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

篇（1）

1 系統(tǒng)概述

電站分A、B廠，總裝機容量240萬千瓦，安裝8臺機組。采用西門子S7 400的PLC從溫度傳感器直接進行數據采集，并將采集到的數據通過MODBUS發(fā)送到計算機監(jiān)控系統(tǒng)，考慮需要將數據接入到辦公網絡，已在西門子S7 PLC中安裝網卡模塊。

針對電站溫度采集系統(tǒng)現狀，構建溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的最終目的是實現機組溫度數據的采集，搭建數據實時顯示和分析，提供對機組運行狀態(tài)的實時顯示和溫度變化的分析，方便員工的遠程辦公以及進一步提升“無人值守”的電站管理原則，實現遠程辦公需要。

2 構建方案

硬件部分，在AB廠房機房各新增1臺工控機，通過局域網連與西門子S7 PLC連接，工控機另一端連接辦公網絡。服務器新增應用服務器，保證與新增工控機數據通訊正常，接收并保存工控機采集到的數據。

軟件部分，工控機端安裝專業(yè)工控軟件WINCC，通過WINCC配置測點，編寫的數據采集程序，采集WINCC中的測點數據并通過UDP協(xié)議發(fā)送至辦公網絡應用服務器。應用服務器端部署UDP數據接收程序、應用服務及開發(fā)新的應用程序，實時展現最新測點數據及其他統(tǒng)計分析功能。

系統(tǒng)數據源來自運行核心區(qū)，數據通訊采用單向UDP模式。工控機安裝有WINCC工控軟件，負責對S7 PLC進行硬件組態(tài)及對測點進行部署，工控機編寫有數據采集程序，連接WINCC軟件獲取測點數據并通過UDP協(xié)議往辦公網絡發(fā)送數據。

應用服務器安裝有UDP數據接收程序，接收并存儲工控機發(fā)送過來的測點數據供應用功能實時展現及其他統(tǒng)計分析使用。根據電力二次安防的防護要求，在工控機和應用服務器之間安裝增加隔離網閘，對生產區(qū)和信息區(qū)進行隔離。

數據通訊結構圖如下所示：

使用UDP協(xié)議進行數據傳輸，但是UDP本身是種不穩(wěn)定的協(xié)議，為了保證數據能夠正確傳輸到服務器，避免數據丟失，設計UDP數據交互流程規(guī)則。

在發(fā)送收到數據至應用服務器之前會先與應用服務器進行第一次握手，即發(fā)送數據準備信號，當在一定時間內未收到應用服務器的確認信號，工控機重發(fā)數據準備信號，正確收到應用服務器確認信號，將收到溫度數據發(fā)送至應用服務器，服務器收到數據后，會將收到數據的大小返回至工控機，工控機收到會與發(fā)送數據大小做比較，如果數據大小一致，發(fā)送數據一致命令至服務器，然后等待下次數據傳輸，如果數據大小不一致，會通知服務器進行數據重新傳輸。

3 業(yè)務功能

根據實際生產的需求，系統(tǒng)的功能設計如下：

WINCC數據采集，工控機端部署數據采集程序，連接WINCC軟件采集其部署的測點數據，全部為設備的溫度量，包括：發(fā)電機冷風溫度、鐵芯溫度、線圈溫度、下導油溫、水泵油溫、發(fā)電油溫、推力熱油、推力冷油、推力瓦溫、水導瓦溫、水導油溫、主軸密封溫度、迷宮環(huán)上溫度、迷宮環(huán)下溫度、上導油溫、上導瓦溫等。

工控機數據發(fā)送與服務器數據存儲，應用服務器部署數據接收程序并進行存儲。通過UDP協(xié)議接收工控機端發(fā)送過來的最新數據，并對數據精度存儲進行定義，保存存儲的最新數據及時有效。

