應用技術
作者：左婭
1 概述
近些年來，地暖係統因其控製靈活，節能環保，節省室內空間等優點被廣泛應用。地暖常見的調節方式是手動調溫，這種地暖係統是被動的。現在的很多電器設備已經智能化，利用先進的網絡通信、電力自動化、計算機和無線電技術，將各種家電有機的結合起來，通過集中的管理監控，讓智能電器具有能動性智能化的工具【1】。地暖智能化是地暖發展的方向，我們所需要的智能地暖集中監控係統能實現全方位的信息交換功能，智能的自我狀態控製功能和報警功能。
2 智能地暖集中監控係統的組成和工作原理
2.1 係統組成
本係統主要由4部分組成：溫控節點、通信頻道、收發控製器、上位機監測控製軟件。
溫控節點其實就是溫控麵板，溫控麵板安裝在每個房間裏，這個部分主要的功能是監測室內溫度，采集溫度信息，將溫度信息發送到上位機，同時根據室內溫度智能控製地暖的溫度參數和工作狀態。通信頻道為數據和命令的傳輸提供專門的頻道。收發控製器是溫控節點和上位機連接的中轉設備【1】。收發控製器將溫控節點所采集到的溫度數據接收回來，再通過串口將這些數據傳送到上位機軟件；同時它將上位機軟件所發出的命令信息發送到指定的溫控節點。在網絡規模小的係統中，收發控製器有一個，若係統規模較大，可以設置多個收發控製器，並將一個設置為主收發器，其它為從收發器。上位機監測控製軟件則是整個係統的大腦，它的主要任務是初始化變量和控件，等待串口數據，收到完整數據包後，會根據數據包中的關鍵字進行不同的處理，提取出正確的溫度信息和溫控節點地址，並將數據顯示出來；發送數據時，根據發送目標地址計算發送路徑，將命令發送到正確的溫度終端。為了減少溫控節點的代碼量，係統中有很多的數據處理是在上位機中進行的。
2.2 網絡結構的選擇
本係統采用的技術是無線自組網技術，是一種沒有預定的基礎設施支撐的自組織可重構的多跳無線網絡【2】。此網絡有兩種網絡結構，分別是平坦結構和層次結構。
平坦結構的特點是網絡比較簡單，網絡中所有的溫控節點是對等的，網絡管理比較簡單，開銷小，適合於小型自組網網絡；層次結構的特點是網絡比較複雜，按區域劃分，每個區域有各自的區域主節點，網絡管理較平坦結構要複雜，開銷大，適合於大型自組網網絡。
本係統網絡規模小，故選擇采用平坦結構。
2.3 工作原理
每個溫控節點和與它相鄰的溫控節點通過天線相互連接，組成無線網絡，每個溫控節點將采集到的溫度信息通過無線頻道傳遞到收發控製器，收發控製器通過串口將溫度信息上傳到上位機，上位機經過數據處理，再根據接收到的信息將命令發送到目標溫控節點，目標溫控節點執行接收到的命令【3】。
3 智能無線地暖集中監控係統的特點
智能無線地暖集中監控係統采用無線自組網技術，這個係統具有如下特點：
1）動態拓撲網絡結構。無線自組網網絡是一個動態多變的網絡，所以基於此技術的智能無線地暖集中監控係統的網絡結構也是多變的。本係統采用的組網結構為平坦式結構，每個溫控節點都是對等的，沒有主要和次要之分，隻是把網絡的控製功能分配到各個溫控節點，網絡的建立和調整是通過相互配合實現【4】。當係統中的某個溫控節點被破壞時，也不會引起整個網絡的癱瘓，提高了網絡的抗毀性，但也使網絡的拓撲結構發生了變化，同時溫控節點信號強弱和電磁波等幹擾也會隨時影響網絡拓撲結構，而且變化的形式和變化周期都是不可預測的【5】；
2）不依賴基礎網絡設施，自適應組網。該係統組網時不依賴任何基站等硬件網絡設施，網絡中的各個溫控節點根據一種自組織原則相互協調工作，協調組網，自動探測網絡拓撲結構的變化，自動選擇傳輸路徑，自動組成一個網絡整體【3】。正因為無線自組網具備這樣的特點，所以地暖監測係統的各個溫控節點的安裝就非常方便，不必考慮布線的問題，特別是在複雜環境下的布線，而且不必擔心線路故障的問題，便於日後的檢查和維修；
3）溫度節點也是路由器。溫控節點的信號覆蓋範圍是有限的，當這個節點需要跟它信號覆蓋範圍外的節點進行通信時就需要通過中間溫度節點進行傳遞轉發，所以係統中的每個節點還扮演著路由器的角色，擔任轉發數據命令和尋找路由的任務【2】。這樣可以省去係統中的路由器，降低成本；