基于LoRa的供暖测温插座设计

针对北方地区冬季集中供暖反馈滞后的问题，结合目前分户供暖现状，利用最新的物联网通信技术，设计了一套基于LoRa的家庭供暖测温插座系统。该系统包括温度采集模块、Lora通信模块、参数存储模块、显示模块、键盘模块五个部分。家庭用户可以对预期的温度进行设置，并查询供热费用余额；系统可以实现对供暖家庭的温度采集，并与家庭对应的供暖户阀进行LoRa双向无线数据通信；户阀通过485总线发送至DTU与云平台建立联系，供热公司利用云平台可以读取家庭的室内温度，并对插座的参数进行配置。因此，基于LoRa的供暖测温插座为供热公司以及用户提供了必要的信息与帮助。

现如今我国北部地区冬季供暖已成为一大民生问题，大多城市采用直接烧煤集中管理的粗放模式[1] [2]。经常出现某些海拔较高或地域偏远地方供热温度不足；城市人口集中的地区温度过高造成资源浪费的现象[3] [4]。供暖系统缺乏闭环，供热公司也无法及时得到反馈，存在较多弊端。

社会上已出现的改进方式主要有以下两种。一是利用单片机配合SIM 卡模块作为整体供暖阀门的控制端，用户可以通过手机发送短消息的方式来获取家中的环境温度，从而根据当前温度，以短消息的方式控制家中的电子阀门[5] [6]；二是单纯通过线缆连接上位机与阀门，多数采用CAN 总线[7] [8] [9]。虽然上述两种方法在一定程度上有所改进，但各自仍存在一些问题。如果采用SIM 卡通信的方式，那么随着通信次数的提高用户会增加额外的费用[10]，而要是采用CAN 总线或其他线缆的方式，因为各室各户距离不同，房屋结构不同，布线难度不同，会耗费一定的人力物力，一旦某处出现故障也较难排查。

基于此，随着物联网技术迅速发展并成为热门领域，智慧城市智慧生活的理念深入人心，人们越来越关注供暖这一技术的创新与应用[11] [12] [13] [14]，也就是对现有一户一阀供暖系统引入自动控制策略。即本文提出了一种新型家用供暖测温插座系统，即利用LoRa 物联网的家庭供暖控制方案。通过配置相同的地址，信道，中心频率之后建立家用插座与户阀之间的信息连接，建立起二者的实时通讯。实验现象表明，此套控制系统实现了按需调节和使用的目的，提高了工作效率，有利于推动物联网技术在工业领域当中的应用。

2. 系统设计方案 由于挨家挨户屋内都配备有插座，且插座里的电源可以作为供电电源降压使用，不需要额外引入新的电源，方便用户使用，采集的温度也准确，因此选取插座作为测温装置。家庭供暖测温插座系统设计的结构如图1 所示。

在测温插座系统里SHT30 温度传感器用来采集屋内的实时温度。

LCD 用来显示屋内的实时温度、用户设定温度、用户热力费余额以及当前的LoRa 通讯地址。键盘模块用于根据键值来确