實時數據圖形顯示，基于圖型的方式實時顯示對應采集點的溫度數據，方便電站專業(yè)人員對上導、下導、水導等設備運行狀態(tài)的查看。

實時數據曲線顯示，提供以曲線的方式實時查看溫度的變化情況。

歷史數據查詢功能，統(tǒng)計分析功能實現以下幾個方面的功能特點：

各種數據統(tǒng)計報表功能

多種統(tǒng)計數據視圖曲線

快捷查詢某個測點歷史數據

溫度量可以任意查詢變量及時間

可選擇和配置各數據存儲時間和歷史存儲時間段，數據存儲默認為時間為5秒，但可以由用戶進行歸檔時間設定。

對于歷史數據可以分多種模式進行統(tǒng)計，如曲線圖形分析，數據報表分析等等。

4 結束語

篇（2）

1.引言

溫度監(jiān)測系統(tǒng)廣泛應用于對溫度敏感的工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)學等現場，如通信基站機房、礦井、糧倉、智能家居等環(huán)境中。傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)需在所監(jiān)測區(qū)域布置大量的信號傳輸線，體積寵大，成本相對較高，且不能實現遠程監(jiān)測。如何解決傳統(tǒng)溫度監(jiān)測系統(tǒng)采用的有線網絡所帶來鋪設、維護等諸多不便已成為目前研究的熱點。本文提出一種基于ZigBee技術的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)，能有效解決上述的問題。ZigBee技術是一種低功耗、低成本、低速率、低復雜度的雙向的無線通信技術，它是無線傳感網絡的主流技術[1-5]。以ZigBee技術組成無線溫度傳感器網絡，由部署在監(jiān)測范圍內的微型溫度傳感器節(jié)點通過無線電通信構成的一個多跳的自組織網絡[6]，能夠實時地感知、收集和處理網絡覆蓋范圍內的溫度信息，并通過匯聚節(jié)點處理并在服務器Web網頁上，用戶可以登陸網頁進行實時監(jiān)控。

2.系統(tǒng)總體結構

2.1 系統(tǒng)的結構

本系統(tǒng)采用ZigBee技術自組網的特性，測溫節(jié)點與協(xié)調節(jié)點節(jié)點自動組成一個星型網進行通信[5]，移動終端（手機、平板電腦以及個人電腦）通過連接指定網絡后通過Web瀏覽器訪問溫度數據的網頁面顯示界面。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）數據接收顯示模塊。主要有兩大功能：1）環(huán)境溫度數據無線采集功能：測溫節(jié)點自動采集所探測環(huán)境的溫度數據，通過無線傳輸的方式把采集到的溫度數據都發(fā)送給協(xié)調器節(jié)點。2）環(huán)境溫度數據遠程實時監(jiān)測功能：系統(tǒng)采用的是B/S（Browser/Server）結構，只需一個可以訪問網頁的終端即可遠程監(jiān)測環(huán)境溫度數據。另外可以在網頁顯示界面上按需設置監(jiān)測環(huán)境溫度的上限值和下限值，環(huán)境溫度一旦超過所設置的上限值或者低于設置的下限值就會有相對應警報提醒。

3.硬件設計

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的無線單片機方案。TI公司免費提供了ZigBee聯(lián)盟認證的全面兼容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)調試工具[2-4]。

CC2530 結合了領先的RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標準的增強型8051 CPU，系統(tǒng)內可編程閃存[2]，8-KB RAM 和許多其他強大的功能。CC2530 具有不同的運行模式，使得它尤其適應超低功耗要求的系統(tǒng)。CC2530具有21個可用I/O、4個定時器、ADC 、隨機數發(fā)生器、AES加密/解密內核、DAC、DMA、Flash控制器、RF射頻收發(fā)器等眾多外設[4]。

圖2 CC2530電路

節(jié)點硬件設計：

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

圖3 硬件框架圖

協(xié)調器節(jié)點直接由上位機通過USB數據線供電。協(xié)調器節(jié)點接收所有測溫節(jié)點發(fā)送過來的數據，經過片內程序進行數據處理后，通過CC2530 ZigBee開發(fā)底板USB口把數據上傳到上位機。

4.軟件設計

系統(tǒng)實現ZigBee星形拓撲結構的網絡通信，涉及到協(xié)調器與終端節(jié)點的編程[7]。協(xié)議器負責建立網絡并進行維護，接收各不同的終端節(jié)點發(fā)送過來的溫度信息融合后再進行控制。終端節(jié)點必須加入協(xié)調器組建的網絡中，并開始定期采集溫度并發(fā)送到協(xié)調器上。協(xié)調器把融合后的溫度經過串口在Web服務器上，供指定用戶登陸站點進行訪問。

協(xié)調器上電后，根據編譯時指定的參數，選擇適合當前通信環(huán)境的網絡號以及信道來建立星形網[6]。協(xié)調器的程序圖如圖4所示。

終端節(jié)點上電并初始化硬件以及協(xié)議棧后，會搜索是否存在著對應編號的ZigBee網絡[3]，如果存在則加入對應的無線網絡，然后啟動定期采集溫度數據，并發(fā)送至協(xié)調器。

圖4 協(xié)調器與終端節(jié)點軟件流程圖

Web服務器顯示界面是基于MyEclipse Enterprise Workbench 9.0平臺的，用Jsp技術實現的基于Web的串口通信方法。頁面利用Jsp技術實現了數據的顯示功能，然后利用JavaBean和Servlet在后臺獲取串口的數據，并通過Json對象將數據傳送到前端頁面。最后利用Ajax技術實現了頁面的定時自動刷新更新數據，以及利用JavaScript技術實現了頁面按鈕和功能事件的觸發(fā)。

