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

        2017-12-19 19:54:39王旭朝
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年35期
        關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)

        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(kāi)始逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。在室內(nèi)供熱領(lǐng)域中,通過(guò)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(cè)與調(diào)節(jié),從而使用戶能夠根據(jù)需求來(lái)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(cè)與管理,也極大程度地減少了供熱企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。為此,文章通過(guò)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(lái)構(gòu)建一種室內(nèi)供熱溫度監(jiān)測(cè)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(cè)、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(wèn)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(lèi)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(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)在集中供熱系統(tǒng)中基本沒(méi)有安裝溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng),這也使用戶無(wú)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(guò)高時(shí),只能通過(guò)開(kāi)窗等方式來(lái)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(guó)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(wèn)題,從而大大增加了供熱企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本。當(dāng)前,我國(guó)在供暖形式上主要為集中供熱,但在供熱過(guò)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(guò)采用近幾年新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)構(gòu)建一種室內(nèi)供熱溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng),以此解決上述室內(nèi)供熱過(guò)程中存在的問(wèn)題,以下便對(duì)這種室內(nèi)供熱溫度監(jiān)測(cè)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(lái)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(lái)的,可以看作是互聯(lián)網(wǎng)的另一種延伸形勢(shì)。其功能核心在于使人們能夠通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)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(guò)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^(guò)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)、有線網(wǎng)絡(luò)等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)通信功能的。因此,在室內(nèi)供熱中,也可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用來(lái)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(guó)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(wú)疑會(huì)大大增加運(yùn)營(yíng)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(guò)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(wèn)題,有些用戶的室內(nèi)溫度過(guò)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(guò)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(cè),進(jìn)而極大程度的避免了冷熱不均及管線末端不熱等問(wèn)題。最后,通過(guò)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(cè)、管理與控制,并能夠根據(jù)用戶的室內(nèi)溫度來(lái)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(guò)程中給環(huán)境帶來(lái)的污染。

        3 基于物聯(lián)網(wǎng)的室內(nèi)供熱溫度監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)中采用了無(wú)線溫度傳感器來(lái)對(duì)用戶室內(nèi)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)采集,并能夠借助于無(wú)線遙控電磁閥來(lái)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(wú)線中繼器,無(wú)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(wú)線中斷器能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行主動(dòng)接收,而在無(wú)線中繼器在一定時(shí)間內(nèi)不用時(shí),無(wú)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(wú)線中繼器還兼具數(shù)據(jù)緩存功能。當(dāng)無(wú)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(wú)線中繼器會(huì)將無(wú)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(wú)線組網(wǎng)技術(shù)將這些采集到的數(shù)據(jù)信息收集起來(lái)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(cè)到的溫度信息反饋給管理人員,管理人員通過(guò)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)將控制指令發(fā)送給控制模塊,并利用無(wú)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(cè)控制功能。在此期間,用熱用戶可以通過(guò)Web服務(wù)器來(lái)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(wú)線溫度傳感器、無(wú)線中繼器、USB檢測(cè)模塊、中央監(jiān)控系統(tǒng)、Internet網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)關(guān)、無(wú)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(wú)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(cè)與控制。

        3.3 硬件構(gòu)建

        該系統(tǒng)所采用的無(wú)線溫度傳感器主要包括溫度傳感器模塊、天線、電池及無(wú)線模塊組成。無(wú)線中繼器則由存儲(chǔ)器、天線、電源及無(wú)線模塊構(gòu)成。無(wú)線網(wǎng)關(guān)的硬件組成包括存儲(chǔ)器、電源、無(wú)線模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊及電源構(gòu)成,無(wú)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(wàn)名用戶兩年的溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)所采用的無(wú)線USB主要包括RS232電子模塊、無(wú)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(kù),并且安裝了相應(yīng)的監(jiān)控軟件。無(wú)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(wú)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(wú)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(kù)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(kù)的訪問(wèn)與修改進(jìn)行支持。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        總而言之,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)構(gòu)建室內(nèi)供暖溫度監(jiān)測(cè)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(cè)、管理與控制,用熱用戶不僅能夠通過(guò)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(cè),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(lái)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(guò)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。

        參考文獻(xiàn):

        [1]劉陽(yáng),周德云.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在集中供熱室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2014(05):139-140.

        [2]何嘉.集中供熱系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用[J].工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新,2016,03(05):1028-1030.

        [3]于春來(lái),許卓寧.智能樓宇室溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].信息系統(tǒng)工程,2015(05):25.endprint

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