無線室溫采集系統的技術研究與應用

孫秀坤

（內蒙古平莊煤業（集團）有限責任公司內蒙古赤峰024076)

平莊煤業集團有限責任公司（以下簡稱平莊煤業）切實加強數字熱力建設，致力于無線室溫采集系統的技術研究并實現了成功應用。該系統可幫助熱力公司遠程在線了解所有用戶室內溫度情況，定制合理的自動化運行方案，調節熱源運行，實現溫度的可控性，降低能耗。

1 系統組成

1.1 室溫監測

由于采暖建筑的差異、同一建筑內部各房間朝向和位置的差異，采暖住戶的室溫會有較大不同，因此室溫監測必須選取有代表性的采暖房間，以其室內溫度作為監測對象。

在監測房間中的合適位置放置室溫采集裝置，實時采集室內溫度，數據經由內置的GPRS設備定時上傳至調度中心，實現數據集中監控。

溫度采集裝置的主要優點包括：

*GPRS制式，外型美觀、小巧

*內置高精度數字溫度傳感器

*低功耗設計，工業級產品，穩定可靠，更省電

*主動上報溫度數據，無需一直在線，有效降低GPRS流量費

*帶液晶顯示屏，溫度、工作狀態一目了然

*支持遠程修改工作參數，使用方便、靈活

*內置大容量非易失性存儲器2M，存儲數據永不丟失

*內置高精度實時時鐘，而且定期自動與數據中心校準，以保證每個溫度數據都帶有準確的時間標識

*具有溫度報警數據即時上傳功能，適用于對溫度敏感的場合

*軟、硬件抗干擾設計，可適應電磁環境較為惡劣的場合

*數據上傳時采用基于IP連接的TCP協議，確保數據的有效性、可靠性

*數據中心服務軟件和后臺數據庫運行穩定

*客戶端軟件功能豐富，能生成統計報表、歷史溫度曲線等

1.2 數據傳輸

本項目涉及的數據傳輸方式為遠程無線傳輸（GPRS）方式。

遠程無線傳輸采用GPRS數據遠傳技術。GPRS是通用分組無線業務(General Packet Radio Service)的簡稱，它是一種以全球手機系統(GSM)為基礎的數據傳輸技術。GPRS遠程無線傳輸方式的優點是上網方式比較多；覆蓋范圍也最廣；上網資費較適宜；容易實現定時發送功能；設備連接及傳輸容易實現和保持；必要時可配備本地液晶顯示器，可通過顯示器顯示采集和設定的各種參數，使整個設備操作方便、反映直觀。

實際工作時，GPRS終端接收采集來的室溫數據信號，經過處理后集中轉發至監測中心的GPRS接收系統，實現遠程監測功能。該技術既可以保證室溫監測數據的充分性，以真實反映采暖建筑的室溫水平，又對居民身體健康和正常生活無影響。

2 整體技術方案

2.1 整體技術方案流程如下：

*室溫采集裝置采集室溫；

*室溫數據信號經過處理發送到GPRS終端；

*GPRS終端開機后自動搜索GPRS網絡，等待得到GPRS信號后，GPRS終端會啟動PPP撥號并連接至移動企業專線網絡，GPRS網絡分配該企業專用IP地址；

*由于遠程終端利用GPRS撥號分配的這個地址一般是內部地址，能直接訪問企業內部的監控數據服務器，所以傳輸的數據通過移動專線，直接發到監控數據服務器中。

*終端實時監測環境溫度，主動上報至監控主機服務器，服務端軟件解析數據并存入數據庫，客戶端通過軟件或Web頁面訪問遠程數據庫，查詢最新數據、歷史數據、統計溫度、溫度曲線等。本方案流程示意如圖1所示。

