基于LoRa無(wú)線技術(shù)的空冷散熱器測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要直接空冷技術(shù)相比于濕冷技術(shù)，具有用水的節(jié)約，經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，在富煤缺少水資源地區(qū)的火力發(fā)電廠中得到廣泛應(yīng)用?？绽渖崞魍ㄟ^(guò)冷空氣把熱蒸汽冷凝成水，在冬季溫度較低時(shí)期的北方，由于設(shè)備直接透露在大氣環(huán)境中，冷凝水凍結(jié)使得散熱管束破裂的事件屢屢發(fā)生，這將嚴(yán)重地影響到整個(gè)機(jī)組運(yùn)行，造成很多方面的經(jīng)濟(jì)損失，并且維修成本極高?？绽渖崞飨到y(tǒng)規(guī)模龐大，現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻等有線測(cè)溫方式，存在布線供電復(fù)雜，安裝困難，測(cè)量精度不高，造價(jià)高、維護(hù)困難等諸多問(wèn)題，很難大規(guī)模靈活的監(jiān)測(cè)空冷凝汽器的溫度場(chǎng)。針對(duì)上述問(wèn)題，為有效的預(yù)防凍結(jié)現(xiàn)象，需要采取無(wú)線測(cè)溫的方式來(lái)對(duì)空冷凝汽器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。本文就是基于電廠的空冷散熱器無(wú)線測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線技術(shù)的選擇及研究，通過(guò)對(duì)各無(wú)線技術(shù)的特點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比研究，最終采用LoRa無(wú)線技術(shù)進(jìn)行無(wú)線測(cè)溫組網(wǎng)，研究LoRa無(wú)線通訊原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試LoRa無(wú)線通訊的實(shí)際性能，測(cè)試該技術(shù)是否能應(yīng)用于電廠的空冷散熱器無(wú)線測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：直接空冷；空冷散熱器；LoRa技術(shù)；無(wú)線測(cè)溫目錄TOC\o"1-3"\h\u25009第一章緒論 第一章緒論1.1背景及意義隨著人們開(kāi)始重視水資源并且逐漸增強(qiáng)了環(huán)保意識(shí)，直接空冷系統(tǒng)在缺乏水資源的地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，但是該技術(shù)在國(guó)內(nèi)電廠運(yùn)行中存在的問(wèn)題有：機(jī)組在日常運(yùn)行過(guò)程中背壓偏高，與理論值相差較大；機(jī)組背壓容易受環(huán)境因素影響，導(dǎo)致背壓變化頻繁；機(jī)組在夏季高溫時(shí)段的承載能力受到限制；機(jī)組在冬季運(yùn)行時(shí)的低溫期防凍壓力高；機(jī)組空冷風(fēng)機(jī)能耗偏高，運(yùn)行方式不合理，空冷系統(tǒng)翅片管表面臟污，清洗頻率不合理等。

