基于物联网的无线热量抄表系统设计

来源 :曲阜师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hnwkn2008
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热量表是用于测量供热系统中水流经热交换系统时吸收和释放能量的计量仪表。在现代社会中,将用热量作为供热系统计量收费的依据,满足人们生活的需要和社会可持续发展的要求。热量表作为用热量计量的有效工具,一共经历了机械式、电子式、数字式的发展过程,现已发展到以微处理器为核心的智能式仪表。另外,针对传统的人工抄表和有线抄表的缺陷,本文设计了一种无线热量抄表系统。该系统采用了ZigBee技术与GPRS技术相结合的方式进行数据传输,实现了优势互补,降低了成本。该系统主要包括信息采集单元、数据收集显示单元和中心控制单元三部分。论文主要从热量表的国内外发展现状、系统所用技术的介绍、系统的总体结构、硬件设计、软件设计、各模块性能测试以及对工作的总结和展望进行研究。在硬件部分,首先,设计了一种应用时间测量芯片TDC-GP21实现流量和温度测量、以CC2430作为微处理器的无线热量采集终端,并且对超声波热量表的工作原理做了详细介绍,其中,流量测量选用了超声波传感器,温度测量选择了Pt1000铂电阻;其次,设计了以MSP430F149为微处理器、以H7210为GPRS模块、以SP3232为RS232电平转换芯片的数据收集显示单元;最后,简单介绍了中心控制单元的硬件组成。在硬件设计的整个过程中,包括器件的选型以及电路的设计,都以优化系统性能为原则。在软件部分,采用模块化的设计思想进行软件设计。首先,在超声波热量表的工作原理的基础上,对信息采集部分的主程序流程、温度采集软件流程以及流量采集软件流程进行设计;其次,对数据收集显示单元即协调器节点进行设计,主要包括主程序流程、GPRS模块软件流程以及电平转换部分软件流程三部分;最后对中心控制单元的软件部分做了简单分析。在整个软件的设计过程中,采用了间歇性测量的方式,降低了系统功耗。经过实验分析,证明该系统中选择的传感器、微处理器以及各通信模块都符合本系统中热量采集及传输的要求。本文设计的无线热量抄表系统具有精度高、功耗低、性能稳定、价格低廉等优点,还能方便地实现无线远程抄表,节省了人力、物力,提高了工作效率,具有广阔的应用前景。
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