Si4432的無線熱網監測系統設計

摘要：針對目前熱網監測系統中存在的問題，設計了一款基于C8051F310和Si4432通用無線收發模塊的無線熱網系統，并對其硬件和軟件設計中的關鍵技術進行了說明。實驗證明，該系統具有較遠的通信距離和較強的穿墻能力，并且通信誤碼率較低。
關鍵詞：Si4432模塊；無線；熱網系統

引言
目前，城市住宅供熱的熱能早已商品化，往往諸多的熱量之差問題，是供熱企業與居民矛盾的導火線。熱能計量成為供熱企業新的需求。根據目前住宅狀況，無線控制系統在熱網計量中具有施工方便，節省資源的優勢。但是由于以往熱網采用的無線通信模塊的發射距離近，穿透性差，造成數據不能實時回讀和控制，不能充分體現熱網的計費充分透明。Si4432是Silicon Labs公司推出的新一代無線通信芯片，它具有發射距離遠、穿透能力強、功耗低等優點，完全可以應用到本系統中。通過Si4432的應用，熱網數據能夠可靠、實時地傳輸，通過GPRS無線通信模塊和Si4432無線傳輸模塊對熱網的控制，進行溫度、壓力、控制閥的開啟時間等數據的傳輸與交互，從而解決熱能計量不透明的問題，為最終實現溫度的實時監控計量和熱網的參數采集提供前提條件。

1 關于Si4432芯片
Si4432芯片是Silicon Labs公司推出的一款高集成度、低功耗、多頻段的EZRadioPRO系列無線收發芯片。其工作電壓為1．9～3．6 V，20引腳QFN封裝(4 mm×4 mm)，可工作在315／433／868／915 MHz四個頻段；內部集成分集式天線、功率放大器、喚醒定時器、數字調制解調器、64字節的發送和接收數據FIFO以及可配置的GPIO等。
Si4432芯片在使用時所需的外部元件很少，僅需要1個30 MHz的晶振、幾個電容和電感就可組成一個高可靠性的收發系統，設計簡單，且成本低。
Si4432的接收靈敏度達到-117 dB，可提供極佳的鏈路質量，在擴大傳輸范圍的同時將功耗降至最低；最小濾波帶寬達8 kHz，具有極佳的頻道選擇性；在240～960MHz頻段內，不加功率放大器時的最大輸出功率就可達+20 dBm，設計良好時收發距離最遠可達2km。
Si4432做成無線通信模塊應用廣泛，可適用于無線數據通信、無線遙控系統、小型無線網絡、小型無線數據終端、無線抄表、門禁系統、無線遙感監測、水文氣象監控、機器人控制、無線RS485／RS232數據通信等諸多領域。
Si4432芯片引腳圖如圖1所示。

2 系統功能與結構設計
2．1 系統功能
系統可對熱網的運行實時監視、測量、記錄熱網運行參數并進行參數(溫度、壓力等參數)的超限報警；完成日常的管理工作，包括報表的生成和打印、熱網計量管理、對控制器的控制、參數設定、遠程數據采集、運行數據的匯總、綜合分析以及歷史數據的備份等功能。通過對熱網進行自動控制，使整個系統供熱均勻，滿足舒適性要求。同時減少熱量消耗，達到節能的目的，為最終實現“熱”的商品化和市場化提供前提條件。