5.顯示界面

網頁顯示界面分為數據顯示區(qū)域和參數設置區(qū)域兩大部分。顯示區(qū)域內分別顯示傳感器編號、獲取時間以及溫度值共三項數據內容。參數設置區(qū)域里需要設置的主要參數有四個，分別是串口號、波特率、高溫警告和低溫警告，其他均保持默認即可。顯示界面可以獲取各個節(jié)點發(fā)送回來的溫度數據，且用戶通過高溫警告與低溫警告來進行溫度保護。

圖5 工作界面

6.結論

本文通過實現基于ZigBee的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)，實現對溫度敏感的環(huán)境實施遠程監(jiān)控?？梢酝ㄟ^布置多個終端節(jié)點來監(jiān)控多個區(qū)域的溫度，可以應用的范圍的很廣，該系統(tǒng)具有低功耗，低成本，結構簡單，無人值守，檢測準確度高，抗干擾能力等優(yōu)點，能夠長時間穩(wěn)定地工作，具有很高的應用價值。

參考文獻

[1]王小強，歐陽駿，黃寧淋.ZigBee無線傳感器網絡設計與實現[M].北京：化學工業(yè)出版社，2012，05.

[2]李文促，段朝玉.ZigBee2007/PRO協(xié)議棧實驗與實踐[M].北京：北京航空航空大學出版社，2009.

[3]Shahin Farahani.ZigBee Wirless Networks and Transceivers[M].北京：北京航天航空大學出版社，2013，08.

[4]高守瑋，吳燦陽.ZigBee技術實踐教程[M].北京：北京航空航天大學出版社，2009，06.

[5]蔣挺，趙成林.紫蜂技術及其應用[M].北京：北京郵電大學出版社，2006.

[6]孫利民，李建中，陳渝，等.無線傳感網絡[M].北京：清華大學華出版社，2005.

[7]武風波，強云霄.基于ZigBee技術的遠程無線溫濕度測控系統(tǒng)的設計[J].西北大學學報（自然科學版），20084，38（5）.

本文屬廣州市教改項目（No.2013A022）資助;華軟校級項目（No.ky201206）資助。

篇（3）

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

0引言

我們在實際生產過程及現實生活中，需要測量很多設備及實物的溫度，但有些卻無法或不容易進行接觸式的溫度測量，如測量運行中的機床軸瓦溫度、用電設備配電箱中各電器的溫度、或其它特殊設備的溫度等等。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行改造、不易損毀、易于維護等優(yōu)點，其測量的精度也能滿足±監(jiān)測設備工作狀態(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)現場使用。

1 機床溫度監(jiān)測系統(tǒng)設計方案

熱誤差成為影響機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，以保證機械加工的質量。因此，本設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)境溫度和目標溫度的特點，配合單片機控制可成為一個測量距離達30米的非接觸式的溫度測量計。同時也解決了在機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，經過主控端的處理，利用無線傳輸雙向通信技術，在主控端顯示模塊顯示出來，并經過設定一個高溫報警限值，實現溫度監(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模組數據處理是整個系統(tǒng)的重要組成部分，通過模組端口位寄存器的功能選擇，軟件設置，讀取傳感器的溫度值；

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

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，以實現數據的無線傳送，并予以顯示。

各環(huán)節(jié)的功能實現：

1）TN-9內部具有5位寄存器，其中Item 存放的的是目標和環(huán)境溫度值，可通過功能口A端口來設定，MSB、LSB分別存放數據的高8位和低8位，Sum 則Item+MSB+LSB=SUM， CR 0DH，結束碼，信號清零。通過單片機讀出TN9的溫度值，軟件實現在后面提到；

2）單片機選用AT89S51，低成本，功能足以實現；

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計

2.1 TN－9紅外傳感器模組

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

2.2 控制單元

AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(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： 用于數據傳送及信號控制，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換結果。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，抗干擾能力強和顯示形式靈活等優(yōu)點。

3 系統(tǒng)軟件電路的分析與設計

圖2發(fā)射部分主要流程圖

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

系統(tǒng)整體程序設計發(fā)射/接收部分主要流程圖如圖2所示。

4結論

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

在取得結果的同時，系統(tǒng)還有待改進和擴展的地方，如進行與計算機上位通信擴展，該系統(tǒng)不僅可用于機床溫度監(jiān)控，還可適用于其它工業(yè)現場的高溫監(jiān)控，這將有利于提高工業(yè)水平，提高生產效率和經濟效益。

參考文獻

[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系列單片機接口電路與應用程序實例[M].北京：北京航天航空大學出版社，1990：35-42.

