基于GPRS和DSP技术的热网终端温度采集系统

宁夏电投西夏热电有限公司 鱼凤萍

基于GPRS和DSP技术的热网终端温度采集系统

宁夏电投西夏热电有限公司 鱼凤萍

在热网运行过程中，通过收集用户终端温度数据，结合闭环控制技术，及时远程调节换热站换热量，达到经济、高效的热网控制。传统监测方法是分别通过铺设电缆，预设温度传感器来实现温度监测；或者通过人工抽样采集用户终端温度数据。本文针对某热网系统设计了一种基于GPRS和DSP技术的热网终端温度采集器，具备检测精度高、响应速度快、组网便捷的优点，同时可节省大量电缆。

DSP；GPRS；热网；温度

1 概述

热网在运行过程中，往往需要采集用户终端的室内温度，并以此为依据，进行热网的换热调节。各级换热站也可依据大量的终端用户温度数据，灵活管控制一二级换热站换热量。针对于终端用户的温度采集，本文采用基于GPRS和DSP技术的温度采集方案，在终端用户室内、室外分别安装测温探头；采用DSP为主控芯片；系统采用低功耗设计，并通过GPRS将测得的数据传输至控制中心；控制中心设置数据处理器，将热网内所有温度测点的数据就行归类于预处理，为后续的热网调节提供原始数据。该温度采集器的CPU

采用高速DSP处理器，具备多路测温通道，具备测温补偿等功能，此外，基于GPRS的无线通信技术，可全面覆盖热网所涉及区域。所使用的室内测温传感器具有良好的外观，满足终端用户对采集器美观要求。所采用室外传感器，具备良好的防护等级，具备十年以上的使用寿命。控制器采用低功耗设计，可以实现更换一次电池，连续使用5年的技术指标。

2 系统说明

本系统由数据处理中心（上位机监测）、就地热网终端温度控制箱及相关附件组成。主控部分设在热电厂热网控制中心，就地热网终端温度控制箱安装在用户室内。就地热网终端温度控制箱通过GPRS通信单元，将测得的温度数据，利用GPRS网络传输至热电厂热网控制中心。此外，配套的上位机监测软件，可实现全部监测点的温度显示，具备温度历史曲线查询、报警阀值设定、故障定位等功能；后台服务器可将测得数据进行预处理，最终将数据提供给闭环控制器。

2.1 主控部分

由GPRS通信网关和计算机组成，其中GPRS网关负责整个系统返回数据的汇总，并通过TCPIP协议，上传至计算机监测软件。

2.2 就地热网终端温度采集器

就地热网终端温度采集器安装在终端用户室内。它由热网终端温度采集器、GPRS通信卡、室内测温探头、室外测温探头、防浪涌接头及相关附件组成。所使用温度传感器功耗低，灵敏度高，同时具有良好的外观，满足终端用户的美学要求。

热网终端温度采集器采用DSP处理芯片，DSP2812是TI公司新推出的功能强大的TMS320F2812的32位定点DSP，是TMS320LF2407A的升级版本，最大的特点是速度比TMS320LF2407A有了质的飞跃，从最高40M跃升到TMS320F2812的150M，处理数据位数也从16位定点跃升到32位定点。最大的亮点是其拥有EVA、EVB事件管理器和配套的12位16通道的AD数据采集，使其对电机控制得心应手。再加上丰富的外设接口，如CAN、SCI。将该设备与GPRS网关相连接，可实现就地控制器与远程热电厂热网控制中心的通信互联。

2.2.1 测温传感器

采用贴片式DS18B20测温探头，该温度探头十分小巧，且具备较强的抗干扰能力。测温范围-45---125摄氏度，且防护等级较高。DS18B20温度传感器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表。主要用于工业过程温度参数的测量和控制。带传感器的变送器通常由两部分组成：传感器和信号转换器。传感器主要是热电偶或热电阻；信号转换器主要由测量单元、信号处理和转换单元组成.

2.2.2 GPRS通信单元

采用SIM900A作为GPRS通信模块，该模块功耗低，体积小；其自身具有串行接口，可方便实现与DSP处理器的读写访问，DSP处理器只需要将采集到的数据，按照之前预设的协议打包，上传至热网控制中心。

2.2.3 高精度采样单元

DSP处理器自带AD采样模块，但其采样精度无法满足系统要求，本文采用CS8421采样芯片实现对终端用户温度的精确采集。DSP处理器通SPI接口对CS8421芯片进行读写访问，以实现32位的高精度采样。

3 无线通信技术

相较于传统无线技术GPRS技术具有如下特点：

1)低功耗: 由于GPRS的传输速率低,发射功率仅为3mW,而且本系统采用了休眠模式，采集器只需间隔工作，功耗低,因此GPRS设备非常省电。据计算分析，GPRS设备仅靠两节5号电池就可以维持长达10个月到5年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。

2)成本低：低成本对于GPRS也是一个关键的因素。现如今，GPRS相关外设以及普及，在无线通信领域被大量使用，其价格也在逐渐下降。

3)时延长: 通信时延和从休眠状态激活的时延都略微长，因此GPRS技术适用于对时延要求不是很敏感的领域。

4)网络容量大： 利用现有的移动互联网络，即可实现数据的无线远程传输，这是其他无线通信方式无法比拟的。

本文采用了基于GPRS技术的无线通信模块。该模块集成了符合GPRS协议标准的无线收发器和微处理器，它具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点和特性；可实现一点对多点及多点对多点之间的设备间数据的透明传输；可组成星型和 MESH型的网状网络结构。

因热网覆盖范围较广，建筑物遮挡较为严重，有些无线节点无法实现可靠通信。GPRS技术利用现有的移动网络，无需在中间设立中继节点，就可以很好解决无线信号遮挡的问题。

4 小结

本文提出了一种以GPRS技术为基础的输煤皮带机无线测温测振技术方案，实现了热网终端用户的温度数据采集，并采用GPRS技术作为数据传输方式。该方案结构简单、集成度高、数据更新快，提高了生产效率，节省了大量人力物力。为智慧热网建设作出了一定贡献。