基于无线组网技术的智能地暖控制系统

发布时间：2020-09-19 13:16

　　随着经济条件的改善,越来越多的家庭使用水地暖系统。目前水地暖系统大多采用有线形式,集中式手动控制。此类系统不能实现对各房间的温度调节,不能远程操作,造成能耗的浪费,舒适体验感的下降;系统没有集成漏水检测设备,一旦地暖漏水会造成巨额损失;同时有线系统的安装和维护成本高,施工难度大。本文设计了一套基于无线自组网技术的智能地暖控制系统,具有舒适、节能、安全的特点。通过自主研发的LoRa无线组网技术,将中央控制器、温控器、无线阀门、漏水检测器等设备互联起来,实现联动控制。设计了云平台,开发了 APP操作软件,实现了系统的远程监控。通过此地暖控制系统,可实现各个房间的自动恒温控制,远程提前开启地暖系统,预先使房间达到设置温度,提高了用户体验感。并通过分房间的实时按需温度调节,降低了能源的浪费。设备之间的无线联接方式使的系统的安装、维护成本、难度降低。无线漏水检测系统使地暖系统的使用更加安全。本文根据地暖系统设备无线通信高可靠、低功耗的应用需求,采用LoRa扩频调制技术和星型拓扑结构,重构了从数据链路层、网络层、传输层到应用层的无线传输协议,设计了包括信道检测、失败重发、入网鉴权、跨层协作传输在内的多种网内通信机制,保证网络的可靠性。经过测试,此网络通信延迟小于0.1S,室内通信距离可达到80米,符合设计指标要求。针对地暖系统中漏水隐患以及其低功耗需求,设计了低功耗漏水检测和控制子系统,漏水节点检测到漏水时发送无线信号给水阀,水阀及时关闭,切断水路,避免损失扩大,同时漏水信息通过中央控制器上传到服务器,然后通知给用户。设计了自适应功率算法,根据链路状态动态调节漏水节点发射功率,从而降低设备功耗。最后实测表明,漏水节点待机功耗可降低到1.4uA。
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU832;TN92;TU855
【部分图文】：

架构图,温控器,架构,基本原理

（１）手动调节供暖水阀逡逑由于北方比较寒冷，所以很多城市都是直接采取城市集中供热或者物业集中供热其采逡逑暖系统基本如图１．邋１所不：逡逑ｒ—￣逦＾逡逑水ａ调节一彳房画１逡逑一？一洪暖设备——」房间２逡逑一￣（房间３逡逑逦逦３逡逑图１．１传统采暖控制系统架构逡逑在这个系统中，房间的温度只能通过用户手动调节供暖设备上的水阀来进行调温。这种方逡逑式的主要优势在于系统简单，施工方便。但系统由于简单，无法将环境、房间大小、建筑物逡逑散热系统等因素考虑进去，而且系统都是单向通信，没有反馈网络。所以常常会给用户带来逡逑诸多问题，比如：房间温度调节极不方便、房间温度不舒服、在环境温度发生变化时，不能逡逑及时进行调节、能源浪费严重。逡逑（２）温控器调节逡逑由于第一种温度调节带来的诸多问题，很多新的小区采取了温控器来进行温度调节，其控逡逑制系统如图１．邋２所示：逡逑Ｉ邋＾逡逑度米蠢：’控逡逑§．邋■一邋■邋—逦ｒ邋逡逑－供暖设备内逡逑逦？逡逑：读取ｓ］逻逡逑标温度ｊ辑

供暖设备,水阀,手动调节,调温

架构图,架构,控制系统,中央控制器

针对当前地暖系统控制方式落后、无漏水报警等问题，本文设计了基于无线组网技术的智逡逑能地暖控制系统。主要通过自主研发的ＬｏＲａ无线组网技术，将中央控制器、温控器、无线阀逡逑门、漏水检测器等设备互联起来，实现联动控制。设计了云平台，开发了邋ＡＰＰ操作软件，实逡逑现了系统的远程监控。逡逑２．１系统整体方案设计逡逑２．１．１系统总体框架设计逡逑针对研究背景中所提出的当前地暖系统的各项缺陷。本文设计了基于无线组网技术的智逡逑能地暖控制系统，并建立图２．邋１所示的地暖控制系统架构。在此系统架构上，用户可以直接逡逑通过手机ＡＰＰ对地暖系统进行操控，其中包括各房间温度设定、每个房间水路的控制、各房逡逑间漏水检测、无线阀门开关等操作。由于中央控制器上有各房间水路的控制开关，所以每个逡逑房间的节点设备均需跟中央控制器上对应房间的水路开关进行学习配对。以下是系统架构图逡逑中各个设备的功能介绍：逡逑

【参考文献】