溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1 系統(tǒng)概述

電站分A、B廠，總裝機(jī)容量240萬千瓦，安裝8臺(tái)機(jī)組。采用西門子S7 400的PLC從溫度傳感器直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)通過MODBUS發(fā)送到計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，考慮需要將數(shù)據(jù)接入到辦公網(wǎng)絡(luò)，已在西門子S7 PLC中安裝網(wǎng)卡模塊。

針對(duì)電站溫度采集系統(tǒng)現(xiàn)狀，構(gòu)建溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最終目的是實(shí)現(xiàn)機(jī)組溫度數(shù)據(jù)的采集，搭建數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示和分析，提供對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示和溫度變化的分析，方便員工的遠(yuǎn)程辦公以及進(jìn)一步提升“無人值守”的電站管理原則，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程辦公需要。

2 構(gòu)建方案

硬件部分，在AB廠房機(jī)房各新增1臺(tái)工控機(jī)，通過局域網(wǎng)連與西門子S7 PLC連接，工控機(jī)另一端連接辦公網(wǎng)絡(luò)。服務(wù)器新增應(yīng)用服務(wù)器，保證與新增工控機(jī)數(shù)據(jù)通訊正常，接收并保存工控機(jī)采集到的數(shù)據(jù)。

軟件部分，工控機(jī)端安裝專業(yè)工控軟件WINCC，通過WINCC配置測(cè)點(diǎn)，編寫的數(shù)據(jù)采集程序，采集WINCC中的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)并通過UDP協(xié)議發(fā)送至辦公網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器。應(yīng)用服務(wù)器端部署UDP數(shù)據(jù)接收程序、應(yīng)用服務(wù)及開發(fā)新的應(yīng)用程序，實(shí)時(shí)展現(xiàn)最新測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)及其他統(tǒng)計(jì)分析功能。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)源來自運(yùn)行核心區(qū)，數(shù)據(jù)通訊采用單向UDP模式。工控機(jī)安裝有WINCC工控軟件，負(fù)責(zé)對(duì)S7 PLC進(jìn)行硬件組態(tài)及對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行部署，工控機(jī)編寫有數(shù)據(jù)采集程序，連接WINCC軟件獲取測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)并通過UDP協(xié)議往辦公網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)。

應(yīng)用服務(wù)器安裝有UDP數(shù)據(jù)接收程序，接收并存儲(chǔ)工控機(jī)發(fā)送過來的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)供應(yīng)用功能實(shí)時(shí)展現(xiàn)及其他統(tǒng)計(jì)分析使用。根據(jù)電力二次安防的防護(hù)要求，在工控機(jī)和應(yīng)用服務(wù)器之間安裝增加隔離網(wǎng)閘，對(duì)生產(chǎn)區(qū)和信息區(qū)進(jìn)行隔離。

數(shù)據(jù)通訊結(jié)構(gòu)圖如下所示：

使用UDP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但是UDP本身是種不穩(wěn)定的協(xié)議，為了保證數(shù)據(jù)能夠正確傳輸?shù)椒?wù)器，避免數(shù)據(jù)丟失，設(shè)計(jì)UDP數(shù)據(jù)交互流程規(guī)則。

在發(fā)送收到數(shù)據(jù)至應(yīng)用服務(wù)器之前會(huì)先與應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行第一次握手，即發(fā)送數(shù)據(jù)準(zhǔn)備信號(hào)，當(dāng)在一定時(shí)間內(nèi)未收到應(yīng)用服務(wù)器的確認(rèn)信號(hào)，工控機(jī)重發(fā)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備信號(hào)，正確收到應(yīng)用服務(wù)器確認(rèn)信號(hào)，將收到溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至應(yīng)用服務(wù)器，服務(wù)器收到數(shù)據(jù)后，會(huì)將收到數(shù)據(jù)的大小返回至工控機(jī)，工控機(jī)收到會(huì)與發(fā)送數(shù)據(jù)大小做比較，如果數(shù)據(jù)大小一致，發(fā)送數(shù)據(jù)一致命令至服務(wù)器，然后等待下次數(shù)據(jù)傳輸，如果數(shù)據(jù)大小不一致，會(huì)通知服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)重新傳輸。

3 業(yè)務(wù)功能

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需求，系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)如下：

WINCC數(shù)據(jù)采集，工控機(jī)端部署數(shù)據(jù)采集程序，連接WINCC軟件采集其部署的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，全部為設(shè)備的溫度量，包括：發(fā)電機(jī)冷風(fēng)溫度、鐵芯溫度、線圈溫度、下導(dǎo)油溫、水泵油溫、發(fā)電油溫、推力熱油、推力冷油、推力瓦溫、水導(dǎo)瓦溫、水導(dǎo)油溫、主軸密封溫度、迷宮環(huán)上溫度、迷宮環(huán)下溫度、上導(dǎo)油溫、上導(dǎo)瓦溫等。

工控機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送與服務(wù)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，應(yīng)用服務(wù)器部署數(shù)據(jù)接收程序并進(jìn)行存儲(chǔ)。通過UDP協(xié)議接收工控機(jī)端發(fā)送過來的最新數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)精度存儲(chǔ)進(jìn)行定義，保存存儲(chǔ)的最新數(shù)據(jù)及時(shí)有效。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)圖形顯示，基于圖型的方式實(shí)時(shí)顯示對(duì)應(yīng)采集點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，方便電站專業(yè)人員對(duì)上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的查看。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線顯示，提供以曲線的方式實(shí)時(shí)查看溫度的變化情況。

歷史數(shù)據(jù)查詢功能，統(tǒng)計(jì)分析功能實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的功能特點(diǎn)：

各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能

多種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)視圖曲線

快捷查詢某個(gè)測(cè)點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)

溫度量可以任意查詢變量及時(shí)間

可選擇和配置各數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)間和歷史存儲(chǔ)時(shí)間段，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)默認(rèn)為時(shí)間為5秒，但可以由用戶進(jìn)行歸檔時(shí)間設(shè)定。

對(duì)于歷史數(shù)據(jù)可以分多種模式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如曲線圖形分析，數(shù)據(jù)報(bào)表分析等等。

4 結(jié)束語

篇（2）

1.引言

溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于對(duì)溫度敏感的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等現(xiàn)場(chǎng)，如通信基站機(jī)房、礦井、糧倉、智能家居等環(huán)境中。傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需在所監(jiān)測(cè)區(qū)域布置大量的信號(hào)傳輸線，體積寵大，成本相對(duì)較高，且不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。如何解決傳統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用的有線網(wǎng)絡(luò)所帶來鋪設(shè)、維護(hù)等諸多不便已成為目前研究的熱點(diǎn)。本文提出一種基于ZigBee技術(shù)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能有效解決上述的問題。ZigBee技術(shù)是一種低功耗、低成本、低速率、低復(fù)雜度的雙向的無線通信技術(shù)，它是無線傳感網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)[1-5]。以ZigBee技術(shù)組成無線溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)，由部署在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的微型溫度傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線電通信構(gòu)成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)[6]，能夠?qū)崟r(shí)地感知、收集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的溫度信息，并通過匯聚節(jié)點(diǎn)處理并在服務(wù)器Web網(wǎng)頁上，用戶可以登陸網(wǎng)頁進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的特性，測(cè)溫節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)自動(dòng)組成一個(gè)星型網(wǎng)進(jìn)行通信[5]，移動(dòng)終端（手機(jī)、平板電腦以及個(gè)人電腦）通過連接指定網(wǎng)絡(luò)后通過Web瀏覽器訪問溫度數(shù)據(jù)的網(wǎng)頁面顯示界面。如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2.2 系統(tǒng)的功能

