溫度監(jiān)測系統(tǒng)大全11篇

緒論：寫作既是個人情感的抒發(fā)，也是對學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇溫度監(jiān)測系統(tǒng)范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

1引言

高壓開關(guān)柜設(shè)備是非常重要的輸配電設(shè)備，主要用于電力系統(tǒng)的控制和保護(hù)，保證電網(wǎng)中無故障部分的正常運(yùn)行及設(shè)備、運(yùn)行維修人員的安全。大多數(shù)高壓開關(guān)設(shè)備采用封閉結(jié)構(gòu)，散熱條件差，而且長時間工作于高電壓、大電流等惡劣環(huán)境中，很容易引起熱量的積累而導(dǎo)致其內(nèi)部溫度升高。開關(guān)柜溫度過高可能會引起大范圍停電嚴(yán)重者還會誘發(fā)火災(zāi)，這些都將給社會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此設(shè)計出一套可靠有效的開關(guān)柜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行具有十分重要的意義。

目前高壓開關(guān)柜溫度在線監(jiān)測方法主要有CCD攝像頭監(jiān)測示溫蠟片測溫法、紅外測溫法、光纖測溫法和無線網(wǎng)絡(luò)法，這些方法沒有考慮開關(guān)柜實際運(yùn)行環(huán)境和負(fù)荷等信息，都只孤立地對溫度進(jìn)行測量，屬于預(yù)防性維修和試驗的范疇。本系統(tǒng)分析了傳統(tǒng)開關(guān)柜監(jiān)測方法的缺點和不足，并且為達(dá)到狀態(tài)維修的目的，提出兩組新的監(jiān)測量，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，能夠很大程度上提高高壓開關(guān)柜運(yùn)行水平，降低事故發(fā)生率。

2系統(tǒng)設(shè)計方案

高壓開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為母線室、開關(guān)室、電纜室，本設(shè)計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊分別采集和實時監(jiān)測三室的溫度、外界環(huán)境溫度以及通過開關(guān)柜的電流，并在這五組參數(shù)的基礎(chǔ)上根據(jù)溫度和電流的關(guān)系以及一定時間內(nèi)溫度變化對三室的影響提出了兩組新的監(jiān)測量進(jìn)行實時監(jiān)測。

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本設(shè)計系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集模塊，通訊模塊，上位機(jī)監(jiān)控中心3大部分，如圖1所示。數(shù)據(jù)采集模塊由溫度和電流采集模塊組成，四路溫度傳感器選用薄膜鉑電阻，分別傳輸母線室溫度、開關(guān)室溫度、電纜室溫度和環(huán)境溫度；電流傳感器選用閉環(huán)霍爾電流傳感器，傳輸開關(guān)柜的三相交流電。整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊和上位機(jī)監(jiān)控中心通過RS-485總線通信，上位機(jī)監(jiān)控中心提供友好的交互界面，供用戶進(jìn)行監(jiān)控和操作。

2.2監(jiān)測量

對開關(guān)柜各室溫度進(jìn)行單獨越限報警雖然簡單，但通常情況下某室出現(xiàn)溫度異常時，開關(guān)柜已接近或處于故障狀態(tài)。為盡早發(fā)現(xiàn)各種隨機(jī)因素引起的故障，降低維修成本，我們提出兩組新的監(jiān)測量：

（1）監(jiān)測系統(tǒng)上電開始采集后每1h內(nèi)每隔6min分別對各室測一次溫度t，同時記錄此刻通過開關(guān)柜的電流I和外部環(huán)境溫度t環(huán)溫。根據(jù)溫度變化和電流平方成正相關(guān)原理，提出參數(shù)P：

P=（P8+P9+P10）/3

其中，各室P取每小時后三個記錄點Pn的平均值。Pn=（t-t環(huán)溫）/I2，n=1，2，…，10。

若P>（1+5%）P0，則觸發(fā)報警（P0表示監(jiān)測系統(tǒng)開始采集后第一個小時內(nèi)P的計算值）。

（2）監(jiān)測系統(tǒng)上電開始采集后每隔1h分別對母線室、開關(guān)室、電纜室各測一次溫度記為：t0、t1、t2，同時記錄此刻開關(guān)柜外部環(huán)境溫度t環(huán)溫。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)部相鄰兩室之間溫度變化的比值對開關(guān)柜的運(yùn)行也會造成一定影響，因此提出K參數(shù)：

K1=-（t0-t環(huán)溫）/（t1-t環(huán)溫）

K2-（t1-t環(huán)溫）/（t2-t環(huán)溫）

K3-（t2-t環(huán)溫）/（t0-t環(huán)溫）

Kn分別代表母線室、開關(guān)室、電纜室的K值，n=1，2，3。

若Kn>（1+9%）K0，則觸發(fā)報警（K0表示監(jiān)測系統(tǒng)開始采集后第一個小時內(nèi)K的計算值）。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件主要負(fù)責(zé)溫度和電流的采集，并把數(shù)據(jù)通過RS485總線傳輸給上位機(jī)，進(jìn)行后續(xù)處理。其主要分為溫度采集模塊和電流采集模塊。

3.1溫度采集模塊

溫度采集模塊選用集智達(dá)公司6通道熱電阻輸入模塊RemoDAQ-8036，特性參數(shù)如表1所示。

3.2電流采集模塊

電流采集模塊為自行設(shè)計，處理器采用的是意法半導(dǎo)體推出的STM32F103ZET6微控制器。該微控制器采用高性能的ARM Cortex-M3內(nèi)核，它的最高工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲器。整個電流采集模塊由AD轉(zhuǎn)換電路、信號調(diào)理電路、通信狀態(tài)指示燈、電源電路、RS485電路、前端濾波電路等組成。模塊硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2.1AD7606芯片與STM32的接口設(shè)計

模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用8通道16位同步采樣的AD7606，其所有通道均能以高達(dá)200kSPS的速率進(jìn)行采樣，具有可編程的數(shù)字濾波器且數(shù)據(jù)傳輸接口可選擇為并行模式和串行模式，采用5V單電源供電不再需要正負(fù)雙電源并支持真正的雙極性信號輸入，而且輸入端箝位保護(hù)電路可以承受最高達(dá)±16.5V的電壓。

本設(shè)計使用前三個通道進(jìn)行同步采集，其與微控制器數(shù)據(jù)傳輸采用并行工作模式，數(shù)據(jù)輸出端與STM32的D組GPIO連接，這樣STM32通過對D組GPIO口整體操作很容易讀取一個通道的數(shù)據(jù)。把AD7606的RANGE端接地，使其采集電壓范圍為±5V。由下位機(jī)程序來控制過采樣。AD7606與STM32的連接如圖3所示。

3.2.2STM32與RS485接口的設(shè)計

STM32收發(fā)TTL電平信號而RS485總線收發(fā)差分信號，因此需要設(shè)計一個接口使兩者無障礙傳輸數(shù)據(jù)。本模塊中把RS-485通信模式設(shè)置成半雙工工作模式，把STM32F103的串口1接口轉(zhuǎn)化成RS-485接口，用STM32的GPIOA7口來作為控制數(shù)據(jù)傳輸方向，我們選用的電平轉(zhuǎn)換芯片是SN75LBC184，在差分輸出間接一個100歐的電阻。電路連接如圖4所示。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計

篇（2）

中圖分類號TG5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2014）112-0075-02

0引言

我們在實際生產(chǎn)過程及現(xiàn)實生活中，需要測量很多設(shè)備及實物的溫度，但有些卻無法或不容易進(jìn)行接觸式的溫度測量，如測量運(yùn)行中的機(jī)床軸瓦溫度、用電設(shè)備配電箱中各電器的溫度、或其它特殊設(shè)備的溫度等等。在這里介紹了一種基于TN-9的紅外溫度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計，該系統(tǒng)利用紅外輻射測溫的原理，采用紅外模組陣列實現(xiàn)了非接觸式測溫，這種非接觸式的測溫方式具有無需對測量對象進(jìn)行改造、不易損毀、易于維護(hù)等優(yōu)點，其測量的精度也能滿足±監(jiān)測設(shè)備工作狀態(tài)的需要。無線傳輸是該系統(tǒng)的又一特點，有效的避免了由于添加傳輸介質(zhì)而引起的系統(tǒng)成本上升問題，非常適合于生活和工業(yè)現(xiàn)場使用。

1 機(jī)床溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計方案

熱誤差成為影響機(jī)床加工精度的最重要的因素，為尋找可靠的的辦法評估熱誤差，設(shè)計的溫度監(jiān)測系統(tǒng)必須具有高精度，實時性，能夠及時了解部件的溫度情況，以保證機(jī)械加工的質(zhì)量。因此，本設(shè)計采用了具有高精度的TN9系列紅外溫度探測模組，該模塊解決了傳統(tǒng)測溫中需接觸的問題，并且具備回應(yīng)速度快、測量精度高、測量范圍廣和可同時測量環(huán)境溫度和目標(biāo)溫度的特點，配合單片機(jī)控制可成為一個測量距離達(dá)30米的非接觸式的溫度測量計。同時也解決了在機(jī)床部件中安裝接觸式溫度探頭的不便，通過采集測控端的信號，經(jīng)過主控端的處理，利用無線傳輸雙向通信技術(shù)，在主控端顯示模塊顯示出來，并經(jīng)過設(shè)定一個高溫報警限值，實現(xiàn)溫度監(jiān)測報警。 系統(tǒng)方框圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)方框圖

各環(huán)節(jié)的功能:

1）TN-9模組數(shù)據(jù)處理是整個系統(tǒng)的重要組成部分，通過模組端口位寄存器的功能選擇，軟件設(shè)置，讀取傳感器的溫度值；

2）單片機(jī)控制模塊是系統(tǒng)的核心部分，通過單片機(jī)的按鍵動態(tài)掃描，判斷模組測量環(huán)境溫度或者目標(biāo)溫度，功能判斷，設(shè)置中斷程序讀取溫度值，以及數(shù)據(jù)傳輸；