篇（4）

關鍵詞:光纖通訊 遠程監(jiān)測 溫度監(jiān)測 系統(tǒng)研制

1、研究光纖通訊遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)的目的

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

溫度是現代生產過程中的一個非常重要的參數,它可以決定生產最后的產物。對于“溫度”這個概念,我們應該用全新的理念去解釋,它不同于以往單純的“溫度”,現在以一種溫度監(jiān)測系統(tǒng)而存在。所以對溫度的監(jiān)測是保證產品質量和生產安全的重要手段。目前,溫度自動監(jiān)測技術在我國的工業(yè)生產中應用已非常普遍。這為我國的工業(yè)發(fā)展作出巨大貢獻。

但是,如何把光纖系統(tǒng)和溫度監(jiān)測系統(tǒng)有機的聯(lián)系在一起,我們還面臨著問題。在工業(yè)上,大多數是采用有線的傳輸方式。但是,遠距離的線路鋪設,后期維護的成本過高,引線過長等等問題導致整個系統(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、運行穩(wěn)定不出差、采集速度快速迅捷、自動化程度相對較高的實時溫度監(jiān)測系統(tǒng),保障系統(tǒng)的安全運行是非常必要的。

2、光纖通訊的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計

2.1 設計緣由及案例分析

我們就拿油田的開采為例來說明光纖通訊的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)的總體設計。在油田中剛剛開采的石油一般都呈稠狀,在低溫下,油很容易凍結呈塊狀,從而把導管堵塞,所以在石油的輸送過程中我們必須對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,石油堵塞管道時有發(fā)生,這就說明管線能否及時伴熱是管道能否正常輸送的關鍵因素?，F在主要采用高溫蒸汽與高溫燃氣水套爐伴熱這兩種的伴熱方式,而伴熱設備是否正常工作的重要指標以溫度作為考核的。

現在對于伴熱線管道檢測所采用的方法主要是人工現場檢測各管線溫度,但是在冬天這種環(huán)境惡劣,溫度低下,工作量又相當龐大等因素的影響,會使工作效率降低,有時管道的堵塞等顯而易見的問題都難以及時發(fā)現。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寒地區(qū),這個地區(qū)冬季氣溫很低,而且會持續(xù)出現低溫現象,造成石油輸出的困難。所以,研制一套完善的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)我們迫在眉睫。

2.2 系統(tǒng)總體設計原理

我們就對東北某石化煉油廠內輸油管道伴熱線研制的一套遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)進行分析。根據石化煉油廠的實際情況,確定了使用太陽能供電的光纖網絡通訊方案。對于系統(tǒng)的下位機部分,使用溫度傳感器與智能采集模塊,采集和處理信息信號。研究了一種便宜的,低功耗的近距離無線組網通訊技和網絡拓撲結構的特點,對各層幀結構及協(xié)議結構的工作原理進行分析與探討,通過設置和調試S02系列通訊模塊,我們完成低功耗的近距離通訊技術的遠端數據采集與傳輸這一艱難的技術。并且確定了光纖通訊網絡的架構和網絡通訊所必須的硬件設備,并完成了對各種硬件設備的設計與選用以及設備間相互通訊的調試,我們更采用互聯(lián)網這一新穎快速的工業(yè)組態(tài)軟件實現了對溫度監(jiān)測系統(tǒng)遠程監(jiān)測的目的。而在系統(tǒng)的上位機的監(jiān)測部分,通過對軟件的需求及功能分析,在網際組態(tài)的基礎上開發(fā)和研制出中心監(jiān)測這一重要軟件。這個軟件的開發(fā),使得我們實現對溫度和濕度等重要參數的隨時監(jiān)測、遠程攝像監(jiān)測、超越界限報警、數據隨時記錄和查詢以及用戶個人管理等功能,并設計了一套令客戶滿意的監(jiān)控界面。這個控制界面簡潔易上手。我們經過一段時間的試運行,發(fā)現這個系統(tǒng)具有這些優(yōu)點:通信穩(wěn)定沒偏差,傳輸速度很快,操作簡單上手,數據可靠有保證,系統(tǒng)運行正常,可以滿足伴熱線管道溫度監(jiān)測的需求。

遠程控制我們可以采用系統(tǒng):以低功耗,高性能CMOS8位系列單片機為控制單元,并采用Dallas單線數字溫度傳感器DS18820采集現場溫度數據而設計的遠程溫度控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)具有的優(yōu)點如下:結構新穎、電路簡單而且方便控制,其監(jiān)控的溫度范圍為-55℃～99℃,完全符合當地的溫度,溫度值顯示的精度為0.01,可以自由設置控制溫度的上、下限。如果系統(tǒng)超過設置上、下限溫度,該系統(tǒng)還可以自動報警。