本系統(tǒng)分為三大模塊：1）溫度感知模塊;2）控制處理以及射頻收發(fā)模塊;3）數(shù)據(jù)接收顯示模塊。主要有兩大功能：1）環(huán)境溫度數(shù)據(jù)無線采集功能：測(cè)溫節(jié)點(diǎn)自動(dòng)采集所探測(cè)環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)，通過無線傳輸?shù)姆绞桨巡杉降臏囟葦?shù)據(jù)都發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。2）環(huán)境溫度數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能：系統(tǒng)采用的是B/S（Browser/Server）結(jié)構(gòu)，只需一個(gè)可以訪問網(wǎng)頁的終端即可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。另外可以在網(wǎng)頁顯示界面上按需設(shè)置監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度的上限值和下限值，環(huán)境溫度一旦超過所設(shè)置的上限值或者低于設(shè)置的下限值就會(huì)有相對(duì)應(yīng)警報(bào)提醒。

3.硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用TI公司開發(fā)的2.4GHz ZigBee片上系統(tǒng)解決方案CC2530的無線單片機(jī)方案。TI公司免費(fèi)提供了ZigBee聯(lián)盟認(rèn)證的全面兼容IEEE802.15.4與ZigBee2007協(xié)議規(guī)范的協(xié)議棧代碼和開發(fā)文檔，并為提供了豐富的開發(fā)調(diào)試工具[2-4]。

CC2530 結(jié)合了領(lǐng)先的RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存[2]，8-KB RAM 和許多其他強(qiáng)大的功能。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)。CC2530具有21個(gè)可用I/O、4個(gè)定時(shí)器、ADC 、隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、AES加密/解密內(nèi)核、DAC、DMA、Flash控制器、RF射頻收發(fā)器等眾多外設(shè)[4]。

圖2 CC2530電路

節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)：

測(cè)溫的節(jié)點(diǎn)由CC2530與DS18B20數(shù)字溫度傳感器組成，采用電池進(jìn)行供電[7]。CC2530通過單總線通信協(xié)議控制DS18B20數(shù)字溫度傳感器并獲取實(shí)時(shí)的環(huán)境溫度值，再發(fā)送到協(xié)議器節(jié)點(diǎn)。DS18B20數(shù)字溫度傳感器與CC2530接口示意圖如圖3所示。

圖3 硬件框架圖

協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)直接由上位機(jī)通過USB數(shù)據(jù)線供電。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)接收所有測(cè)溫節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，經(jīng)過片內(nèi)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，通過CC2530 ZigBee開發(fā)底板USB口把數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)。

4.軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)ZigBee星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)通信，涉及到協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點(diǎn)的編程[7]。協(xié)議器負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行維護(hù)，接收各不同的終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的溫度信息融合后再進(jìn)行控制。終端節(jié)點(diǎn)必須加入?yún)f(xié)調(diào)器組建的網(wǎng)絡(luò)中，并開始定期采集溫度并發(fā)送到協(xié)調(diào)器上。協(xié)調(diào)器把融合后的溫度經(jīng)過串口在Web服務(wù)器上，供指定用戶登陸站點(diǎn)進(jìn)行訪問。

協(xié)調(diào)器上電后，根據(jù)編譯時(shí)指定的參數(shù)，選擇適合當(dāng)前通信環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)號(hào)以及信道來建立星形網(wǎng)[6]。協(xié)調(diào)器的程序圖如圖4所示。

終端節(jié)點(diǎn)上電并初始化硬件以及協(xié)議棧后，會(huì)搜索是否存在著對(duì)應(yīng)編號(hào)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)[3]，如果存在則加入對(duì)應(yīng)的無線網(wǎng)絡(luò)，然后啟動(dòng)定期采集溫度數(shù)據(jù)，并發(fā)送至協(xié)調(diào)器。

圖4 協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點(diǎn)軟件流程圖

Web服務(wù)器顯示界面是基于MyEclipse Enterprise Workbench 9.0平臺(tái)的，用Jsp技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基于Web的串口通信方法。頁面利用Jsp技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的顯示功能，然后利用JavaBean和Servlet在后臺(tái)獲取串口的數(shù)據(jù)，并通過Json對(duì)象將數(shù)據(jù)傳送到前端頁面。最后利用Ajax技術(shù)實(shí)現(xiàn)了頁面的定時(shí)自動(dòng)刷新更新數(shù)據(jù)，以及利用JavaScript技術(shù)實(shí)現(xiàn)了頁面按鈕和功能事件的觸發(fā)。

5.顯示界面

網(wǎng)頁顯示界面分為數(shù)據(jù)顯示區(qū)域和參數(shù)設(shè)置區(qū)域兩大部分。顯示區(qū)域內(nèi)分別顯示傳感器編號(hào)、獲取時(shí)間以及溫度值共三項(xiàng)數(shù)據(jù)內(nèi)容。參數(shù)設(shè)置區(qū)域里需要設(shè)置的主要參數(shù)有四個(gè)，分別是串口號(hào)、波特率、高溫警告和低溫警告，其他均保持默認(rèn)即可。顯示界面可以獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送回來的溫度數(shù)據(jù)，且用戶通過高溫警告與低溫警告來進(jìn)行溫度保護(hù)。

圖5 工作界面

6.結(jié)論

本文通過實(shí)現(xiàn)基于ZigBee的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度敏感的環(huán)境實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控。可以通過布置多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)來監(jiān)控多個(gè)區(qū)域的溫度，可以應(yīng)用的范圍的很廣，該系統(tǒng)具有低功耗，低成本，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無人值守，檢測(cè)準(zhǔn)確度高，抗干擾能力等優(yōu)點(diǎn)，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地工作，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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本文屬廣州市教改項(xiàng)目（No.2013A022）資助;華軟校級(jí)項(xiàng)目（No.ky201206）資助。

篇（3）

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

0引言

我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)過程及現(xiàn)實(shí)生活中，需要測(cè)量很多設(shè)備及實(shí)物的溫度，但有些卻無法或不容易進(jìn)行接觸式的溫度測(cè)量，如測(cè)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(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)利用紅外輻射測(cè)溫的原理，采用紅外模組陣列實(shí)現(xiàn)了非接觸式測(cè)溫，這種非接觸式的測(cè)溫方式具有無需對(duì)測(cè)量對(duì)象進(jìn)行改造、不易損毀、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，其測(cè)量的精度也能滿足±監(jiān)測(cè)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(diǎn)，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(chǎng)使用。

1 機(jī)床溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(píng)估熱誤差，設(shè)計(jì)的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須具有高精度，實(shí)時(shí)性，能夠及時(shí)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(jì)采用了具有高精度的TN9系列紅外溫度探測(cè)模組，該模塊解決了傳統(tǒng)測(cè)溫中需接觸的問題，并且具備回應(yīng)速度快、測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣和可同時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度和目標(biāo)溫度的特點(diǎn)，配合單片機(jī)控制可成為一個(gè)測(cè)量距離達(dá)30米的非接觸式的溫度測(cè)量計(jì)。同時(shí)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(cè)控端的信號(hào)，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(gè)高溫報(bào)警限值，實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)報(bào)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(gè)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(dòng)態(tài)掃描，判斷模組測(cè)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(shí)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(shí)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(hào)清零。通過單片機(jī)讀出TN9的溫度值，軟件實(shí)現(xiàn)在后面提到；