3）通信模塊采用315發(fā)送接收模塊，外配2262發(fā)射編碼芯片和2272接收解碼芯片，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳送，并予以顯示。

各環(huán)節(jié)的功能實現(xiàn)：

1）TN-9內(nèi)部具有5位寄存器，其中Item 存放的的是目標(biāo)和環(huán)境溫度值，可通過功能口A端口來設(shè)定，MSB、LSB分別存放數(shù)據(jù)的高8位和低8位，Sum 則Item+MSB+LSB=SUM， CR 0DH，結(jié)束碼，信號清零。通過單片機(jī)讀出TN9的溫度值，軟件實現(xiàn)在后面提到；

2）單片機(jī)選用AT89S51，低成本，功能足以實現(xiàn)；

3）通信模塊選用315模塊，編碼譯碼簡單，可靠性好。

2 系統(tǒng)硬件電路的分析與設(shè)計

2.1 TN－9紅外傳感器模組

TN9是國外生產(chǎn)的先進(jìn)紅外傳感器模組，它的測溫范圍在-33℃～+220℃之間，而且精度高。測溫范圍內(nèi)非線性差為±0.6℃。并且具備SPI通信接口，方便與單片機(jī)連接。但是在設(shè)計時有一點需要注意的，單片機(jī)必須適應(yīng)它發(fā)出的時鐘信號，而與一般的從時鐘信號適應(yīng)主時鐘有所區(qū)別。

2.2 控制單元

AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。

2.3無線模塊

無線模塊選用315發(fā)送接收模塊，其性能簡單可靠，并能夠滿足系統(tǒng)的功能要求。該模塊具備了系統(tǒng)要求的可靠性。

適用范圍： 用于數(shù)據(jù)傳送及信號控制，工業(yè)控制防盜報警，無線搖控等。

2.4 顯示電路

使用液晶顯示屏顯示轉(zhuǎn)換結(jié)果。液晶顯示屏(LCD)具有輕薄短小，耗電量低，無輻射危險，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)和顯示形式靈活等優(yōu)點。

3 系統(tǒng)軟件電路的分析與設(shè)計

圖2發(fā)射部分主要流程圖

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要分為下位機(jī)機(jī)床部位紅外溫度數(shù)據(jù)采集、單片機(jī)的中斷控制和無線傳輸。每個功能模塊對于整體設(shè)計都是非常重要的，通過軟件編程與硬件電路的協(xié)調(diào)才能使系統(tǒng)真正的運(yùn)行起來。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要包括發(fā)射和接收兩部分的程序設(shè)計[5]。

系統(tǒng)整體程序設(shè)計發(fā)射/接收部分主要流程圖如圖2所示。

4結(jié)論

本文介紹了利用單片機(jī)STC89S51和傳感器模組TN-9來實現(xiàn)紅外溫度監(jiān)測，本設(shè)計的溫度控制精度為±1℃，將溫度采集與單片機(jī)控制緊密結(jié)合實現(xiàn)機(jī)床溫度監(jiān)測，結(jié)果令人滿意。

在取得結(jié)果的同時，系統(tǒng)還有待改進(jìn)和擴(kuò)展的地方，如進(jìn)行與計算機(jī)上位通信擴(kuò)展，該系統(tǒng)不僅可用于機(jī)床溫度監(jiān)控，還可適用于其它工業(yè)現(xiàn)場的高溫監(jiān)控，這將有利于提高工業(yè)水平，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]徐翔，楊建國.一種基于AT89S51微處理器的智能溫度測控系統(tǒng).制造業(yè)自動化，2006(2).

[2]沈德金，陳粵初.MCS-51系列單片機(jī)接口電路與應(yīng)用程序?qū)嵗齕M].北京：北京航天航空大學(xué)出版社，1990：35-42.

篇（3）

引言

溫度采集在很多應(yīng)用系統(tǒng)中都有極其重要的作用。如嬰兒保溫箱恒溫控制系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的溫度測量一般采用有線系統(tǒng)測量，具有布線繁瑣、添加節(jié)點復(fù)雜等困難、可靠性低等缺點，而且單個保溫箱控制失效一般由工作人員檢查得知，容易發(fā)生意外?；诨谖锫?lián)網(wǎng)[1]的無線溫度檢測系統(tǒng)采用無線采集數(shù)據(jù)、傳輸，通過互聯(lián)網(wǎng)將采集的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)傳到遠(yuǎn)程用戶，實現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶對現(xiàn)場數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)控，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)由傳感器節(jié)點、協(xié)調(diào)器節(jié)點、主控機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控用戶組成?；谖锫?lián)網(wǎng)的無線溫度檢測系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

由傳感器節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的感知層，由無線網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的傳輸層，由主控機(jī)和遠(yuǎn)程用戶構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層[2]。傳感器節(jié)點采集現(xiàn)場的溫度，通過無線的方式傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器節(jié)點，協(xié)調(diào)器節(jié)點通過RS232總線將采集到的數(shù)據(jù)傳到主控機(jī)中，主控機(jī)對采集到的數(shù)據(jù)分析、存儲、預(yù)處理、報警等處理，遠(yuǎn)程用戶通過互聯(lián)網(wǎng)對設(shè)備的狀態(tài)實時監(jiān)控。

2 傳感器節(jié)點的設(shè)計

傳感器節(jié)點用于保溫箱溫度的采集、標(biāo)度變換、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。傳感器?jié)點由電源模塊、傳感器模塊、處理器模塊和通信模塊組成，如圖2所示。

圖2 傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)圖

2.1 傳感器節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)

處理器模塊和通信模塊由CC2530[3]實現(xiàn)。CC2530 是德州儀器開發(fā)的用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 應(yīng)用的一個真正的片上系統(tǒng)解決方案，內(nèi)部集成了具有代碼預(yù)取功能的低功耗8051 微控制器內(nèi)核，能夠以非常低的成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。CC2530 具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。CC2530內(nèi)部集成了一個溫度傳感器和一個12位的A/D轉(zhuǎn)換器，但其精度不高，所以傳感器模塊由STH15實現(xiàn)。SHT15是Sensirion公司溫濕度傳感器，兩線制的串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)整，使系統(tǒng)集成變得快速而簡單，該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、響應(yīng)迅速、抗干擾能力強(qiáng)、性價比高等優(yōu)點。

2.2 傳感器節(jié)點的軟件設(shè)計

傳感器節(jié)點上電后對定時器、串行口、看門狗、中斷系統(tǒng)、STH15傳感器等硬件進(jìn)行初始化，然后發(fā)現(xiàn)協(xié)調(diào)器節(jié)點并通過認(rèn)證程序[4]通過協(xié)調(diào)器節(jié)點的認(rèn)證加入到傳感網(wǎng)。只有經(jīng)過協(xié)調(diào)器節(jié)點認(rèn)證后的傳感器節(jié)點才能向協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)。傳感器節(jié)點向協(xié)調(diào)器節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的格式如圖3所示：

圖3 傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)格式

3 協(xié)調(diào)器節(jié)點的設(shè)計

協(xié)調(diào)器節(jié)點用于無線網(wǎng)絡(luò)的管理，對傳感器節(jié)點進(jìn)行認(rèn)證，只有通過認(rèn)證的傳感器節(jié)點才能在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送有效的數(shù)據(jù)。協(xié)調(diào)器節(jié)點由電源模塊、串口模塊、處理器模塊和通信模塊組成，結(jié)構(gòu)如圖4所示：

圖4 協(xié)調(diào)器節(jié)點結(jié)構(gòu)圖

串口模塊由MAX232[5]實現(xiàn)，用來實現(xiàn)協(xié)調(diào)器節(jié)點和主控機(jī)的通信。處理器模塊和通信模塊由CC2530實現(xiàn)，負(fù)責(zé)接收傳感器節(jié)點的發(fā)送的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后將數(shù)據(jù)通過串行口送到主控機(jī)中。主控機(jī)的功能是接收協(xié)調(diào)器節(jié)點的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、存儲，通過服務(wù)器程序?qū)?shù)據(jù)發(fā)送發(fā)到遠(yuǎn)程用戶端，實現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶對設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)測。主控機(jī)和協(xié)調(diào)器節(jié)點通信的數(shù)據(jù)幀格式如圖5所示：

圖5 協(xié)調(diào)器與主控器通訊數(shù)據(jù)幀格式

幀標(biāo)志為0111111011111111，表示幀的開始和結(jié)束；節(jié)點數(shù)表示本次采集數(shù)據(jù)的節(jié)點數(shù)量；節(jié)點名稱是各個節(jié)點的邏輯地址，數(shù)據(jù)位本次采集到的溫度值，校驗碼采用累加和校驗。

系統(tǒng)實現(xiàn)

將4個傳感器節(jié)點分布在不同位置，設(shè)置不同的環(huán)境溫度，在主控機(jī)上設(shè)置溫度的報警閾值，其它主機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)，實時監(jiān)測傳感器節(jié)點的溫度。在實驗的過程中將4號節(jié)點關(guān)閉，然后再打開，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控端查看各傳感器節(jié)點的狀態(tài)，如圖6所示：

圖6 遠(yuǎn)程監(jiān)控端查看各傳感器節(jié)點的狀態(tài)

通過實驗，能夠準(zhǔn)確地測得各傳感器節(jié)點的溫度值，在2、3、4次采樣的數(shù)據(jù)中節(jié)點4的值為“*”，是因為實驗過程中關(guān)閉了4號節(jié)點，打開4號節(jié)點后其溫度值正確地傳到了客戶端。實驗結(jié)果和實驗現(xiàn)場完全一致。

4 結(jié)束語

分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和溫度采集的方法，采用CC2530和STH15實現(xiàn)了溫度的無線采集、傳輸，遠(yuǎn)程用戶通過Internet，可對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測，實現(xiàn)了基于物聯(lián)網(wǎng)的無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)，解決了有線數(shù)據(jù)采集的弊端，杜絕了單個設(shè)備節(jié)點失效后設(shè)備狀態(tài)無法檢測的缺點。本系統(tǒng)采用不同的傳感器，可實現(xiàn)濕度、氣體濃度、壓力等現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測。

參考文獻(xiàn)

[1]孫其博，劉杰.物聯(lián)網(wǎng)：概念、架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報，2010（6）：1-9.

