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引言
目前，城市住宅供熱的熱能早已商品化，往往諸多的熱量之差問題，是供熱企業(yè)與居民矛盾的導(dǎo)火線。熱能計量成為供熱企業(yè)新的需求。根據(jù)目前住宅狀況，無線控制系統(tǒng)在熱網(wǎng)計量中具有施工方便，節(jié)省資源的優(yōu)勢。但是由于以往熱網(wǎng)采用的無線通信模塊的發(fā)射距離近，穿透性差，造成數(shù)據(jù)不能實時回讀和控制，不能充分體現(xiàn)熱網(wǎng)的計費充分透明。Si4432是Silicon Labs公司推出的新一代無線通信芯片，它具有發(fā)射距離遠、穿透能力強、功耗低等優(yōu)點，完全可以應(yīng)用到本系統(tǒng)中。通過Si4432的應(yīng)用，熱網(wǎng)數(shù)據(jù)能夠可靠、實時地傳輸，通過GPRS無線通信模塊和Si4432無線傳輸模塊對熱網(wǎng)的控制，進行溫度、壓力、控制閥的開啟時間等數(shù)據(jù)的傳輸與交互，從而解決熱能計量不透明的問題，為最終實現(xiàn)溫度的實時監(jiān)控計量和熱網(wǎng)的參數(shù)采集提供前提條件。
1 關(guān)于Si4432芯片
Si4432芯片是Silicon Labs公司推出的一款高集成度、低功耗、多頻段的EZRadioPRO系列無線收發(fā)芯片。其工作電壓為1.9~3.6 V，20引腳QFN封裝（4 mm×4 mm），可工作在315/433/868/915 MHz四個頻段；內(nèi)部集成分集式天線、功率放大器、喚醒定時器、數(shù)字調(diào)制解調(diào)器、64字節(jié)的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)FIFO以及可配置的GPIO等。
Si4432芯片在使用時所需的外部元件很少，僅需要1個30 MHz的晶振、幾個電容和電感就可組成一個高可靠性的收發(fā)系統(tǒng)，設(shè)計簡單，且成本低。
Si4432的接收靈敏度達到-117 dB，可提供極佳的鏈路質(zhì)量，在擴大傳輸范圍的同時將功耗降至最低；最小濾波帶寬達8 kHz，具有極佳的頻道選擇性；在240~960MHz頻段內(nèi)，不加功率放大器時的最大輸出功率就可達+20 dBm，設(shè)計良好時收發(fā)距離最遠可達2km.
Si4432做成無線通信模塊應(yīng)用廣泛，可適用于無線數(shù)據(jù)通信、無線遙控系統(tǒng)、小型無線網(wǎng)絡(luò)、小型無線數(shù)據(jù)終端、無線抄表、門禁系統(tǒng)、無線遙感監(jiān)測、水文氣象監(jiān)控、機器人控制、無線RS485/RS232數(shù)據(jù)通信等諸多領(lǐng)域。
Si4432芯片引腳圖如圖1所示。
圖1 Si4432芯片引腳圖
2 系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1 系統(tǒng)功能
系統(tǒng)可對熱網(wǎng)的運行實時監(jiān)視、測量、記錄熱網(wǎng)運行參數(shù)并進行參數(shù)（溫度、壓力等參數(shù)）的超限報警；完成日常的管理工作，包括報表的生成和打印、熱網(wǎng)計量管理、對控制器的控制、參數(shù)設(shè)定、遠程數(shù)據(jù)采集、運行數(shù)據(jù)的匯總、綜合分析以及歷史數(shù)據(jù)的備份等功能。通過對熱網(wǎng)進行自動控制，使整個系統(tǒng)供熱均勻，滿足舒適性要求。同時減少熱量消耗，達到節(jié)能的目的，為最終實現(xiàn)“熱”的商品化和市場化提供前提條件。
2.2 系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)
整個系統(tǒng)總體上可以分為3層：管理層、中繼層和現(xiàn)場儀表層。現(xiàn)場儀表層又可以分為控制器和遙控器。系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)如圖2所示。
2.2.1 管理層
管理層是位于熱力公司的主站，由以工業(yè)控制機為核心的網(wǎng)絡(luò)組成，工業(yè)控制機全天候運行。工業(yè)控制機既是調(diào)度中心的服務(wù)器，同時相對于各采集控制站點來說，又是客戶機。服務(wù)器通過寬帶實時采集、存儲來自各客戶機站點的數(shù)據(jù)，并對各站點運行情況進行實時監(jiān)控。客戶機通過GPRS通信模塊和中繼層的集中器通信，采集集中器下的各個控制器的參數(shù)，進行實時采集和監(jiān)控。
2.2.2 中繼層
中繼層位于用戶樓宇的公共位置，主要是集中器。它的通信部分由GPRS模塊和Si4432芯片組成。它和管理層采用GPRS模塊通信，在現(xiàn)場儀表層采集溫度、壓力、控制閥的狀態(tài)和開啟時間等數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸給管理層；集中器和現(xiàn)場儀表層采用Si4432無線收發(fā)芯片進行通信，隨時采集現(xiàn)場儀表層的溫度、壓力、控制閥的狀態(tài)和開啟時間等數(shù)據(jù)，并且發(fā)送相關(guān)命令。
2.2.3 現(xiàn)場儀表層
現(xiàn)場儀表層位于各個熱用戶的住宅內(nèi)和管道井里，主要由控制器和遙控器組成�？刂破鞣旁诠艿谰铮�2套Si4432無線收發(fā)芯片組成。它分別和集中器和遙控器通信，將熱網(wǎng)的溫度、壓力、控制閥的開關(guān)時間等參數(shù)上傳到集中器，同時接收集中器的命令；另一模塊完成與遙控器的通信，采集遙控器測定的室溫和設(shè)定的控制溫度，對控制閥進行控制，從而控制室溫。遙控器放在室內(nèi)，可以采集室內(nèi)的溫度，并由用戶對室內(nèi)的溫度進行預(yù)設(shè)，通過Si4432芯片將參數(shù)送到控制器內(nèi)，實現(xiàn)溫度的控制。