3、光纖通訊的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)的應用

隨著科學技術的不斷發(fā)展,光纖通訊的遠程溫度檢測系統(tǒng)應用于許多領域。光纖光柵溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)是一種全新的在線溫度監(jiān)測報警系統(tǒng),具有防爆的特點;煤礦安全也成為社會關注焦點,煤礦中各類系統(tǒng)相互獨立,通訊簡單可靠,在煤礦遠程通訊中的CAN-bus已被西北東北多個地方采用,大大減少了煤礦事故的發(fā)生,光纖通訊遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)應用于各個行業(yè)。

4、結語

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

參考文獻

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

篇（5）

中圖分類號：TM564 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（b）-0027-02

在電氣設備的監(jiān)測系統(tǒng)中，溫度的監(jiān)測是重要任務之一。溫度受其它參數變化的影響而升高，而溫度的升高又影響其它參數的變化，特別是與絕緣電阻值的相互關聯(lián)程度更是密不可分。電氣設備過熱特別是各部連接點的過熱經常發(fā)生，它是造成電氣設備故障的主要原因之一，也是點檢人員巡視檢查電器設備的主要任務。電器設備連接點的過熱主要是由設備過負荷運行和負荷突變的影響、設備老化變形、導體連接點松動、接觸電阻大等原因產生，不少情況下會因為接頭處局部發(fā)熱而發(fā)展成設備燒毀事故。為使過熱部分能夠及時發(fā)現，這樣就要求電器設備對有可能產生過熱的部位都要進行溫度變化監(jiān)視、測量。因此對封閉式的高壓開關設備的觸頭和接頭部位的運行溫度進行實時監(jiān)測，對于保障開關設備的安全運行，乃至電網的正常運轉都具有十分重要的意義。第一煉鐵廠燒結車間高壓配電室使用的都是中置式高壓柜，柜內接點較多，在設備運行時無法打開柜門檢查，而停電后又不能使過熱點表現出來，所以過去靠人的感覺的檢測方法，如果不出現變形、變色、有氣味等要發(fā)現存在過熱現象是相當困難的。因此傳統(tǒng)的靠“五感”為主的點檢方式，已不能滿足現在設備（特別是高壓設備）的點檢要求。為了能夠準確、實時的監(jiān)測高壓柜的各接點溫度，在3#燒結機工程的高壓系統(tǒng)中，引進了接點溫度在線檢測系統(tǒng)。接點溫度在線檢測系統(tǒng)的使用，較好的解決了接點溫度的在線檢測、實時數據查詢和超溫報警的難題。

1 接點溫度在線檢測儀與其他測溫設備的比較

目前使用較多的測溫設備有：示溫貼片、紅外測溫儀、無線溫度在線檢測系統(tǒng)等。紅外測溫儀由于無法對密封在開關柜內的接點進行監(jiān)測，不能實現實時的在線監(jiān)測，所以不適用于高壓開關柜的接點監(jiān)測。燒結的1#、2#機高壓柜目前都是使用示溫貼片來檢測接點溫度。雖然也能起到測溫效果，但與3#機使用的接點溫度在線監(jiān)測系統(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，點檢時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靜觸頭發(fā)熱情況，其次是接點溫度是隨電氣設備的負荷的變化而變化的。當監(jiān)視的電氣設備連接點發(fā)生了不同程度的過熱時，現用的“示溫貼片”不能準確地反映溫度變化的趨勢。這就給及時發(fā)現設備隱患帶來了不便。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，要到現場檢查才能發(fā)現，不具備遠程實時顯示、查詢和報警功能。而接點溫度在線檢測系統(tǒng)則能夠彌補示溫貼片在這些方面的不足，極大地方便了設備點檢人員對高壓設備接點溫度的監(jiān)測。

2 接點溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理

通過固定在被測接點上的無線溫度傳感器，采集被測接點的溫度信號，將此溫度信號經過與傳感器相連的發(fā)射模塊發(fā)送到接收模塊，接收模塊經數據線與接點溫度檢測儀相連，接收到的信號經處理后與預設的溫度值進行比較，如超出預設值接點溫度檢測儀將發(fā)出報警信號。同時后臺管理系統(tǒng)讀取接點溫度檢測儀的信號，發(fā)出相應的報警，提醒值班人員引起關注。

3 在3#燒結機的應用

第一煉鐵廠3#燒結機共有36臺中置式高壓柜。中置式高壓開關柜的一次設備分布在3個相互獨立的隔室內，分別是開關室、母線室、出線室。按有關的規(guī)程要求，除實現電氣連接、控制、通風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、斷路器的動靜觸頭、電纜的接頭都是發(fā)熱點且都處在密封柜內，運行中的柜門禁止打開，點檢人員無法通過正常的監(jiān)視手段發(fā)現發(fā)熱缺陷。發(fā)熱嚴重時接頭會變紅甚至熔斷，將直接造成重大的生產事故。

