热力供暖状态远程监测系统的设计与实现

（山东和光智慧能源科技有限公司，山东 济南 250101）

一、慨述

国北方属于温带地区，冬季气候寒冷，气温较低，因此北部地区冬季需要进行供暖工作，供暖工作的时间一般集中在10月份至次年的3月份，供暖期较长，同时由于人民生活水平的提高，供暖的需求也在不断南移。我国北方大部分地区普遍采用集中供热方式进行供暖，供暖企业通过城市高温供热管道将热水或蒸汽送至各供暖区域，每年都需要消耗大量人力资源和物力资源用于供暖工作。供热公司对用户室内温度监测，至今大多采用粗框式管理，使用的监测方法依旧是工作人员上门走访、人工现场测温等，具有精度差、实时性差，可靠度低等缺点，并且不能及时了解居民家中的供暖动态，尤其是供暖末端，如一些顶楼、边楼等。这样不但造成了人力资源的浪费，也不能实时监测供暖用户室内的温度，不利于及时调节供水温度，往往只能当地天气预报的温度凭借经验来改变供水的温度，所以在供暖区域内进行定时的室温监测是非常必要的。

二、热力供暖系统的设计

本系统旨在通过在各供暖区域内合理的设立N 个供暖用户室温的远程监测点，对室内温度等进行实时的采集，具有定时发送数据到发送热力公司的监控中心以及温度超限短信报警等功能。监控中心配备有远程室温的监测软件和监控网站，通过Internet 技术和GPRS 技术等，实现数据存储与共享，达到对供暖温度远程监控和管理的目的。

（一）系统的硬件设计

系统下位机部分温度远传仪的硬件设计是实现温度采集、温度上传，实现对供暖效果监测的基础。温度远传仪的硬件主要包括 STM32 主控制器模块、GPRS 无线通信模块、温度和电量检测模块、USB 转串口模块、电源模块、LCD 显示模块、RTC 时钟模块、EEPROM 模块以及下载调试模块等。

1.核心控制器设计。温度远传仪的主控器模块使用的MCU 是STM32L151C8T6，是推出的 STM32 系列处理器。该系列芯片产品成熟，性价比高，集成度高，专用于为了满足能耗低、处理性能强、实时性好、价格低廉的嵌入式场合需求，且 STM32 系列处理器编程时可用其自带的固件库，有利于缩短开发周期以及后期的维护工作。

2.GPRS 无线模块。SIM900A 是硬件部分的 GPRS 无线模块的核心部分，它是一种双频的模块，工作的频段分别为：EGSW 900 MHz 和 DCS 1800 MHz，可自动搜索频段，SIM900A 有丰富的硬件接口，具有键盘接口、SPI 显示接口，主串口、调试串口、一路音频接口以及多个可编程通用输出输入接口，能够满足应用模式下的全部需求，且模块封装尺寸小，能够达到近乎所有应用场合中对空间和尺寸的需求。SIM900A 内嵌有 TCP/IP 协议，在数据通信方面的应用时使用其扩展的相应 AT 指令，能够方便快速的使用。

3.电源模块。由于系统下位机的温度远传仪部分需要持续不间断的工作在整个供暖期，单次工作的时间较长，且当供暖期结束之后需要进行充电回收，基于这样的较为特殊工作性质，采用锂电池进行设备的电源进行供电更为合适妥当。因此，电源模块分别两个部分：锂电池电源转 3.0 V 电源电路，用于稳定的电源输出；锂电池电源充电电路，用于补充锂电池的电源电量。

（二）系统的软件设计

远程温度检测系统的下位机部分温度远传仪的软件部分是采用 ARM 公司推出的针对多种嵌入式控制器的最新软件开发工具 MDK，即微控制器开发工具包，它是专门用于开发基于 ARM 内核的微控制器，支持包括 ARM7、ARM9 等核处理器。软件自身集成诸多的开发套件，易于完成项目的开发，等先前的开发软件相比，性能得到大幅的提高。MDK 具有软件仿真的功能，通过仿真，可以检查程序错误，提高闪存的使用寿命，MDK 同时也具有支持程序下载和在线调试功能等。

1.串口命令子程序设计。在主程序的流程中检测到串口已经准备好，则进入到监视串口命令子程序，串口命令子程序主要的功能是与下位机部分温度远传仪配置与调试软件进行串口通讯，达到对终端设备参数设定的目的。

2.短信报警子程序设计。短信报警子程序设定有高报温度、低报温度还有回差温度。当室温温度高于高报温度时，产生高温报警且发送报警短信；当温度低于高报温度减去回差温度时，高温报警取消；当室温温度低于低报温度时，产生低温报警且发送报警短信；当温度高于低报温度加上回差温度时，高温报警取消。短信报警子程序的开始为了避免重复发送报警短信的情况，首先通过高报标志位检测高报短信是否已经发送，如果已经发送，则检测和比较室温与高报温度减去回差温度的差值的大小，根据两个数值的大小情况决定高报标志位是否置 0；高报短信没发送，则检测和比较室温与高报温度值的大小，根据两个数值的大小情况决定是否发送短信和高报标志位是否置1。随后进行低温报警的检测，流程与上述高温报警的一致。

3.系统上位机设计。室温远程监测网站的用户管理模块主要包括用户登录和用户注册的功能。登录到室温监控网站主页面，使用网站的监控功能，是需要输入正确的用户名和密码的，否则是无法进入的。这样既可以保证网站和数据的安全性，又能保证整个系统的运行的性能和稳定性。同 时，可以通过填写相应的注册信息申请使用监控网站的权限，经过监控网站的管理人员验证核实后，将用户数据加入到数据库中，就能够正式登录，使用监控网站功能。

对集中供热效果不均匀的现象，设计与开发了基于 GPRS 无线通信技术的室温监测系统，旨在对热力供暖的效果进行检测，提高与保证了室温监测的实时性与可靠性，丰富了热网调控设备范围，室温监测系统能够满足实际应用的功能需求。