Si4432的無線熱網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

摘要：針對目前熱網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)中存在的問題，設(shè)計了一款基于C8051F310和Si4432通用無線收發(fā)模塊的無線熱網(wǎng)系統(tǒng)，并對其硬件和軟件設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了說明。實驗證明，該系統(tǒng)具有較遠(yuǎn)的通信距離和較強(qiáng)的穿墻能力，并且通信誤碼率較低。
關(guān)鍵詞：Si4432模塊；無線；熱網(wǎng)系統(tǒng)

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(yè)與居民矛盾的導(dǎo)火線。熱能計量成為供熱企業(yè)新的需求。根據(jù)目前住宅狀況，無線控制系統(tǒng)在熱網(wǎng)計量中具有施工方便，節(jié)省資源的優(yōu)勢。但是由于以往熱網(wǎng)采用的無線通信模塊的發(fā)射距離近，穿透性差，造成數(shù)據(jù)不能實時回讀和控制，不能充分體現(xiàn)熱網(wǎng)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(fā)射距離遠(yuǎn)、穿透能力強(qiáng)、功耗低等優(yōu)點，完全可以應(yīng)用到本系統(tǒng)中。通過Si4432的應(yīng)用，熱網(wǎng)數(shù)據(jù)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(wǎng)的控制，進(jìn)行溫度、壓力、控制閥的開啟時間等數(shù)據(jù)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(xiàn)溫度的實時監(jiān)控計量和熱網(wǎng)的參數(shù)采集提供前提條件。

1 關(guān)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(fā)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(nèi)部集成分集式天線、功率放大器、喚醒定時器、數(shù)字調(diào)制解調(diào)器、64字節(jié)的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)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(fā)系統(tǒng)，設(shè)計簡單，且成本低。
Si4432的接收靈敏度達(dá)到-117 dB，可提供極佳的鏈路質(zhì)量，在擴(kuò)大傳輸范圍的同時將功耗降至最低；最小濾波帶寬達(dá)8 kHz，具有極佳的頻道選擇性；在240～960MHz頻段內(nèi)，不加功率放大器時的最大輸出功率就可達(dá)+20 dBm，設(shè)計良好時收發(fā)距離最遠(yuǎn)可達(dá)2km。
Si4432做成無線通信模塊應(yīng)用廣泛，可適用于無線數(shù)據(jù)通信、無線遙控系統(tǒng)、小型無線網(wǎng)絡(luò)、小型無線數(shù)據(jù)終端、無線抄表、門禁系統(tǒng)、無線遙感監(jiān)測、水文氣象監(jiān)控、機(jī)器人控制、無線RS485／RS232數(shù)據(jù)通信等諸多領(lǐng)域。
Si4432芯片引腳圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計
2．1 系統(tǒng)功能
系統(tǒng)可對熱網(wǎng)的運行實時監(jiān)視、測量、記錄熱網(wǎng)運行參數(shù)并進(jìn)行參數(shù)(溫度、壓力等參數(shù))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(wǎng)計量管理、對控制器的控制、參數(shù)設(shè)定、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、運行數(shù)據(jù)的匯總、綜合分析以及歷史數(shù)據(jù)的備份等功能。通過對熱網(wǎng)進(jìn)行自動控制，使整個系統(tǒng)供熱均勻，滿足舒適性要求。同時減少熱量消耗，達(dá)到節(jié)能的目的，為最終實現(xiàn)“熱”的商品化和市場化提供前提條件。