家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)研究

許青　周文武

摘要：為解決家用水暖設(shè)備溫度變化監(jiān)測問題，通過ZigBee技術(shù)的應(yīng)用，對家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)進行研究，提高家用水暖設(shè)備溫度變化的監(jiān)測分析水平。因此，結(jié)合家用水暖設(shè)備的溫度監(jiān)測需求，對家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的節(jié)點通信、溫度數(shù)據(jù)采集等功能進行分析，旨在實現(xiàn)家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用水平提升。

關(guān)鍵詞：家用水暖設(shè)備;溫度無線監(jiān)測系統(tǒng);功能分析

引言：傳統(tǒng)水暖設(shè)備需要用戶結(jié)合自身的感受估算溫度變化情況，這對用戶使用體驗會產(chǎn)生一定的影響。因此，研究家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的搭建，通過對出水位置以及各個區(qū)域安裝溫度采集節(jié)點來測量溫度，并通過無線傳輸?shù)姆绞?，將信息?shù)據(jù)發(fā)送到上位機。利用上位機對數(shù)據(jù)進行實時觀察，可改變粗放式的供熱方式，對提高家用水暖設(shè)備的使用體驗感有促進作用^[1]。

1 ZigBee的溫度采集特性分析

結(jié)合家用水暖設(shè)備的實際應(yīng)用情況，在實際應(yīng)用中，用戶需要結(jié)合自身感受估算溫度變化，這對家用水暖設(shè)備的溫度采集以及溫度控制等會產(chǎn)生直接的影響。因此，選擇ZigBee無線通信技術(shù)，對溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的溫度數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等進行分析，并利用上位機實時觀察數(shù)據(jù)，并結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，對水暖設(shè)備的溫度變化進行控制，提高家用水暖設(shè)備的溫度控制水平^[2]。

2家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計

家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計中，以ZigBee技術(shù)為依據(jù)，對溫度采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與分析，可對水暖設(shè)備的供暖狀況進行實時監(jiān)測。在實際設(shè)計中，根據(jù)出水位置，安裝溫度采集節(jié)點，對溫度進行測量與分析，并將無線傳輸?shù)臏囟葦?shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C。通過上位機，對實時觀察數(shù)據(jù)進行檢驗與分析，并對水暖設(shè)備進行調(diào)整，達到節(jié)能減排的目的^[3]。家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計，其中包含傳感器模塊、單片機模塊、無線通信模塊、電源模塊等。在傳感器模塊中，包含顯示功能、單片機、無線通信以及供電系統(tǒng)等。

家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)在實際工作中，溫度采集傳感器節(jié)點可以采集水暖設(shè)備的出水溫度，通過傳感器節(jié)點的單片機，對采集的溫度數(shù)據(jù)進行處理。在完成數(shù)據(jù)處理后，利用ZigBee無線傳輸模塊，將水暖設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C顯示界面。上位機在接收到水暖設(shè)備溫度數(shù)據(jù)后，可結(jié)合用戶對水溫的實際需求，對水暖設(shè)備的溫度變化進行控制，從而提高水暖設(shè)備的溫度控制水平^[4]。

3家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的功能分析

家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)包含采集終端與顯示終端，采集終端是將采集的數(shù)據(jù)通過顯示模塊，將采集的數(shù)據(jù)顯示出來。在獲得采集數(shù)據(jù)后，通過無線通信技術(shù)，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示終端。顯示端的無線接收模塊可以自動識別并顯示接收到的溫度數(shù)據(jù)信息，并將水暖設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)在液晶顯示屏上顯示出來。在實現(xiàn)功能設(shè)計與優(yōu)化中，可通過顯示接收到的數(shù)據(jù)，利用串口通信的方式，將水暖設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線通信模塊中，完成家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測功能。從水暖設(shè)備溫度變化監(jiān)測、水暖設(shè)備溫度控制的角度，對溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸、無線通信傳輸過程以及監(jiān)測控制等進行綜合控制，方便不同用戶及時準(zhǔn)確的了解水暖設(shè)備的供熱狀況，并對水暖設(shè)備的運行狀態(tài)進行調(diào)整，達到控制水暖設(shè)備溫度變化的目的。

4家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)

結(jié)合水暖設(shè)備的溫度參數(shù)數(shù)據(jù)，在家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)搭建中，硬件電路是以單片機為主，通過無線傳輸、溫度采集以及液晶顯示等功能模塊實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的溫度采集器件選擇是以DS18B20溫度傳感器為中心，液晶顯示器件則是以LCD1602模塊為主，并利用ZigBee通信模塊以及STC89C51單片機為主要硬件設(shè)備，通過單片機讀取溫度傳感器所采集的溫度數(shù)據(jù)，并利用液晶顯示器，將采集到的溫度數(shù)據(jù)顯示出來。與此同時，通過串口通信的方式，將采集到的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)絑iBee芯片，從而達到溫度采集與傳輸?shù)哪康摹?/p>

在溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)中，溫度采集的多節(jié)點無線通信中，則是通過溫度傳感器與數(shù)據(jù)傳輸分析，完成水暖設(shè)備的溫度采集與信息處理。單片機可以將接收到的水暖設(shè)備數(shù)據(jù)顯示出來，并實現(xiàn)實時傳輸?shù)哪康?。在對ZigBee傳輸模式進行調(diào)整，可將實時傳輸轉(zhuǎn)化為定時傳輸，提高溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用效果。為實現(xiàn)溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，要考慮水暖設(shè)備安裝位置、水暖設(shè)備的應(yīng)用距離等，對溫度采集股從而航哪個以及供暖數(shù)據(jù)監(jiān)控等進行綜合監(jiān)測，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，對溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)進行優(yōu)化，提高溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的串口通信分析的綜合水平。

