[01593219]基于无线传感器网络的超声波热量计量与温度控制系统

本项目在研究超声波计量原理和Zigbee无线通信协议的基础上,开发出一套基于无线传感器网络的超声波热量计量与温度控制系统,包括热量计量表的设计,无线通信协议的实现,上位机管理系统的设计和室内温度控器的设计。主要研究内容和创新成果如下： 1.超声波热量表的设计 在研究国内外热量表和热量表计量方便的现状和发展趋势的基础上,热量表采用低功耗的超声波传感器技术,并可采用多声道测量,在较短的直管段条件下能获得较高的测量精度。时间数字转换模块TDC-GP2的应用大大提高了系统的精度并降低了系统的功耗。该款芯片利用现代化的纯数字化CMOS技术,将时间间隔的测量量化到65ps的精度,提高了超声波流量计的时差测量精度。 2.无线网络计量系统的实现 开发了基于Zigbee无线网络通信技术的无线网络节点的软硬件,以及节点之间的通信,并采用一定的路由算法完成网络的拓扑。通过在控制电路板上接入CC1101无线通信模块,同时在MSP430内嵌入ZigBee协议栈,可实现低成本、低功耗、低速率、短距离的无线数据传输,从而实现热计量数据的上传、显示、存储等功能。 3.室内温度控制 采用双输入单输出的模糊控制结构和Mamdani模糊模型设计室内温度模糊控制器,实现室内温度的模糊控制。本设计选用电动阀作为执行机构,相同时间内的耗电量小,且能和单片机共用同一个电源。温度模糊控制器的设计在满足用户舒适性的前提下可最小化系统的能耗。 4.热量表计量数据管理系统的开发 利用LabView的应用软件的平台,开发了热量表的数据管理系统,实现热量数据的显示、存储和用户数据的管理,为用户提供友好的操作控制平台。