[2]王保云.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究綜述術(shù)[J].電子測量與儀器學(xué)報，2009（12）：1-7.

[3]李俊斌，胡永忠.基于CC2530的ZigBee通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用設(shè)計[J].電子設(shè)計工程，2011（8）：108-111.

[4]趙亮，張吉禮，梁若冰.面向建筑能源系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)通用網(wǎng)關(guān)設(shè)計與實現(xiàn)[J].大連理工大學(xué)學(xué)報，2014（1）：85-90.

篇（4）

中圖分類號：TN964 文章編號：1009-2374（2016）34-0012-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.006

1 概述

為及時發(fā)現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)載或存在接觸不良導(dǎo)致發(fā)熱的情況，電力系統(tǒng)行業(yè)把設(shè)備測溫作為一項日常巡視工作。目前，獲取配電變壓器的出線接頭溫度的方法是通過紅外電子槍獲取的，測溫工作雖然簡單，但在配電網(wǎng)絡(luò)中，變壓器分布分散、數(shù)量眾多，因此測溫成為一項簡單但繁重的工作。溫度的獲取可以通過多種多樣的方法、不同的硬件電路實現(xiàn)，但是無論何種方式，最終的目的都是為了將溫度以直觀的方式呈現(xiàn)給運(yùn)維人員，傳統(tǒng)的方式是利用現(xiàn)場測量記錄，每次測量需多人配合完成，耗費大量的人力、物力，而且只能獲取某一時刻的溫度，因為運(yùn)維人員不可能長時間待在戶外監(jiān)測溫度。本文利用串口獲取溫度信息，采用Labview進(jìn)行編程，開發(fā)出一套界面友好、時效性強(qiáng)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程溫度的檢測。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用labview2014編寫，Labview（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標(biāo)代替文本進(jìn)行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語言。其圖形化編程語言可大大縮短研發(fā)周期，同時實現(xiàn)界面的美觀、友好性。系統(tǒng)組成及執(zhí)行順序如圖1所示。

基于Labview的配網(wǎng)溫度監(jiān)測系統(tǒng)執(zhí)行過程中需設(shè)置采集的變壓器號。設(shè)置后，上位機(jī)通過串口向下位機(jī)發(fā)送采集指令，下位機(jī)在接收指令后，判別是采集哪一變壓器的溫度。然后根據(jù)指令反饋相關(guān)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)接收到下位機(jī)返回數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)翻譯，同時通過溫度計和波形顯示出來。

2.1 前面板設(shè)計

基于Labview的配網(wǎng)溫度監(jiān)測系統(tǒng)前面板設(shè)計如圖2所示。前面板中包含選擇變壓器下拉框，用于設(shè)置變壓器號，A、B、C三相實時溫度顯示，顯示A、B、C三相的實時溫度，同時有波形顯示功能，并對A、B、C三相分色顯示，定值設(shè)置用于設(shè)置報警定值，當(dāng)A、B、C三相中任一相溫度超過定值溫度，溫度報警燈亮紅色，串口設(shè)置用于選擇硬件所在串口。

基于Labview的配網(wǎng)溫度監(jiān)測系統(tǒng)程序框圖如圖3所示。整個系統(tǒng)在一個while循環(huán)中，選擇變壓器后，對變壓器號進(jìn)行編碼，寫入串口，發(fā)送到下位機(jī)，再從串口中讀取下位機(jī)反饋回的數(shù)據(jù)，進(jìn)行譯碼，譯碼正確則顯示出來，并與定值進(jìn)行比較，高于定值溫度則報警，報警燈亮紅色，否則報警燈亮綠色，同時系統(tǒng)設(shè)置了停止鍵，按下則停止采集。

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理

基于Labview的配網(wǎng)溫度監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理主要包括三部分：數(shù)據(jù)寫入、數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)編碼。該部分是系統(tǒng)的核心部分，用到了Labview的串口讀取、串口寫入、字符串處理、顯示控件、數(shù)值比較等功能。

3.1 數(shù)據(jù)的寫入

數(shù)據(jù)寫入是為了進(jìn)行變壓器的選擇。本文通過下拉菜單選擇變壓器，下拉菜單每一項都有對應(yīng)數(shù)值，代表不同變壓器，利用數(shù)值轉(zhuǎn)字符串控件和字符串連接控件對指令進(jìn)行編碼，再通過串口寫入控件，將指令寫入串口向下位機(jī)發(fā)送，完成指令下達(dá)。

3.2 數(shù)據(jù)讀取

通過串口讀取控件讀取串口的信息，再用搜索字符串控件和截取字符串控件對下位機(jī)反饋回的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼，并通過顯示控件顯示出來，同時通過數(shù)值比較控件將譯碼結(jié)果與定值比較，若溫度高于定值，則發(fā)出告警信號，告警燈亮紅色，若低于溫度定值，則告警燈亮

綠色。

3.3 數(shù)據(jù)編碼

3.3.1 指令編碼。指令編碼是指由系統(tǒng)向下位機(jī)發(fā)送用于選擇采集哪臺變壓器溫度的編碼，指令編碼由4個字節(jié)組成，第1個字節(jié)為報文頭，固定為aaH，中間兩個字節(jié)為變壓器地址，可取0000H-FFFEH，最后1個字節(jié)為停止符，固定為FFH，其結(jié)構(gòu)表1所示：

3.3.2 數(shù)據(jù)編碼。數(shù)據(jù)編碼是指由下位機(jī)向系統(tǒng)發(fā)送的相應(yīng)變壓器的溫度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)編碼由5個字節(jié)組成，第1個字節(jié)為報文頭，固定為aaH，第2個字節(jié)為A相溫度數(shù)據(jù)，可取00H-FEH，第3個數(shù)據(jù)為B相溫度數(shù)據(jù)，可取00H-FEH，第4位為C相溫度數(shù)據(jù)，可取00H-FEH，最后1個字節(jié)為停止符，固定為FFH，其結(jié)構(gòu)表2所示：

4 結(jié)語

本文利用Labview編程，開發(fā)出一套配網(wǎng)溫度監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的開發(fā)完成了溫度遠(yuǎn)程采集上位機(jī)方案，配套相應(yīng)硬件電路，便可實現(xiàn)溫度的遠(yuǎn)程監(jiān)控，該方案合理地解決了變壓器地域分布廣泛、溫度采集耗時長的問題，實現(xiàn)了溫度的集中采集。采用該系統(tǒng)，可以在短時間內(nèi)集中采集到所有變壓器的溫度，提高了工作效率，減少了戶外工作時間，有效地減輕了配網(wǎng)運(yùn)行人員的工作負(fù)擔(dān)。

參考文獻(xiàn)

[1] 耿欣，劉磊.基于單片機(jī)和Labview的溫度系統(tǒng)的設(shè)計[J].黑龍江科技信息，2015，（32）.

[2] 郭宗蓮.基于GPRS無線通信的配變監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008，（23）.

[3] 張娜.基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].信息技術(shù)，2015，（9）.

[4] 楊繼文.基于Labview的密閉空間遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測平臺研究與設(shè)計[D].沈陽航空航天大學(xué)，2010.

篇（5）

中圖分類號TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）50-0203-01

0 引言

隨著溫室大棚種植技術(shù)的不斷發(fā)展應(yīng)用，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植，大棚溫室種植已成為重要手段。而溫室大棚中所種植的農(nóng)作物對溫度的要求極高。大棚溫度控制不好，會影響到各種農(nóng)作物的生長，從而導(dǎo)致大棚的效益下降。由此，便需對大棚溫度實時的、精確的監(jiān)測。但是目前，國內(nèi)的很多溫室大棚溫度監(jiān)測仍然采用的是以單片機(jī)控制為核心的傳統(tǒng)有線監(jiān)測系統(tǒng)。這種監(jiān)測系統(tǒng)通過采用復(fù)雜的電纜將其各部件連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)具有布線復(fù)雜、局限性強(qiáng)以及設(shè)備維護(hù)困難等問題。

針對這些問題，提出了一種基于無線射頻CC2430（ZigBee）技術(shù)和數(shù)字溫度傳感器的無線溫度檢測裝置。設(shè)備主要由一個無線節(jié)點（接點根據(jù)需要可擴(kuò)展到56個）和一個協(xié)調(diào)器組成。系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)器與無線節(jié)點進(jìn)行無線通信，將無線節(jié)點所采集到的溫度數(shù)據(jù)信息由串口將數(shù)據(jù)顯示出來，從而達(dá)到對溫度檢測的目的。

1 ZigBee9技術(shù)簡介

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)或無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一組基于IEEE批準(zhǔn)的802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)，主要適合于承載數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)，可嵌入各種設(shè)備中。網(wǎng)絡(luò)功能是ZigBee最重要的特點，也是與其他無線局域網(wǎng)(WPAN)標(biāo)準(zhǔn)不同的地方。在網(wǎng)絡(luò)層方面，其主要工作在于負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的建立與管理，并具有自我組態(tài)與自我修復(fù)功能。

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)主要使用孤立的、沒有通信能力的機(jī)械裝置，主要依靠人力監(jiān)測作物的生長狀況。采用了由成千上萬個傳感器構(gòu)成的比較復(fù)雜的ZigBee網(wǎng)絡(luò)后，農(nóng)業(yè)將可以逐漸地轉(zhuǎn)向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式，使用更多的自動化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和遠(yuǎn)程控制的裝置來耕種。ZigBee技術(shù)已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代精確農(nóng)業(yè)。

2 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)組成

整個無線測溫裝置硬件由無線節(jié)點和協(xié)調(diào)器兩大部分組成。通常，一套裝置只有一個協(xié)調(diào)器，其主要包括微控制器及射頻收發(fā)單元、無線節(jié)點、電源模塊及接口單元。