5家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用分析

5.1家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境

在對溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用場景進行分析中，要考慮節(jié)點數(shù)量對溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)運行所產(chǎn)生的影響，因此，從單節(jié)點、多節(jié)點的角度，對水暖設(shè)備的溫度監(jiān)測過程進行分析，提高溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用效果。通過串口通信方式將溫度數(shù)據(jù)傳輸給芯片，芯片通過無線傳輸方式將溫度數(shù)據(jù)傳給接收端端口。

從單節(jié)點通信傳輸?shù)慕嵌确治?，利用XCUT調(diào)試軟件優(yōu)化ZigBee無線模塊的配置，并對通信參數(shù)、設(shè)備工作模式、單點及多點通信配置等進行分析，實現(xiàn)單節(jié)點無線通信傳輸與控制，收集到的溫度以人的手指溫度為標(biāo)準(zhǔn)，手指在觸摸DS18B20的過程中，可以促使采集到的數(shù)據(jù)發(fā)生變化，并在顯示模塊上顯示變化后的數(shù)據(jù)。多節(jié)點無線通信方案在搭建中，收集到的溫度則是以室溫為參考依據(jù)，在不同位置，建立多塊無線接收模塊，并顯示相同的溫度數(shù)據(jù)。在水暖設(shè)備的溫度變化以及數(shù)據(jù)實時傳輸過程等進行分析中，可對溫度數(shù)據(jù)檢驗過程進行優(yōu)化，提高溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用水平。

多節(jié)點通信的溫度采集與數(shù)據(jù)分析中，則需要從水暖設(shè)備溫度數(shù)據(jù)分析與處理的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)采集端的數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，并保證溫度數(shù)據(jù)的實時傳輸與應(yīng)用。ZigBee模塊應(yīng)用視角下，可對數(shù)據(jù)交換過程以及數(shù)據(jù)傳輸處理過程等進行分析，在數(shù)據(jù)評估與分析的基礎(chǔ)上，提高水暖設(shè)備溫度數(shù)據(jù)監(jiān)測的綜合水平。A5CA35C1-245B-4A3A-97DB-E800BBFB6C0D

5.2不同通信技術(shù)下溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用對比

結(jié)合家用水暖設(shè)備的實際應(yīng)用情況，在對溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的實際應(yīng)用進行研究中，考慮不同通信技術(shù)的應(yīng)用性價比以及應(yīng)用效果。選擇藍牙、WLAN以及ZigBee三種無線通信技術(shù)的實際應(yīng)用進行對比研究。其中，藍牙無線通信的傳輸距離比較近，可應(yīng)用于成本較低、設(shè)備位置故障的筒心環(huán)境中，并完成數(shù)據(jù)交換。藍牙通信技術(shù)在實際應(yīng)用中，可用波段為2400～2483.5MHz，可以實現(xiàn)Wlan的無線局域傳輸。ZigBee技術(shù)在實際應(yīng)用中，其傳輸速率可以達到250kbit/s，傳輸距離可達到75m。在對三種無線通信技術(shù)的實際應(yīng)用進行分析，則是從無障礙通信距離、一堵墻的通信距離、隔樓層傳輸、客戶端數(shù)據(jù)更新等角度進行對比分析，ZigBee通信技術(shù)的應(yīng)用下，無障礙筒心距離為60m，有障礙物的狀態(tài)下，筒心距離為35m，隔樓層也可以實現(xiàn)水暖設(shè)備的溫度數(shù)據(jù)傳輸，且客戶端數(shù)據(jù)更新頻率為1.2次/s。在對上述三種無線通信技術(shù)的實際應(yīng)用進行研究中，ZigBee無線通信技術(shù)的實際應(yīng)用，可滿足家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的通信傳輸控制需求。

結(jié)論：家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的實踐應(yīng)用，可完成溫度的采集以及多節(jié)點的無線傳輸?shù)裙δ?。在家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計中，利用SEM89C52單片機、溫度傳感器，對家用水暖設(shè)備的溫度變化進行檢測與分析，通過單片機，將設(shè)備溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮斩硕丝?，在這一過程中，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，在發(fā)送端以及接收端安裝顯示器，方便對兩端的數(shù)據(jù)變化記性監(jiān)測，對保證溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性有促進作用。在家用水暖設(shè)備溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計中，可在多個家庭共用的場景下，可實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)監(jiān)測與傳輸，滿足家庭水暖的應(yīng)用需求。

參考文獻

[1]王海寶，王崢，周嫻姊，高陽，龐振江，劉洋.基于脈沖轉(zhuǎn)換溫度傳感方法的電力設(shè)備溫度監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2020，48（24）：180-187.

[2]秦勇，沈陳，姜鑫東，胡新雨.聲表面波無源無線傳感器的設(shè)備一體化設(shè)計及其在配電設(shè)備溫度監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J].中國管理信息化，2020，23（14）：185-188.

[3]陳鵬達，于航，唐寅，荊博龍，鄭樹.上海市某小型辦公建筑冬季采暖能耗監(jiān)測及分析[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2020，39（02）：45-48+65.

[4]張昱翀，高文峰，劉滔，林文賢，牛艷，陳雪嬌.采暖溫度對麗江地區(qū)太陽能采暖系統(tǒng)的影響[J].云南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2020，40（01）：16-19.A5CA35C1-245B-4A3A-97DB-E800BBFB6C0D