空冷散熱器溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)與運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)，采用了具有高可靠性、高安全性的無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集，分析了凍結(jié)過(guò)程的主要影響因素，總結(jié)了影響規(guī)律，建立了冬季保護(hù)模型，確定了空冷系統(tǒng)防冰凍邏輯；以環(huán)境溫度為基礎(chǔ)，確定了機(jī)組不同負(fù)荷下背壓的優(yōu)化計(jì)算模型，根據(jù)目前風(fēng)機(jī)能耗和機(jī)組功率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)機(jī)組冬季背壓進(jìn)行了優(yōu)化，在保證散熱器不結(jié)冰的前提下，機(jī)組背壓安全降低；對(duì)空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式進(jìn)行了優(yōu)化；優(yōu)化了散熱管積灰清洗方案。用過(guò)以上優(yōu)化有效地提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)電公司直接空冷散熱器系統(tǒng)也面臨著如下問(wèn)題：發(fā)電公司2×660MW空冷散熱器一開(kāi)始采用三排管直接空冷來(lái)降低反壓，在冬季處于環(huán)境溫度較低的時(shí)期會(huì)面臨結(jié)凍的危險(xiǎn)，尤其是在啟動(dòng)設(shè)備的過(guò)程中、負(fù)荷較低的情況下及系統(tǒng)中聚集了不能夠凝結(jié)的氣體的地方容易導(dǎo)致冰凍現(xiàn)象。這是空冷島系統(tǒng)面臨的一個(gè)最為嚴(yán)重的問(wèn)題。空冷島系統(tǒng)出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象之后，會(huì)使管束和凝結(jié)水管造成形變，嚴(yán)重時(shí)甚至使散熱管束結(jié)冰開(kāi)裂，導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備停機(jī)，空冷系統(tǒng)冷卻空間縮小，機(jī)組背壓增大，這將影響機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。其中1號(hào)機(jī)組7列359根管束被凍結(jié)堵塞，1號(hào)機(jī)組78捆管束發(fā)生強(qiáng)烈變形，導(dǎo)致事故發(fā)生在相同等條件下，1號(hào)機(jī)組背壓比2號(hào)機(jī)組高1KPa，嚴(yán)重影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。由于空冷系統(tǒng)規(guī)模過(guò)大，現(xiàn)有技術(shù)上難以對(duì)空冷散熱器空氣側(cè)溫度進(jìn)行大規(guī)模監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)的熱電偶、熱電阻測(cè)溫技術(shù)難以安裝在空冷島上，購(gòu)置成本較高、安裝和維護(hù)成本高，且難以避免對(duì)原有溫度場(chǎng)和流動(dòng)場(chǎng)造成干擾，因此要實(shí)現(xiàn)空冷島整體的溫度測(cè)量難度大。目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有完善的溫度測(cè)量系統(tǒng)對(duì)空冷島的溫度場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。無(wú)線測(cè)溫技術(shù)具有安裝簡(jiǎn)單、測(cè)點(diǎn)占用面積小、方便維護(hù)等特點(diǎn)，基于這些特點(diǎn)采用無(wú)線測(cè)溫技術(shù)對(duì)空冷散熱器進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)30年代，直接空冷技術(shù)首次出現(xiàn)，1938年，世界上第一臺(tái)1.5MW直接冷卻機(jī)組在德國(guó)魯爾地區(qū)投產(chǎn)發(fā)電。由于直接空冷器投資大，環(huán)保節(jié)水意識(shí)低，直接空冷技術(shù)很少應(yīng)用在工業(yè)發(fā)電中。后來(lái)由于二戰(zhàn)的影響，直接空冷技術(shù)的發(fā)展長(zhǎng)期停滯，沒(méi)有得到足夠的重視，空冷機(jī)組投運(yùn)較少。在上世紀(jì)60年代以后，環(huán)境危機(jī)和能源危機(jī)越來(lái)越變得嚴(yán)重，直接空冷技術(shù)開(kāi)始受到足夠的重視，并開(kāi)始在電廠的冷卻系統(tǒng)中投入運(yùn)用。由于水資源嚴(yán)重不足，機(jī)組容量也逐漸增加。1968年，一臺(tái)15OMW直接空冷機(jī)組應(yīng)用在西班牙的鳥(niǎo)特利拉斯電廠開(kāi)始發(fā)電，自那時(shí)起，直空冷技術(shù)得到了大力發(fā)展。直到1980年代才有直接空冷技術(shù)用于大型火電廠的生產(chǎn)建設(shè)，隨著657MW直接空冷機(jī)組和6665MW直接空冷機(jī)組相繼在南非投入生產(chǎn)，直接空冷技術(shù)步入了大容量安裝投運(yùn)的發(fā)展階段。其他國(guó)家的電廠也陸續(xù)裝機(jī)投運(yùn)了許多大型直接空冷機(jī)組，如伊朗的吉蘭熱電廠1170MW直接空冷機(jī)組和美國(guó)林登電廠85OMW直接空冷機(jī)組。近20年以來(lái)，在美國(guó)、伊朗、巴林等許多國(guó)家和地區(qū)相繼投產(chǎn)了一系列運(yùn)行良好的直接空冷機(jī)組，直接空冷技術(shù)以其小面積效益、節(jié)約水資源、工期短的優(yōu)點(diǎn)得到了迅速發(fā)展，并越來(lái)越完善和成熟。我國(guó)開(kāi)展直接空冷技術(shù)還不算晚。20世紀(jì)60年代中期，哈爾濱工業(yè)大學(xué)率先開(kāi)展了50KW機(jī)組直接空冷系統(tǒng)的工業(yè)試驗(yàn)。我國(guó)在20世紀(jì)80年代末開(kāi)始引進(jìn)空冷技術(shù)，進(jìn)入21世紀(jì)，在直接空冷技術(shù)大規(guī)?？焖侔l(fā)展的時(shí)期，國(guó)家發(fā)改委規(guī)定，禁止在我國(guó)西北水資源嚴(yán)重短缺的地區(qū)建設(shè)采用水冷方式的火電廠。在煤炭資源較為富足但水資源嚴(yán)重短缺的北部地區(qū)，直接空冷技術(shù)被廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電廠的建設(shè)中，進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的新階段。2001年，一臺(tái)6MW直接空冷機(jī)組在山西省交城義旺自備電廠投入生產(chǎn)發(fā)電，這是我國(guó)第一臺(tái)直接空冷機(jī)組，它的投產(chǎn)發(fā)電拉開(kāi)了我國(guó)火力發(fā)電廠開(kāi)始裝配直接空冷機(jī)組的序幕。自此以后，我國(guó)已經(jīng)陸續(xù)投產(chǎn)了許多容量超過(guò)300MW的大型直接空冷器，如上安華能電廠300MW機(jī)組、大同云岡電廠2300MW機(jī)組、內(nèi)蒙古托克托電廠600MW機(jī)組和內(nèi)蒙古電都電廠4600MW機(jī)組。截至目前，仍有大量裝配有直接空冷機(jī)組的火力發(fā)電廠在調(diào)試或規(guī)劃中。2004年以前，直接空冷機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)均由國(guó)外承包商完成，占據(jù)了約90%的市場(chǎng)份額。2004年以后，我國(guó)大容量級(jí)直接空冷系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化研究獲得了重大突破，在直接空冷技術(shù)方面，我國(guó)的企業(yè)已經(jīng)擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并且擁有了自己的、系統(tǒng)的技術(shù)體系，許多國(guó)內(nèi)公司已經(jīng)可以完全獨(dú)立完成大型火力發(fā)電廠直接空冷機(jī)組的設(shè)計(jì)和制造，打破了半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)直接空冷機(jī)組完全由國(guó)外公司設(shè)計(jì)和制造的壟斷局面，我國(guó)已成為繼美國(guó)、德國(guó)之后第三個(gè)能夠完全獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造直接空冷機(jī)組的國(guó)家。2006年6月，內(nèi)蒙古自治區(qū)鳥(niǎo)拉山電廠順利投運(yùn)了一臺(tái)由國(guó)內(nèi)公司設(shè)計(jì)和制造的300MW直接空冷機(jī)組，象征著我國(guó)直接空冷系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化、大型化發(fā)展步入了一個(gè)新的歷史階段。僅僅在2008年就有20多個(gè)直接空冷項(xiàng)目成功投產(chǎn)，與此同時(shí)，在我國(guó)“十二五”期間計(jì)劃的16個(gè)大型煤電基地的新建火力發(fā)電廠項(xiàng)目中，明確規(guī)定了13個(gè)大型煤電基地在建造火力發(fā)電廠時(shí)必須采用空冷技術(shù)。隨著一批批大型直接空冷機(jī)組開(kāi)始投產(chǎn)發(fā)電，直接空冷機(jī)組在我國(guó)火力發(fā)電廠中的占有率得到了進(jìn)一步提高。目前我國(guó)空冷機(jī)組總裝機(jī)容量已經(jīng)超過(guò)100GW，無(wú)論是空冷技術(shù)的發(fā)展還是機(jī)組容量和總裝機(jī)容量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)世界上任何一個(gè)國(guó)家，同時(shí)還擁有一只技術(shù)過(guò)硬、人員眾多的技術(shù)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)，我國(guó)成為了全球當(dāng)之無(wú)愧的直接空冷王國(guó)，未來(lái)在火電廠的建設(shè)中直接空冷機(jī)組將長(zhǎng)時(shí)間占據(jù)主導(dǎo)地位。雖然直接空冷技術(shù)在我國(guó)富煤缺水地區(qū)火電廠的生產(chǎn)建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，但是直接空冷技術(shù)本身成熟完善的時(shí)間還很短。由于直接空冷技術(shù)長(zhǎng)期被國(guó)外公司壟斷，可供借鑒的學(xué)術(shù)資料不多。對(duì)于直接空冷機(jī)組投運(yùn)中暴露出來(lái)的風(fēng)機(jī)控制邏輯不合理、在冬季低負(fù)荷時(shí)蒸汽量太小、冬季背壓過(guò)高等問(wèn)題，目前還沒(méi)有系統(tǒng)的理論研究，甚至還存在相互矛盾的觀點(diǎn)，形成合理實(shí)用的直接空冷系統(tǒng)防凍措施還需要做大量的探索研究工作。對(duì)直接空冷機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化方面的研究，尤其是對(duì)優(yōu)化空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式上進(jìn)行的研究，尚處于探索的初級(jí)階段，尚未形成一套完整理論體系可用于生產(chǎn)實(shí)踐?？绽渖崞骺刂葡到y(tǒng)的任務(wù)是完成直接空冷機(jī)組在一定的風(fēng)向、風(fēng)速、溫度和機(jī)組額定負(fù)荷下的正常運(yùn)行，并且避免空冷島設(shè)備的凍結(jié)損壞。對(duì)空冷散熱器控制系統(tǒng)控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化，如風(fēng)機(jī)頻率的調(diào)整，風(fēng)機(jī)和真空泵的啟停，凝結(jié)水溫度和真空出口溫度的控制邏輯的優(yōu)化等，能夠有效提高空冷島設(shè)備在冬季時(shí)運(yùn)行的安全性，是實(shí)現(xiàn)空冷島在冬季時(shí)防凍保護(hù)的重中之重?？绽渖崞骺刂葡到y(tǒng)控制邏輯的研究將會(huì)是未來(lái)空冷島防凍優(yōu)化的一個(gè)重要方向。1.3本文的主要研究?jī)?nèi)容本文就是基于電廠的空冷散熱器無(wú)線測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線技術(shù)的選擇及研究，通過(guò)對(duì)各無(wú)線技術(shù)的特點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比研究，最終采用LoRa無(wú)線技術(shù)進(jìn)行無(wú)線測(cè)溫組網(wǎng)，研究LoRa無(wú)線通訊原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試LoRa無(wú)線通訊的實(shí)際性能，測(cè)試該技術(shù)是否能應(yīng)用于電廠的空冷散熱器無(wú)線測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。第一章，通過(guò)查找大量資料和參考相關(guān)文獻(xiàn)，講述了該課題的研究背景和意義，介紹了直接空冷技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，最后概括介紹了論文的主要研究?jī)?nèi)容。第二章，介紹了空冷系統(tǒng)的分類(lèi)，闡述了各種空冷系統(tǒng)的工作流程和工作原理以及優(yōu)缺點(diǎn)。第三章，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行分析，選擇合適的無(wú)線技術(shù)進(jìn)行無(wú)線測(cè)溫研究，本章介紹了藍(lán)牙技術(shù)、wifi技術(shù)、zigbee技術(shù)、lora技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)行了對(duì)比研究，講述了LoRa擴(kuò)頻技術(shù)的原理，對(duì)LoRa無(wú)線串口模塊進(jìn)行選型，用于測(cè)試實(shí)驗(yàn)。最后介紹了LoRa無(wú)線組網(wǎng)方式，針對(duì)電廠的空冷系統(tǒng)如何無(wú)線測(cè)溫組網(wǎng)進(jìn)行了講述。第四章，講述了如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)試LoRa無(wú)線通信的穿透力和通訊距離，如何模擬電廠環(huán)境來(lái)測(cè)試LoRa技術(shù)是否能夠應(yīng)用于電廠的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)。第五章，對(duì)本次課題的研究結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，并且總結(jié)自己的實(shí)踐收獲和理論知識(shí)的收獲。第二章應(yīng)用于電廠中的空冷系統(tǒng)2.1直接空冷2.1.1直接空冷系統(tǒng)工作原理直接空冷散熱器系統(tǒng)是指從汽輪機(jī)排出來(lái)的乏汽直接用空氣來(lái)冷凝，使空氣與蒸汽之間進(jìn)行熱交換。這個(gè)過(guò)程所需要的冷卻空氣，通常情況由機(jī)械通風(fēng)的方式進(jìn)行供應(yīng)。從汽輪機(jī)排出來(lái)的乏汽在空冷散熱器中被空氣冷卻而凝結(jié)成水，蒸汽與空氣之間的熱交換是在表面式空冷散熱器內(nèi)完成的。在直接空冷進(jìn)行換熱的過(guò)程中，汽輪機(jī)在真空條件下在凝汽器中釋放的熱介質(zhì)的飽和蒸汽被流經(jīng)冷卻管外側(cè)的冷空氣冷凝，最后冷凝水經(jīng)處理后送回鍋爐。從汽輪機(jī)排出來(lái)的乏汽經(jīng)大口徑排汽管引出，分為幾路進(jìn)入到空冷散熱器配汽管道，然后在換熱管中與空氣進(jìn)行換熱而冷凝成水。部分配汽管道的頂部入口處裝有蝶閥，可根據(jù)運(yùn)行情況控制開(kāi)關(guān)狀態(tài)。三角架換熱面下方的軸流風(fēng)機(jī)加速了空氣流速，加強(qiáng)了換熱，節(jié)省了受熱面投資。為防止在冬季時(shí)受熱面結(jié)冰，直接空冷系統(tǒng)一般都設(shè)有逆流冷凝段，逆流時(shí)蒸汽自下而上流動(dòng)，冷凝水自上而下流動(dòng)，這樣冷凝水還會(huì)吸收部分蒸汽熱量，防止過(guò)冷結(jié)冰。圖2-1直接空冷原理圖2.1.2直接空冷系統(tǒng)構(gòu)成直接空冷系統(tǒng)由翅片管換熱器、排汽管道和配汽管道、風(fēng)扇及其驅(qū)動(dòng)裝置、支撐結(jié)構(gòu)和平臺(tái)、抽真空系統(tǒng)、控制和儀表系統(tǒng)、排水和凝結(jié)水系統(tǒng)構(gòu)成。2.1.3直接空冷的優(yōu)缺點(diǎn)與其它方式的空冷系統(tǒng)相比較具有如下優(yōu)缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是：

