导言
现在，城市住所供热的热能早已商品化，往往许多的热量之差问题，是供热企业与居民对立的导火索。热能计量成为供热企业新的需求。依据现在住所状况，无线操控体系在热网计量中具有施工便利，节约资源的优势。可是因为以往热网选用的无线通讯模块的发射间隔近，穿透性差，形成数据不能实时回读和操控，不能充沛体现热网的计费充沛通明。Si4432是Silicon Labs公司推出的新一代无线通讯芯片，它具有发射间隔远、穿透能力强、功耗低一级长处，完全能够运用到本体系中。经过Si4432的运用，热网数据能够牢靠、实时地传输，经过GPRS无线通讯模块和Si4432无线传输模块对热网的操控，进行温度、压力、操控阀的敞开时刻等数据的传输与交互，然后处理热能计量不通明的问题，为终究完结温度的实时监控计量和热网的参数收集供给前提条件。
1 关于Si4432芯片
Si4432芯片是Silicon Labs公司推出的一款高集成度、低功耗、多频段的EZRadioPRO系列无线收发芯片。其作业电压为1.9~3.6 V，20引脚QFN封装（4 mm×4 mm），可作业在315/433/868/915 MHz四个频段；内部集成分集式天线、功率放大器、唤醒定时器、数字调制解调器、64字节的发送和接纳数据FIFO以及可装备的GPIO等。
Si4432芯片在运用时所需的外部元件很少，仅需求1个30 MHz的晶振、几个电容和电感就可组成一个高牢靠性的收发体系，规划简略，且本钱低。
Si4432的接纳灵敏度到达-117 dB，可供给极佳的链路质量，在扩展传输规模的一起将功耗降至最低；最小滤波带宽达8 kHz，具有极佳的频道选择性；在240~960MHz频段内，不加功率放大器时的最大输出功率就可达+20 dBm，规划杰出时收发间隔最远可达2km.
Si4432做成无线通讯模块运用广泛，可适用于无线数据通讯、无线遥控体系、小型无线网络、小型无线数据终端、无线抄表、门禁体系、无线遥感监测、水文气象监控、机器人操控、无线RS485/RS232数据通讯等许多范畴。
Si4432芯片引脚图如图1所示。
图1 Si4432芯片引脚图
2 体系功用与结构规划
2.1 体系功用
体系可对热网的运转实时监督、丈量、记载热网运转参数并进行参数（温度、压力等参数）的超限报警；完结日常的办理作业，包含报表的生成和打印、热网计量办理、对操控器的操控、参数设定、长途数据收集、运转数据的汇总、归纳剖析以及历史数据的备份等功用。经过对热网进行主动操控，使整个体系供热均匀，满意舒适性要求。一起削减热量耗费，到达节能的意图，为终究完结“热”的商品化和市场化供给前提条件。
2.2 体系拓扑结构
整个体系总体上能够分为3层：办理层、中继层和现场外表层。现场外表层又能够分为操控器和遥控器。体系的拓扑结构如图2所示。
2.2.1 办理层
办理层是坐落热力公司的主站，由以工业操控机为中心的网络组成，工业操控机全天候运转。工业操控机既是调度中心的服务器，一起相对于各收集操控站点来说，又是客户机。服务器经过宽带实时收集、存储来自各客户机站点的数据，并对各站点运转状况进行实时监控。客户机经过GPRS通讯模块和中继层的集中器通讯，收集集中器下的各个操控器的参数，进行实时收集和监控。
2.2.2 中继层
中继层坐落用户楼宇的公共方位，首要是集中器。它的通讯部分由GPRS模块和Si4432芯片组成。它和办理层选用GPRS模块通讯，在现场外表层收集温度、压力、操控阀的状况和敞开时刻等数据并将这些数据经过GPRS网络传输给办理层；集中器和现场外表层选用Si4432无线收发芯片进行通讯，随时收集现场外表层的温度、压力、操控阀的状况和敞开时刻等数据，并且发送相关指令。
2.2.3 现场外表层
现场外表层坐落各个热用户的住所内和管道井里，首要由操控器和遥控器组成。操控器放在管道井里，由2套Si4432无线收发芯片组成。它别离和集中器和遥控器通讯，将热网的温度、压力、操控阀的开关时刻等参数上传到集中器，一起接纳集中器的指令；另一模块完结与遥控器的通讯，收集遥控器测定的室温文设定的操控温度，对操控阀进行操控，然后操控室温。遥控器放在室内，能够收集室内的温度，并由用户对室内的温度进行预设，经过Si4432芯片将参数送到操控器内，完结温度的操控。
3 体系软硬件规划
3.1 体系硬件规划
体系硬件部分首要由中继层与现场外表层两部分组成。现场外表层又分为操控器和遥控器。
中继层首要由GPRS模块和Si4432芯片组成。GPRS模块选用Motorola公司的模块G20.G20是该公司推出的内嵌TCP/IP协议的GSM/GPRS模块，性能优越，体积细巧，并且处理了GSM/GPRS模块无线通讯和数据传输终端的协议瓶颈和本钱问题。该模块广泛运用于短信中心、GPRS监控体系、无线POS机、无线抄表、车辆防盗等。G20经过UART与操控处理芯片进行通讯，将数据信息与操控信号在操控器和上位机之间进行双向传递。操控器中是由Si4432芯片经过SPI与单片机C8051F310通讯，将数据信息与操控信号和操控层之间进行双向的传递；一起经过另一路Si4432和遥控器之间进行数据交换。
不管集中器和操控器，仍是操控器和遥控器的通讯均是经过Si4432无线收发芯片来完结。所以为了将规划模块化，削减作业量，针对Si4432规划了无线通讯模块。Si4432无线收发模块如图3所示。
Si4432的13~16脚是规范的SPI接口，17脚（nIRQ）是中止状况输出引脚。当FIFO溢出、有用的数据包发送或接纳、CRC过错、检测到前导位和同步字、上电复位等状况发生，且相应的中止被使能时，17脚都会发生一个低电平以告诉单片机有中止发生。20脚（SDN）决议了Si4432芯片的作业状况。当SDN接地（SDN=0）时，芯片处于惯例作业形式；接高电平（SDN=1）时，芯片处于掉电形式。掉电形式下寄存器中的内容会丢掉，且不答应SPI拜访，但芯片的电流损耗只要10 nA，功耗很低，因而合适要求极低功耗的运用。在衔接到电源后，在SDN的下降沿上电复位，依据指令转换到其他作业形式。
单片机能够经过内置SPI对Si4432的内部寄存器进行读写操作，灵敏装备各项参数。经过SPI接口完结对Si4432的初始化装备、读写数据、拜访FIFO等操作。运用4线SPI，即MOSI、MISO、SCK和nSEL.MOSI用于从单片机到Si4432的串行数据传输；MISO用于从Si4432到单片机的串行数据传输；SCK用于同步单片机和Si4432之间在MOSI和MISO线上的串行数据传输；nSEL作为片选信号，只要片选信号为低电平时，对Si44 32的操作才有用。
为了到达较好的通讯作用，Si4432的接纳低噪声放大器匹配电路和发射功率放大器匹配电路的阻容参数，应严厉依照数据手册供给的参数选型。前端的分集式电路选用UPG2214TB，其VC1脚和VC2脚别离衔接Si4432的GPIO1和GPIO2.经过这款交叉开关完结分集式天线发送和接纳通道的主动切换。