2）單片機(jī)選用AT89S51，低成本，功能足以實(shí)現(xiàn)；

3）通信模塊選用315模塊，編碼譯碼簡(jiǎn)單，可靠性好。

2 系統(tǒng)硬件電路的分析與設(shè)計(jì)

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(cè)溫范圍在-33℃～+220℃之間，而且精度高。測(cè)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(jì)時(shí)有一點(diǎn)需要注意的，單片機(jī)必須適應(yīng)它發(fā)出的時(shí)鐘信號(hào)，而與一般的從時(shí)鐘信號(hào)適應(yīng)主時(shí)鐘有所區(qū)別。

2.2 控制單元

AT89S51是一個(gè)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(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)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(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)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(jià)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(jiǎn)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(hào)控制，工業(yè)控制防盜報(bào)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(xiǎn)，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，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(diǎn)。

3 系統(tǒng)軟件電路的分析與設(shè)計(jì)

圖2發(fā)射部分主要流程圖

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)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(gè)功能模塊對(duì)于整體設(shè)計(jì)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(jì)主要包括發(fā)射和接收兩部分的程序設(shè)計(jì)[5]。

系統(tǒng)整體程序設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)紅外溫度監(jiān)測(cè)，本設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)機(jī)床溫度監(jiān)測(cè)，結(jié)果令人滿意。

在取得結(jié)果的同時(shí)，系統(tǒng)還有待改進(jìn)和擴(kuò)展的地方，如進(jìn)行與計(jì)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(chǎng)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(cè)控系統(tǒng).制造業(yè)自動(dòng)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（4）

關(guān)鍵詞:光纖通訊 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè) 溫度監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)研制

1、研究光纖通訊遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目的

光纖通信具有攜帶容量比較大,保存數(shù)據(jù)良好等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)今最主要的有線通信方式已經(jīng)被光纖通信所占領(lǐng)。我們簡(jiǎn)要介紹一下它的傳輸方式:首先將客戶需要傳送的信息內(nèi)容在發(fā)送端也就是輸入端輸入到發(fā)送機(jī)中,然后通過一系列的方法將信息疊加或調(diào)制到作為信息信號(hào)載體的載波上,我們傳送的是一種光物質(zhì),然后將已調(diào)制的載波通過不同的傳輸媒質(zhì)傳送到遠(yuǎn)處的接收端,也就是最終客戶需要發(fā)送的地方,再而由接收機(jī)解調(diào)出原來的信息。知道光纖通訊的傳輸方式,我們也就知道光纖通訊的優(yōu)點(diǎn),不僅僅傳送量大,而且保密性良好。

溫度是現(xiàn)代生產(chǎn)過程中的一個(gè)非常重要的參數(shù),它可以決定生產(chǎn)最后的產(chǎn)物。對(duì)于“溫度”這個(gè)概念,我們應(yīng)該用全新的理念去解釋,它不同于以往單純的“溫度”,現(xiàn)在以一種溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)而存在。所以對(duì)溫度的監(jiān)測(cè)是保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全的重要手段。目前,溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在我國的工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用已非常普遍。這為我國的工業(yè)發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)。

但是,如何把光纖系統(tǒng)和溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有機(jī)的聯(lián)系在一起,我們還面臨著問題。在工業(yè)上,大多數(shù)是采用有線的傳輸方式。但是,遠(yuǎn)距離的線路鋪設(shè),后期維護(hù)的成本過高,引線過長(zhǎng)等等問題導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的傳輸速率變慢,功耗上升、穩(wěn)定性下降。所以,我們要研制一套通信可靠有保證、運(yùn)行穩(wěn)定不出差、采集速度快速迅捷、自動(dòng)化程度相對(duì)較高的實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng),保障系統(tǒng)的安全運(yùn)行是非常必要的。

2、光纖通訊的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)緣由及案例分析

我們就拿油田的開采為例來說明光纖通訊的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。在油田中剛剛開采的石油一般都呈稠狀,在低溫下,油很容易凍結(jié)呈塊狀,從而把導(dǎo)管堵塞,所以在石油的輸送過程中我們必須對(duì)輸油管線采取伴熱措施,以確保石油的正常輸送。在冬季這種低溫情況下,石油堵塞管道時(shí)有發(fā)生,這就說明管線能否及時(shí)伴熱是管道能否正常輸送的關(guān)鍵因素。現(xiàn)在主要采用高溫蒸汽與高溫燃?xì)馑谞t伴熱這兩種的伴熱方式,而伴熱設(shè)備是否正常工作的重要指標(biāo)以溫度作為考核的。

現(xiàn)在對(duì)于伴熱線管道檢測(cè)所采用的方法主要是人工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)各管線溫度,但是在冬天這種環(huán)境惡劣,溫度低下,工作量又相當(dāng)龐大等因素的影響,會(huì)使工作效率降低,有時(shí)管道的堵塞等顯而易見的問題都難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)。因此,在冬季溫度極低的情況下,必然有不安全隱患。就拿大慶石化為例,它的輸油管道伴熱線在我國東北嚴(yán)寒地區(qū),這個(gè)地區(qū)冬季氣溫很低,而且會(huì)持續(xù)出現(xiàn)低溫現(xiàn)象,造成石油輸出的困難。所以,研制一套完善的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)我們迫在眉睫。

2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原理

我們就對(duì)東北某石化煉油廠內(nèi)輸油管道伴熱線研制的一套遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析。根據(jù)石化煉油廠的實(shí)際情況,確定了使用太陽能供電的光纖網(wǎng)絡(luò)通訊方案。對(duì)于系統(tǒng)的下位機(jī)部分,使用溫度傳感器與智能采集模塊,采集和處理信息信號(hào)。研究了一種便宜的,低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn),對(duì)各層幀結(jié)構(gòu)及協(xié)議結(jié)構(gòu)的工作原理進(jìn)行分析與探討,通過設(shè)置和調(diào)試S02系列通訊模塊,我們完成低功耗的近距離通訊技術(shù)的遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集與傳輸這一艱難的技術(shù)。并且確定了光纖通訊網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通訊所必須的硬件設(shè)備,并完成了對(duì)各種硬件設(shè)備的設(shè)計(jì)與選用以及設(shè)備間相互通訊的調(diào)試,我們更采用互聯(lián)網(wǎng)這一新穎快速的工業(yè)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的目的。而在系統(tǒng)的上位機(jī)的監(jiān)測(cè)部分,通過對(duì)軟件的需求及功能分析,在網(wǎng)際組態(tài)的基礎(chǔ)上開發(fā)和研制出中心監(jiān)測(cè)這一重要軟件。這個(gè)軟件的開發(fā),使得我們實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和濕度等重要參數(shù)的隨時(shí)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程攝像監(jiān)測(cè)、超越界限報(bào)警、數(shù)據(jù)隨時(shí)記錄和查詢以及用戶個(gè)人管理等功能,并設(shè)計(jì)了一套令客戶滿意的監(jiān)控界面。這個(gè)控制界面簡(jiǎn)潔易上手。我們經(jīng)過一段時(shí)間的試運(yùn)行,發(fā)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)具有這些優(yōu)點(diǎn):通信穩(wěn)定沒偏差,傳輸速度很快,操作簡(jiǎn)單上手,數(shù)據(jù)可靠有保證,系統(tǒng)運(yùn)行正常,可以滿足伴熱線管道溫度監(jiān)測(cè)的需求。