系統(tǒng)硬件在選用上，主要從溫度監(jiān)測的精確度、溫度檢測的范圍以及所選元器件使用的便利性和經(jīng)濟(jì)型方面考慮。我們主要采用的是DS1820的無線溫度傳感器和無線射頻CC2430。

DS1820的無線溫度傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器及接口電路五部分組成。其主要特點是溫度測量精確，對溫度的分辨率為0.5℃；測量范圍廣，測量范圍可從-55℃到+125℃；單總線接口，只需一個接口即可完成溫度轉(zhuǎn)換的讀寫操作，可簡化線路，節(jié)省I/O資源，提高經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)可將檢測到的溫度信息數(shù)字化，采用9位數(shù)字方式直接讀取溫度，其典型轉(zhuǎn)換時間僅為1s。

無線射頻CC2430芯片的是完全符合ZigBee技術(shù)的2.4GHz射頻系統(tǒng)單芯片，適用于各種無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。其主要特點是體積小、高性能、低功耗，具有優(yōu)良的無線接收靈敏度和強(qiáng)大的抗干擾性。

接口單元我們采用的是目前PC與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口RS-232接口。RS-232接口采用的是串行通訊方式，具有使用線路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。

3 工作原理

系統(tǒng)的工作主要由3部分實現(xiàn)：信息采集終端、信息收集終端、信息顯示終端。

溫度數(shù)據(jù)由DS1820采集之后傳給節(jié)點，之后經(jīng)兩塊ZigBee模塊的無線通信把溫度值傳給協(xié)調(diào)器，最后通過串口把溫度值顯示出來。在進(jìn)行多點通信時，裝置中每個協(xié)調(diào)器可連接多達(dá)255個節(jié)點。不僅可以極大的解決傳統(tǒng)有線設(shè)備的布線問題，還可節(jié)約大量導(dǎo)線，提高設(shè)備經(jīng)濟(jì)性。

1）信息采集終端：主要指是無線節(jié)點。從經(jīng)濟(jì)性及便利性方面考慮主要采用的是由數(shù)字DS1820、無線射頻CC2430、電源等組成的無線節(jié)點。無線節(jié)點主要分布溫室大棚中需要進(jìn)行溫度檢測的各個地點，節(jié)點之間通過射頻進(jìn)行無線通信。工作中，終端在無線節(jié)點的增加或者刪除時，可快速的對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自我修復(fù)從而保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。溫度傳感器在與協(xié)調(diào)器綁定進(jìn)行溫度檢測后，檢測到得溫度通過無線通信發(fā)送到協(xié)調(diào)器；

2）信息收集終端：主要是指協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器主要安放在溫度檢測控制室，其作用主要是完成整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建立與維護(hù)，與無線節(jié)點間實現(xiàn)綁定的建立，接收由無線節(jié)點通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過來的溫度數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲及匯總。之后，通過RS-232串口將采集到得溫度數(shù)據(jù)信息傳送到上機(jī)位，以便對數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理；

3）信息顯示終端：主要是指上機(jī)位。通常與信息采集終端同樣安放在溫度檢測控制室。其主要作用是將由信息采集終端傳送過來的溫度檢測數(shù)據(jù)儲存并做進(jìn)一步的處理后顯示。其中溫度值的顯示是以16進(jìn)制形式顯示的，再做進(jìn)一步處理是可以對其十進(jìn)制化。實驗時，裝置在室溫情況下測量得到的數(shù)據(jù)溫度值為16+11=27攝氏度，較為準(zhǔn)確。

4 結(jié)論

基于ZigBee的溫度檢測系統(tǒng)實現(xiàn)的是溫度的無線檢測，設(shè)備可靠性高和功耗小，成功解決了傳統(tǒng)有線溫度檢測系統(tǒng)布線等復(fù)雜的問題，適合工業(yè)級要求，有較高的實用價值。

參考文獻(xiàn)

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1.引言

溫度的監(jiān)測在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中的應(yīng)用愈來愈廣泛，并且在某些領(lǐng)域也發(fā)揮著愈來愈重要的作用。在很多生產(chǎn)過程中，溫度的監(jiān)控與生產(chǎn)安全、生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、能源節(jié)約等方面有著緊密的聯(lián)系。目前，傳感器已成為衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。而本文正是結(jié)合溫度傳感器與單片機(jī)所做的設(shè)計，該設(shè)計對溫度的監(jiān)測可廣泛應(yīng)用于食品、化工、機(jī)械等方面。

2.系統(tǒng)整體設(shè)計

結(jié)合溫度監(jiān)控器在實際應(yīng)用的要求，為實現(xiàn)溫度的實時監(jiān)測以及報警的功能，本文采用以下電路模塊對系統(tǒng)硬件進(jìn)行設(shè)計：

主控芯片：選用AT89C51單片機(jī)作為整個系統(tǒng)的控制器；

顯示模塊：選用LCD1602液晶顯示器作為系統(tǒng)的顯示電路；

溫度采集模塊：選用DS18B20溫度傳感器作為系統(tǒng)的溫度采集電路；

報警模塊：采用蜂鳴器與發(fā)光二極管作為系統(tǒng)的報警電路。

綜上所述，該硬件電路的系統(tǒng)框圖如圖1所示。

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)的整體硬件設(shè)計圖如圖2所示。

3.1 主控電路的設(shè)計

該模塊是系統(tǒng)的核心控制部分，其主要任務(wù)是通過接口將獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。本系統(tǒng)采用的AT89C51是美國ATMEL公司的一種高效微控制器。此單片機(jī)具有以下功能：4k字節(jié)Flash閃速儲存器、128字節(jié)內(nèi)部隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、32個I/O口線，而且它還與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。故而，這種低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)可靈活應(yīng)用于多種場所。

3.2 溫度采集模塊的設(shè)計

該系統(tǒng)的溫度采集模塊采用DS18B20進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的采集。DS18B20是美國Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的數(shù)字化溫度傳感器。其測量溫度范圍為-55℃～+125℃，在-10～+85℃范圍內(nèi)，精度為±0.5℃。

在傳統(tǒng)的模擬信號遠(yuǎn)距離溫度測量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補(bǔ)償和放大電路零點漂移誤差等技術(shù)問題，才可以達(dá)到較高的測量精度。另一方面，一般監(jiān)控現(xiàn)場的電磁環(huán)境都非常惡劣，各種干擾信號較強(qiáng)，模擬溫度信號容易受到干擾而產(chǎn)生測量誤差，影響測量精度。因此，在溫度測量系統(tǒng)中，解決這些問題的最有效方案是采用抗干擾能力強(qiáng)的新型數(shù)字溫度傳感器。并且適合于在惡劣環(huán)境中的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類電子產(chǎn)品等。DS18B20作為世界上第一片支持“一線總線”接口的新一代溫度傳感器，它具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、可組網(wǎng)等優(yōu)點，在實際應(yīng)用中取得了良好的測溫效果。尤其是現(xiàn)場溫度直接以"一線總線"的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。

DS18B20采集到的溫度值的位數(shù)隨著其分辨率不同而不同，溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間為750ms。DS18B20測溫原理如圖3所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在-55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器1的預(yù)置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖3中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預(yù)置值。

3.3 報警模塊

該電路模塊的作用在于當(dāng)溫度采集系統(tǒng)所采集的溫度高于或低于預(yù)設(shè)溫度時，系統(tǒng)可以及時發(fā)出警報信息用來提示監(jiān)測者做出相應(yīng)的處理。由此，該模塊的設(shè)計采用蜂鳴器及發(fā)光二極管作為報警元件。當(dāng)系統(tǒng)檢測到溫度正常時，發(fā)光二極管D2發(fā)出綠光；當(dāng)系統(tǒng)檢測到溫度異常時，發(fā)光二極管D2熄滅，同時，發(fā)光二極管D1開始閃爍，同時伴有蜂鳴器鳴叫。

3.4 溫度顯示模塊

在單片機(jī)的人機(jī)交流界面中，輸出方式通常有以下幾種：LED數(shù)碼管、發(fā)光二極管、液晶顯示器。而選擇晶液顯示器作為輸出器件因為它具有以下幾個優(yōu)點：

1）重量輕、體積小

液晶顯示器顯示原理是通過其顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來進(jìn)行顯示的，因此，與相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器相比，在重量上要輕得多。

2）功耗低

相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。

3）顯示質(zhì)量高

液晶顯示器畫質(zhì)高而且不會閃爍，這是因為液晶顯示器的每一個點在收到信號后會一直保持恒定的亮度與色彩，發(fā)光穩(wěn)定性高，而不像陰極射線管的顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新亮點。

4）數(shù)字式接口

液晶顯示器的數(shù)字式接口與單片機(jī)系統(tǒng)的接口相連接更加簡單可靠，操作也更加方便。

3.5 鍵盤復(fù)位模塊

本電路的復(fù)位模塊共含有三個部分，分別為單片機(jī)自動復(fù)位部分、高溫復(fù)位部分以及低溫復(fù)位部分。在此，單片機(jī)復(fù)位部分就不再贅述。而S2、S3按鍵則分別被用于溫度過高、過低時復(fù)位使用。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 主程序設(shè)計

本文所設(shè)計的主程序主要功能是負(fù)責(zé)溫度的測量、讀出、實時顯示、判斷并處理DS18B20的測量的當(dāng)前溫度值。溫度的測量每1s進(jìn)行一次，其程序流程見圖4所示。

4.2 單總線通信實現(xiàn)

由于DS18B20在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。以下是以C51為例編寫的基本子程序：