在3#燒結機高壓系統(tǒng)設計之初，出于對燒結電氣維檢人員少、設備多、高壓配電室無人值守、以及方便點檢人員對高壓柜電纜頭和柜內接點溫度的監(jiān)測等因素的考慮。采用了一套接點溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由一個后臺管理系統(tǒng)和36個單機系統(tǒng)組成。

單機系統(tǒng)中每個高壓柜共采集九個點的溫度信號，分別是：A、B、C三相的上觸點；A、B、C三相的下觸點；和A、B、C三相電纜頭；這九個點溫度信號的采集已基本能夠滿足對本柜接點溫度監(jiān)測的需求。每臺高壓柜的接線室面板上裝有一個溫度監(jiān)測儀，接線室內裝有電源模塊和信號接收模塊，在高壓值班室設有一個后臺管理系統(tǒng)。將每個高壓柜的溫度信號經過通信接口傳送到后臺，這樣點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的溫度情況。其后臺監(jiān)控的主顯示畫面如圖1所示。

3.1 基本設置

值班或點檢人員可通過后臺管理系統(tǒng)對裝置進行多種所需的設置，其基本設置有：溫度巡檢時間間隔；溫度采樣時間間隔；記錄保存最大時間間隔；系統(tǒng)超限報警溫度；三相溫度差報警；系統(tǒng)溫升異常報警時間間隔、溫升度數；報警信號持續(xù)時間；報警音設置；根據有關規(guī)定，變配電場所設備的各部位溫度一般不超過70℃，個別部位最高不超過80℃。具體的參數設置可由管理人員根據實際情況進行設置。該廠的系統(tǒng)參數設置如圖2所示。

3.2 數據查詢

利用該系統(tǒng)的數據查詢功能可對：報警事件、溫升異常報警、故障記錄、事件日志、歷史數據（歷史曲線、歷史記錄、各接點溫度比較條形圖）、溫度數據匯總等進行查詢。值班或點檢人員可通過這些功能查詢到每一臺高壓柜在某個時間接點溫度的情況。對于一些重要設備的溫度變化趨勢可通過歷史曲線的查詢來了解，結合當時的環(huán)境溫度的情況對接點溫度進行分析，可以對設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，在溫度異常報警方面已有體現。

例一、2011年2月27日大夜班零時左右，3#機主抽供電柜報警，溫度超限，當班的值班人員經過檢查，發(fā)現接點溫度75℃。遂立即要求停機檢查，發(fā)現電纜接線有松動的現象。緊固電纜后重新開機，報警消除，避免了一起電機燒損的重大設備事故。

例二、2011年6月5日3#燒結機溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)后臺監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報警，顯示機尾風機溫度超限，經過電氣人員的認真檢查，會同機械部門現場檢查結果，確認電氣部分不存在問題。溫度超限是由于風機軸承損壞導致電流增大而引起。由于問題被及時發(fā)現，并得到及時處理，成功的避免事故進一步擴大。保證了設備的安全運行。事故發(fā)生時的溫度曲線如圖3所示。

3.4 系統(tǒng)的的擴展性

燒結3#機的接點溫度檢測系統(tǒng)，在設計時預留有接口，在今后時機成熟的時候可以將3#機的變壓器一、二次接頭以及低壓柜母線、低壓大功率電機、生產關鍵設備的接觸器等設備的接點溫度信號，納入系統(tǒng)進行統(tǒng)一管理。擴展時只需增加相應的檢測元器件，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，當電池電壓低于3.6V的時候發(fā)送出來的信號有失真現象。（2）曲線的Y軸數值被限定在100℃不能自動隨Y軸曲線改變而改變。這給超過100℃接點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，對故障分析不便。

4 結語

接點溫度在線檢測系統(tǒng)在3#燒結機投用以來，對高壓設備的點檢起到了較好的輔助作用。采用接點溫度在線檢測系統(tǒng)較好的彌補了維修人員不足和受現場環(huán)境限制等因素而導致的無法全面有效點檢問題，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場高壓設備運行時的溫度變化情況，對溫度出現異常的設備，運行人員可根據系統(tǒng)數據采取相應的措施，保證設備隱患能夠被及時發(fā)現。為設備的預防性維護提供了相應的依據。因而采用該系統(tǒng)可以對生產的自動化控制和保障生產順利進行起到重要作用。

參考文獻

篇（6）

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

0 引言

隨著溫室大棚種植技術的不斷發(fā)展應用，現代農業(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，會影響到各種農作物的生長，從而導致大棚的效益下降。由此，便需對大棚溫度實時的、精確的監(jiān)測。但是目前，國內的很多溫室大棚溫度監(jiān)測仍然采用的是以單片機控制為核心的傳統(tǒng)有線監(jiān)測系統(tǒng)。這種監(jiān)測系統(tǒng)通過采用復雜的電纜將其各部件連接并進行數據傳輸，系統(tǒng)具有布線復雜、局限性強以及設備維護困難等問題。