遠(yuǎn)程控制我們可以采用系統(tǒng):以低功耗,高性能CMOS8位系列單片機(jī)為控制單元,并采用Dallas單線數(shù)字溫度傳感器DS18820采集現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程溫度控制系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)如下:結(jié)構(gòu)新穎、電路簡(jiǎn)單而且方便控制,其監(jiān)控的溫度范圍為-55℃～99℃,完全符合當(dāng)?shù)氐臏囟?溫度值顯示的精度為0.01,可以自由設(shè)置控制溫度的上、下限。如果系統(tǒng)超過設(shè)置上、下限溫度,該系統(tǒng)還可以自動(dòng)報(bào)警。

3、光纖通訊的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,光纖通訊的遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于許多領(lǐng)域。光纖光柵溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種全新的在線溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng),具有防爆的特點(diǎn);煤礦安全也成為社會(huì)關(guān)注焦點(diǎn),煤礦中各類系統(tǒng)相互獨(dú)立,通訊簡(jiǎn)單可靠,在煤礦遠(yuǎn)程通訊中的CAN-bus已被西北東北多個(gè)地方采用,大大減少了煤礦事故的發(fā)生,光纖通訊遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。

4、結(jié)語

相信,光纖通訊的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用于各行各業(yè),它具有廣闊的應(yīng)用前景。想獲得更高的更好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益就必須加大光纖通訊的應(yīng)用與推廣,讓更多的人去了解,去使用。只有不斷完善,才能更好地為社會(huì)為人民創(chuàng)造更多的利益。它的出現(xiàn),不僅僅是科技的發(fā)展,更是社會(huì)的不斷向前推進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙遠(yuǎn)飛.光纖傳感器的輸油管道遠(yuǎn)程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究.2012,07(11);79-81.

篇（5）

中圖分類號(hào)：TM564 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（b）-0027-02

在電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，溫度的監(jiān)測(cè)是重要任務(wù)之一。溫度受其它參數(shù)變化的影響而升高，而溫度的升高又影響其它參數(shù)的變化，特別是與絕緣電阻值的相互關(guān)聯(lián)程度更是密不可分。電氣設(shè)備過熱特別是各部連接點(diǎn)的過熱經(jīng)常發(fā)生，它是造成電氣設(shè)備故障的主要原因之一，也是點(diǎn)檢人員巡視檢查電器設(shè)備的主要任務(wù)。電器設(shè)備連接點(diǎn)的過熱主要是由設(shè)備過負(fù)荷運(yùn)行和負(fù)荷突變的影響、設(shè)備老化變形、導(dǎo)體連接點(diǎn)松動(dòng)、接觸電阻大等原因產(chǎn)生，不少情況下會(huì)因?yàn)榻宇^處局部發(fā)熱而發(fā)展成設(shè)備燒毀事故。為使過熱部分能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這樣就要求電器設(shè)備對(duì)有可能產(chǎn)生過熱的部位都要進(jìn)行溫度變化監(jiān)視、測(cè)量。因此對(duì)封閉式的高壓開關(guān)設(shè)備的觸頭和接頭部位的運(yùn)行溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)于保障開關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行，乃至電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)都具有十分重要的意義。第一煉鐵廠燒結(jié)車間高壓配電室使用的都是中置式高壓柜，柜內(nèi)接點(diǎn)較多，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)無法打開柜門檢查，而停電后又不能使過熱點(diǎn)表現(xiàn)出來，所以過去靠人的感覺的檢測(cè)方法，如果不出現(xiàn)變形、變色、有氣味等要發(fā)現(xiàn)存在過熱現(xiàn)象是相當(dāng)困難的。因此傳統(tǒng)的靠“五感”為主的點(diǎn)檢方式，已不能滿足現(xiàn)在設(shè)備（特別是高壓設(shè)備）的點(diǎn)檢要求。為了能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)高壓柜的各接點(diǎn)溫度，在3#燒結(jié)機(jī)工程的高壓系統(tǒng)中，引進(jìn)了接點(diǎn)溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)。接點(diǎn)溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)的使用，較好的解決了接點(diǎn)溫度的在線檢測(cè)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢和超溫報(bào)警的難題。

1 接點(diǎn)溫度在線檢測(cè)儀與其他測(cè)溫設(shè)備的比較

目前使用較多的測(cè)溫設(shè)備有：示溫貼片、紅外測(cè)溫儀、無線溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)等。紅外測(cè)溫儀由于無法對(duì)密封在開關(guān)柜內(nèi)的接點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)，所以不適用于高壓開關(guān)柜的接點(diǎn)監(jiān)測(cè)。燒結(jié)的1#、2#機(jī)高壓柜目前都是使用示溫貼片來檢測(cè)接點(diǎn)溫度。雖然也能起到測(cè)溫效果，但與3#機(jī)使用的接點(diǎn)溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相比存在一些弊端；主要是：由于高壓柜只在出線室的后面開有觀察窗，點(diǎn)檢時(shí)只能看到電纜接頭的溫度是否有變化，而看不到斷路器的動(dòng)靜觸頭發(fā)熱情況，其次是接點(diǎn)溫度是隨電氣設(shè)備的負(fù)荷的變化而變化的。當(dāng)監(jiān)視的電氣設(shè)備連接點(diǎn)發(fā)生了不同程度的過熱時(shí)，現(xiàn)用的“示溫貼片”不能準(zhǔn)確地反映溫度變化的趨勢(shì)。這就給及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患帶來了不便。三是目前使用的示溫貼片一旦變色就無法還原成原來的顏色，屬于一次性使用的物品。再就是示溫貼片顏色是否有變化，要到現(xiàn)場(chǎng)檢查才能發(fā)現(xiàn)，不具備遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)顯示、查詢和報(bào)警功能。而接點(diǎn)溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)則能夠彌補(bǔ)示溫貼片在這些方面的不足，極大地方便了設(shè)備點(diǎn)檢人員對(duì)高壓設(shè)備接點(diǎn)溫度的監(jiān)測(cè)。

2 接點(diǎn)溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理

通過固定在被測(cè)接點(diǎn)上的無線溫度傳感器，采集被測(cè)接點(diǎn)的溫度信號(hào)，將此溫度信號(hào)經(jīng)過與傳感器相連的發(fā)射模塊發(fā)送到接收模塊，接收模塊經(jīng)數(shù)據(jù)線與接點(diǎn)溫度檢測(cè)儀相連，接收到的信號(hào)經(jīng)處理后與預(yù)設(shè)的溫度值進(jìn)行比較，如超出預(yù)設(shè)值接點(diǎn)溫度檢測(cè)儀將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。同時(shí)后臺(tái)管理系統(tǒng)讀取接點(diǎn)溫度檢測(cè)儀的信號(hào)，發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警，提醒值班人員引起關(guān)注。