（1）延時子程序

void delay（unsigned int z）//延時大約2z微秒

{ uint y；

for（y=0；y

}

（2）初始化子程序

void dreset （void）

{ ds=0； //拉低單總線用以復(fù)位

delay（240）； //延時

ds=1； //釋放單總線

delay（40）； //延時

}

（3）讀一位數(shù)據(jù)子程序

void tempreadbit（void）

{ bit dat；

ds=0； //拉低單總線開始讀時序

delay（1）； //延時

ds=1； //釋放單總線

delay（2）； //延時

dat=ds； //讀回數(shù)據(jù)

delay（10）；

return（dat）； //返回數(shù)據(jù)值

}

（4）寫一位數(shù)據(jù)子程序

void tempwritebit（char bit）

{ ds=0； //拉低單總線開始寫時序

if（bit==1） //若需寫“1”即將總線置高

ds=1；

delay（2）； //延時

ds=1； //釋放單總線

}

5.結(jié)束語

本實驗證實了基于AT89C51單片機(jī)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：硬件結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，并且本系統(tǒng)采用的LCD1602液晶顯示器與LED相比，顯示質(zhì)量更高。同時，以數(shù)字溫度傳感器DS18B20作為溫度采集器件，可以使誤差控制在±0.5℃，因此所測溫度更準(zhǔn)確。當(dāng)溫度不在所預(yù)定的目標(biāo)溫度范圍內(nèi)時，蜂鳴器會發(fā)出報警信號并伴有指示燈閃爍，及時提醒監(jiān)測者調(diào)整溫度。但是，本實驗僅僅是溫度控制領(lǐng)域內(nèi)的一個例子，還有許多有待改善的地方。

參考文獻(xiàn)

[1]繼昌，喬蘇文，張海貴等.實用報警電路[M].北京：人民郵電出版社，2005：1-10.

[2]陳宇.基于DS18B20的溫室大棚溫度檢測報警系統(tǒng)[J].遼寧師專學(xué)報，2012（02）.

[3]王建佳.溫度濕度實時監(jiān)測與報警系統(tǒng)[J].科技探索，2012（05）：386.

篇（7）

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）06-0160-02

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。溫度采集應(yīng)用非常廣泛：從家居環(huán)境，到交通運(yùn)輸；從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，到工業(yè)控制；從陸地設(shè)備，到航空航天。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測和控制。采用MCS-51單片機(jī)來對溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機(jī)對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。本文以基于單片機(jī)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)為例進(jìn)行介紹，希望能收到舉一反三和觸類旁通的效果。

1 系統(tǒng)功能分析

1.1 基本功能

檢測溫度、時間；實時顯示溫度、時間；溫限設(shè)定及參數(shù)存儲；過限報警。

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

溫度檢測范圍：-20℃-+99℃；測量精度：≤0.5℃；顯示方式：溫度：四位顯示；時間：YY-MM-DD HH：MM：SS；報警方式：溫度過高：紅色閃燈；溫度過低：綠色閃燈。

1.3 其它要求

參數(shù)可調(diào)可存儲，包括溫度上限、溫度下限、溫度采集周期。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 MCU選型及最小系統(tǒng)

STC89C系列單片機(jī)具有高可靠、低成本、低功耗的特點。設(shè)計中選用的STC89C58RC型單片機(jī)具有最高80M外頻；片內(nèi)32KFlash ROM做為程序存儲器；片內(nèi)1280字節(jié)RAM做為數(shù)據(jù)存儲器；擁有片內(nèi)4個8位I/O接口、3個定時器、1個看門狗、UART接口等資源。

2.2 溫度采集模塊設(shè)計

溫度采集模塊主要使用DS18B20溫度傳感器。DS1820 是這樣測溫的：用一個高溫度系數(shù)的振蕩器確定一個門周期，內(nèi)部計數(shù)器在這個門周期內(nèi)對一個低溫度系數(shù)的振蕩器的脈沖進(jìn)行計數(shù)來得到溫度值。計數(shù)器被預(yù)置到對應(yīng)于-55℃的一個值。如果計數(shù)器在門周期結(jié)束前到達(dá)0，則溫度寄存器（同樣被預(yù)置到-55℃）的值增加，表明所測溫度大于-55℃。同時，計數(shù)器被復(fù)位到一個值，這個值由斜坡式累加器電路確定，斜坡式累加器電路用來補(bǔ)償感溫振蕩器的拋物線特性。然后計數(shù)器又開始計數(shù)直到0，如果門周期仍未結(jié)束，將重復(fù)這一過程。斜坡式累加器用來補(bǔ)償感溫振蕩器的非線性，以期在測溫時獲得比較高的分辨力。這是通過改變計數(shù)器對溫度每增加一度所需計數(shù)的的值來實現(xiàn)的。因此，要想獲得所需的分辨力，必須同時知道在給定溫度下計數(shù)器的值和每一度的計數(shù)值。 DS1820內(nèi)部對此計算的結(jié)果可提供0.5℃的分辨力。溫度以16bit 帶符號位擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼形式讀出。數(shù)據(jù)通過單線接口以串行方式傳輸。

2.3 實時時鐘模塊設(shè)計

2.4 參數(shù)存儲模塊設(shè)計

這里使用非易失EEPROM存儲器AT24C64芯片來實現(xiàn)參數(shù)的存儲功能。它同樣采用了IIC總線進(jìn)行通信。如此將AT24C64與PCF8563做為IIC從機(jī)器件共同接入IIC總線，使用兩條I/O引腳P2.6和P2.7分別與IIC的SCL和SDA相連。這樣既節(jié)約了I/O資源，同時也減少了程序設(shè)計的工作量。

2.5 報警指示模塊設(shè)計

3 軟件設(shè)計

系統(tǒng)中的軟件設(shè)計采用了前后臺系統(tǒng)的思想。利用單片機(jī)的中斷處理能力，完成前臺工作，主要功能是按周期采集溫度和中斷檢測按鍵輸出。后臺程序循環(huán)處理其它功能，包括界面的顯示，時間獲取，具體按鍵碼的響應(yīng)，數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，參數(shù)調(diào)整及存儲等。

下面，結(jié)合總體設(shè)計思路，把四個主要模塊的軟件設(shè)計進(jìn)行簡要說明。

3.1 EEPROM存儲程序

3.3 溫度采集程序

采樣周期定時器觸發(fā)了溫度的一次采集。在采集溫度過程中主要使用DS18B20的驅(qū)動程序進(jìn)行溫度值的獲取。函數(shù)為：unsigned int ReadTemperature（）；函數(shù)的執(zhí)行過程對DS18B20進(jìn)行了操作，這些操作包括：溫度傳感器復(fù)位；跳過序列號讀??；啟動溫度轉(zhuǎn)換；等待轉(zhuǎn)換完畢；重新復(fù)位溫度傳感器；跳過序列號讀?。粏幼x取命令；讀取溫度低有效位；讀取溫度高有效位；計算溫度，返回溫度值。

3.4 報警輸出程序

報警輸出采用I/O控制單色燈閃爍來完成控制。報警的判斷在溫度監(jiān)測狀態(tài)完成，主要工作是將當(dāng)前采集的溫度與參數(shù)結(jié)構(gòu)體中的溫度上下限進(jìn)行對比判斷，從而決定是否閃燈報警。

4 調(diào)試

4.1 IIC總線調(diào)試

系統(tǒng)中EEPROM芯片和PCF8563實時時鐘芯片均采用IIC總線與單片機(jī)通信，在電路設(shè)計時采用兩條I/O引腳分別與IIC的SCL和SDA相連，在程序設(shè)計時首先根據(jù)兩個器件的特性選定了總線的通信速率范圍。

4.2 按鍵調(diào)試

本系統(tǒng)中設(shè)計了4個按鍵。按鍵的功能在不同界面是復(fù)用的，這在程序設(shè)計上帶來了一定的復(fù)雜度。最初按照設(shè)計階段的方案進(jìn)行編碼，程序運(yùn)行時按鍵功能并未完全實現(xiàn)，總會出現(xiàn)按鍵無響應(yīng)和花屏現(xiàn)象。經(jīng)過對程序進(jìn)一步的跟蹤，發(fā)現(xiàn)了問題出現(xiàn)在按鍵碼處理后未及時清除的錯誤。更正后問題得到了解決。

4.3 聯(lián)合調(diào)試

當(dāng)多個模塊的驅(qū)動程序完成后，系統(tǒng)開發(fā)進(jìn)入了集成階段。這時也是問題出現(xiàn)最多的一個階段。每當(dāng)有新的模塊驅(qū)動程序加入系統(tǒng)，實現(xiàn)其功能時，就會出現(xiàn)一些符號沖突問題和接口不統(tǒng)一的問題。經(jīng)過聯(lián)合整理和優(yōu)化，問題逐一解決。

4.4 參數(shù)設(shè)置調(diào)試

系統(tǒng)中涉及到了一些參數(shù)的設(shè)置，如溫度上限、下限、采溫周期、串口開關(guān)。由于現(xiàn)實中這些參數(shù)的調(diào)整是有一定范圍限定和約束的，在代碼最終測試階段完善了這些約束。

5 結(jié)語

基于單片機(jī)的溫度監(jiān)測是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中溫度控制的重要組成部分，本系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，可以為進(jìn)一步開發(fā)基于單片機(jī)的實用型溫度控制系統(tǒng)提供較好的設(shè)計基礎(chǔ)，具有一定的實際應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

[1]高洪志.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教程[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[2]趙亮，侯國瑞.單片機(jī)C語言編程與實例[M].北京：人民郵電出版社，2003.

[3]1602數(shù)據(jù)手冊.

篇（8）

中圖分類號：TP274+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 12-0000-01

ARM-Based Temperature Monitoring System Design and Implementation

Guo Zhiheng

(University of Electronic Science and Technology of China,Zhongshan Institute,Zhongshan University,Zhongshan528402,China)

Abstract:In this paper,a system design for monitoring temperature based on ARM platform.the DS18B20 temperature sensors are used to collect temperature data,the microcontroller controls temperature acquisition and send data to the ARM host through the RS-485 bus protocol.The S3C2410 as the core with Qt GUI,carry out displaying of temperature and storing data for real-time.