（1）設(shè)備數(shù)量少，擁有簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，占地面積小，基建投資較少；

（2）有較高的冷卻效率。去除了二次換熱所需要的冷卻水等中間冷卻介質(zhì)；

（3）系統(tǒng)可以靈活調(diào)節(jié)空氣量，在冬季運(yùn)行時(shí)防凍性能好。能夠通過(guò)設(shè)置風(fēng)機(jī)數(shù)量或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量，以適應(yīng)溫度變化及熱負(fù)荷，并且防止空冷器內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。其缺點(diǎn)是：

（1）直接空冷系統(tǒng)基本都采用強(qiáng)制通風(fēng)，因此使廠用電量增加，同時(shí)也使噪聲源增加；

（2）大直徑的排汽管道在加工時(shí)相對(duì)比較困難；

（3）空冷凝汽器體積遠(yuǎn)大于水冷凝汽器體積，巨大的真空系統(tǒng)容易出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。2.2間接空冷2.2.1間接空冷系統(tǒng)工作原理海勒式間接空冷系統(tǒng)工作原理為：汽輪機(jī)做工后排放乏汽，乏汽會(huì)進(jìn)入到噴射式凝汽器中，極薄的水膜會(huì)通過(guò)凝汽器的噴嘴噴射出，乏汽與水膜接觸使之冷凝，冷凝水匯聚在凝汽器底部熱井中，完成第一次換熱。冷卻水循環(huán)泵會(huì)把受熱的約98%的冷卻水傳輸?shù)娇绽渌崞鲀?nèi)，在通過(guò)空冷散熱器的翅片管與外界空氣的不接觸對(duì)流換熱完成第二次換熱。另一部分受熱的約2%的冷卻水則需要通過(guò)凝結(jié)水精處理，并在檢測(cè)合格后可再回到回?zé)嵯到y(tǒng)中變成乏汽，在散熱器中的冷卻水則會(huì)再次進(jìn)入到混合式凝汽器中由噴嘴噴射出乏汽，以此來(lái)形成一種閉環(huán)冷卻循環(huán)。圖2-2海勒式間接空冷系統(tǒng)工作流程圖哈蒙式間接空冷系統(tǒng)工作原理為：循環(huán)水在表面式冷凝器的水側(cè)進(jìn)行換熱，冷凝器水蒸汽側(cè)的乏汽被冷卻，從而造成循環(huán)水溫度升高，然后被循環(huán)水泵傳輸?shù)娇绽渌校诳绽渖崞鲀?nèi)與空氣換熱達(dá)到冷卻的效果后再返回冷凝器，形成一個(gè)封閉式冷卻循環(huán)系統(tǒng)。高位膨脹水箱的作用是保障系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定。圖2-3哈蒙式間接空冷系統(tǒng)工作流程圖與海勒式空冷系統(tǒng)相比，哈蒙式空冷系統(tǒng)將冷卻水與冷凝水分離，使水處理成本大幅降低，操作更方便、更簡(jiǎn)單。此外，由于系統(tǒng)的密封性好，能耗與運(yùn)行噪音相對(duì)較低。然而，表面式冷凝器的使用導(dǎo)致最終溫度的升高和冷卻室的膨脹，導(dǎo)致對(duì)初始資本投資的高需求。2.2.2間接空冷系統(tǒng)構(gòu)成海勒式間接空冷系統(tǒng)主要包括了凝汽器、空冷塔、循環(huán)水泵、發(fā)電機(jī)等部件，其中凝汽器采用混合式的，空冷塔則配有鋁制福哥型散熱器。哈蒙式間接空冷系統(tǒng)主要包括了空冷散熱器、凝汽器、百葉窗、循環(huán)水泵、空冷塔等部件，其中凝汽器采用表面式的，還包括一些充氮保護(hù)、散熱器清洗、循環(huán)水加藥、系統(tǒng)補(bǔ)充水等系統(tǒng)環(huán)節(jié)。2.2.3間接空冷的優(yōu)缺點(diǎn)以下是海勒式間接空冷系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)：（1）以微正壓的低壓水系統(tǒng)運(yùn)行，較易掌握；（2）可與中背壓汽輪機(jī)配套。其缺點(diǎn)：（1）鋁制空冷散熱器耐沖洗、耐抗凍性能差；（2）空冷散熱器在塔外布置，其帶負(fù)荷能力易受大風(fēng)影響；（3）設(shè)備系統(tǒng)發(fā)雜。海勒式間接空冷系統(tǒng)一般適合氣候溫和、無(wú)大風(fēng)、帶基本負(fù)荷的發(fā)電廠。以下是哈蒙式間接空冷系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)：

（1)節(jié)約廠用電，設(shè)備少，冷卻水系統(tǒng)與汽水系統(tǒng)分開(kāi)，兩者水質(zhì)可按各自要求控制；（2)冷卻水量可根據(jù)季節(jié)調(diào)整，在高寒地區(qū)，在冷卻水系統(tǒng)中可充以防凍液防凍；（3)空冷散熱器在塔內(nèi)布置，其帶負(fù)荷的能力基本上不受大風(fēng)影響。其缺點(diǎn)：(1)空冷塔占地大，基建投資多；(2)系統(tǒng)中需要進(jìn)行兩次換熱，且都屬于表面式換熱，使全廠熱效率有所降低。哈蒙式間接空冷系統(tǒng)一般適用于核電站、熱電站和調(diào)峰大電廠。第三章無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)研究3.1系統(tǒng)需求分析本課題是應(yīng)用于空冷散熱器的無(wú)線測(cè)溫技術(shù)研究，所以就要基于電廠的實(shí)際環(huán)境和實(shí)際需求進(jìn)行無(wú)線技術(shù)的選擇。由于布置在空冷散熱器上的溫度采集節(jié)點(diǎn)與人機(jī)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)可能不會(huì)在同一個(gè)區(qū)域，也許會(huì)相距比較遠(yuǎn)的距離，這就對(duì)無(wú)線通訊的距離有較高的要求，必須選擇一個(gè)無(wú)線傳輸距離相對(duì)較遠(yuǎn)的無(wú)線技術(shù)。由于電廠環(huán)境復(fù)雜，溫度采集節(jié)點(diǎn)與人機(jī)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)之間可能會(huì)存在一些遮擋物，比如鍋爐的遮擋、建筑物的遮擋或是其他設(shè)備的遮擋，這些都會(huì)對(duì)無(wú)線通訊的穩(wěn)定性造成影響，所以必須選擇一個(gè)穿透性強(qiáng)、抗干擾性強(qiáng)的無(wú)線技術(shù)進(jìn)行無(wú)線組網(wǎng)。對(duì)于設(shè)備的選擇，經(jīng)濟(jì)性肯定是比較重要的，每個(gè)無(wú)線模塊都需要供電實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸，因此電廠就需要考慮到節(jié)能省電的問(wèn)題，所以必須選擇一個(gè)功耗低的無(wú)線技術(shù)進(jìn)行無(wú)線組網(wǎng)。3.2無(wú)線技術(shù)的對(duì)比研究3.2.1藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn)藍(lán)牙是一種適用于短距離無(wú)線通信的技術(shù)規(guī)范，其初衷是替代現(xiàn)有的手機(jī)、電腦等各種電子設(shè)備上的有線連接。在藍(lán)牙規(guī)范制定之初，就確立了向世界公開(kāi)發(fā)布的世界統(tǒng)一的目標(biāo)。它的工作頻段為世界統(tǒng)一開(kāi)放的2.4GH工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)（Industrial，ScientificandMedical，ISM）頻段。從今天的觀點(diǎn)來(lái)看，它的應(yīng)用并不局限于計(jì)算機(jī)外設(shè)，因?yàn)樗{(lán)牙的功耗低，體積小，幾乎可以集成到任何數(shù)字設(shè)備中，特別是在移動(dòng)設(shè)備和便攜式設(shè)備中，藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)可以概括如下：（1）低成本：市場(chǎng)需求逐漸擴(kuò)大，所有供應(yīng)商都推出了自己的藍(lán)牙芯片和模塊，使得藍(lán)牙產(chǎn)品價(jià)格極速下降。

