Si4432的无线热网监测系统设计

摘要：针对目前热网监测系统中存在的问题，设计了一款基于C8051F310和Si4432通用无线收发模块的无线热网系统，并对其硬件和软件设计中的关键技术进行了说明。实验证明，该系统具有较远的通信距离和较强的穿墙能力，并且通信误码率较低。
关键词：Si4432模块；无线；热网系统

引言
目前，城市住宅供热的热能早已商品化，往往诸多的热量之差问题，是供热企业与居民矛盾的导火线。热能计量成为供热企业新的需求。根据目前住宅状况，无线控制系统在热网计量中具有施工方便，节省资源的优势。但是由于以往热网采用的无线通信模块的发射距离近，穿透性差，造成数据不能实时回读和控制，不能充分体现热网的计费充分透明。Si4432是Silicon Labs公司推出的新一代无线通信芯片，它具有发射距离远、穿透能力强、功耗低等优点，完全可以应用到本系统中。通过Si4432的应用，热网数据能够可靠、实时地传输，通过GPRS无线通信模块和Si4432无线传输模块对热网的控制，进行温度、压力、控制阀的开启时间等数据的传输与交互，从而解决热能计量不透明的问题，为最终实现温度的实时监控计量和热网的参数采集提供前提条件。

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。其工作电压为1．9～3．6 V，20引脚QFN封装(4 mm×4 mm)，可工作在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字节的发送和接收数据FIFO以及可配置的GPIO等。
Si4432芯片在使用时所需的外部元件很少，仅需要1个30 MHz的晶振、几个电容和电感就可组成一个高可靠性的收发系统，设计简单，且成本低。
Si4432的接收灵敏度达到-117 dB，可提供极佳的链路质量，在扩大传输范围的同时将功耗降至最低；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，设计良好时收发距离最远可达2km。
Si4432做成无线通信模块应用广泛，可适用于无线数据通信、无线遥控系统、小型无线网络、小型无线数据终端、无线抄表、门禁系统、无线遥感监测、水文气象监控、机器人控制、无线RS485／RS232数据通信等诸多领域。
Si4432芯片引脚图如图1所示。

2 系统功能与结构设计
2．1 系统功能
系统可对热网的运行实时监视、测量、记录热网运行参数并进行参数(温度、压力等参数)的超限报警；完成日常的管理工作，包括报表的生成和打印、热网计量管理、对控制器的控制、参数设定、远程数据采集、运行数据的汇总、综合分析以及历史数据的备份等功能。通过对热网进行自动控制，使整个系统供热均匀，满足舒适性要求。同时减少热量消耗，达到节能的目的，为最终实现“热”的商品化和市场化提供前提条件。