28-36
• 3.1 监控系统体系结构28-31
• 3.1.1 监控系统设计的目标28
• 3.1.2 监控系统设计的原则28-29
• 3.1.3 无线监控系统介绍29-31
• 3.2 监控系统功能设计31-32
• 3.2.1 环境数据采集功能设计31
• 3.2.2 环境数据传输功能设计31-32
• 3.2.3 环境数据处理功能设计32
• 3.2.4 环境数据反馈功能设计32
• 3.3 系统组网方案设计32-35
• 3.3.1 系统的逻辑分层32-33
• 3.3.2 监控系统工作流程33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 基于Zigbee的无线监控系统软硬件设计与实现36-53
• 4.1 系统硬件设计36-41
• 4.1.1 网络的硬件结构37-38
• 4.1.2 Zigbee/GPRS模块的硬件设计38-39
• 4.1.3 传感器的硬件设计39-40
• 4.1.4 空调、灯具和遮阳板驱动电路设计40-41
• 4.2 系统软件设计41-46
• 4.2.1 上位机监控软件设计41-44
• 4.2.2 协调器软件设计44-45
• 4.2.3 传感器接入系统程序设计45-46
• 4.3 监控系统实现46-52
• 4.3.1 硬件布设实现46-49
• 4.3.2 监测数据检验49-51
• 4.3.3 自控制调节实验51-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 图书馆外窗玻璃面外遮阳设备模拟分析53-67
• 5.1 外部环境分析53-57
• 5.1.1 外部气候特征分析53-54
• 5.1.2 太阳辐射分析54-55
• 5.1.3 被动措施对热舒适度影响分析55-57
• 5.2 外立窗遮阳分析57-65
• 5.2.1 建筑模型设计57-58
• 5.2.2 晴天夏季百叶窗遮阳系统模拟分析58-63
• 5.2.3 晴天冬季百叶窗遮阳系统模拟分析63-64
• 5.2.4 阴天百叶窗遮阳系统模拟分析64-65
• 5.3 遮阳板控制策略65-67
• 第六章 总结与展望67-70
• 6.1 总结67-68
• 6.2 不足与展望68-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士期间发表的学术论文74

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