（2）功耗低：藍(lán)牙設(shè)備在組合通信連接模式（

Connection）中有四種工作模式：吸（Snif）模式、激活（Active）模式、休眠（Park）模式和呼保持（Hol）模式。激活模式為正常工作模式，其他三種模式為低功耗節(jié)能模式。

（3）藍(lán)牙模塊體積小、容易集成：因?yàn)閭€(gè)人移動(dòng)設(shè)備體積小，嵌入式藍(lán)牙模塊要小一些，比如愛(ài)立信ROK101008的藍(lán)牙模塊外形尺寸只有32.8mm×16.8mm×2.95mm。（4）抗干擾能力強(qiáng)：在ISM頻段有多種無(wú)線設(shè)備工作，例如無(wú)線局域網(wǎng)、微波爐和HomeRF等產(chǎn)品，為了能夠抵抗這些設(shè)備的干擾，藍(lán)牙使用了跳頻（Frequency

Hopping）技術(shù)來(lái)擴(kuò)展頻譜（SpreadSpectrum），把2.402GHz到2.48GHz頻段劃分為79個(gè)頻點(diǎn)，相鄰頻點(diǎn)之間用IMH隔開(kāi)。藍(lán)牙設(shè)備在一個(gè)頻點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)，然后跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)頻點(diǎn)，頻率排列是偽隨機(jī)的，頻率每秒變化1600次，每個(gè)頻率能夠持續(xù)625μs。

（5）可以臨時(shí)建立自組織連接（Ad-hocConnection）：根據(jù)藍(lán)牙設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的作用，可以分為主設(shè)備（Master）和保存設(shè)備（Save）。主設(shè)備是組網(wǎng)連接過(guò)程中主動(dòng)向其它設(shè)備發(fā)起連接請(qǐng)求的藍(lán)牙設(shè)備，如果幾個(gè)藍(lán)牙設(shè)備連接成一個(gè)微微網(wǎng)（Piconet）時(shí)，其中只有一個(gè)設(shè)備是主設(shè)備，其它的都是從設(shè)備。微微網(wǎng)是藍(lán)牙技術(shù)最基本的網(wǎng)絡(luò)形式，最簡(jiǎn)單的微微網(wǎng)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信連接，由一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)從設(shè)備組成。藍(lán)牙技術(shù)中的時(shí)分復(fù)用技術(shù)允許一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備同時(shí)與多個(gè)不同的微微網(wǎng)保持同步，具體來(lái)說(shuō)就是該設(shè)備按照一定的時(shí)間順序參與不同的微微網(wǎng)，就是在某一個(gè)時(shí)刻參與了某一個(gè)微微網(wǎng)，到下一時(shí)刻就參與了另一個(gè)微微網(wǎng)。（6）語(yǔ)音和數(shù)據(jù)可同步傳輸：藍(lán)牙技術(shù)采用的是分組交換技術(shù)和電路交換技術(shù)，該技術(shù)可以支持異步數(shù)據(jù)通道、三路語(yǔ)音通道和異步數(shù)據(jù)與同步語(yǔ)音通道的同步傳輸。每個(gè)語(yǔ)音通道數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾适?4kbit/s，語(yǔ)音信號(hào)編碼采用脈沖編碼調(diào)制（PCM）或可變梯度連續(xù)調(diào)制（CVSD）編碼。當(dāng)采用非對(duì)稱通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，最大傳輸速率是721kbi/s，反向傳輸速率是57.6kbit/s：如果使用對(duì)稱通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，則最大速率是342.6kbit/s。藍(lán)牙的鏈路類(lèi)型有兩種：同步連接（AsynchronousConnection-Les，ACL）鏈路和異步連接（SynchronousConnection-Oriented，SCO）鏈路。

（7）擁有開(kāi)放的接口標(biāo)準(zhǔn)：為了推廣藍(lán)牙技術(shù)的使用，SIG公開(kāi)了所有的藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，世界上每個(gè)單位和個(gè)人都可以開(kāi)發(fā)藍(lán)牙產(chǎn)品，只要通過(guò)SIG藍(lán)牙產(chǎn)品的兼容性測(cè)試，就可以上市。（8）全球范圍適用：藍(lán)牙工作的ISM頻段處在2.4GHz，世界上大多數(shù)國(guó)家的ISM頻段在2.4GHz到2.4835GHz之間，而且使用這個(gè)頻段并不需要向各國(guó)的無(wú)線電資源管理部門(mén)進(jìn)行許可證申請(qǐng)。（9）距離短：最遠(yuǎn)距離一般在15米左右。（10)傳輸速率高：傳輸速率一般為1Mbps。3.2.2WiFi技術(shù)特點(diǎn)Wi-Fi

WirelessFidelity，無(wú)線保真技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)一樣，是應(yīng)用于辦公室和家庭的短程無(wú)線技術(shù)之一。該技術(shù)采用2.4GHz頻段，目前還沒(méi)有獲得許可，目前可用的是EE80211A和EEE80211B，由于各自的優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)是廠家的首選。WⅰFi技術(shù)傳輸?shù)臒o(wú)線通信抗干擾性雖然不夠好，數(shù)據(jù)安全性能不如藍(lán)牙好，傳輸質(zhì)量也有待提高，但是傳輸速率可達(dá)6-11Mbps，速度非常的快，能夠滿足個(gè)人和社會(huì)的信息需求。