Keywords:Embedded Linux;DS18B20;Temperature monitoring;Qt

一、引言

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境以及公共場所、家庭環(huán)境中，溫度數(shù)據(jù)作為主要監(jiān)測因素顯得越來越重要，溫度的遠(yuǎn)程監(jiān)控問題尤其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。目前溫度監(jiān)控系統(tǒng)主要使用在需要對溫度數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實時獲取的環(huán)境場合，比如：藥品生產(chǎn)車間、溫室蔬菜水果大棚中、禽類孵化房、服務(wù)器機(jī)房等。

二、系統(tǒng)軟硬件環(huán)境

監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)采用SAMSUNG公司的微處理器S3C2410，該芯片基于ARM9架構(gòu)，主頻202MHz，配置8寸640*480TFT真彩LCD、觸摸屏，串口通訊電路。溫度采集子系統(tǒng)采用ATmega16單片機(jī)，溫度傳感器DSl8B20電路，以及單總線串口電路。

嵌入式Linux（Embedded Linux）是指對標(biāo)準(zhǔn)Linux經(jīng)過小型化裁剪處理后，適合于特定嵌入式應(yīng)用場合的專門Linux操作系統(tǒng)。嵌入式Linux具有低成本、高性能、網(wǎng)絡(luò)和廣泛的硬件支持等優(yōu)點，在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中有廣泛的應(yīng)用。本系統(tǒng)采用Linux-2.4內(nèi)核，支持yaffs2根文件系統(tǒng)和帶有完善的設(shè)備驅(qū)動。

三、系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

傳統(tǒng)的模擬遠(yuǎn)距離溫度測量存在，如引線誤差、多點切換誤差、零點漂移等問題，為了克服這些問題系統(tǒng)采用美國DALLAS公司生產(chǎn)的可以組網(wǎng)的數(shù)字溫度傳感器DS18B20。溫度傳感器DS18B20可以實時采集溫度并且通過單線串口發(fā)送到ARM主機(jī)上，對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示及存儲[2]。

（一）溫度采集子系統(tǒng)設(shè)計

ATmega16是高性能、低功耗的8位AVR單片機(jī)，具備有32個可編程的I/O口。用于控制數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行多點溫度采集和溫度數(shù)據(jù)上傳ARM主機(jī)通訊。

DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，可以看作是該DS18B20的地址序列碼，每一個DS18B20都不相同，可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20。CPU對DS18B20器件操作常用指令表如表1所示。

表1.命令表

指令 代碼 功能

讀命令 33H 讀DS18B20 ROM中的編碼（即64位地址）

定位命令 55H 發(fā)出此命令和64位ROM編碼，單總線上與該編碼相對應(yīng)的DS18B20做出響應(yīng)，為對其讀寫做準(zhǔn)備。

查詢命令 F0H 查詢總線上DS18B20的數(shù)目及其64位序列號

跳過命令 CCH 該命令允許主機(jī)跳過ROM序列號檢測而直接對寄存器操作，適用于單片工作。

讀出命令 BEH 該命令可讀出寄存器中的內(nèi)容，復(fù)位命令終止讀出。

轉(zhuǎn)換命令 44H 該命令使DS18B20立即開始溫度轉(zhuǎn)換

采集溫度的實現(xiàn)的程序流程：如圖1所示。

圖1.DS18B20流程圖

（二）ARM主機(jī)端設(shè)計

1.用戶界面。嵌入式主流用戶界面接口（GUI）Qt支持Linux等多種操作系統(tǒng)，良好封裝機(jī)制使得Qt的模塊化程度非常高，可重用性較好，對于用戶開發(fā)來說是非常方便。同時Qt還支持2D/3D圖形，支持OpenGL。

2.讀取、顯示、保存數(shù)據(jù)實現(xiàn)。完成溫度數(shù)據(jù)讀取、顯示、保存的程序使用多線程設(shè)計，主線程用于顯示溫度和界面交互響應(yīng)，創(chuàng)建了一個線程用于實時監(jiān)聽串口的數(shù)據(jù)讀入，把讀入的數(shù)據(jù)傳送給主線程顯示，如果有用戶要求保存溫度數(shù)據(jù)的命令，還要把溫度數(shù)據(jù)寫入文件系統(tǒng)中。

四、系統(tǒng)測試

在系統(tǒng)開發(fā)中，測試是一個非常重要的環(huán)節(jié)。測試主要針對本系統(tǒng)的兩個子系統(tǒng)進(jìn)行測統(tǒng)完整測試。

ARM主機(jī)的測試內(nèi)容主要有溫度數(shù)據(jù)同步、溫度數(shù)據(jù)顯示、溫度數(shù)據(jù)保存結(jié)果。從顯示窗口觀測到的數(shù)據(jù)與單片機(jī)LCD顯示的數(shù)據(jù)完全一致，沒有出現(xiàn)丟包，發(fā)錯包的現(xiàn)象。通過文件系統(tǒng)保存的數(shù)據(jù)內(nèi)容查看到的溫度數(shù)據(jù)也與顯示數(shù)據(jù)完全一致。

篇（9）

1.智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理

智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)被設(shè)定成三個子系統(tǒng)，分別是采集系統(tǒng)、匯總系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)。三個子系統(tǒng)通力協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)了電力設(shè)備溫度的實時、準(zhǔn)確、便捷的智能無線監(jiān)測。

智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的三個子系統(tǒng)間的連接方式是不同的，無線通信方式是應(yīng)用于采集系統(tǒng)和匯總系統(tǒng)之間，而通信線纜則是使用在匯總系統(tǒng)與監(jiān)測 系統(tǒng)之間，即一個無形，另一個有形。對應(yīng)部位的熱感應(yīng)元件將其所監(jiān)測到的溫度信息通過無線通信設(shè)備傳輸?shù)絽R總系統(tǒng)的總站，總站將會對收集到的所有溫度信息 進(jìn)行分類整理、分析并處理，再將處理完畢的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖O(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測計算機(jī)上。同時，調(diào)節(jié)端監(jiān)測計算機(jī)也將收到同樣的數(shù)據(jù)信息。監(jiān)測計算機(jī)對接收到的 數(shù)據(jù)信息進(jìn)行二次處理分析，當(dāng)處理所得數(shù)據(jù)結(jié)果超高設(shè)定的極限值時，監(jiān)測計算機(jī)就會發(fā)出警示信號。每個總站可以管理數(shù)百個子站，信息量的采集將是非常巨大 的。

2.智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的組成

2.1采集系統(tǒng)

通過將熱敏電阻、傳感器等熱感應(yīng)元件安裝在容易因工作而產(chǎn)生不正常散熱的部位，實時的對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行測量與采集工作，并將采集到的信息發(fā)送出去。交流電作為長期供能電源及太陽能電池板作為的后備電源（確保突然斷電后的數(shù)據(jù)持續(xù)收集的）是采集系統(tǒng)的正常工作的依靠。

2.2匯總系統(tǒng)

信息匯總系統(tǒng)主要由無線接收裝置構(gòu)成，在收集到采集系統(tǒng)所傳遞而來的數(shù)據(jù)信息后，再傳遞給總站，總站接收到分站的溫度數(shù)據(jù)之后，繼而再將其傳遞給當(dāng)?shù)乇O(jiān)視系統(tǒng)，與此同時還將溫度數(shù)據(jù)傳遞給調(diào)節(jié)終端。實時溫度變化同樣被調(diào)節(jié)終端監(jiān)視，如此便避免了無人監(jiān)測的情況。

2.3監(jiān)測系統(tǒng)

監(jiān)測系統(tǒng)又可以細(xì)分為站級監(jiān)測系統(tǒng)和調(diào)節(jié)端監(jiān)測系統(tǒng)。用于監(jiān)測系統(tǒng)的計算機(jī)直接接受總站所傳遞的溫度信息等數(shù)據(jù)，并與總站是直接通信的關(guān)系。 監(jiān)測計算機(jī)對總站所傳遞來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總、整理、分析后，存儲于特定的數(shù)據(jù)存儲庫（可以對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行靈活改動，比如擴(kuò)容）。監(jiān)測計算機(jī)可以對數(shù)據(jù)信息 進(jìn)行報表統(tǒng)計，準(zhǔn)確記錄處于何時、何地、何種狀況下的溫度情況。同時，監(jiān)測計算機(jī)在溫度越過某一設(shè)定極限值時會有警示信號出現(xiàn)。監(jiān)測計算機(jī)的另一個便捷之 處在于，可以根據(jù)需要進(jìn)行任何時間段的任何部件的溫度查詢。調(diào)節(jié)端監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息傳輸用到的是匯集系統(tǒng)的通訊管理器，通過數(shù)據(jù)傳輸線纜直接傳輸?shù)?PCM設(shè)備之中，在經(jīng)過線纜轉(zhuǎn)送給調(diào)節(jié)端，經(jīng)PCM的數(shù)據(jù)信息還可以作為存儲資料被下載到調(diào)節(jié)端監(jiān)測計算機(jī)。

3.智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的特點

3.1免于布置排線

因為采用了無線傳輸設(shè)備，所以不用布置排線，熱感應(yīng)元件的安裝更方便。

3.2免于經(jīng)常的維護(hù)

智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)都是整體化設(shè)計，所以免于維護(hù)。

3.3節(jié)能

智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的各個部分均采用節(jié)能、低功率消耗設(shè)置，同時應(yīng)用太陽能電池板更是綠色節(jié)能。

3.4警示系統(tǒng)更完善

當(dāng)溫度過高時，總站智能終端電源，后臺監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時發(fā)出警報。

3.5穩(wěn)定性更高

智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)中的設(shè)備均有堅實的外殼保護(hù)，同時又有靜電保護(hù)。數(shù)據(jù)在傳遞過程中安全、穩(wěn)定，能夠抵抗外界的干擾。