圖1 方案流程示意圖

2.2 方案特點

*用戶可簡單分布和安裝自己的室內溫度采集點：無須擔心線路維護導致的通訊中斷，建設新的數據收集點無需進行拉線、埋線等工作，設備安裝方便；

*運行費用低：充分利用GPRS資源，1個數據流最多可傳輸254個數據；

*安全可靠性強：簡單移動無線溫度采集器不影響設備正常工作，系統還可實現斷線自動重連，無需分布點人工操作維護通信線路；

*維護性好：采集裝置和GPRS集合一體，便于巡檢和維修；

*網絡覆蓋好：全國各大中小城市及主要交通路線，基本都有GPRS覆蓋。

2.3 小結

本項目通過室溫監測和數據傳輸系統，實時采集室內溫度信號并傳送給GPRS終端，再由后者通過GPRS網絡發送給監控中心的GPRS接收系統，實現采暖室溫的遠程監測。

3 項目實施方案

3.1 測溫點的選擇

由于采暖建筑的差異、同一建筑內部各房間朝向和位置的差異，采暖住戶的室溫會有較大不同，因此室溫監測必須選取有代表性的采暖房間，以其室內溫度作為監測對象。

3.2 測溫點位置的選取

為了便于更全面的了解不同樓棟、不同樓層、不同住戶的室內溫度情況，在供熱區域總的供熱面積上，按照不同面積放置相應的測溫模塊，并且選擇不同建筑性質的居民住宅進行放置。

3.3 典型建筑的選取

在供熱小區內，根據供熱管線的分布和各建筑距離供熱站的遠近，分別在兩路主要的供熱干管上，選擇遠距、中距和近距不同距離的建筑作為典型樓棟進行室溫采集，這樣得到的采樣數據對整個小區來說具有典型性和代表性。

3.4 典型居住房間的選取

在典型居住房間的選取上，板式建筑和塔式建筑有所不同。在同一棟板式建筑內西面單元的頂層、底層及中間層上，選取每層的陰面和陽面共6個房間進行室溫監測。對于同一棟塔式建筑，則應分別在高區、低區系統的頂層、底層及中間層上，選取西北面共6個房間進行室溫監測。

采取以上方式測得的采樣數據，對整個樓棟來說具有典型性和代表性。

3.5 測溫點數

按照以下原則根據不同面積放置不同數量的點數：

面積在3-5萬m26個

面積在6-15萬m212個

面積在16-25萬m216個

面積在26-35萬m220個

面積在36-50萬m225個

3.6 設備安裝

從滿足測溫功能和不影響室內美觀的原則出發，對本項目所安裝的無線溫度采集器應遵循如下原則：

(1)采集裝置可準確探測室內溫度，并帶有液晶顯示；

(2)溫度采集裝置應能確定室溫上、下限；當室溫在限值范圍內時，定時采集室溫；當室溫超過限值范圍（室溫過高或過低）時，立刻發送報警信號；

(3)溫度采集裝置的傳輸頻率可進行設置（出廠傳輸時間設置為2小時/次，可根據用戶自身要求進行設置）；

(4)溫度采集裝置應布置在距地面2米以上不易被人觸動的位置，安裝在遠離外墻的一側內墻面上，裝置與內墻面之間必須采取隔熱措施；

(5)溫度采集裝置的固定方式可以根據現場實際情況，采用雙面膠、固定卡環、固定支架、打孔等方式；該裝置為自備電池供電設備；

(6)由于整個無線溫度采集器的體積非常小，因此在有條件的情況下可以考慮將其安裝在室內畫框的背面或家具頂端，既可以滿足準確測溫的要求，又不會影響室內美觀；

(7)安裝位置需有手機信號。

3.7 設備調試

設備安裝完畢后必須進行調試，以達到最好的工作狀態，獲得最佳的監測效果。調試期間，經過專業培訓的調試人員應根據調試需要入戶進行室溫采集和對比，以保證設備正常工作和測試結果的準確性。

4 結論

監測用戶室溫狀況是供熱企業實現按需供熱的重要手段。供熱單位既要保證用戶室溫達標，又要防止超標供熱造成能源浪費，同時還要杜絕欠供造成的室溫不達標現象。可見：遠程無線傳輸（GPRS）消除了供熱中“冷熱不均情況”，實現了“按需供熱”和降低能源消耗的目標，同時實現了優質服務與節能環保兩大目標。

[1]李根強，匡泓，文志成編著.《射頻和無線技術》，2009

[2]沙占友編著.《溫度傳感器技術應用》，2002

[3]《基于定向擴散路由協議的改進[X]》，傳感技術學報，2007