3 在3#燒結(jié)機(jī)的應(yīng)用

第一煉鐵廠3#燒結(jié)機(jī)共有36臺(tái)中置式高壓柜。中置式高壓開關(guān)柜的一次設(shè)備分布在3個(gè)相互獨(dú)立的隔室內(nèi)，分別是開關(guān)室、母線室、出線室。按有關(guān)的規(guī)程要求，除實(shí)現(xiàn)電氣連接、控制、通風(fēng)而必須在隔板上開孔外，所有隔室呈封閉狀態(tài)。由于母線的壓接點(diǎn)、斷路器的動(dòng)靜觸頭、電纜的接頭都是發(fā)熱點(diǎn)且都處在密封柜內(nèi)，運(yùn)行中的柜門禁止打開，點(diǎn)檢人員無法通過正常的監(jiān)視手段發(fā)現(xiàn)發(fā)熱缺陷。發(fā)熱嚴(yán)重時(shí)接頭會(huì)變紅甚至熔斷，將直接造成重大的生產(chǎn)事故。

在3#燒結(jié)機(jī)高壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，出于對(duì)燒結(jié)電氣維檢人員少、設(shè)備多、高壓配電室無人值守、以及方便點(diǎn)檢人員對(duì)高壓柜電纜頭和柜內(nèi)接點(diǎn)溫度的監(jiān)測(cè)等因素的考慮。采用了一套接點(diǎn)溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)后臺(tái)管理系統(tǒng)和36個(gè)單機(jī)系統(tǒng)組成。

單機(jī)系統(tǒng)中每個(gè)高壓柜共采集九個(gè)點(diǎn)的溫度信號(hào)，分別是：A、B、C三相的上觸點(diǎn)；A、B、C三相的下觸點(diǎn)；和A、B、C三相電纜頭；這九個(gè)點(diǎn)溫度信號(hào)的采集已基本能夠滿足對(duì)本柜接點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)的需求。每臺(tái)高壓柜的接線室面板上裝有一個(gè)溫度監(jiān)測(cè)儀，接線室內(nèi)裝有電源模塊和信號(hào)接收模塊，在高壓值班室設(shè)有一個(gè)后臺(tái)管理系統(tǒng)。將每個(gè)高壓柜的溫度信號(hào)經(jīng)過通信接口傳送到后臺(tái)，這樣點(diǎn)檢人員無論在柜前還是在值班室都可以方便的檢查各接點(diǎn)的溫度情況。其后臺(tái)監(jiān)控的主顯示畫面如圖1所示。

3.1 基本設(shè)置

值班或點(diǎn)檢人員可通過后臺(tái)管理系統(tǒng)對(duì)裝置進(jìn)行多種所需的設(shè)置，其基本設(shè)置有：溫度巡檢時(shí)間間隔；溫度采樣時(shí)間間隔；記錄保存最大時(shí)間間隔；系統(tǒng)超限報(bào)警溫度；三相溫度差報(bào)警；系統(tǒng)溫升異常報(bào)警時(shí)間間隔、溫升度數(shù)；報(bào)警信號(hào)持續(xù)時(shí)間；報(bào)警音設(shè)置；根據(jù)有關(guān)規(guī)定，變配電場(chǎng)所設(shè)備的各部位溫度一般不超過70℃，個(gè)別部位最高不超過80℃。具體的參數(shù)設(shè)置可由管理人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。該廠的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置如圖2所示。

3.2 數(shù)據(jù)查詢

利用該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢功能可對(duì)：報(bào)警事件、溫升異常報(bào)警、故障記錄、事件日志、歷史數(shù)據(jù)（歷史曲線、歷史記錄、各接點(diǎn)溫度比較條形圖）、溫度數(shù)據(jù)匯總等進(jìn)行查詢。值班或點(diǎn)檢人員可通過這些功能查詢到每一臺(tái)高壓柜在某個(gè)時(shí)間接點(diǎn)溫度的情況。對(duì)于一些重要設(shè)備的溫度變化趨勢(shì)可通過歷史曲線的查詢來了解，結(jié)合當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度的情況對(duì)接點(diǎn)溫度進(jìn)行分析，可以對(duì)設(shè)備是否存在隱患的判斷起到很好的輔助作用。

3.3 使用效果

該系統(tǒng)自投用以來，在溫度異常報(bào)警方面已有體現(xiàn)。

例一、2011年2月27日大夜班零時(shí)左右，3#機(jī)主抽供電柜報(bào)警，溫度超限，當(dāng)班的值班人員經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)接點(diǎn)溫度75℃。遂立即要求停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)電纜接線有松動(dòng)的現(xiàn)象。緊固電纜后重新開機(jī)，報(bào)警消除，避免了一起電機(jī)燒損的重大設(shè)備事故。

例二、2011年6月5日3#燒結(jié)機(jī)溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，顯示機(jī)尾風(fēng)機(jī)溫度超限，經(jīng)過電氣人員的認(rèn)真檢查，會(huì)同機(jī)械部門現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果，確認(rèn)電氣部分不存在問題。溫度超限是由于風(fēng)機(jī)軸承損壞導(dǎo)致電流增大而引起。由于問題被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并得到及時(shí)處理，成功的避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。事故發(fā)生時(shí)的溫度曲線如圖3所示。

3.4 系統(tǒng)的的擴(kuò)展性

燒結(jié)3#機(jī)的接點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留有接口，在今后時(shí)機(jī)成熟的時(shí)候可以將3#機(jī)的變壓器一、二次接頭以及低壓柜母線、低壓大功率電機(jī)、生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備的接觸器等設(shè)備的接點(diǎn)溫度信號(hào)，納入系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。擴(kuò)展時(shí)只需增加相應(yīng)的檢測(cè)元器件，接入系統(tǒng)即可，原系統(tǒng)不受影響。

3.5 系統(tǒng)目前存在的缺陷：

（1）該系統(tǒng)的在發(fā)射模塊中使用的電池容量較小，當(dāng)電池電壓低于3.6V的時(shí)候發(fā)送出來的信號(hào)有失真現(xiàn)象。（2）曲線的Y軸數(shù)值被限定在100℃不能自動(dòng)隨Y軸曲線改變而改變。這給超過100℃接點(diǎn)溫度曲線的讀取帶來了不便。（3）曲線的局部放大功能不夠靈活，對(duì)故障分析不便。

4 結(jié)語

接點(diǎn)溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)在3#燒結(jié)機(jī)投用以來，對(duì)高壓設(shè)備的點(diǎn)檢起到了較好的輔助作用。采用接點(diǎn)溫度在線檢測(cè)系統(tǒng)較好的彌補(bǔ)了維修人員不足和受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境限制等因素而導(dǎo)致的無法全面有效點(diǎn)檢問題，在一定程度上減少了維檢人員的工作量。該系統(tǒng)可以比較直觀的反映現(xiàn)場(chǎng)高壓設(shè)備運(yùn)行時(shí)的溫度變化情況，對(duì)溫度出現(xiàn)異常的設(shè)備，運(yùn)行人員可根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采取相應(yīng)的措施，保證設(shè)備隱患能夠被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。為設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)提供了相應(yīng)的依據(jù)。因而采用該系統(tǒng)可以對(duì)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制和保障生產(chǎn)順利進(jìn)行起到重要作用。

參考文獻(xiàn)

