无线室温采集系统的技术研究与应用

孙秀坤

（内蒙古平庄煤业（集团）有限责任公司内蒙古赤峰024076)

平庄煤业集团有限责任公司（以下简称平庄煤业）切实加强数字热力建设，致力于无线室温采集系统的技术研究并实现了成功应用。该系统可帮助热力公司远程在线了解所有用户室内温度情况，定制合理的自动化运行方案，调节热源运行，实现温度的可控性，降低能耗。

1 系统组成

1.1 室温监测

由于采暖建筑的差异、同一建筑内部各房间朝向和位置的差异，采暖住户的室温会有较大不同，因此室温监测必须选取有代表性的采暖房间，以其室内温度作为监测对象。

在监测房间中的合适位置放置室温采集装置，实时采集室内温度，数据经由内置的GPRS设备定时上传至调度中心，实现数据集中监控。

温度采集装置的主要优点包括：

*GPRS制式，外型美观、小巧

*内置高精度数字温度传感器

*低功耗设计，工业级产品，稳定可靠，更省电

*主动上报温度数据，无需一直在线，有效降低GPRS流量费

*带液晶显示屏，温度、工作状态一目了然

*支持远程修改工作参数，使用方便、灵活

*内置大容量非易失性存储器2M，存储数据永不丢失

*内置高精度实时时钟，而且定期自动与数据中心校准，以保证每个温度数据都带有准确的时间标识

*具有温度报警数据即时上传功能，适用于对温度敏感的场合

*软、硬件抗干扰设计，可适应电磁环境较为恶劣的场合

*数据上传时采用基于IP连接的TCP协议，确保数据的有效性、可靠性

*数据中心服务软件和后台数据库运行稳定

*客户端软件功能丰富，能生成统计报表、历史温度曲线等

1.2 数据传输

本项目涉及的数据传输方式为远程无线传输（GPRS）方式。

远程无线传输采用GPRS数据远传技术。GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的简称，它是一种以全球手机系统(GSM)为基础的数据传输技术。GPRS远程无线传输方式的优点是上网方式比较多；覆盖范围也最广；上网资费较适宜；容易实现定时发送功能；设备连接及传输容易实现和保持；必要时可配备本地液晶显示器，可通过显示器显示采集和设定的各种参数，使整个设备操作方便、反映直观。

实际工作时，GPRS终端接收采集来的室温数据信号，经过处理后集中转发至监测中心的GPRS接收系统，实现远程监测功能。该技术既可以保证室温监测数据的充分性，以真实反映采暖建筑的室温水平，又对居民身体健康和正常生活无影响。

2 整体技术方案

2.1 整体技术方案流程如下：

*室温采集装置采集室温；

*室温数据信号经过处理发送到GPRS终端；

*GPRS终端开机后自动搜索GPRS网络，等待得到GPRS信号后，GPRS终端会启动PPP拨号并连接至移动企业专线网络，GPRS网络分配该企业专用IP地址；

*由于远程终端利用GPRS拨号分配的这个地址一般是内部地址，能直接访问企业内部的监控数据服务器，所以传输的数据通过移动专线，直接发到监控数据服务器中。

*终端实时监测环境温度，主动上报至监控主机服务器，服务端软件解析数据并存入数据库，客户端通过软件或Web页面访问远程数据库，查询最新数据、历史数据、统计温度、温度曲线等。本方案流程示意如图1所示。

图1 方案流程示意图

2.2 方案特点

*用户可简单分布和安装自己的室内温度采集点：无须担心线路维护导致的通讯中断，建设新的数据收集点无需进行拉线、埋线等工作，设备安装方便；

*运行费用低：充分利用GPRS资源，1个数据流最多可传输254个数据；

*安全可靠性强：简单移动无线温度采集器不影响设备正常工作，系统还可实现断线自动重连，无需分布点人工操作维护通信线路；

*维护性好：采集装置和GPRS集合一体，便于巡检和维修；

*网络覆盖好：全国各大中小城市及主要交通路线，基本都有GPRS覆盖。

2.3 小结

本项目通过室温监测和数据传输系统，实时采集室内温度信号并传送给GPRS终端，再由后者通过GPRS网络发送给监控中心的GPRS接收系统，实现采暖室温的远程监测。

3 项目实施方案

3.1 测温点的选择

由于采暖建筑的差异、同一建筑内部各房间朝向和位置的差异，采暖住户的室温会有较大不同，因此室温监测必须选取有代表性的采暖房间，以其室内温度作为监测对象。

3.2 测温点位置的选取

为了便于更全面的了解不同楼栋、不同楼层、不同住户的室内温度情况，在供热区域总的供热面积上，按照不同面积放置相应的测温模块，并且选择不同建筑性质的居民住宅进行放置。

3.3 典型建筑的选取

在供热小区内，根据供热管线的分布和各建筑距离供热站的远近，分别在两路主要的供热干管上，选择远距、中距和近距不同距离的建筑作为典型楼栋进行室温采集，这样得到的采样数据对整个小区来说具有典型性和代表性。

3.4 典型居住房间的选取

在典型居住房间的选取上，板式建筑和塔式建筑有所不同。在同一栋板式建筑内西面单元的顶层、底层及中间层上，选取每层的阴面和阳面共6个房间进行室温监测。对于同一栋塔式建筑，则应分别在高区、低区系统的顶层、底层及中间层上，选取西北面共6个房间进行室温监测。

采取以上方式测得的采样数据，对整个楼栋来说具有典型性和代表性。

3.5 测温点数

按照以下原则根据不同面积放置不同数量的点数：

面积在3-5万m26个

面积在6-15万m212个

面积在16-25万m216个

面积在26-35万m220个

面积在36-50万m225个

3.6 设备安装

从满足测温功能和不影响室内美观的原则出发，对本项目所安装的无线温度采集器应遵循如下原则：

(1)采集装置可准确探测室内温度，并带有液晶显示；

(2)温度采集装置应能确定室温上、下限；当室温在限值范围内时，定时采集室温；当室温超过限值范围（室温过高或过低）时，立刻发送报警信号；

(3)温度采集装置的传输频率可进行设置（出厂传输时间设置为2小时/次，可根据用户自身要求进行设置）；

(4)温度采集装置应布置在距地面2米以上不易被人触动的位置，安装在远离外墙的一侧内墙面上，装置与内墙面之间必须采取隔热措施；

(5)温度采集装置的固定方式可以根据现场实际情况，采用双面胶、固定卡环、固定支架、打孔等方式；该装置为自备电池供电设备；

(6)由于整个无线温度采集器的体积非常小，因此在有条件的情况下可以考虑将其安装在室内画框的背面或家具顶端，既可以满足准确测温的要求，又不会影响室内美观；

(7)安装位置需有手机信号。

3.7 设备调试

设备安装完毕后必须进行调试，以达到最好的工作状态，获得最佳的监测效果。调试期间，经过专业培训的调试人员应根据调试需要入户进行室温采集和对比，以保证设备正常工作和测试结果的准确性。

4 结论

监测用户室温状况是供热企业实现按需供热的重要手段。供热单位既要保证用户室温达标，又要防止超标供热造成能源浪费，同时还要杜绝欠供造成的室温不达标现象。可见：远程无线传输（GPRS）消除了供热中“冷热不均情况”，实现了“按需供热”和降低能源消耗的目标，同时实现了优质服务与节能环保两大目标。

[1]李根强，匡泓，文志成编著.《射频和无线技术》，2009

[2]沙占友编著.《温度传感器技术应用》，2002

[3]《基于定向扩散路由协议的改进[X]》，传感技术学报，2007