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

1 ZigBee9技術簡介

ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術或無線網絡技術，是一組基于IEEE批準的802.15.4無線標準研制開發(fā)的有關組網、安全和應用軟件方面的技術，主要適合于承載數據流量較小的業(yè)務，可嵌入各種設備中。網絡功能是ZigBee最重要的特點，也是與其他無線局域網(WPAN)標準不同的地方。在網絡層方面，其主要工作在于負責網絡機制的建立與管理，并具有自我組態(tài)與自我修復功能。

傳統(tǒng)農業(yè)主要使用孤立的、沒有通信能力的機械裝置，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成的比較復雜的ZigBee網絡后，農業(yè)將可以逐漸地轉向以信息和軟件為中心的生產模式，使用更多的自動化、網絡化、智能化和遠程控制的裝置來耕種。ZigBee技術已廣泛應用于現代精確農業(yè)。

2 系統(tǒng)的硬件結構組成

整個無線測溫裝置硬件由無線節(jié)點和協(xié)調器兩大部分組成。通常，一套裝置只有一個協(xié)調器，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濟型方面考慮。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部結構主要由溫度傳感器、A/D轉換器、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換的讀寫操作，可簡化線路，節(jié)省I/O資源，提高經濟性。系統(tǒng)可將檢測到的溫度信息數字化，采用9位數字方式直接讀取溫度，其典型轉換時間僅為1s。

無線射頻CC2430芯片的是完全符合ZigBee技術的2.4GHz射頻系統(tǒng)單芯片，適用于各種無線網絡節(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：信息采集終端、信息收集終端、信息顯示終端。

溫度數據由DS1820采集之后傳給節(jié)點，之后經兩塊ZigBee模塊的無線通信把溫度值傳給協(xié)調器，最后通過串口把溫度值顯示出來。在進行多點通信時，裝置中每個協(xié)調器可連接多達255個節(jié)點。不僅可以極大的解決傳統(tǒng)有線設備的布線問題，還可節(jié)約大量導線，提高設備經濟性。

1）信息采集終端：主要指是無線節(jié)點。從經濟性及便利性方面考慮主要采用的是由數字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行溫度檢測的各個地點，節(jié)點之間通過射頻進行無線通信。工作中，終端在無線節(jié)點的增加或者刪除時，可快速的對網絡拓撲結構進行調整，實現網絡的自我修復從而保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。溫度傳感器在與協(xié)調器綁定進行溫度檢測后，檢測到得溫度通過無線通信發(fā)送到協(xié)調器；

2）信息收集終端：主要是指協(xié)調器。協(xié)調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)網絡的建立與維護，與無線節(jié)點間實現綁定的建立，接收由無線節(jié)點通過ZigBee無線網絡發(fā)送過來的溫度數據，并實現數據的存儲及匯總。之后，通過RS-232串口將采集到得溫度數據信息傳送到上機位，以便對數據進一步處理；

3）信息顯示終端：主要是指上機位。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據儲存并做進一步的處理后顯示。其中溫度值的顯示是以16進制形式顯示的，再做進一步處理是可以對其十進制化。實驗時，裝置在室溫情況下測量得到的數據溫度值為16+11=27攝氏度，較為準確。

4 結論

基于ZigBee的溫度檢測系統(tǒng)實現的是溫度的無線檢測，設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)布線等復雜的問題，適合工業(yè)級要求，有較高的實用價值。

參考文獻

篇（7）

中圖分類號：TP302.1 文獻標志碼：A 文章編號：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)護中心（NICU）接受看護。中國隨著二胎政策的全面放開，勢必面臨著NICU病人增多，護理難度增大等問題。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，提高早產兒的存活率，但新生兒體溫的采集和監(jiān)測都還停留在人工測量、記錄階段，消耗大量的人力物力，工作效率低，對新生兒身體狀況指標缺乏及時的了解，造成護理安全隱患。如何通過ZigBee無線傳感網絡框架將獨立的嬰兒培養(yǎng)箱整合到一個完整的監(jiān)測系統(tǒng)內，使培養(yǎng)箱箱溫和新生兒體溫變化實時地呈現到護士工作站PC端界面，從而減輕護士工作量，提高效率，這些是本文討論和研究的重點。

