隨著經濟條件的改善,越來越多的家庭使用水地暖系統(tǒng)。目前水地暖系統(tǒng)大多采用有線形式,集中式手動控制。此類系統(tǒng)不能實現(xiàn)對各房間的溫度調節(jié),不能遠程操作,造成能耗的浪費,舒適體驗感的下降;系統(tǒng)沒有集成漏水檢測設備,一旦地暖漏水會造成巨額損失;同時有線系統(tǒng)的安裝和維護成本高,施工難度大。本文設計了一套基于無線自組網技術的智能地暖控制系統(tǒng),具有舒適、節(jié)能、安全的特點。通過自主研發(fā)的LoRa無線組網技術,將中央控制器、溫控器、無線閥門、漏水檢測器等設備互聯(lián)起來,實現(xiàn)聯(lián)動控制。設計了云平臺,開發(fā)了 APP操作軟件,實現(xiàn)了系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。通過此地暖控制系統(tǒng),可實現(xiàn)各個房間的自動恒溫控制,遠程提前開啟地暖系統(tǒng),預先使房間達到設置溫度,提高了用戶體驗感。并通過分房間的實時按需溫度調節(jié),降低了能源的浪費。設備之間的無線聯(lián)接方式使的系統(tǒng)的安裝、維護成本、難度降低。無線漏水檢測系統(tǒng)使地暖系統(tǒng)的使用更加安全。本文根據地暖系統(tǒng)設備無線通信高可靠、低功耗的應用需求,采用LoRa擴頻調制技術和星型拓撲結構,重構了從數(shù)據鏈路層、網絡層、傳輸層到應用層的無線傳輸協(xié)議,設計了包括信道檢測、失敗重發(fā)、入網鑒權、跨層協(xié)作傳輸在內的多種網內通信機制,保證網絡的可靠性。經過測試,此網絡通信延遲小于0.1S,室內通信距離可達到80米,符合設計指標要求。針對地暖系統(tǒng)中漏水隱患以及其低功耗需求,設計了低功耗漏水檢測和控制子系統(tǒng),漏水節(jié)點檢測到漏水時發(fā)送無線信號給水閥,水閥及時關閉,切斷水路,避免損失擴大,同時漏水信息通過中央控制器上傳到服務器,然后通知給用戶。設計了自適應功率算法,根據鏈路狀態(tài)動態(tài)調節(jié)漏水節(jié)點發(fā)射功率,從而降低設備功耗。最后實測表明,漏水節(jié)點待機功耗可降低到1.4uA。
【學位單位】：杭州電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU832;TN92;TU855
【部分圖文】：

（１）手動調節(jié)供暖水閥逡逑由于北方比較寒冷，所以很多城市都是直接采取城市集中供熱或者物業(yè)集中供熱其采逡逑暖系統(tǒng)基本如圖１．邋１所不：逡逑ｒ—￣邐＾逡逑水ａ調節(jié)一彳房畫１逡逑一？一洪暖設備——」房間２逡逑一￣（房間３逡逑邐邐３逡逑圖１．１傳統(tǒng)采暖控制系統(tǒng)架構逡逑在這個系統(tǒng)中，房間的溫度只能通過用戶手動調節(jié)供暖設備上的水閥來進行調溫。這種方逡逑式的主要優(yōu)勢在于系統(tǒng)簡單，施工方便。但系統(tǒng)由于簡單，無法將環(huán)境、房間大小、建筑物逡逑散熱系統(tǒng)等因素考慮進去，而且系統(tǒng)都是單向通信，沒有反饋網絡。所以常常會給用戶帶來逡逑諸多問題，比如：房間溫度調節(jié)極不方便、房間溫度不舒服、在環(huán)境溫度發(fā)生變化時，不能逡逑及時進行調節(jié)、能源浪費嚴重。逡逑（２）溫控器調節(jié)逡逑由于第一種溫度調節(jié)帶來的諸多問題，很多新的小區(qū)采取了溫控器來進行溫度調節(jié)，其控逡逑制系統(tǒng)如圖１．邋２所示：逡逑Ｉ邋＾逡逑度米蠢：’控逡逑§．邋■一邋■邋—邐ｒ邋逡逑－供暖設備內逡逑邐？逡逑：讀�。螅葸夊义蠘藴囟龋贻�

（１）手動調節(jié)供暖水閥逡逑由于北方比較寒冷，所以很多城市都是直接采取城市集中供熱或者物業(yè)集中供熱其采逡逑暖系統(tǒng)基本如圖１．邋１所不：逡逑ｒ—￣邐＾逡逑水ａ調節(jié)一彳房畫１逡逑一？一洪暖設備——」房間２逡逑一￣（房間３逡逑邐邐３逡逑圖１．１傳統(tǒng)采暖控制系統(tǒng)架構逡逑在這個系統(tǒng)中，房間的溫度只能通過用戶手動調節(jié)供暖設備上的水閥來進行調溫。這種方逡逑式的主要優(yōu)勢在于系統(tǒng)簡單，施工方便。但系統(tǒng)由于簡單，無法將環(huán)境、房間大小、建筑物逡逑散熱系統(tǒng)等因素考慮進去，而且系統(tǒng)都是單向通信，沒有反饋網絡。所以常常會給用戶帶來逡逑諸多問題，比如：房間溫度調節(jié)極不方便、房間溫度不舒服、在環(huán)境溫度發(fā)生變化時，不能逡逑及時進行調節(jié)、能源浪費嚴重。逡逑（２）溫控器調節(jié)逡逑由于第一種溫度調節(jié)帶來的諸多問題，很多新的小區(qū)采取了溫控器來進行溫度調節(jié)，其控逡逑制系統(tǒng)如圖１．邋２所示：逡逑Ｉ邋＾逡逑度米蠢：’控逡逑§．邋■一邋■邋—邐ｒ邋逡逑－供暖設備內逡逑邐？逡逑：讀取ｓ］邏逡逑標溫度ｊ輯

針對當前地暖系統(tǒng)控制方式落后、無漏水報警等問題，本文設計了基于無線組網技術的智逡逑能地暖控制系統(tǒng)。主要通過自主研發(fā)的ＬｏＲａ無線組網技術，將中央控制器、溫控器、無線閥逡逑門、漏水檢測器等設備互聯(lián)起來，實現(xiàn)聯(lián)動控制。設計了云平臺，開發(fā)了邋ＡＰＰ操作軟件，實逡逑現(xiàn)了系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。逡逑２．１系統(tǒng)整體方案設計逡逑２．１．１系統(tǒng)總體框架設計逡逑針對研究背景中所提出的當前地暖系統(tǒng)的各項缺陷。本文設計了基于無線組網技術的智逡逑能地暖控制系統(tǒng)，并建立圖２．邋１所示的地暖控制系統(tǒng)架構。在此系統(tǒng)架構上，用戶可以直接逡逑通過手機ＡＰＰ對地暖系統(tǒng)進行操控，其中包括各房間溫度設定、每個房間水路的控制、各房逡逑間漏水檢測、無線閥門開關等操作。由于中央控制器上有各房間水路的控制開關，所以每個逡逑房間的節(jié)點設備均需跟中央控制器上對應房間的水路開關進行學習配對。以下是系統(tǒng)架構圖逡逑中各個設備的功能介紹：逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2822549