（2）無(wú)線電波覆蓋范圍很廣，由于藍(lán)牙技術(shù)的無(wú)線電波覆蓋范圍很小，半徑只有50英尺左右，大約是15米左右，而WiFi半徑有300英尺左右，大約是100米左右，所以在辦公室甚至是整棟大樓中都可以使用。3.2.3Zigbee技術(shù)特點(diǎn)（1）距離短：無(wú)線通信傳輸數(shù)據(jù)的范圍在10m到100m之間，一旦發(fā)射功率增加，也可以增加到1-3公里，這指的是相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的無(wú)線通信距離。如果再通過(guò)路由和節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通信，這樣無(wú)線通信傳輸距離將會(huì)變得更加遠(yuǎn)。（2）信號(hào)穿透性不夠強(qiáng)，容易被墻壁阻擋，實(shí)現(xiàn)范圍區(qū)域較大的組網(wǎng)會(huì)比較復(fù)雜。（3）短時(shí)間延遲：ZigBee的反應(yīng)迅速，通常從睡眠模式轉(zhuǎn)到工作模式只需15毫秒，從節(jié)點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)只需要30毫秒，這樣可以節(jié)省能源。與其它無(wú)線技術(shù)相比較，藍(lán)牙則需要3秒到10秒、WiFi則需要3秒。（4）功耗低：在低功耗待機(jī)模式下，兩個(gè)5號(hào)干電池可以支持一個(gè)節(jié)點(diǎn)6到24個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間。這是Zigbee的優(yōu)勢(shì)。與其它無(wú)線技術(shù)相比較，藍(lán)牙只可以工作數(shù)周、WiFi只可以工作數(shù)小時(shí)。（5）速率低：ZigBee工作的通訊速率為250kbps，符合低速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用需求。（6）免執(zhí)照頻段：使用了2.4GHz頻段。（7）安全性高：ZigBee提供了三級(jí)安全模式，第一級(jí)為無(wú)安全設(shè)置，第二級(jí)采用訪問(wèn)控制列表（ACL）防止非法訪問(wèn)數(shù)據(jù)，第三極采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES128）的對(duì)稱密碼，以靈活確定其安全特性。（8）容量大：ZigBee的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有網(wǎng)狀、片狀、星形，一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可以管理多個(gè)子節(jié)點(diǎn)，一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可以管理多達(dá)254個(gè)子節(jié)點(diǎn)；同時(shí)，主節(jié)點(diǎn)也可以由上層節(jié)點(diǎn)管理，上層節(jié)點(diǎn)可以形成多達(dá)65000個(gè)節(jié)點(diǎn)的大型網(wǎng)絡(luò)。（9）成本低：該技術(shù)通過(guò)大幅度簡(jiǎn)化協(xié)議（小于藍(lán)牙的1/10）和降低對(duì)通信控制器的要求，大大降低了成本。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果分析，采用8051的8位微控制器進(jìn)行計(jì)算，功能完備的主節(jié)點(diǎn)需要32KB的代碼，子功能節(jié)點(diǎn)需要的代碼小于4KB。ZigBee協(xié)議專(zhuān)利還是免費(fèi)的;3.2.4LoRa技術(shù)特點(diǎn)（1）低功耗：LoRa能夠快速切換各工作狀態(tài)，其中在睡眠模式下只有2uA左右。在用于發(fā)射數(shù)據(jù)的工作模式中，LoRa采用了擴(kuò)頻技術(shù)，對(duì)信噪比的要求低，功率譜密度低，從而可以降低信號(hào)功率。由于LoRa的傳輸速度低、傳輸數(shù)據(jù)量少，所以信號(hào)的發(fā)送接收時(shí)間也短，接下來(lái)在非工作模式時(shí)，LoRa節(jié)點(diǎn)休眠?？梢赃M(jìn)入模式。與使用電池供電的產(chǎn)品形態(tài)非常吻合。（2）遠(yuǎn)距離：LoRa無(wú)線技術(shù)獨(dú)有的專(zhuān)利技術(shù)提供的最大鏈路預(yù)算為168db。通常情況下無(wú)線通訊距離都在3公里以上。在城市中通訊距離是1到2公里，無(wú)線通訊距離在郊區(qū)最高可達(dá)15公里。（3）LoRa無(wú)線技術(shù)使用的頻段是免授權(quán)的SM頻段，但SM頻段的使用因國(guó)家或地區(qū)而異。在中國(guó)地區(qū)使用的頻率是470518MHz，是由中興領(lǐng)導(dǎo)的中國(guó)LoRa應(yīng)用聯(lián)盟（CLAA）推薦使用的。而470510MHz是無(wú)線電計(jì)量?jī)x表使用的頻段。因?yàn)長(zhǎng)oRa是在免授權(quán)頻段工作的，所以不用申請(qǐng)?jiān)S可證就可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。擁有簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，所以運(yùn)營(yíng)成本也很低。（4）抗干擾能力強(qiáng)：LoRa擴(kuò)頻技術(shù)結(jié)合前向糾錯(cuò)(FEC)技術(shù)使得接收靈敏度變高和抗干擾特性增強(qiáng)，在傳統(tǒng)擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展了低成本、低功耗的擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)。（5）穿透性強(qiáng)：因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)繞射傳輸，一般可以穿透6-8堵墻。（6）低速率：LoRa只適合低速率應(yīng)用，通信速率一般為0.3-50kbps，因?yàn)閿U(kuò)頻技術(shù)占用了大量的信道帶寬，所以只能犧牲傳輸速度。另一方面，傳輸速度與傳輸距離成反比，所以越需要長(zhǎng)距離傳輸，就越需要低速傳輸性能。（7）抗噪能力強(qiáng)：利用高達(dá)6-12的擴(kuò)頻因子，LoRa技術(shù)在大范圍的無(wú)線電頻率上發(fā)射信號(hào)。LoRa擴(kuò)頻模塊將每個(gè)數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)饋送到擴(kuò)展器，將每個(gè)比特時(shí)間分成許多碼片。根據(jù)配置的不同，每個(gè)位置可以分成64-4096個(gè)碼片。通過(guò)擴(kuò)頻技術(shù)產(chǎn)生的這些無(wú)線電波更像是光譜儀上的噪聲，但只有這些信號(hào)是相關(guān)的，噪聲是無(wú)相關(guān)性的無(wú)序信號(hào)，數(shù)據(jù)實(shí)際上可以據(jù)此從噪聲中提取出來(lái)。擴(kuò)頻因子越高，可以從噪聲中提取的數(shù)據(jù)越多，數(shù)據(jù)的可靠性越高，抗噪聲能力越強(qiáng)。（8）成本低：協(xié)議簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)傳輸速率低，不需要復(fù)雜昂貴的輔助結(jié)構(gòu)，通信也不需要無(wú)線頻率的申請(qǐng)。目前，支持其自身技術(shù)的芯片價(jià)格約為3.5美元，價(jià)格不錯(cuò)。隨著今后使用量的增加，我相信還會(huì)有進(jìn)一步降價(jià)。（9)網(wǎng)絡(luò)容量大:它們的網(wǎng)絡(luò)通常具有星形結(jié)構(gòu)，由于通信距離遙遠(yuǎn)和不用使用復(fù)雜的多層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，星形網(wǎng)絡(luò)中有數(shù)萬(wàn)個(gè)終端。表3-1無(wú)線通訊技術(shù)性能對(duì)比表無(wú)線通訊技術(shù)藍(lán)牙WiFiZigbeeLoRa通信范圍15m100m10-100m3-15km傳輸速率1Mbps6-11Mbps250kbps0.3-50kbps穿透性弱弱弱強(qiáng)功耗高最高最低低抗干擾性強(qiáng)弱弱強(qiáng)3.2.5總結(jié)綜合以上所述，藍(lán)牙技術(shù)和WiFi技術(shù)雖然傳輸速率快，但是通信距離太近，ZigBee技術(shù)也是通信距離近，并且信號(hào)穿透性不夠強(qiáng)，而LoRa技術(shù)則通訊距離遠(yuǎn)、功耗低、穿透力強(qiáng)、抗干擾性強(qiáng)，更加符合電廠的需求，所以最終選擇LoRa技術(shù)進(jìn)行無(wú)線組網(wǎng)。3.3LoRa擴(kuò)頻技術(shù)LoRa技術(shù)是一種結(jié)合了數(shù)字?jǐn)U頻、數(shù)字信號(hào)處理和前向糾錯(cuò)編碼的超長(zhǎng)距離小型無(wú)線技術(shù)。該技術(shù)是一種結(jié)合了擴(kuò)頻通信技術(shù)和GFSK調(diào)制技術(shù)的新型調(diào)制解調(diào)技術(shù)。它采用特殊的擴(kuò)頻技術(shù)，使同一網(wǎng)絡(luò)中的不同終端設(shè)備即使使用相同的頻率同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，只要使用不同的擴(kuò)頻序列，它們的數(shù)據(jù)也不會(huì)相互干擾。擴(kuò)頻技術(shù)的原理就是信息在發(fā)射機(jī)中先會(huì)被調(diào)制轉(zhuǎn)換并且還會(huì)帶有偽隨機(jī)序列，然后通過(guò)信道傳輸?shù)浇邮諜C(jī)，在接收機(jī)中進(jìn)行解調(diào)轉(zhuǎn)換，最后輸出數(shù)據(jù)。3.4LoRa無(wú)線串口模塊的選型在做無(wú)線通信測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，我選擇的是ATK-LORA-01-V2.0模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。它是ALIENTEK推出的一款體積小、微功率、低功耗、高性能遠(yuǎn)距離LORA無(wú)線串口模塊。模塊設(shè)計(jì)是采用高效的ISM頻段射頻SX1278擴(kuò)頻芯片，模塊的工作頻率在410Mhz-441Mhz，以1Mhz頻率為步進(jìn)信道，共32個(gè)信道?？赏ㄟ^(guò)AT指令在線修改串口速率，發(fā)射功率，空中速率，工作模式等各種參數(shù)，并且支持固件升級(jí)功能。3.4.1模塊參數(shù)模塊尺寸：36*20mm（不含SMA接頭和天線）；工作頻段：410-441Mhz（共32個(gè)通道），1Mhz，出廠默認(rèn)433Mhz；調(diào)制方式：LoRa擴(kuò)頻；通信距離：約3000米（測(cè)試條件：晴朗、空曠，最大功率20dbm，空中速率2.4Kbps，天線增益3dbi）；發(fā)射功率：最大20dBm（約100mW），4級(jí)可調(diào)（0-3），每一級(jí)增減約3dBm；空中速率：6級(jí)可調(diào)（0.3、1.2、2.4、4.8、9.6、19.2Kbps）；工作電壓：3.3~5V；發(fā)射電流：128ma（20dbm100mw電壓5V）；接收電流：18.3ma（模式0、模式1），最低約9uA（模式2+2S喚醒）；接收靈敏度：\h-136dBm@0.3Kbps（接收靈敏度和串口波特率、延遲時(shí)間無(wú)關(guān)）；模塊典型應(yīng)用如下：無(wú)線抄表、無(wú)線傳感、智能家居、工業(yè)遙控、遙測(cè)、智能樓宇、智能建筑、高壓線檢測(cè)、空中喚醒功能、高速公路、小型氣象站、自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集、消費(fèi)電子、路燈空中以及其他無(wú)線傳輸應(yīng)用。3.4.2模塊功能模塊有三種功能，如表3-2所示：表3-2功能介紹功能介紹進(jìn)入方法配置功能模塊參數(shù)配置（AT指令）上電后，AUX空閑狀態(tài)（=0，D01通信功能無(wú)線通信上電后，AUX空閑狀態(tài)（=0，D00固件升級(jí)功能固件升級(jí)上電后：AUX=1，MD0=1(一起持續(xù)1秒時(shí)間，電平不變)上電后，當(dāng)AUX為空閑狀態(tài)（AUX=0），MD0為低電平（MD0=0）時(shí)，模塊工作在通信功能，根據(jù)用戶參數(shù)的配置，進(jìn)入不同的工作模式。