基于物联网的空气源热泵检测系统设计

引 言

空气源热泵产品作为新能源市场的新星翘楚，凭借其高能效、低功耗的特点，广受国内市场欢迎 [1]。但由于其工业设计限制，空气源热泵产品往往体积较为笨重[2]，用户需要在产品控制面板前进行操作，大大限制了操作人员的人身自由。对不能亲临现场的用户来说，面对该问题时束手无策，无法实现远程对空气源热泵系统的控制，也无法实时检测空气源热泵系统的工作状态信息[3]。不能远程控制空气源热泵系统的问题很难让用户体验到使用的便捷性。因此，从方便用户的角度出发，如何使空气源热泵系统实现远程监控是当前值得研究的问题。

充分发挥物联网简易便捷的技术特点，本文依托安卓平 台的开源优势，设计了一种全新的空气源热泵检测系统。在对 常规的空气源热泵检测系统进行少量改进的基础上，结合安 卓平台的便携优势，通过无线通信技术实现对空气源热泵系 统的远程控制。在实现基本功能的前提下，用户可以用手机 便捷地远程检测、管理空气源热泵系统 [4]。

1 系统概述

本系统采用最常用的GSM 网络进行数据传输，让用户在有GSM 网络覆盖的情况下，都能够通过安卓平台实时在线查询，了解和控制空气源热泵系统当前的运行状态信息[5]。系统的整体结构如图 1 所示。

当整个系统工作时，通过空气源热泵的相关传感器，主控制器收集其运行状态信息，并将信息直接在控制面板上显示 ；用户可以在控制面板上进行相关的管理操作，进而对空气源热泵系统进行相应的管理，实现用户的更改目的。同时主控制器通过GSM 无线通信模块向指定用户发送信息，通过GSM 无线通信网络传达到安卓平台，以供用户查询 ；用户对 安卓平台操作远程发送指令，通过 GSM 无线通信网络到达控 制目标，经过空气源热泵的检测执行控制单元实现相应的调 整，最终实现用户的控制管理目的 [6]。

2 硬件电路设计

本系统分为用户室内操作管理系统和远程安卓平台管理系统两部分。用户室内操作管理系统主要包含信息控制管理单元和终端检测执行控制单元两部分 [7]。信息控制管理单元主要以STM32F103ZET6芯片作为本系统的核心处理单元，此外还拥有GSM模块（TC35模块）、存储模块（SD卡）以及显示模块（2.8寸 TFT触摸屏）等相关器件。其硬件结构如图 2 所示。

终端检测执行控制单元的硬件结构主要由检测单元模块和执行单元模块两部分组成。检测单元模块主要由STC89C52单片机芯片、数字温度传感器 DS18B20 器件、红绿色LED 状态指示灯等构成，用来检测本系统在运行过程中的工作状态信息和环境温度信息[8]。执行单元模块主要由相应的控制驱动电路、继电器开关和相应的电机组成，目的在于控制不同电源的开断。检测终端执行控制单元硬件结构图如图 3 所示。

2.1 处理器单元

本系统的信息控制管理单元采用STM32F103ZET6 芯片处理器。它具有性能好、价格低的优势。该款芯片有足够满足本系统所需的I/O 接口。同时芯片数据处理性能强，能够满足系统实时处理数据的需要。且其功耗低，适合一些供电不便的场所。因此该款芯片具有独特的优势，深受嵌入式开发者的欢迎和喜爱[9]。

2.2 GSM模块

在系统设计中起到数据传输作用的 GSM 通讯模块，是本系统的关键器件。在本文设计中选用了西门子TC35 系列模块 [10]。TC35 相较于其他同类产品而言性价比高，且支持双频和标准的AT 指令集，符合本设计需要。

3 软件设计

3.1 信息控制管理单元

信息控制管理单元是在 MDK4.70 环境下使用V3.5.0 版本的库函数进行编码设计的。当系统正常外加电源后，与系统相关的外设首先进行初始化，读取存储芯片内的相关数据信息， 根据数据内容执行相关功能。由于STM32 提供了中断功能， 可以实现定时开（关）。TC35 与处理器通过串口完成通信，并在串口中断服务函数中完成对来自安卓平台指令内容的识别工作 ；系统还可以利用外部中断的方式，通过接收红外遥控发出的指令[11] 进行相应的管理控制。信息控制管理单元的软件设计流程如图 4 所示。

3.2 终端检测执行控制单元

系统中断控制流程图如图 5 所示，该终端检测执行控制单元分析判断来自信息控制管理单元的控制指令，判断正确后根据指令通过控制继电器开关的闭合实现相应电机工作状态进而实现对应的操作控制。当用户远程控制开关时，系统会自动切断/ 联接电源。

3.3 安卓平台

系统中的安卓平台流程图如图 6所示，当安卓平台接收到信息控制管理单元发送过来的信息后，对其进行处理并将信息存储在相关内存中，用户可以通过相应客户端在线实时查阅 信息，同时还可以通过安卓平台远程实现整个系统的开关 [12]。

4 调试与测试结果

本系统通过采用功能模块化、系统整体化的方法进行设计，在结合前人工作的基础上，经过功能设计、软件仿真、组装调试和系统测试等流程后，基本实现了本系统设计之初所要实现的功能。进行测试时，用户可以通过安卓平台查阅空气源热泵系统工作状态的相关信息 ；同时用户通过安卓平台可以向空气源热泵系统传达相关的控制指令，整个系统依照相关指令完成对应的功能。此外，用户不用经过安卓平台，仅通过操作面板就可以直接控制系统 [13]。经测试，本系统在网络状况良好的环境下可正常运行。调试结果如图 7 所示。

5 结 语

此设计实现了远程操控、实时检测、简单易用等功能， 同时融入了安卓开发技术，与传统的空气源热泵产品相比，更加智能，便于操作，提高了空气源热泵系统的便捷性。