基于物聯(lián)網(wǎng)的室內(nèi)供熱溫度監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建研究

王旭朝

摘 要：科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，這也使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用開始逐漸顯現(xiàn)出來。在室內(nèi)供熱領(lǐng)域中，通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到該領(lǐng)域中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度的監(jiān)測與調(diào)節(jié)，從而使用戶能夠根據(jù)需求來對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行自行調(diào)節(jié)，這不僅實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)供熱的智能化監(jiān)測與管理，也極大程度地減少了供熱企業(yè)的運(yùn)營成本。為此，文章通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行概述，明確了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在室內(nèi)供熱中的應(yīng)用價(jià)值，并基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來構(gòu)建一種室內(nèi)供熱溫度監(jiān)測系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的安全、節(jié)能、高效的集中管理與控制，能夠做到對(duì)室內(nèi)溫度的可監(jiān)測、可調(diào)節(jié)與可控制，進(jìn)而有效解決了傳統(tǒng)室內(nèi)供熱中的高能耗、高污染問題。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；室內(nèi)供熱；溫度監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TU833 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）35-0187-02

引言

長期以來，我國在集中供熱系統(tǒng)中基本沒有安裝溫度監(jiān)測系統(tǒng)，這也使用戶無法對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而造成室內(nèi)溫度過高時(shí)，只能通過開窗等方式來進(jìn)行散熱，這不僅會(huì)使熱量造成極大浪費(fèi)，也不利于節(jié)能環(huán)保發(fā)展要求。此外，我國為了實(shí)現(xiàn)分戶計(jì)量，普遍存在老樓改造費(fèi)用高、管道鋪設(shè)費(fèi)用高等問題，從而大大增加了供熱企業(yè)的運(yùn)營成本。當(dāng)前，我國在供暖形式上主要為集中供熱，但在供熱過程中所采用的技術(shù)裝備卻較為落后，對(duì)于高新技術(shù)的應(yīng)用也較為缺乏。為此，本文通過采用近幾年新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來構(gòu)建一種室內(nèi)供熱溫度監(jiān)測系統(tǒng)，以此解決上述室內(nèi)供熱過程中存在的問題，以下便對(duì)這種室內(nèi)供熱溫度監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建思路進(jìn)行深入的探討與研究。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是近些年來一種新興的技術(shù)，它是以互聯(lián)網(wǎng)作為核心而延伸出來的，可以看作是互聯(lián)網(wǎng)的另一種延伸形勢。其功能核心在于使人們能夠通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來對(duì)任何物體的任何信息進(jìn)行感知，這也使學(xué)者們認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息技術(shù)不斷發(fā)展后形成的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用主要包含兩大核心要素，其一便是通過智慧物體的構(gòu)建，所謂智慧物體是指該物體具備感知能力、自我識(shí)別能力與信息傳輸能力，感知能力能夠?qū)ν獠凯h(huán)境的溫度及壓力進(jìn)行感知，而自我識(shí)別能力則能夠?qū)ξ矬w或某種要素進(jìn)行標(biāo)識(shí)與定位。信息傳輸能力則是能夠?qū)⑿畔⑼ㄟ^網(wǎng)絡(luò)的方式將所感知到的信息進(jìn)行傳輸。其二便是易于通信的手段，它本身具備通信功能，其主要是利用無線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)、有線網(wǎng)絡(luò)等方式來實(shí)現(xiàn)通信功能的。因此，在室內(nèi)供熱中，也可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用來提高室內(nèi)供熱的智能化管理水平。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在室內(nèi)供熱中的應(yīng)用價(jià)值

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在室內(nèi)供熱中有著極高的應(yīng)用價(jià)值，這些應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，由于我國的集中供熱系統(tǒng)在進(jìn)行分戶計(jì)量時(shí)，需要進(jìn)行老樓改造、管道鋪設(shè)、熱計(jì)量表售后維護(hù)等工作，而這些工作無疑會(huì)大大增加運(yùn)營成本。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用則有效縮減了這些工作的工作量，甚至不需要進(jìn)行改造與管道鋪設(shè)工作，而這就在很大程度上減少了供熱企業(yè)成本的浪費(fèi)。其次，在室內(nèi)供熱過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些管線末端不熱或不同用戶的室內(nèi)供熱中出現(xiàn)冷熱不均等問題，有些用戶的室內(nèi)溫度過高，而有些用戶的室內(nèi)溫度則較低，這不僅影響了用戶的體驗(yàn)，也使用戶的滿意度大大降低。而通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度的自行調(diào)節(jié)，并對(duì)熱量進(jìn)行合理分配，還能對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行智能化監(jiān)測，進(jìn)而極大程度的避免了冷熱不均及管線末端不熱等問題。最后，通過在集中供熱系統(tǒng)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠使供熱企業(yè)對(duì)用戶的室內(nèi)溫度進(jìn)行集中監(jiān)測、管理與控制，并能夠根據(jù)用戶的室內(nèi)溫度來對(duì)供熱量進(jìn)行調(diào)整，從而有效降低了能源的浪費(fèi)，減輕了供熱過程中給環(huán)境帶來的污染。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)的室內(nèi)供熱溫度監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)建