一般模式（模式0）：無(wú)線透明、定向數(shù)據(jù)傳輸，接收方必須是模式0、1；喚醒模式（模式1）：和模式0唯一區(qū)別，數(shù)據(jù)包發(fā)射前，自動(dòng)增加喚醒碼，這樣才能喚醒工作在模式2的接收方，接收方可以是模式0、1、2；省電模式（模式2）：串口接收關(guān)閉，無(wú)線處于空中喚醒模式，收到的無(wú)線數(shù)據(jù)后打開(kāi)串口發(fā)出數(shù)據(jù)，發(fā)射方必須是模式1，該模式下串口接收關(guān)閉，不能無(wú)線發(fā)射；信號(hào)強(qiáng)度模式（模式3）：查看通訊雙方的信號(hào)強(qiáng)度，接收方必須是模式0、1。這個(gè)模塊具有多種傳輸方式，所以根據(jù)電廠空冷散熱器的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)的需求，需要對(duì)終端節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模塊參數(shù)設(shè)置，設(shè)置節(jié)點(diǎn)的傳輸方式。模塊的傳輸方式有如下幾種：（1）透明傳輸：即透?jìng)鲾?shù)據(jù)，例如：A設(shè)備發(fā)5字節(jié)數(shù)據(jù)AABBCCDDEE到B設(shè)備，B設(shè)備就可以收到數(shù)據(jù)AABBCCDDEE。（透明傳輸，針對(duì)設(shè)備相同地址、相同的通信信道，用戶數(shù)據(jù)可以是字符或16進(jìn)制數(shù)據(jù)形式）（2）定向傳輸：即定點(diǎn)傳輸，例如：A設(shè)備（地址為：0x1400，信道為0x17（23信道、433Mhz））需要向B設(shè)備（地址為：0x1234，信道為0x10（16信道、426Mhz））發(fā)送數(shù)據(jù)AABBCC，其通信格式為：123410AABBCC，其中1234為模塊B的地址，10為信道，則模塊B可以收到AABBCC。同理，如果B設(shè)備需要向A設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)AABBCC，其通信格式為：140017AABBCC，則A設(shè)備可以收到AABBCC。（定向傳輸，針對(duì)設(shè)備間地址和通信信道不同，數(shù)據(jù)格式為16進(jìn)制，發(fā)送格式：高位地址+低位地址+信道+用戶數(shù)據(jù)）（3）廣播與數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)：將模塊地址設(shè)置為0xFFFF（即65535），可以監(jiān)聽(tīng)相同信道上的所有模塊的數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以被相同信道上任意地址的模塊收到，從而起到廣播和監(jiān)聽(tīng)的作用。3.5LoRa無(wú)線組網(wǎng)方式LoRa網(wǎng)絡(luò)有三種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)：星型、網(wǎng)狀型和鏈型如下圖3-7。而這三種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也是由多個(gè)節(jié)點(diǎn)互相連接組成的，在LoRa組網(wǎng)中有三種節(jié)點(diǎn)類(lèi)型，是匯聚節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中的匯聚節(jié)點(diǎn)的作用是通過(guò)嵌入式網(wǎng)關(guān)與上位機(jī)建立連接，中繼節(jié)點(diǎn)的作用是中轉(zhuǎn)終端節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸，終端節(jié)點(diǎn)的作用是與傳感器建立聯(lián)系，采集數(shù)據(jù)和信息。星型結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，就是匯聚節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)直接傳輸數(shù)據(jù)，沒(méi)有中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行中轉(zhuǎn)；網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)就是在匯聚節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)之間加了中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)，擴(kuò)大了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)范圍；鏈型結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，匯聚節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)之間加了多層中繼節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行了數(shù)據(jù)的多次中轉(zhuǎn)。圖3-1LoRa網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)LoRa網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)是要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行選擇的，基于電廠中空冷散熱器的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)，我覺(jué)得應(yīng)該采用網(wǎng)狀型的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，因?yàn)榭绽渖崞鞯默F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，采用簡(jiǎn)單的星型結(jié)構(gòu)不一定能實(shí)現(xiàn)匯聚節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。由于電廠中的空冷散熱器體積龐大，擁有多個(gè)冷卻塔，為了能有效的監(jiān)測(cè)整個(gè)空冷散熱器的溫度，每個(gè)冷卻塔至少要布置上百個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，也就是每個(gè)冷卻塔要配置上百個(gè)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集（一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)），然后每個(gè)冷卻塔布置一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)匯聚它所在冷卻塔的所有終端節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)，之后中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，在所有數(shù)據(jù)都接收成功并且處理完成之后各中繼節(jié)點(diǎn)再依次把數(shù)據(jù)上傳到匯聚節(jié)點(diǎn)。由于采集節(jié)點(diǎn)較多，為了防止每個(gè)冷卻塔之間的通信相互干擾，所以每個(gè)冷卻塔都設(shè)置成不同的信道，因?yàn)長(zhǎng)oRa通信在不同信道傳輸數(shù)據(jù)時(shí)相互不會(huì)受到影響。所以終端節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸是采用廣播的傳輸方式，首先中繼節(jié)點(diǎn)以廣播的方式向終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送上傳數(shù)據(jù)的命令，終端節(jié)點(diǎn)收到命令后就開(kāi)始向中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，然后中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷是否有終端節(jié)點(diǎn)沒(méi)有上傳數(shù)據(jù)，如果始終有一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)沒(méi)有完成數(shù)據(jù)上傳，則判定這次數(shù)據(jù)上傳失敗，然后繼續(xù)重復(fù)上述流程直到成功。由于中繼節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)的信道不同，所以需要采用定向傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，而且它們之間是采用輪詢的方式，匯聚節(jié)點(diǎn)對(duì)一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送上傳數(shù)據(jù)命令，這個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)收到命令后就開(kāi)始上傳數(shù)據(jù)，當(dāng)匯聚節(jié)點(diǎn)完成對(duì)這個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)所有數(shù)據(jù)的接收后，就開(kāi)始訪問(wèn)下一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，向下一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送上傳數(shù)據(jù)的指令。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖如下：圖3-2LoRa網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖通信測(cè)試分析和功耗計(jì)算分析本章節(jié)通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了LoRa無(wú)線技術(shù)通信的極限穿透力和極限距離，并且模擬電廠環(huán)境進(jìn)行了實(shí)際情況下的性能測(cè)試，為了驗(yàn)證LoRa無(wú)線技術(shù)是否能應(yīng)用于電廠中空冷散熱器的無(wú)線測(cè)溫組網(wǎng)。以下是完成通信測(cè)試實(shí)驗(yàn)所需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：一臺(tái)電腦、兩個(gè)LoRa無(wú)線串口模塊、ALIENTEK探索者STM32F407開(kāi)發(fā)板1個(gè)、TFTLCD模塊一個(gè)、USB轉(zhuǎn)TTL串口一個(gè)、充電寶一個(gè)。一個(gè)LoRa無(wú)線串口模塊通過(guò)USB轉(zhuǎn)TTL串口與電腦端相連，通過(guò)電腦端來(lái)控制模塊；另一個(gè)LoRa無(wú)線串口模塊與ALIENTEK探索者STM32F407開(kāi)發(fā)板相連，通過(guò)STM32F407開(kāi)發(fā)板來(lái)控制，開(kāi)發(fā)板由充電寶來(lái)供電。實(shí)物圖如下：圖4-1模塊與開(kāi)發(fā)板連接圖圖4-2模塊與電腦連接圖4.1無(wú)線通信的穿透力測(cè)試實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試LoRa無(wú)線模塊在實(shí)際情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定無(wú)線通訊的穿透能力。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：本次實(shí)驗(yàn)是在一棟有十一層樓高的建筑里完成的。一個(gè)同學(xué)拿著連接電腦端的模塊在一樓不動(dòng)，我拿著另一個(gè)模塊到二樓的同一位置，然后我開(kāi)始向電腦端發(fā)送1000個(gè)數(shù)據(jù)，如果這一層發(fā)送的1000個(gè)數(shù)據(jù)在一樓都能接收到，那就說(shuō)明通訊穩(wěn)定，然后繼續(xù)到二樓、三樓到更高層做同樣的實(shí)驗(yàn)，直到不能完全接收1000個(gè)數(shù)據(jù)有丟包情況出現(xiàn)時(shí)，說(shuō)明LoRa無(wú)線通訊的穿透力已經(jīng)達(dá)到了極限，就可以停止繼續(xù)實(shí)驗(yàn)了。我先是控制發(fā)射功率在11dBm（13mw）進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表4-1發(fā)射功率在11dBm（13mw）情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試樓層收到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)2100010001000310001000100041000100010005100099899869049309267434525498數(shù)據(jù)分析：由三次測(cè)試可知，在四層樓及以下沒(méi)有丟包的情況出現(xiàn)，說(shuō)明通訊穩(wěn)定，而在四層樓以上則出現(xiàn)了丟包的現(xiàn)象，說(shuō)明通訊已經(jīng)不穩(wěn)定。