樓宇設備測控系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊設計

樓宇設備測控系統(tǒng)是智能建筑的重要組成部分，該系統(tǒng)將對整棟樓宇的空調制冷系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、變配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯、消防、安全防范系統(tǒng)等進行信號采集和控制，實現(xiàn)樓宇設備管理自動化，起到集中管理、分散控制、節(jié)約能耗的作用。
對于已經(jīng)投入運行的建筑安裝有線樓宇測控設備則比較困難與麻煩，但采用無線組網(wǎng)技術可以方便地完成樓宇測控設備安裝布置，其組網(wǎng)靈活，安裝施工費用低廉，并能根據(jù)需要重新布置樓宇設備測控系統(tǒng)，具有可移動性。

1 系統(tǒng)結構
樓宇設備測控系統(tǒng)包括nRF24LEl無線數(shù)據(jù)采集與控制模塊、nRF24LUl+無線USB接口模塊和PC機構成的樓宇設備測控中心，系統(tǒng)方框圖如圖l所示。

無線數(shù)據(jù)采集與控制模塊實時監(jiān)測和控制各樓宇設備子系統(tǒng)，負責各個子系統(tǒng)現(xiàn)場實時狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、緩存和轉發(fā)，并實時將各子系統(tǒng)監(jiān)控的狀態(tài)變化以無線方式，通過無線USB接口模塊傳送給監(jiān)控中心。同時，監(jiān)控中心也通過無線USB接口模塊以無線方式將控制命令傳送給無線數(shù)據(jù)采集模塊，實現(xiàn)各樓宇設備子系統(tǒng)的控制。

2 無線數(shù)據(jù)采集模塊電路
無線數(shù)據(jù)采集模塊是以nRF24LEl低成本、高性能的嵌入式微處理器智能射頻收發(fā)器為核心。
nRF24LEl是一款適合超低功耗無線應用的SoC，片上集成了Intel805l 8位微處理器、nash存儲器、低功耗振蕩器、實時計數(shù)器、AES硬件加密器、隨機數(shù)據(jù)發(fā)生器、節(jié)能控制等部件，并提供了一個理想的無線協(xié)議平臺，以保證協(xié)議的無縫連接、安全性、低功耗以及抗干擾性能。對于應用層，nRF24LEl提供主從SPI接口，UART，6～12位A／D轉換器，PWM，模擬比較器，定時器以及外部中斷等外設功能，以滿足測量與控制需要。
nRF24LEl構成的無線數(shù)據(jù)采集模塊主電路如圖2所示。

3 無線USB模塊電路
無線USB模塊電路由nRF24LUl+實現(xiàn)。nRF24LUl+內(nèi)置有2．4 GHz射頻收／發(fā)內(nèi)核，支持12 Mh／s全速USB接口，具有2 Mb／s的空中無線速率。具有內(nèi)部穩(wěn)壓器，直接使用USB總線供電，而不需要外部穩(wěn)壓器，節(jié)約成本和PCB板空間。集成的PLL鎖相環(huán)合成器可為射頻及USB提供時鐘，無需外部濾波、諧振器和壓控二極管，只需要低成本的±6×10-9精度的16 MHz晶體。nRF24LUl+構成的無線USB模塊電路如圖3所示。