智能无线地暖集中监控系统设计

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1、智能无线地暖集中监控系统设计-暖通论文1概述　　近些年来，地暖系统因其控制灵活，节能环保，节省室内空间等优点被广泛应用。地暖常见的调节方式是手动调温，这种地暖系统是被动的。现在的很多电器设备已经智能化，利用先进的网络通信、电力自动化、计算机和无线电技术，将各种家电有机的结合起来，通过集中的管理监控，让智能电器具有能动性智能化的工具[1]。地暖智能化是地暖发展的方向，我们所需要的智能地暖集中监控系统能实现全方位的信息交换功能，智能的自我状态控制功能和报警功能。　　2智能地暖集中监控系统的组成和工作原理

2、　　2.1系统组成　　本系统主要由4部分组成：温控节点、通信频道、收发控制器、上位机监测控制软件。　　温控节点其实就是温控面板，温控面板安装在每个房间里，这个部分主要的功能是监测室内温度，采集温度信息，将温度信息发送到上位机，同时根据室内温度智能控制地暖的温度参数和工作状态。通信频道为数据和命令的传输提供专门的频道。收发控制器是温控节点和上位机连接的中转设备[1]。收发控制器将温控节点所采集到的温度数据接收回来，再通过串口将这些数据传送到上位机软件；同时它将上位机软件所发出的命令信息发送到指定的温控

3、节点。在网络规模小的系统中，收发控制器有一个，若系统规模较大，可以设置多个收发控制器，并将一个设置为主收发器，其它为从收发器。上位机监测控制软件则是整个系统的大脑，它的主要任务是初始化变量和控件，等待串口数据，收到完整数据包后，会根据数据包中的关键字进行不同的处理，提取出正确的温度信息和温控节点地址，并将数据显示出来；发送数据时，根据发送目标地址计算发送路径，将命令发送到正确的温度终端。为了减少温控节点的代码量，系统中有很多的数据处理是在上位机中进行的。　　2.2网络结构的选择　　本系统采用的技术是

4、无线自组网技术，是一种没有预定的基础设施支撑的自组织可重构的多跳无线网络[2]。此网络有两种网络结构，分别是平坦结构和层次结构。　　平坦结构的特点是网络比较简单，网络中所有的温控节点是对等的，网络管理比较简单，开销小，适合于小型自组网网络；层次结构的特点是网络比较复杂，按区域划分，每个区域有各自的区域主节点，网络管理较平坦结构要复杂，开销大，适合于大型自组网网络。　　本系统网络规模小，故选择采用平坦结构。　　2.3工作原理　　每个温控节点和与它相邻的温控节点通过天线相互连接，组成无线网络，每个温控节

5、点将采集到的温度信息通过无线频道传递到收发控制器，收发控制器通过串口将温度信息上传到上位机，上位机经过数据处理，再根据接收到的信息将命令发送到目标温控节点，目标温控节点执行接收到的命令[3]。　　3智能无线地暖集中监控系统的特点　　智能无线地暖集中监控系统采用无线自组网技术，这个系统具有如下特点：　　1）动态拓扑网络结构。无线自组网网络是一个动态多变的网络，所以基于此技术的智能无线地暖集中监控系统的网络结构也是多变的。本系统采用的组网结构为平坦式结构，每个温控节点都是对等的，没有主要和次要之分，只是

6、把网络的控制功能分配到各个温控节点，网络的建立和调整是通过相互配合实现[4]。当系统中的某个温控节点被破坏时，也不会引起整个网络的瘫痪，提高了网络的抗毁性，但也使网络的拓扑结构发生了变化，同时温控节点信号强弱和电磁波等干扰也会随时影响网络拓扑结构，而且变化的形式和变化周期都是不可预测的[5]；　　2）不依赖基础网络设施，自适应组网。该系统组网时不依赖任何基站等硬件网络设施，网络中的各个温控节点根据一种自组织原则相互协调工作，协调组网，自动探测网络拓扑结构的变化，自动选择传输路径，自动组成一个网络整体

7、[3]。正因为无线自组网具备这样的特点，所以地暖监测系统的各个温控节点的安装就非常方便，不必考虑布线的问题，特别是在复杂环境下的布线，而且不必担心线路故障的问题，便于日后的检查和维修；　　3）温度节点也是路由器。温控节点的信号覆盖范围是有限的，当这个节点需要跟它信号覆盖范围外的节点进行通信时就需要通过中间温度节点进行传递转发，所以系统中的每个节点还扮演着路由器的角色，担任转发数据命令和寻找路由的任务[2]。这样可以省去系统中的路由器，降低成本；　　4）温控节点能源充沛，手动自动一体控制。本系统的温控

8、节点电源供给由220V交流电提供，本系统温控节点工作电压为直流3.3V。在温控节点设计时，我们加入了电压转换模块，可以将220V交流电压转换为直流3.3V电压，这样就不必担心温控节点能量不足的问题。同时温控节点也设计有手动调节功能，可以根据自己的舒适度来调节温度高低。　　4关键技术问题　　4.1路由协议　　由于该系统的多跳传递转发特点和网络拓扑结构变化的不可预测性，要求网络能及时进行重新组合，所以要求制定的路由协议要及时感知网络拓扑结构的变化，对于温控节点的移动和任何