随着社会进步和居民生活方式的改善,传统按住宅面积收费的方法受到越来越多用户质疑,科学的供热计量成为供暖收费制度改革的焦点,目前我国供热企业缺乏科学计量手段,供热系统的管理水平与之发展规模不相称。国外现在已有较为成熟的热计量技术和规范的产品,但因价格昂贵,技术垄断性强,售后维护困难等因素都制约了其在我国的大面积推广使用;国内市场上自主开发的热计量装置还有诸如功能少、稳定性差、使用寿命短等问题亟待解决。因此,研制适合中国国情的热计量系统显得尤为必要。本课题将RFID技术、智能检测技术、无线通信技术以及网络技术应用于供热计量系统,根据最新国际、国内标准,运用RFID技术与无线网络的技术融合设计了一种功能性强的热计量系统。RFID技术对于节点的自动识别有着得天独厚的优势,而无线自组网络虽然对节点没有全局标识,但是它的传输距离大。将RFID技术和无线组网融合,利用无线组网中半径高达100米的覆盖范围和RFID对于每一网络节点的高度识别,构建适宜住宅小区、公共建筑或企事业单供热计量管理的无线通信网络,这是本文的创新点。本文研究内容主要包括以下几个方面。第一,参照最新国际、国内标准,深入研究了射频技术和无线自组网技术特征,提出运用RFID技术与无线网络的技术融合的供热计量系统设计方案。该系统可实现用户热预付费、用热计量数据远程传输等功能,满足集中供热系统中实行分户热计量的需求。第二,进行热计量节点的设计研究。该节点主要由微控单元、温度采集、流量检测、无线收发、射频读写、显示等模块组成。完成了各部分的硬件设计和软件编程。热计量节点内置Xbee-Pro模块实现低功耗、高稳定性的计量数据传输。热计量节点具有射频识别功能,可实现预付费及用户信息的自动识别。第三,对无线自组网络进行研究,针对国内供热计量的现状,提出了网状网和簇状网相结合的多级传输热计量通信网络。该网络底层采用网状网技术组网方式,组成像渔网一样的网络架构,热计量数据通信可以有多个路径可以进行传输,这要比单跳网络更加稳定。第四,进行了热计量系统通信协议的研究。对数据链路层的介质访问控制(MAC)协议和网络层的按需平面距离矢量路由(AODV)协议进行研究,确定了热计量网络数据的传输方式。第五,组网测试。建立了包括内嵌Xbee-Pro模块的计量节点、路由器、协调器的网络实验平台,模拟基于射频识别的供热计量系统组网结构进行测试。测试结果表明:该系统利用自组网技术构建的多级传输热计量通信网络能够实现热计量数据的可靠传输,可满足供热计量的需求。总之,理论分析、软硬件设计和测试研究表明,本文所设计的供热计量系统能够实现多用户热计量数据的可靠传输,满足集中供热系统中实行分户热计量收费的需求,具有技术先进、设计新颖、功能性强等优点。进一步完善设计后,将为我国供热企业提供一种科学计量方法,提高供热系统的管理水平,具有很大的市场前景。