3.6具有較好的兼容性

能夠應(yīng)用更多的應(yīng)用軟件和控制系統(tǒng)。

4.智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)與傳統(tǒng)監(jiān)測間的對比

4.1智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)由于裝有位于各個需要測量的部位的熱感應(yīng)元件的幫助，這使得數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測具有了實時性、連續(xù)性和準(zhǔn)確性的優(yōu) 點，通過對每年、月、日甚至每小時的溫度數(shù)據(jù)的變化情況，總結(jié)出電力設(shè)備不同部位的相應(yīng)溫度的變化規(guī)律，確定出其溫度規(guī)律的峰值，有效的對電力設(shè)備的工作 穩(wěn)定性就行預(yù)見性分析，消除潛在的威脅。而傳統(tǒng)的電力設(shè)備溫度的監(jiān)測是依靠監(jiān)測人員定期的監(jiān)測與測量才能得出的，傳統(tǒng)的電力設(shè)備溫度的監(jiān)測耗費大量的人力 物力，由于人類生理的局限性，所測得的數(shù)據(jù)存在不確定誤差，甚至?xí)霈F(xiàn)錯誤，而且潛在的故障威脅不能及時發(fā)現(xiàn)并作出應(yīng)有的處理，致使出現(xiàn)不必要的人員或財 力的損失。

4.2智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理速度以及對故障的預(yù)見性分析是人類所不能比擬的，其所存儲的數(shù)據(jù)信息能夠被極其方便的調(diào)閱，對數(shù)據(jù)信 息的存儲量也是相當(dāng)?shù)木薮?。而傳統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息要進(jìn)行存儲就需要建立專門的存檔管理機(jī)構(gòu)，而且常年所存儲的信息量是無妨想象的，要對某段數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱也 是極為不便的，費時費力，極不現(xiàn)實，而智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)則解決了上述所存在的所有問題。

4.3智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用軟件簡單，操作方便，減少人員培訓(xùn)上崗時間。而傳統(tǒng)的監(jiān)測測量則需要專門的工作人員進(jìn)行培訓(xùn)。

5.智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的后臺監(jiān)控功能

5.1熱感應(yīng)元器件所監(jiān)測的部位的溫度能夠?qū)崟r的傳遞給監(jiān)控計算機(jī)并于顯示屏上呈現(xiàn)出來，出現(xiàn)警示溫度時的時間及故障位置都會以數(shù)據(jù)的形式保存起來，保存期限可長達(dá)數(shù)年。

5.2可設(shè)置警示音的類型，如可以以真人語音的形式播報出來或者以文字警示的方式顯示到屏幕上。

5.3監(jiān)測計算機(jī)所監(jiān)測到數(shù)據(jù)信息可以以年、月、日等為單位用線性圖或者表格的形式一目了然的展現(xiàn)出來，也可以直接抽查或打印出來。

5.4當(dāng)智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)中的任何部件出現(xiàn)問題時（如電源故障、信號傳輸中斷等），都會有警示出現(xiàn)，及時警示給工作人員。

5.5都可以實現(xiàn)對監(jiān)測位置的編碼、命名處理，方便系統(tǒng)化管理。

6.智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀

在國外許多國家，智能無線溫度監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展極為迅速，它被廣泛應(yīng)用到了人們生活中的吃穿住行。當(dāng)傳統(tǒng)的監(jiān)測方式產(chǎn)生多年后，智能無線溫度監(jiān) 測系統(tǒng)在萬眾期待中登上了歷史舞臺，監(jiān)測技術(shù)從此掀開了新的一頁?，F(xiàn)今已經(jīng)不僅僅局限于電力設(shè)備的維護(hù)方面了，精密生產(chǎn)線、醫(yī)療系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)方面都已成熟融 合。智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)在電力方面的應(yīng)用，也是國外首創(chuàng)的。

在中國國內(nèi)，智能無線溫度監(jiān)測技術(shù)的起步就相對較晚了，但憑借著多年的不懈努力終于成功由實驗走到了實驗。智能無線溫度監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用范圍之 廣已不用過多闡述，將其應(yīng)用在監(jiān)測溫度的設(shè)備上已是非常常見的了。智能無線溫度監(jiān)測技術(shù)最突出的優(yōu)點就在于不需要布線，用智能無線溫度監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測溫度還 突出了其準(zhǔn)確簡潔的優(yōu)勢。目前，智能無線溫度監(jiān)測技術(shù)仍在朝著攻克減小功耗、增加傳輸距離的技術(shù)難題努力。

參考文獻(xiàn)

［1］高人伯.數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)開采相結(jié)合的決策支持新技術(shù).計算機(jī)世界.

［2］任玉瓏，王建，牟剛.基于CA模型的電力設(shè)備全壽命周期成本研究.工業(yè)工程與管理，2008，(5)：56-70.

［3］趙新民.智能儀器原理及設(shè)計.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1990.

［4］吳正毅.測試技術(shù)與測試信號處理.北京：清華大學(xué)出版社，1988.

篇（10）

Abstract: This paper introduces the need for construction of the substation temperature monitoring system, the feasibility of the overall structure and technical requirements, analysis of a specific embodiment, the issues that should be noted.Keywords: substation; temperature; online monitoring

中圖分類號： X83 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

1 建設(shè)的必要性

隨著城市建設(shè)中箱式變電站、電纜線路的廣泛應(yīng)用和電力負(fù)荷的增長，變電設(shè)備、電纜頭出現(xiàn)過熱進(jìn)而燒毀設(shè)備的可能性大大增加。無人值班變電站僅靠運(yùn)維人員巡檢測溫會出現(xiàn)采集數(shù)據(jù)不及時、不全面的缺點，不僅增加了運(yùn)維人員的勞動強(qiáng)度，而且只能在設(shè)備過熱期間巡視才能起到預(yù)警作用，如果運(yùn)維人員不在場，變電站溫度將失去監(jiān)測，對電力設(shè)備造成很大的安全隱患，不能做到風(fēng)險的可控、在控、能控，更不能滿足調(diào)控一體化的要求。

2 建設(shè)的可行性

電力設(shè)備在遭受外力破壞時，會觸發(fā)相應(yīng)的保護(hù)動作，而保護(hù)動作使開關(guān)掉閘的時限都很短，是一個瞬間的過程，維修人員根本不可能在開關(guān)掉閘前排除故障，只能在掉閘后排除故障，恢復(fù)送電。

變電設(shè)備、電纜頭從正常運(yùn)行溫度達(dá)到燒毀設(shè)備的溫度卻是一個連續(xù)的過程，有較長的慢熱時間，這就為運(yùn)維人員檢修設(shè)備提供了時間。只要預(yù)先設(shè)定告警溫度，能夠提前預(yù)警，安排運(yùn)維人員檢修，就可以排除隱患，避免事故的發(fā)生。

3 總體結(jié)構(gòu)

變電站溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，由現(xiàn)場測溫部分、通信管理部分和主站軟件三部分組成，各層的功能如下：

（1）、現(xiàn)場測溫設(shè)備：處于系統(tǒng)最底層，在變電站現(xiàn)場的各種被測溫設(shè)備（如電纜接頭、觸頭等）安裝溫度傳感器，負(fù)責(zé)采集溫度數(shù)據(jù)并發(fā)送到上層的通信管理單元。

（2）、通信管理單元：處于系統(tǒng)的中層，負(fù)責(zé)參數(shù)設(shè)定和查詢，同時把前端無線溫度傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)收集起來，并將數(shù)據(jù)打包發(fā)送至當(dāng)?shù)毓馔ㄐ旁O(shè)備，通過光纖通信系統(tǒng)上傳至調(diào)度監(jiān)控主站。

（3）、主站軟件：處于系統(tǒng)的最高層，負(fù)責(zé)接收、存貯變電站溫度數(shù)據(jù)，提供歷史和實時數(shù)據(jù)和曲線，進(jìn)行統(tǒng)計；預(yù)先設(shè)定一般告警、嚴(yán)重告警數(shù)值、三相溫度不平衡告警、溫升過快報警，并提供不同強(qiáng)度、不同頻率的聲光告警。

4技術(shù)要求

由于被測設(shè)備均屬于實時運(yùn)行的高壓電氣設(shè)備，因此在設(shè)計時需充分考慮該統(tǒng)對設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響，其具體要求如下：

（1）、采用無線測溫原理，如果現(xiàn)場測溫設(shè)備至通信管理單元之間采用有線傳輸方式，通信線纜將對電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成隱患，因此采用的數(shù)據(jù)傳輸方式為無線式。

（2）、現(xiàn)場測溫設(shè)備不改變被監(jiān)測設(shè)備原有結(jié)構(gòu)，安全可靠。

（3）、整個溫度傳感系統(tǒng)的測量精度高，且系統(tǒng)測量精度和溫度分辨率不隨溫度測點個數(shù)的增加而降低。

（4）、溫度刷新速度快，能夠?qū)λ袦y點的溫度進(jìn)行7×24小時不間斷監(jiān)測，可根據(jù)需要定時保存溫度，并且通過監(jiān)測軟件可以精確確定發(fā)生過溫報警的傳感器位置。

（5）、具有完善的自我診斷功能。系統(tǒng)中任何一個傳感器的損壞都可以在監(jiān)控軟件中精確定位。系統(tǒng)每進(jìn)行一次溫度測量的同時進(jìn)行系統(tǒng)的自我檢測與診斷，能夠及時發(fā)現(xiàn)傳感器失效和損壞，以便于及時的維修與維護(hù)。

（6）、具有強(qiáng)大的軟件功能。監(jiān)測軟件通過網(wǎng)絡(luò)通信，在人機(jī)界面上實時顯示每個溫度測點的位置、溫度值、溫度變化情況等。當(dāng)測量溫度大于預(yù)設(shè)報警溫度時、三相溫度失衡時、溫升過快時，監(jiān)控軟件能觸發(fā)軟件界面的聲光報警，提醒值班人員盡快處理。同時操作人員還可以對每個溫度測點的歷史溫度數(shù)據(jù)、報警紀(jì)錄進(jìn)行多條件查詢，生成安全運(yùn)行報表等。