篇（6）

中圖分類號(hào)TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 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(duì)溫度的要求極高。大棚溫度控制不好，會(huì)影響到各種農(nóng)作物的生長(zhǎng)，從而導(dǎo)致大棚的效益下降。由此，便需對(duì)大棚溫度實(shí)時(shí)的、精確的監(jiān)測(cè)。但是目前，國內(nèi)的很多溫室大棚溫度監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)。這種監(jiān)測(cè)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(duì)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(cè)裝置。設(shè)備主要由一個(gè)無線節(jié)點(diǎn)（接點(diǎn)根據(jù)需要可擴(kuò)展到56個(gè)）和一個(gè)協(xié)調(diào)器組成。系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)器與無線節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信，將無線節(jié)點(diǎn)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(duì)溫度檢測(cè)的目的。

1 ZigBee9技術(shù)簡(jiǎn)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(diǎn)，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(cè)作物的生長(zhǎng)狀況。采用了由成千上萬個(gè)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(dòng)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(gè)無線測(cè)溫裝置硬件由無線節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器兩大部分組成。通常，一套裝置只有一個(gè)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(diǎn)、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(cè)的精確度、溫度檢測(cè)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(hào)處理器、存儲(chǔ)器及接口電路五部分組成。其主要特點(diǎn)是溫度測(cè)量精確，對(duì)溫度的分辨率為0.5℃；測(cè)量范圍廣，測(cè)量范圍可從-55℃到+125℃；單總線接口，只需一個(gè)接口即可完成溫度轉(zhuǎn)換的讀寫操作，可簡(jiǎn)化線路，節(jié)省I/O資源，提高經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)可將檢測(cè)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(shí)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(diǎn)。其主要特點(diǎn)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(shí)，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(shí)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(diǎn)，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(diǎn)通信時(shí)，裝置中每個(gè)協(xié)調(diào)器可連接多達(dá)255個(gè)節(jié)點(diǎn)。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(diǎn)。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(diǎn)。無線節(jié)點(diǎn)主要分布溫室大棚中需要進(jìn)行溫度檢測(cè)的各個(gè)地點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)之間通過射頻進(jìn)行無線通信。工作中，終端在無線節(jié)點(diǎn)的增加或者刪除時(shí)，可快速的對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)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(cè)后，檢測(cè)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(cè)控制室，其作用主要是完成整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建立與維護(hù)，與無線節(jié)點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)綁定的建立，接收由無線節(jié)點(diǎn)通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過來的溫度數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)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(duì)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(cè)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(cè)數(shù)據(jù)儲(chǔ)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(duì)其十進(jìn)制化。實(shí)驗(yàn)時(shí)，裝置在室溫情況下測(cè)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(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是溫度的無線檢測(cè)，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(cè)系統(tǒng)布線等復(fù)雜的問題，適合工業(yè)級(jí)要求，有較高的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

篇（7）

中圖分類號(hào)：TP302.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2017）06-40-03

Research and design of wireless temperature monitoring system for NICU incubator

He Yikai， Wang Min

（Information Department of Shaoxing Women&Children's Hospital， Shaoxing， Zhejiang 312000， China）

Abstract： The real time temperature monitoring system of neonatal incubator based on ZigBee wireless sensor network is designed. The information acquisition node is designed based on the flexible body temperature sensor and CC2530 RF chip； the coordinator node and gateway are designed based on CC2530 and UART interface to realize the remote data transmission. The nurse workstation monitoring software can read the temperature data of body and incubator from the intelligent network in real time， analyze and compare the monitoring， and automatically generate the temperature chart.

Key words： wireless sensor network； ZigBee technique； CC2530； neonatal incubator； temperature monitoring

0 引言

在美每年有10%的嬰兒需要在新生兒重癥監(jiān)護(hù)中心（NICU）接受看護(hù)。中國隨著二胎政策的全面放開，勢(shì)必面臨著NICU病人增多，護(hù)理難度增大等問題。目前的嬰兒培養(yǎng)箱雖然能為新生兒提供適宜的溫度和濕度環(huán)境，提高早產(chǎn)兒的存活率，但新生兒體溫的采集和監(jiān)測(cè)都還停留在人工測(cè)量、記錄階段，消耗大量的人力物力，工作效率低，對(duì)新生兒身體狀況指標(biāo)缺乏及時(shí)的了解，造成護(hù)理安全隱患。如何通過ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)框架將獨(dú)立的嬰兒培養(yǎng)箱整合到一個(gè)完整的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)，使培養(yǎng)箱箱溫和新生兒體溫變化實(shí)時(shí)地呈現(xiàn)到護(hù)士工作站PC端界面，從而減輕護(hù)士工作量，提高效率，這些是本文討論和研究的重點(diǎn)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

ZigBee無線通信技術(shù)使用2.4GHz波段，采用跳頻、擴(kuò)頻技術(shù)，可與254個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)，是一種低功耗、低成本、時(shí)延短的短距無線通訊技術(shù)[1]，與傳感器結(jié)合就能組建ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信，ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)按功能分為三大類：協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)。

協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)主要功能是啟動(dòng)ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，接收終端采集節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯聚和與PC機(jī)的串口通信。路由節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，主要負(fù)責(zé)接收采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包并將數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由，傳送至協(xié)調(diào)器。終端采集節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的功能主要包括狀態(tài)指示、數(shù)據(jù)采集、與路由節(jié)點(diǎn)協(xié)同實(shí)現(xiàn)體溫?cái)?shù)據(jù)的發(fā)送，并在保證工作性能的情況下盡量降低功耗。

根據(jù)實(shí)際情況和用戶的需求，一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)可以組成3種不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，分別是星形網(wǎng)絡(luò)、樹形網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)[2]。由于NICU區(qū)域面積較大監(jiān)護(hù)病人較多，因此本系統(tǒng)在這樣場(chǎng)所使用樹形網(wǎng)絡(luò)。

本系統(tǒng)使用基于ZigBee的WSN技術(shù)，借鑒了國內(nèi)外醫(yī)療監(jiān)護(hù)研究經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)架構(gòu)圖，如圖1所示。其中S1，S2，S3……分別代表各個(gè)保溫箱的溫度信息采集終端節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)框架由數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、護(hù)士站PC監(jiān)護(hù)終端和數(shù)據(jù)庫五部分組成。

溫度信息采集終端節(jié)點(diǎn)可實(shí)時(shí)進(jìn)行新生兒體溫和培養(yǎng)箱箱溫的信息采集。路由節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)和子節(jié)點(diǎn)管理，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)建立并維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，發(fā)揮網(wǎng)關(guān)的作用，收集節(jié)點(diǎn)采集的生理信息和網(wǎng)絡(luò)布局信息，通過UART的方式傳到與之相連的護(hù)士站PC監(jiān)護(hù)終端，終端的應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析、以動(dòng)態(tài)體溫單的形式展示并將病人信息體溫?cái)?shù)據(jù)及時(shí)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。

篇（8）

引言

 

隨著通信技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化水平的提高，溫度的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為許多跟溫度有關(guān)的行業(yè)進(jìn)行安全生產(chǎn)和減少損失采取的重要措施之一。在實(shí)際場(chǎng)合中由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)分散、偏遠(yuǎn)以及時(shí)間限制等原因，采用傳統(tǒng)的溫度測(cè)量方式周期長(zhǎng)、成本高，而且測(cè)量員必須到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，因此工作效率非常低。且不便于管理。本文提出了一種基于GPRS技術(shù)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，采用AT89C51單片機(jī)和DS18B20數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)的采集和處理，再通過GPRS模塊TC39i實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)傳輸和接收。目前，雖然3G技術(shù)已經(jīng)開始推廣，但并沒有普及，同時(shí)由于受到硬件成本和運(yùn)營商通信資費(fèi)的約束，GPRS技術(shù)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)還是進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖走x。