綜上所述可得出結(jié)論，當(dāng)發(fā)射功率在11dBm（13mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊能夠穿透三層樓。為了得到LoRa無(wú)線通訊穿透力與發(fā)射功率之間的關(guān)系，我又在不同發(fā)射功率下進(jìn)行了相同的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表4-2發(fā)射功率在14dBm（13mw）情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試樓層收到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)2100010001000310001000100041000100010005100010001000610001000100079979989968866853888數(shù)據(jù)分析：由三次測(cè)試可知，在六層樓及以下沒(méi)有丟包的情況出現(xiàn)，說(shuō)明通訊穩(wěn)定，而在六層樓以上則出現(xiàn)了丟包的現(xiàn)象，說(shuō)明通訊已經(jīng)不穩(wěn)定。綜上所述可得出結(jié)論，當(dāng)發(fā)射功率在14dBm（25mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊能夠穿透五層樓。表4-3發(fā)射功率在17dBm（50mw）情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試樓層收到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)2100010001000310001000100041000100010005100010001000610001000100071000100010008100010001000999699599710885837855數(shù)據(jù)分析：由三次測(cè)試可知，在八層樓及以下沒(méi)有丟包的情況出現(xiàn)，說(shuō)明通訊穩(wěn)定，而在八層樓以上則出現(xiàn)了丟包的現(xiàn)象，說(shuō)明通訊已經(jīng)不穩(wěn)定。綜上所述可得出結(jié)論，當(dāng)發(fā)射功率在17dBm（50mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊能夠穿透七層樓。表4-4發(fā)射功率在20dBm（100mw）情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試樓層收到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)210001000100031000100010004100010001000510001000100061000100010007100010001000810001000100091000100010001099499299011365432398數(shù)據(jù)分析：由三次測(cè)試可知，在九層樓及以下沒(méi)有丟包的情況出現(xiàn)，說(shuō)明通訊穩(wěn)定，而在九層樓以上則出現(xiàn)了丟包的現(xiàn)象，說(shuō)明通訊已經(jīng)不穩(wěn)定。綜上所述可得出結(jié)論，當(dāng)發(fā)射功率在20dBm（100mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊能夠穿透八層樓?？偨Y(jié):通過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)的分析得出，當(dāng)發(fā)射功率在11dBm（13mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊能夠穿透三層樓;當(dāng)發(fā)射功率在14dBm（25mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊能夠穿透五層樓;當(dāng)發(fā)射功率在17dBm（50mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊能夠穿透七層樓;當(dāng)發(fā)射功率在20dBm（100mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊能夠穿透八層樓。所以LoRa無(wú)線通訊的實(shí)際穿透力為最多能穿透八層樓，也就是最多能穿透八堵墻，并且發(fā)射功率越高，它的穿透力就越強(qiáng)。4.2無(wú)線通信的通訊距離測(cè)試實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試LoRa無(wú)線模塊在實(shí)際情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定無(wú)線通訊的最遠(yuǎn)通訊距離。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：本實(shí)驗(yàn)是在一個(gè)空曠的地方（基本沒(méi)什么遮擋物）完成的。一個(gè)同學(xué)拿著連接電腦的模塊站在原地不動(dòng)負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)，而我則拿著另一個(gè)模塊騎自行車(chē)遠(yuǎn)離他，每隔一段距離就停下來(lái)向?qū)Ψ桨l(fā)送1000個(gè)數(shù)據(jù)（通過(guò)高德地圖共享位置來(lái)確定距離），直到1000個(gè)數(shù)據(jù)不能夠被完全接收出現(xiàn)丟包現(xiàn)象時(shí)，就說(shuō)明通訊開(kāi)始不穩(wěn)定，已經(jīng)到達(dá)了通訊的極限距離，這時(shí)就可以結(jié)束測(cè)試了。我先是控制發(fā)射功率在11dBm（13mw）進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表4-5發(fā)射功率在11dBm（13mw）情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試距離收到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)100m100010001000150m100010001000200m100010001000250m100010001000300m100010001000350m100010001000400m100010001000450m100010001000500m994997995550m576498543數(shù)據(jù)分析：由三次測(cè)試可知，在450米及以內(nèi)沒(méi)有丟包的情況出現(xiàn)，說(shuō)明通訊穩(wěn)定，而在450米以外則出現(xiàn)了丟包的現(xiàn)象，說(shuō)明通訊已經(jīng)不穩(wěn)定。綜上所述可得出結(jié)論，當(dāng)發(fā)射功率在11dBm（13mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊的最遠(yuǎn)距離是450米。為了得到LoRa無(wú)線通訊距離與發(fā)射功率之間的關(guān)系，我又在不同發(fā)射功率下進(jìn)行了相同的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表4-6發(fā)射功率在14dBm（25mw）情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試距離收到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)100m100010001000200m100010001000300m100010001000400m100010001000500m100010001000600m100010001000700m100010001000800m996993999900m8768368021000m398375456數(shù)據(jù)分析：由三次測(cè)試可知，在700米及以內(nèi)沒(méi)有丟包的情況出現(xiàn)，說(shuō)明通訊穩(wěn)定，而在700米以外則出現(xiàn)了丟包的現(xiàn)象，說(shuō)明通訊已經(jīng)不穩(wěn)定。綜上所述可得出結(jié)論，當(dāng)發(fā)射功率在14dBm（25mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊的最遠(yuǎn)距離是700米。表4-7發(fā)射功率在17dBm（50mw）情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試距離收到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)300m100010001000500m100010001000700m1000100010001000m1000100010001100m9979989981200m663587689數(shù)據(jù)分析：由三次測(cè)試可知，在1000米及以內(nèi)沒(méi)有丟包的情況出現(xiàn)，說(shuō)明通訊穩(wěn)定，而在1000米以外則出現(xiàn)了丟包的現(xiàn)象，說(shuō)明通訊已經(jīng)不穩(wěn)定。綜上所述可得出結(jié)論，當(dāng)發(fā)射功率在17dBm（50mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊的最遠(yuǎn)距離是1000米。表4-8發(fā)射功率在20dBm（100mw）情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試距離收到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)500m100010001000800m1000100010001000m1000100010001200m1000100010001500m1000100010001600m1000100010001700m9979939961800m854798868數(shù)據(jù)分析：由三次測(cè)試可知，在1600米及以內(nèi)沒(méi)有丟包的情況出現(xiàn)，說(shuō)明通訊穩(wěn)定，而在1600米以外則出現(xiàn)了丟包的現(xiàn)象，說(shuō)明通訊已經(jīng)不穩(wěn)定。綜上所述可得出結(jié)論，當(dāng)發(fā)射功率在20dBm（100mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊的最遠(yuǎn)距離是1600米。總結(jié)：通過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)的分析得出，當(dāng)發(fā)射功率在11dBm（13mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊的最遠(yuǎn)距離為450米;當(dāng)發(fā)射功率在14dBm（25mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊的最遠(yuǎn)距離為700米;當(dāng)發(fā)射功率在17dBm（50mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊的最遠(yuǎn)距離為1000米;當(dāng)發(fā)射功率在20dBm（100mw）時(shí)，LoRa無(wú)線通訊的最遠(yuǎn)距離為1600米。所以LoRa無(wú)線通訊的實(shí)際最遠(yuǎn)距離為1600米，并且發(fā)射功率越高，它的通訊距離越遠(yuǎn)。4.3模擬電廠環(huán)境通信測(cè)試實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模弘m然通過(guò)以上的幾個(gè)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，足以說(shuō)明LoRa無(wú)線通訊技術(shù)的通訊距離很遠(yuǎn)、穿透力很強(qiáng)、抗干擾能力很強(qiáng)，可以應(yīng)用在各種場(chǎng)合，但是電廠里的環(huán)境復(fù)雜，所以必須模擬電廠里實(shí)際的環(huán)境情況進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，以此實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證選擇LoRa技術(shù)來(lái)給電廠中空冷散熱器進(jìn)行無(wú)線測(cè)溫組網(wǎng)是可行的。