5 應(yīng)注意的問題

在整個系統(tǒng)中，現(xiàn)場測溫設(shè)備需要直接與被測的電纜頭、觸頭等設(shè)備直接接觸，才能測得溫度數(shù)據(jù)，因此實施變電站無線測溫系統(tǒng)時，對現(xiàn)場測溫設(shè)備應(yīng)特別重視如下情況：

（1）、該設(shè)備不能影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，不能影響電力設(shè)備的檢修維護(hù)，因此該設(shè)備盡量避免安裝天線等突出物，并盡量減小設(shè)備體積。

（2）、由于該設(shè)備的安裝調(diào)試、檢修維護(hù)都必須在設(shè)備停電的情況下進(jìn)行，為了減少因維護(hù)測溫設(shè)備而造成電力設(shè)備停電，必須要求測溫設(shè)備有很高的可靠性、穩(wěn)定性，以避免電力設(shè)備停電。

（3）、電池使用壽命要長。該設(shè)備不能靠電力線路提供電源，只能靠電池提供電源，由于該設(shè)備需要24小時全天候運(yùn)行，電能消耗很大，普通電池會在很短的時間的將電力用盡而使系統(tǒng)癱瘓。為此，必須最大限度地延長電池使用壽命，我公司的測溫模塊即采用了軍品電池，使用壽命大于6年。

（4）、電能消耗的智能控制。數(shù)據(jù)發(fā)送是電池能量損耗的主要因素，減少數(shù)據(jù)發(fā)送次數(shù)能減少電能損耗，但又不能影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和精度，因此需采用定時發(fā)送與動態(tài)發(fā)送相結(jié)合的技術(shù)：傳感器平時處于休眠狀態(tài)，每半分鐘分析一下當(dāng)前溫度是否有變化，超過限值（±1℃）則立即發(fā)送。若沒超過限值則繼續(xù)休眠，每四分鐘定時發(fā)送一次數(shù)據(jù)。這樣既節(jié)省了電能，延長了電池的使用壽命，又滿足了監(jiān)控溫度的實時性與準(zhǔn)確性。

篇（11）

光纖光柵在線溫度監(jiān)測系統(tǒng)具有絕緣度高、不受電磁環(huán)境影響、適合遠(yuǎn)距離、高質(zhì)量信號傳輸，測量精度高等優(yōu)點，特別適合煤礦復(fù)雜環(huán)境、點多面廣、高電壓、強(qiáng)磁場的環(huán)境使用，因此從根本上解決了傳統(tǒng)測溫設(shè)備的缺陷，為電力設(shè)備的安全運(yùn)行提供可靠的技術(shù)保障。就KBW-90系列礦用光纖溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)在淮北礦業(yè)集團(tuán)孫疃煤礦副井提升系統(tǒng)的應(yīng)進(jìn)行介紹。

一、系統(tǒng)介紹

KBW-90系列礦用光纖溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)采用國際先進(jìn)的光纖光柵溫度傳感技術(shù)，具有耐高壓、不受電磁干擾、本質(zhì)安全、長期可靠、易擴(kuò)展等特點，對室外及地下電纜接頭等監(jiān)測點的溫度進(jìn)行實時在線監(jiān)測，能實時顯示當(dāng)前溫度，通過軟件數(shù)據(jù)分析預(yù)測電纜頭的故障趨勢和溫度變化率分析，歷史數(shù)據(jù)保存與分析，異常數(shù)據(jù)保存與分析，當(dāng)溫度超限時能及時告警，并準(zhǔn)確提供電纜的故障部位。

應(yīng)用范圍：提升機(jī)電機(jī)定子、導(dǎo)向輪軸承、滾筒軸承溫度監(jiān)測；開關(guān)柜內(nèi)觸點溫度監(jiān)測；主變線連接頭溫度監(jiān)測；電纜饋線終端頭溫度監(jiān)測；電纜中間接頭溫度監(jiān)測。

工作原理：寬帶大功率泵浦激光器輸出的寬帶光經(jīng)光纜傳輸最后到達(dá)高靈敏光纖溫度傳感器，不同波長的光經(jīng)光柵反射后返回高精度光譜分析儀解調(diào)模塊解調(diào)出波長，后經(jīng)智能光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)變成數(shù)字信號到達(dá)PC機(jī)通過軟件進(jìn)行信號處理將波長和溫度顯示出來。當(dāng)溫度變化時，光柵將發(fā)生變化從而波長也發(fā)生變化，由于在一定范圍內(nèi)溫度和波長成線性關(guān)系，根據(jù)波長的變化就可以得出變化后的溫度。

二、系統(tǒng)組成及性能指標(biāo)

（一）光纖多點溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)包含如下組件：1、礦用光纖溫度調(diào)制解調(diào)儀。包括：高精度光譜分析儀模塊、多通道光路開關(guān)模塊、寬帶大功率泵浦激光器、報警輸出模塊等。2、溫度監(jiān)測軟件。包括：溫度數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊、報警控制模塊。3、溫度傳感器。4、光信道轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。包括：多路光轉(zhuǎn)換開關(guān)。5、報警系統(tǒng)。包括：聲光報警、手機(jī)短信報警。6、其他組件。包括：標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜、工控機(jī)、顯示器等。

（二）系統(tǒng)特點：1、安全性高：整個系統(tǒng)的信號處理和控制單元處于遠(yuǎn)離工作區(qū)域的控制室，傳感器對溫度信號的采集在無電（本身不帶電）的情況下進(jìn)行，本征更安全；2、精確度高：采用光纖光柵溫度傳感器，典型精度±1℃；3、容量大：溫度測量系統(tǒng)最大可以接入32路傳感器，每路可串聯(lián)12個測點，單臺設(shè)備最大可以完成384個溫度測點；4、方便定位：通過軟件關(guān)聯(lián)技術(shù)，能夠快速定位測點的區(qū)域或者具體物理位置；5、實時在線測量：系統(tǒng)采用的光源使用壽命長（20年以上），能夠滿足實時在線、全天候監(jiān)測的需要；6、快速響應(yīng)：系統(tǒng)響應(yīng)時間不超過60秒，確保事故能夠得到及時處理；7、簡單直觀：在溫度測量系統(tǒng)的顯示屏上可以直接看到各被測點的溫度情況，在設(shè)定溫度告警門限后，系統(tǒng)自動提供聲光報警；8、布設(shè)方便：可以根據(jù)工程需要，靈活調(diào)整傳感器的布設(shè)位置；9、良好的兼容性：通過各種通訊接口（串口、網(wǎng)口等），可以實現(xiàn)與外部系統(tǒng)的良好結(jié)合，提高系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換速度；10、使用壽命長：在正常工作情況下能安全運(yùn)行20以上年。

（三）系統(tǒng)軟件功能：1、顯示功能：立體流程畫面的顯示功能；具有多種類型圖表、系統(tǒng)圖、曲線圖，用戶界面更加直觀；2、分析功能：歷史趨勢顯示，對未來趨勢進(jìn)行評估，提供檢修參考信息；3、報警功能：根據(jù)實際情況設(shè)定不同地點的定溫及差溫預(yù)警值、火警值、報警級別及地理位置名稱；系統(tǒng)可設(shè)置聲音報警功能；4、打印功能：可以進(jìn)行各種報表的打?。?、上傳功能：實時溫度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳，輕松實現(xiàn)無人值守；6、自檢功能：系統(tǒng)中某一個傳感器出現(xiàn)故障，能夠通過軟件甄別出故障傳感器；7、表格定制：用戶可定制各種表格：實時數(shù)據(jù)表、歷史數(shù)據(jù)及統(tǒng)計報表、設(shè)備參數(shù)表、報警一覽表、常用數(shù)據(jù)表、目錄表、備忘錄等。

三、實施方案

該系統(tǒng)方案針對孫疃煤礦提升機(jī)系統(tǒng)及其供電系統(tǒng)溫度進(jìn)行監(jiān)測，在主控制室內(nèi)安裝1臺高精度光纖光柵信號解調(diào)儀，對提升機(jī)及其供電系統(tǒng)測溫點的溫度、溫升信息進(jìn)行分析，預(yù)警報告。

（一）對提升機(jī)系統(tǒng)的溫度監(jiān)測。由于提升機(jī)系統(tǒng)原有的熱電偶式溫度傳感器出現(xiàn)測量不準(zhǔn)等狀況，所以主要是對已有監(jiān)測點進(jìn)行升級改造，用新型光纖光柵溫度傳感器取代原有的熱電偶式傳感器，其中導(dǎo)向輪設(shè)4個監(jiān)測點；電機(jī)定子四周均勻布設(shè)6個監(jiān)測點；滾筒軸承設(shè)2個監(jiān)測點，共計12個點。這樣既保證了測溫精度，也便于在控制室內(nèi)對提升機(jī)及其供電系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控。

（二）對提升機(jī)供電系統(tǒng)溫度監(jiān)測設(shè)計。其中動力變壓器兩臺，每臺設(shè)6個測點；勵磁變壓器兩臺，每臺設(shè)9個測點；整流變壓器兩臺，每臺設(shè)9個測點；快開裝置兩臺，每臺設(shè)4個測點；電抗器兩臺，每臺設(shè)4個測點；對1#進(jìn)線開關(guān)柜、1號動力變壓器開關(guān)柜、1號整流變壓器開關(guān)柜、2#進(jìn)線開關(guān)柜、2號整流變壓器開關(guān)柜、2號動力變壓器開關(guān)柜、勵磁柜進(jìn)行監(jiān)測，每面柜子設(shè)6個測點；另根據(jù)現(xiàn)場情況及礦上工作人員的要求對已經(jīng)或易發(fā)熱點進(jìn)行監(jiān)測，其中直流電機(jī)主、從調(diào)速柜，各設(shè)2個測點，切換柜設(shè)6個測點，一樓高壓室環(huán)境溫度1個測點。共計117個測點。實際監(jiān)測點位，可根據(jù)用戶需求進(jìn)行調(diào)整。