1  系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路是將溫度采集模塊采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS模塊發(fā)送到監(jiān)控計(jì)算機(jī)上。溫度傳感器把監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度處理發(fā)送給AT89C51單片機(jī)，溫度數(shù)據(jù)通過單片機(jī)處理，再由GPRS發(fā)送模塊發(fā)送出去。GPRS接收模塊接收發(fā)送模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，通過RS232通信接口連接GPRS模塊實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通信，將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)在上位機(jī)中對(duì)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫度的遠(yuǎn)程分析、管理。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

2  系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

現(xiàn)場(chǎng)溫度采集模塊是一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以獨(dú)立穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)監(jiān)測(cè)的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理、狀態(tài)分析和實(shí)時(shí)顯示。GPRS通信模塊的功能則是將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控計(jì)算機(jī)。

2.1  單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用Atmel公司的AT89C51單片機(jī)，AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器。單片機(jī)的外圍電路主要包括晶振電路、復(fù)位電路、采集電路。單片機(jī)的外圍電路如圖2所示。

圖 2 單片機(jī)外圍電路

2.2 溫度采集電路設(shè)計(jì)

  溫度傳感器采用國DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20數(shù)字溫度傳感器。它采用3引腳T0-92封裝，無需外部元件，可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為3.0 V至5.5 V，無需備用電源。測(cè)量溫度范圍為-55 ° C至+125 ℃。該溫度傳感器可編程的分辨率為9~12位溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字格式最大值為750毫秒，用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置。

本設(shè)計(jì)中，DS18B20的1腳接地，2腳為數(shù)據(jù)輸入端，3腳接VCC，2腳與3腳間接上一個(gè)4.7K的電阻，形成上拉電阻。溫度采集電路如圖3所示。

圖3  溫度采集電路

2.3 GPRS通信模塊設(shè)計(jì)

TC39i 的供電電源為3.3～4.8V ，典型值為4.2V。當(dāng)電壓低于3.3V 時(shí)，模塊可自動(dòng)關(guān)機(jī)，同時(shí)模塊在不同工作模式時(shí)電流不同，在發(fā)射脈沖時(shí)電流峰值高達(dá)2 A ，在此電流峰值時(shí)，電源電壓下降值不能超過0.4 V ，所以對(duì)電源的要求很高。本設(shè)計(jì)中穩(wěn)壓電源部分由LM2576S將外部+5V的直流電壓轉(zhuǎn)換成為4.2V ，為整個(gè)系統(tǒng)提供供電電壓同時(shí)產(chǎn)生MAX323 所需的高電平。

TC39i 的啟動(dòng)電路由AT89C51來實(shí)現(xiàn)。模塊上電10ms后,為保證整個(gè)系統(tǒng)正常啟動(dòng)，IGT信號(hào)必須在保持大于100ms 的低電平再階躍到高電平，且下降沿時(shí)間要小于1ms。啟動(dòng)后，IGT信號(hào)應(yīng)保持高電平。

TC39i 的基帶處理器集成了一個(gè)與ISO7816- 3ICCard標(biāo)準(zhǔn)兼容的SIM卡接口。為了適應(yīng)外部的SIM卡接口，該接口連接到ZIF引腳。TC39iZIF 連接器為SIM卡接口預(yù)留了6個(gè)引腳，SIMPRES 引腳用來檢測(cè)SIM卡支架中是否插有SIM卡。當(dāng)插入SIM卡，該引腳置為高電平時(shí)，系統(tǒng)方可進(jìn)入正常的工作狀態(tài)。GPRS通信模塊電路如圖4所示。

圖4  GPRS通信模塊電路

3  系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括監(jiān)測(cè)對(duì)象溫度的采集程序和GPRS通信程序。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于單片機(jī)的編程。通過向TC39i寫入不同的AT指令完成多種功能。

3.1 軟件的總體設(shè)計(jì)

在總體程序流程圖中，系統(tǒng)軟件的重點(diǎn)在于對(duì)單片機(jī)的編程。包括向AT89C51對(duì)TC39i的初始化以及對(duì)串行口通信速率、短消息模式、短消息中心號(hào)碼的初始化。這些初始化指令是通過AT指令寫入的，因此在編程時(shí)將這些常用到的AT指令編成表格，存放在AT89C51的程序存儲(chǔ)器內(nèi)，以便使用。流程圖如圖5所示。其中A、B中斷子程序只是發(fā)送數(shù)據(jù)內(nèi)容不一致，對(duì)應(yīng)的流程一致。

圖5  系統(tǒng)軟件總體流程圖

3.2 溫度采集程序設(shè)計(jì)

先復(fù)位DS18B20，然后單片機(jī)等待DS18B20的應(yīng)答脈沖。一旦單片機(jī)檢測(cè)到應(yīng)答脈沖，便發(fā)起跳過ROM匹配操作命令。成功執(zhí)行了ROM操作命令后，就可以使用內(nèi)存操作命令，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，延時(shí)一段時(shí)間后，等待溫度轉(zhuǎn)換完成。再發(fā)起跳過ROM匹配操作命令，然后讀暫存器，將轉(zhuǎn)換結(jié)果讀出，并轉(zhuǎn)為顯示碼，送到液晶顯示。溫度采集程序流程圖如圖6所示。

圖6  溫度采集程序流程圖

3.3 GPRS通信程序設(shè)計(jì)

GPRS通信程序是實(shí)現(xiàn)采集到的現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程無線傳輸?shù)年P(guān)鍵。單片機(jī)要將溫度數(shù)據(jù)通過GPRS模塊傳輸前，必須先對(duì)GPRS模塊初始化，然后讀取溫度傳感器送來的溫度數(shù)據(jù)，然后向GPRS模塊發(fā)送指令，完成溫度數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程無線傳輸。GPRS通信程序的流程圖如圖7所示。

圖7  GPRS通信程序流程圖

4  結(jié)論

本文采用AT89C51單片機(jī)、DS18B20數(shù)字溫度傳感器和TC39i無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)了溫度的遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性價(jià)比高，可應(yīng)用于養(yǎng)殖場(chǎng)、糧庫、電力機(jī)房等測(cè)溫和控制領(lǐng)域，有著廣泛的應(yīng)用前景。

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篇（9）

中圖分類號(hào)：TP274+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(chǎng)所、家庭環(huán)境中，溫度數(shù)據(jù)作為主要監(jiān)測(cè)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(duì)溫度數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)獲取的環(huán)境場(chǎng)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(duì)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(chǎng)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(diǎn)，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(dòng)。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

傳統(tǒng)的模擬遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量存在，如引線誤差、多點(diǎn)切換誤差、零點(diǎn)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(shí)時(shí)采集溫度并且通過單線串口發(fā)送到ARM主機(jī)上，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示及存儲(chǔ)[2]。

