PDF《基于物联网的温湿度与风速信息 采集系统设计与实现》

e m b e d d e dd e s i g n i n g ;

e n e r g yc o n s e r v a t i o nc o n t r o l ;

A RM

1 引言继计算机、 互联网之后, 作为世界信息产业的 第三次浪潮, 物联网技术已博得了各个领域的广 泛关注[

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2 ] .作为物联网的技术基础, 无线传感器 网络以其自组织、 部署迅捷、 高容错性和强隐蔽性 等技术优势, 已经应用在智能家居、 智能交通、 现 代化 农业、 水声通信和生物数据收集等诸多领域[

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1 0] .本文 将物联网技术运用于智能供暖领域, 用以解决节能减排问题. 我国北方地区每年冬天都要消耗大量矿物能 源用于建筑供暖, 排放的废气也对生活环境产生 着巨大的影响, 由此产生的节能与减排的双重问 题亟待解决.关于智能供暖监控系统的研究, 国 外集中供暖发展较早较快的国家( 如美国、 日本、 加拿大等) 已经实现了系统监测与控制的自动化. 我国的供暖系统虽然发展较快, 但由于起步较晚, 基础薄弱, 与国外先进的供暖系统相比还有一定 的差距, 存在着水力、 热力失调, 控制方式不合理, 缺乏参数监控等诸多问题.目前国内还没有形成 完备的集中供热自动监测、 控制系统.在相关的 理论研究方面, 已经有工程技术人员从智能控制 的角度采用 P I D 控制及其改进算法进行流量调 节等方式实现户端的自主温度控制[

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也有电子 技术人员分别采用单片机等为核心控制器的户端 检测系统, 主要用来自动或半自动的检测当地温 湿度信息[

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还有从数据无线传输的角度, 通过 Z i g B e e无线网络、 G P R S通信等途径设计实现数 据采集端与服务器之间的通信系统的设计成果[

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1 4] .现有研究成果从 工程控制或检测温湿度的角度来调节供暖量, 可以在一定程度上实现 供暖监测与控制系统的自动化. 本文设计了一种基于物联网的智能供暖监控 系统, 以ARM 微处理器为核心, 以EC20模块为 通信媒介, 外接多路温湿度传感器和风速传感器, 可通过计算机实现对特定区域的温湿度和风速环 境监测, 从而控制供暖水泵以自主调节供暖量, 确 保供暖量既满足居民的健康要求, 又能最大限度 实现节能减排.与现存的单纯检测固定点温度的 方式不同, 本文设计的系统还将实时监测供暖地 点室外的风速信息, 同时可以测量三路温湿度信 息( 分布在建筑物附近的典型采集点) , 能够更加 全面地监测外界环境状况, 为调节供暖量提供更 多的判断依据.

2 系统模型 智能供暖监控系统总体由数据采集端、 服务 器端和供暖控制端三大部分构成, 如图

1 所示. 数据采集端由分布在监控区域的多个主控节点组 成, 它们将系统需要监测的温湿度和风速数据实 时地发送给服务器;

服务器可以选择监控制定采 集点, 获取所需信息;

同时, 服务器将实时的室外 信息发送给供暖的控制端;

供暖锅炉以此来控制 供暖热水进水阀门或供暖水泵, 从而自主调节供 暖量. 本设计的重点在于采集端与服务器之间的数 据收集与发送.其中的采集端系统采用 监控中 心―楼宇主控节点―传感器节点 的三层结构, 通739第1 0期 徐白冰, 等: 基于物联网的温湿度与风速信息采集系统设计与实现 图1 系统结构图 F i g .

1 F r a m e w o r kd i a g r a mo f s y s t e m 过3 G 无线通信技术将监控中心的城市供暖控制 服务器和需要监控的楼宇主控节点联系起来, 如图1所示.主控节点包括三路能实时测量温度和 湿度的 AM