3.1 系統(tǒng)構(gòu)建思路

基于物聯(lián)網(wǎng)的室內(nèi)供熱溫度監(jiān)測系統(tǒng)中采用了無線溫度傳感器來對(duì)用戶室內(nèi)溫度進(jìn)行監(jiān)測與數(shù)據(jù)采集，并能夠借助于無線遙控電磁閥來對(duì)用戶室內(nèi)溫度的用熱流量及流速進(jìn)行調(diào)節(jié)。在該系統(tǒng)中采用了無線中繼器，無線中繼器存在兩個(gè)周期，分別是喚醒周期與休眠周期，在喚醒周期中，無線中斷器能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行主動(dòng)接收，而在無線中繼器在一定時(shí)間內(nèi)不用時(shí)，無線中繼器便會(huì)進(jìn)入休眠周期當(dāng)中，在休眠周期中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)接收，每個(gè)無線中繼器還兼具數(shù)據(jù)緩存功能。當(dāng)無線溫度傳感器對(duì)用戶的室內(nèi)溫度信息進(jìn)行收集后，無線中繼器會(huì)將無線溫度傳感器中所采集到的溫度信息進(jìn)行接收與存儲(chǔ)，然后利用無線組網(wǎng)技術(shù)將這些采集到的數(shù)據(jù)信息收集起來并傳輸Web服務(wù)器當(dāng)中，由Web服務(wù)器對(duì)溫度信息進(jìn)行分析與處理，然后發(fā)送到中央監(jiān)控系統(tǒng)中，并由中央監(jiān)控系統(tǒng)的顯示器對(duì)監(jiān)測到的溫度信息反饋給管理人員，管理人員通過對(duì)溫度信息的分析，將相應(yīng)控制指令借助于中央系統(tǒng)發(fā)送給Web服務(wù)器，由Web服務(wù)器利于無線網(wǎng)絡(luò)將控制指令發(fā)送給控制模塊，并利用無線遙控電磁閥完成對(duì)用熱流量與流速的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度的監(jiān)測控制功能。在此期間，用熱用戶可以通過Web服務(wù)器來對(duì)用熱情況進(jìn)行查詢，并能夠遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)自己的室內(nèi)溫度。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

該系統(tǒng)的整體架構(gòu)主要包括無線溫度傳感器、無線中繼器、USB檢測模塊、中央監(jiān)控系統(tǒng)、Internet網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)關(guān)、無線遙控電磁閥、Web服務(wù)器。在該系統(tǒng)中所采用的網(wǎng)關(guān)設(shè)備與無線中繼器能夠支持即插即用，因此不需要進(jìn)行布線。這樣能夠使系統(tǒng)的維護(hù)成本大大降低，并且性能穩(wěn)定，此外，該系統(tǒng)還能兼具良好的擴(kuò)展功能，能夠?qū)Χ丝跀?shù)量進(jìn)行任意增減，端口支持?jǐn)?shù)量高達(dá)上千個(gè)，從而實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)對(duì)上千名用戶的室內(nèi)溫度進(jìn)行監(jiān)測與控制。

3.3 硬件構(gòu)建

該系統(tǒng)所采用的無線溫度傳感器主要包括溫度傳感器模塊、天線、電池及無線模塊組成。無線中繼器則由存儲(chǔ)器、天線、電源及無線模塊構(gòu)成。無線網(wǎng)關(guān)的硬件組成包括存儲(chǔ)器、電源、無線模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊及電源構(gòu)成，無線網(wǎng)關(guān)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與緩存，最多能夠存儲(chǔ)一萬名用戶兩年的溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)所采用的無線USB主要包括RS232電子模塊、無線模塊及天線，其功率可調(diào)范圍為1dbm至20dbm，它的傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)2.4公里。該系統(tǒng)的中央監(jiān)控系統(tǒng)中可由多臺(tái)計(jì)算機(jī)組成，計(jì)算機(jī)中包含數(shù)據(jù)庫，并且安裝了相應(yīng)的監(jiān)控軟件。無線遙控電磁閥中的硬件組成包括電磁閥、繼電器、電源、延時(shí)器、無線模塊、交流接觸器、天線及電源組成，它主要承擔(dān)著對(duì)控制指令進(jìn)行執(zhí)行的溫度控制功能。

3.4 軟件及參數(shù)構(gòu)建

在后臺(tái)系統(tǒng)中，建立了多信道，信道數(shù)量最多可設(shè)置63個(gè)，并能夠支持固定與調(diào)頻模式，無線溫度傳感器的工作頻率可以在425至440MHz范圍內(nèi)設(shè)定，通信傳輸速率可在2.0至256kbs范圍內(nèi)可調(diào)。后臺(tái)系統(tǒng)的地址設(shè)定分為上一級(jí)與下一級(jí)，其中主動(dòng)上行ID為上一級(jí)設(shè)備的地址，主動(dòng)下行ID則為下一級(jí)設(shè)備的地址。系統(tǒng)的Web服務(wù)器為嵌入式，服務(wù)器內(nèi)部是由SQL Server2000數(shù)據(jù)庫組成。中央監(jiān)控系統(tǒng)采用了Windows Server2003系統(tǒng)，并且能夠?qū)QL數(shù)據(jù)庫的訪問與修改進(jìn)行支持。

4 結(jié)束語

總而言之，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來構(gòu)建室內(nèi)供暖溫度監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)用戶室內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測、管理與控制，用熱用戶不僅能夠通過該系統(tǒng)對(duì)自己的室內(nèi)溫度信息進(jìn)行查詢與控制等行為，還能使供熱企業(yè)對(duì)用熱用戶的室內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以此分析用熱用戶的熱量使用情況，并根據(jù)用戶的歷史數(shù)據(jù)來對(duì)用戶的用熱習(xí)慣進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的智能供熱，極大減少了熱能的浪費(fèi)。此外，采用該系統(tǒng)對(duì)用戶進(jìn)行供熱過程中，不會(huì)對(duì)其他用戶的用熱產(chǎn)生任何干擾，這就使不同用戶的室內(nèi)溫度實(shí)現(xiàn)均衡化，使用戶不管是住在哪里，都能享受到一樣的室內(nèi)溫度，極大程度的體現(xiàn)出了用熱的公平性。

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