（一）溫度采集子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

ATmega16是高性能、低功耗的8位AVR單片機(jī)，具備有32個(gè)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(diǎn)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(hào)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(gè)DS18B20都不相同，可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20。CPU對(duì)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(duì)應(yīng)的DS18B20做出響應(yīng)，為對(duì)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(hào)

跳過命令 CCH 該命令允許主機(jī)跳過ROM序列號(hào)檢測(cè)而直接對(duì)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(shí)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(jì)

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(duì)于用戶開發(fā)來說是非常方便。同時(shí)Qt還支持2D/3D圖形，支持OpenGL。

2.讀取、顯示、保存數(shù)據(jù)實(shí)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(jì)，主線程用于顯示溫度和界面交互響應(yīng)，創(chuàng)建了一個(gè)線程用于實(shí)時(shí)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(cè)試

在系統(tǒng)開發(fā)中，測(cè)試是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。測(cè)試主要針對(duì)本系統(tǒng)的兩個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)統(tǒng)完整測(cè)試。

ARM主機(jī)的測(cè)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(cè)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(cuò)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（10）

中圖分類號(hào)：U673.37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理

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

智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的三個(gè)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(cè)系統(tǒng)之間，即一個(gè)無形，另一個(gè)有形。對(duì)應(yīng)部位的熱感應(yīng)元件將其所監(jiān)測(cè)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(huì)對(duì)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(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)上。同時(shí)，調(diào)節(jié)端監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)也將收到同樣的數(shù)據(jù)信息。監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)對(duì)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(shí)，監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)就會(huì)發(fā)出警示信號(hào)。每個(gè)總站可以管理數(shù)百個(gè)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(cè)系統(tǒng)的組成

2.1 采集系統(tǒng)

此種技術(shù)主要是通過使用傳感器等熱感應(yīng)元件安裝在工作中散熱不是很好的部分，這就能夠時(shí)刻地對(duì)這部分元件進(jìn)行溫度采集，并能夠及時(shí)地把消息發(fā)送出去。保證采集系統(tǒng)正常工作的主要依靠力量就是交流電，為了保證能夠持續(xù)的采集信息，我們應(yīng)該準(zhǔn)備太陽能板作為后備電源。

2.2 匯總系統(tǒng)

匯總系統(tǒng)一般是由無線裝置組成的，用于收集采集系統(tǒng)傳遞過來的數(shù)據(jù)，然后通過該系統(tǒng)傳遞給總站，再由總站把溫度數(shù)據(jù)傳遞給當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)視系統(tǒng)，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的，一旦發(fā)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)異常就可以采取一定的措施來解決，保證了電力設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

隨著監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展出現(xiàn)了兩種不同的系統(tǒng)形式，一種是調(diào)節(jié)端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，另一種是站級(jí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)會(huì)把傳遞過來的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理，在發(fā)出去的同時(shí)也存儲(chǔ)在了特定的數(shù)據(jù)庫，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也方便解決以后類似問題。計(jì)算機(jī)不僅會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和存儲(chǔ)，還會(huì)自動(dòng)生成報(bào)表，能夠準(zhǔn)確地記錄下來溫度情況的時(shí)間、地點(diǎn)、原因。通過對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)定，當(dāng)設(shè)備某部分的溫度超過設(shè)定值時(shí)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。此外，監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)還具有另外一個(gè)特點(diǎn)，就是可以根據(jù)單位的需要可以設(shè)定任何一個(gè)時(shí)間段的任何一個(gè)部位的溫度查詢，方便監(jiān)測(cè)人員對(duì)設(shè)備部件的溫度控制和掌握，有利于及時(shí)的調(diào)整。

3 智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)

3.1 免于布置排線

因?yàn)椴捎昧藷o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(cè)系統(tǒng)都是整體化設(shè)計(jì)，所以免于維護(hù)。

3.3 節(jié)能

智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的各個(gè)部分均采用節(jié)能、低功率消耗設(shè)置，同時(shí)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(shí)，總站智能終端電源，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

4 智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)的對(duì)比

4.1 在智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作過程中，正因?yàn)樵谛枰O(jiān)測(cè)的設(shè)備部件上安裝了熱感應(yīng)元件，這就有助于事先系統(tǒng)對(duì)設(shè)備部件實(shí)時(shí)的準(zhǔn)確的連續(xù)的監(jiān)測(cè)，并根據(jù)每一時(shí)刻的溫度數(shù)據(jù)變化來總結(jié)出電力設(shè)備上不同部位的溫度變化規(guī)律，進(jìn)而幫助監(jiān)測(cè)人員保證電力設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了因溫度問題導(dǎo)致的設(shè)備停止工作的問題，保證了工作人員的安全。而傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是靠人力來獲取數(shù)據(jù)信息的，這不僅耗費(fèi)了大量的人力物力，而且因?yàn)槿祟愖陨淼纳碓颍豢赡鼙ＷC測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，難免會(huì)出現(xiàn)誤差，這就會(huì)導(dǎo)致電力設(shè)備存在潛在的危險(xiǎn)，如果不能及時(shí)處理，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，工作人員的安全受到威脅。

4.2 當(dāng)前這種智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的速度是十分驚人的，其預(yù)見性也是當(dāng)前人類不可比擬的，而且計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息可以根據(jù)需要隨時(shí)查閱，提高了工作效率，該系統(tǒng)存儲(chǔ)的信息量是十分龐大的。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)則需要單獨(dú)的建立一個(gè)存儲(chǔ)空間，而且隨著存儲(chǔ)信息量的不斷增加，查閱起來也不是十分方便的，已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前電力企業(yè)的發(fā)展。智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則很好地解決了這個(gè)問題，取得了非常好的效果。

5 智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的后臺(tái)監(jiān)控功能

5.1 熱感應(yīng)元器件所監(jiān)測(cè)的部位的溫度能夠?qū)崟r(shí)的傳遞給監(jiān)控計(jì)算機(jī)并于顯示屏上呈現(xiàn)出來，出現(xiàn)警示溫度時(shí)的時(shí)間及故障位置都會(huì)以數(shù)據(jù)的形式保存起來，保存期限可長(zhǎng)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(bào)出來或者以文字警示的方式顯示到屏幕上。

5.3 監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)所監(jiān)測(cè)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。

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

在國外，智能無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自從開始使用以來已經(jīng)得到了非常快速的發(fā)展。此種技術(shù)不僅僅被應(yīng)用到電力方面，在人們的生活中也被廣泛使用，提高了人們的生活質(zhì)量和安全性。人們從傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方式過渡到智能無限溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)技術(shù)的跨越式發(fā)展。這種新型監(jiān)測(cè)技術(shù)在電力設(shè)備中的應(yīng)用取得了很好的效果，正逐步的在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、生產(chǎn)等方面發(fā)展。

而在我國，真正在電力企業(yè)使用這種技術(shù)的時(shí)間比較晚，隨著多年的努力終于實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)到實(shí)踐的過程。當(dāng)前，智能無線溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用之廣自然不必闡述，這種監(jiān)測(cè)設(shè)備能夠被廣泛應(yīng)用，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于不需要布置線，節(jié)省了空間，提高了工作效率，操作起來也十分的簡(jiǎn)便。目前，我們正在努力使智能無線溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)朝著滴能耗的方向發(fā)展，這也是目前的技術(shù)難題。相信在不久的將來，我國的智能無線溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)會(huì)實(shí)現(xiàn)更好層次的發(fā)展。

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