供熱系統物聯網終端網絡設計
2 硬件終端設計
2.1 熱量表
熱量表利用超聲波測量管道流速、溫度敏感元件鉑電阻PT1000來測量供回水溫度,以精確計算用戶的用熱量,每個熱量表都有地址編號,能進行數據通信,并向外部傳送供回水溫度、瞬時流速、累計流量、累計熱量、累計工作時間、日期等數據。
2.2 鎖閉閥
鎖閉閥是直流減速電機驅動的球閥,能夠接收控制命令,執行開關操作。
2.3 采集器
采集器由微控制器(MCU)、接口電路、控制電路、電源電路和ZigBee模塊等組成,可通過接口電路讀取熱量表的數據,控制鎖閉閥開關,通過ZigBee網絡完成與集中器的通信。其結構原理圖如圖4所示。本文引用地址:http://www.j9360.com/article/155221.htm
采集器和集中器之間采用的ZigBee技術是一種短距離、低速率、高效率的無線網絡技術,數據傳輸頻帶為全球通用的2.4 GHz,其底層采用直擴技術,具有大規模的組網能力。網絡中的節點以接力的方式進行數據傳輸,速率最快可達250 kB/s。在不同的工作頻率下,節點傳輸距離從十幾米到幾十米,若增加功率放大裝置,則可使傳輸距離更遠。該系統的終端分布較集中,集中器與采集器之間距離較短,且傳輸數據量少,實時性要求高,因此,采用ZigBee網絡進行數據傳輸是最佳選擇。
2.4 射頻卡
射頻卡中嵌入的RFID標簽能夠存儲用戶信息和購熱量等數據。采用RFID技術可以與識讀器進行快速數據通信,將卡內信息傳至集中器,集中器控制鎖閉閥以實現預交費。RFlD技術主要使用無線通信來唯一地識別對象或人,通常由信息載體和信息獲取裝置組成。為實現對物體的識別,無線射頻技術采用射頻方式進行非接觸雙向通信,同時將采集到的相關信息通過無線技術進行傳輸。它具有功耗小、成本低、穿透能力和抗十擾能力強、傳輸速度快、傳輸距離遠和使用壽命長等優點。
2.5 集中器
集中器以單片機為核心,由電源電路、識讀器、GPRS模塊、ZigBee模塊、數據存儲電路和顯示電路等部分組成,其硬件框圖如圖5所示。該硬件的主要功能是通過識讀器讀取射頻卡數據,存儲購熱量并將卡內數據清零;同時定時通過ZigBee網絡獲取采集器瀆取的熱量表數據和鎖閉閥狀態,并將數據存儲打包;最后通過GPRS網絡向中心服務器傳送數據包。
由于集中器的分散性且距中心服務器較遠,所以,本系統采用GPRS技術進行無線傳輸數據。GPRS傳輸方式作為GSM較為成熟的無線數據傳輸業務,可提供一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用于間斷的、突發性和頻繁的、少量的數據傳輸,也適用于偶爾的大數據量傳輸。
在GPRS信道上提供有TCP/IP連接,可用于Internet連接、數據傳輸等。而在此網絡上提供的GPRS數據傳送業務的資費甚至低于專網的維護費用,同時有著數據傳輸速率高、通信質量可靠、開發周期短、安裝調試方便等顯著優點。因此,本系統在遠程無線傳輸通信上選用GPRS通信模式。
2.6 中心服務器
中心服務器可通過GPRS網絡接收集中器傳送的數據并存入數據庫,這樣,管理部門就可通過主站軟件對用戶的熱量進行統計、分析并監測供熱情況,以便于供熱系統的實時調控;同時可通過管理軟件和財務軟件完成用戶信息存儲和充值等。
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