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：圖4-1北方某發(fā)電有限公司設(shè)備平面布置圖本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)模擬上圖中北方某發(fā)電有限公司環(huán)境來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的。通過(guò)對(duì)北方某發(fā)電有限公司設(shè)備平面布置圖的分析，可知該電廠中空冷塔的測(cè)溫節(jié)點(diǎn)與人機(jī)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離可能為200米，而且中間可能還有鍋爐的遮擋，如下圖所示：圖4-2采集節(jié)點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置圖由于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間有四個(gè)鍋爐和一堵墻的遮擋，所以我就以5堵墻來(lái)代替模擬。接下來(lái)我就控制兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的距離為200米、遮擋物為四堵墻來(lái)進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)。我先是找了一棟正好可以穿過(guò)五堵墻的大樓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，我和同學(xué)各自站在大樓的兩側(cè)，然后通過(guò)高德地圖共享位置控制距離在200米，并且設(shè)置的發(fā)射功率為20dBm（100mw），發(fā)送1000個(gè)數(shù)據(jù)看是否有丟包情況，在這些相同的條件下，進(jìn)行了多次測(cè)試，數(shù)據(jù)如下：表4-9模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試收到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)100010001000數(shù)據(jù)分析:通過(guò)三次測(cè)試，1000個(gè)數(shù)據(jù)都被完全接收了，沒(méi)有出現(xiàn)丟包的情況，說(shuō)明這個(gè)條件下LoRa無(wú)線技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的無(wú)線通訊。但這還不足以證明電廠用LoRa技術(shù)是可行的，還需要增加更復(fù)雜的條件來(lái)進(jìn)行測(cè)試。所以我又設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是控制距離200米不變，發(fā)射功率還是20dBm（100mw），然后改變遮擋物的數(shù)量，也是觀察發(fā)送1000個(gè)數(shù)據(jù)的丟包情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表4-10改變遮擋物數(shù)量情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試遮擋物數(shù)量收到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)6堵墻1000100010007堵墻1000100010008堵墻495532439數(shù)據(jù)分析：在穿透7堵墻及以內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)丟包的情況，說(shuō)明通訊穩(wěn)定，而在穿透7堵墻以上則出現(xiàn)了丟包的現(xiàn)象，說(shuō)明通訊已經(jīng)不穩(wěn)定了。表明在發(fā)射功率為20dBm（100mw），通訊距離為200米時(shí)，LoRa技術(shù)最多能穿透7堵墻。第二個(gè)實(shí)驗(yàn)是控制遮擋物五堵墻不變，發(fā)射功率還是20dBm（100mw），然后改變距離，也是觀察發(fā)送1000個(gè)數(shù)據(jù)的丟包情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表4-11改變距離情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試距離收到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)300m100010001000400m100010001000500m100010001000600m100010001000700m386452432數(shù)據(jù)分析：在600米及以內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)丟包的情況，說(shuō)明通訊穩(wěn)定，而在600米以外則出現(xiàn)了丟包的現(xiàn)象，說(shuō)明通訊已經(jīng)不穩(wěn)定了。表明在發(fā)射功率為20dBm（100mw），遮擋物為五堵墻時(shí)，LoRa技術(shù)最遠(yuǎn)能在600米以內(nèi)進(jìn)行通訊。總結(jié)：通過(guò)模擬電廠的環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并且又在電廠環(huán)境的基礎(chǔ)上增加條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析以上數(shù)據(jù)可得出結(jié)論，電廠空冷散熱器的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)用LoRa技術(shù)是可行的。但是電廠在使用時(shí)又要考慮經(jīng)濟(jì)性，要考慮節(jié)能省電，所以LoRa模塊就要選擇一個(gè)合適的發(fā)射功率。因此，我改變了發(fā)射功率，進(jìn)行了和上面一樣的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表4-12條件為17dBm、200m、5堵墻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試收到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)100010001000數(shù)據(jù)分析：通過(guò)三次測(cè)試，1000個(gè)數(shù)據(jù)都被完全接收了，沒(méi)有出現(xiàn)丟包的情況，說(shuō)明這個(gè)條件下LoRa無(wú)線技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的無(wú)線通訊。表4-13條件為17dBm、200m，改變遮擋物數(shù)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試遮擋物數(shù)量收到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)6堵墻1000100010007堵墻634698578數(shù)據(jù)分析：在穿透6堵墻及以內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)丟包的情況，說(shuō)明通訊穩(wěn)定，而在穿透6堵墻以上則出現(xiàn)了丟包的現(xiàn)象，說(shuō)明通訊已經(jīng)不穩(wěn)定了。表明在發(fā)射功率為17dBm（100mw），通訊距離為200米時(shí)，LoRa技術(shù)最多能穿透6堵墻。表4-14條件為17dBm、5堵墻，改變距離的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)第一次測(cè)試第二次測(cè)試第三次測(cè)試距離收到數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)300m100010001000400m100010001000500m100010001000600m864895840數(shù)據(jù)分析：在500米及以內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)丟包的情況，說(shuō)明通訊穩(wěn)定，而在500米以外則出現(xiàn)了丟包的現(xiàn)象，說(shuō)明通訊已經(jīng)不穩(wěn)定了。表明在發(fā)射功率為17dBm（100mw），遮擋物為五堵墻時(shí)，LoRa技術(shù)最遠(yuǎn)能在500米以內(nèi)進(jìn)行通訊?？偨Y(jié)：如果再降低發(fā)射功率的話，在以上條件下已經(jīng)不能實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊了，所以為了節(jié)能省電，電廠應(yīng)該采用發(fā)射功率為17dBm（50mw）的LoRa模塊。4.4LoRa模塊的功耗計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的無(wú)線模塊計(jì)劃用電池供電，但是電廠要考慮到安裝更換簡(jiǎn)單，還有電池更換的間隔時(shí)間要盡可能長(zhǎng)，要不然頻繁的需要更換比較耗費(fèi)人力，所以對(duì)電池的容量、體積大小有嚴(yán)格要求。就電廠而言選擇的電池至少要能維持供電三年，因此需要對(duì)模塊的耗電量進(jìn)行計(jì)算，選擇合適的電池進(jìn)行供電。由上一章節(jié)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，電廠選擇的是50mw的發(fā)射功率?？罩兴俾适?9.2kbps，每個(gè)數(shù)據(jù)包占八個(gè)字節(jié)，塔編號(hào)（1Byte）+地址（1Byte）+溫度數(shù)據(jù)（4Byte）+功能碼（1Byte）+校驗(yàn)碼（1Byte）。計(jì)算過(guò)程如下：發(fā)送一包的時(shí)間發(fā)送一包的耗電量如果每秒發(fā)送一包，一天的耗電量三年的耗電量由此可以看出LoRa技術(shù)的功耗很低。但是這個(gè)耗電量找不到合適的電池進(jìn)行供電，所以需要降低采樣頻率，來(lái)減少耗電量。因此采用每?jī)擅氚l(fā)送一包，一天的耗電量三年的耗電量根據(jù)這三年的耗電量，我選擇了CR2450紐扣電池，它容量大，有1800mwh，體積小，直徑24mm，厚度5mm，并且工作溫度在-20℃到60℃之間，足夠用于寒冷的北方。該電池實(shí)物圖如下：圖4-3CR2450紐扣電池所以每個(gè)LoRa模塊采用兩個(gè)紐扣電池進(jìn)行供電。計(jì)算驗(yàn)證如下：電池使用時(shí)肯定會(huì)存在損耗，所以就以70%的利用來(lái)進(jìn)行計(jì)算。用該電池供電能持續(xù)的時(shí)間該電池在以70%的利用下計(jì)算還能用三年以上，所以該款電池可以投入電廠的使用。第五章總結(jié)與展望5.1總結(jié)歷經(jīng)幾個(gè)月，在老師和學(xué)長(zhǎng)的幫助下，終于快完成畢業(yè)設(shè)計(jì)了。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，有進(jìn)展順利的時(shí)候，也有問(wèn)題重重的時(shí)候。一開(kāi)始是選題，然后寫(xiě)綜述、文獻(xiàn)翻譯、任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告，這些都是畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)始的前期準(zhǔn)備工作，這都進(jìn)行的很順利，通過(guò)查詢大量相關(guān)資料、參考大量的相關(guān)文獻(xiàn)論文，深入了解了自己的課題，為之后進(jìn)入課題的研究制定好了初步計(jì)劃和方向，前期的理論知識(shí)準(zhǔn)備磨煉了我查文獻(xiàn)、找文獻(xiàn)、讀文獻(xiàn)的能力，為我以后提升自學(xué)能力有很大的幫助。遇到最多困難的是后期的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、做實(shí)驗(yàn)部分，為了測(cè)試LoRa無(wú)線技術(shù)的實(shí)際性能，就需要自己設(shè)計(jì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試，由于是第一次要自己獨(dú)自完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，一開(kāi)始一頭霧水，然后就找老師幫忙，詢問(wèn)老師該如何制定方案，在老師幾次的講解下，我終于制定好了實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)入了做實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。由于測(cè)試LoRa的通訊距離需要在室外，而且有一個(gè)實(shí)驗(yàn)還需要在一個(gè)空曠的地方做，然后我就頂著大太陽(yáng)完成了最終的測(cè)試，測(cè)試完衣服也