1 系統(tǒng)架構設計

ZigBee無線通信技術使用2.4GHz波段，采用跳頻、擴頻技術，可與254個節(jié)點聯(lián)網，是一種低功耗、低成本、時延短的短距無線通訊技術[1]，與傳感器結合就能組建ZigBee無線傳感網絡，實現一點對多點通信，ZigBee網絡節(jié)點按功能分為三大類：協(xié)調器節(jié)點、路由器節(jié)點、終端節(jié)點。

協(xié)調器節(jié)點主要功能是啟動ZigBee無線網絡，接收終端采集節(jié)點、路由節(jié)點發(fā)送的數據，在系統(tǒng)中實現數據的匯聚和與PC機的串口通信。路由節(jié)點與協(xié)調器節(jié)點組成數據傳輸網絡，主要負責接收采集節(jié)點發(fā)送的數據包并將數據包進行路由，傳送至協(xié)調器。終端采集節(jié)點實現的功能主要包括狀態(tài)指示、數據采集、與路由節(jié)點協(xié)同實現體溫數據的發(fā)送，并在保證工作性能的情況下盡量降低功耗。

根據實際情況和用戶的需求，一定數量的節(jié)點可以組成3種不同拓撲結構的網絡，分別是星形網絡、樹形網絡和網狀網絡[2]。由于NICU區(qū)域面積較大監(jiān)護病人較多，因此本系統(tǒng)在這樣場所使用樹形網絡。

本系統(tǒng)使用基于ZigBee的WSN技術，借鑒了國內外醫(yī)療監(jiān)護研究經驗，設計了系統(tǒng)架構圖，如圖1所示。其中S1，S2，S3……分別代表各個保溫箱的溫度信息采集終端節(jié)點，系統(tǒng)框架由數據采集終端節(jié)點、路由節(jié)點、協(xié)調器節(jié)點、護士站PC監(jiān)護終端和數據庫五部分組成。

溫度信息采集終端節(jié)點可實時進行新生兒體溫和培養(yǎng)箱箱溫的信息采集。路由節(jié)點負責數據包轉發(fā)和子節(jié)點管理，擴大網絡覆蓋范圍。協(xié)調器負責建立并維護網絡，發(fā)揮網關的作用，收集節(jié)點采集的生理信息和網絡布局信息，通過UART的方式傳到與之相連的護士站PC監(jiān)護終端，終端的應用程序將數據進行分析、以動態(tài)體溫單的形式展示并將病人信息體溫數據及時存儲到數據庫中。

篇（8）

引言

 

隨著通信技術的發(fā)展和自動化水平的提高，溫度的遠程監(jiān)測已經成為許多跟溫度有關的行業(yè)進行安全生產和減少損失采取的重要措施之一。在實際場合中由于監(jiān)測點分散、偏遠以及時間限制等原因，采用傳統(tǒng)的溫度測量方式周期長、成本高，而且測量員必須到現場進行測量，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技術的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)方案，采用AT89C51單片機和DS18B20數字溫度傳感器實現現場溫度數據的采集和處理，再通過GPRS模塊TC39i實現遠程的數據傳輸和接收。目前，雖然3G技術已經開始推廣，但并沒有普及，同時由于受到硬件成本和運營商通信資費的約束，GPRS技術在相當長時間內還是進行無線數據傳輸的首選。

1  系統(tǒng)總體設計

系統(tǒng)的總體設計思路是將溫度采集模塊采集到的數據通過GPRS模塊發(fā)送到監(jiān)控計算機上。溫度傳感器把監(jiān)測現場的溫度處理發(fā)送給AT89C51單片機，溫度數據通過單片機處理，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)送過來的數據，通過RS232通信接口連接GPRS模塊實現與上位機通信，將數據上傳至上位機，實現在上位機中對監(jiān)測現場溫度的遠程分析、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)硬件設計

現場溫度采集模塊是一個現場實時監(jiān)測設備，可以獨立穩(wěn)定運行，對監(jiān)測的溫度數據進行運算處理、狀態(tài)分析和實時顯示。GPRS通信模塊的功能則是將數據實時傳送到監(jiān)控計算機。

2.1  單片機外圍電路設計

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

圖 2 單片機外圍電路

2.2 溫度采集電路設計

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

本設計中，DS18B20的1腳接地，2腳為數據輸入端，3腳接VCC，2腳與3腳間接上一個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通信模塊設計

TC39i 的供電電源為3.3～4.8V ，典型值為4.2V。當電壓低于3.3V 時，模塊可自動關機，同時模塊在不同工作模式時電流不同，在發(fā)射脈沖時電流峰值高達2 A ，在此電流峰值時，電源電壓下降值不能超過0.4 V ，所以對電源的要求很高。本設計中穩(wěn)壓電源部分由LM2576S將外部+5V的直流電壓轉換成為4.2V ，為整個系統(tǒng)提供供電電壓同時產生MAX323 所需的高電平。

TC39i 的啟動電路由AT89C51來實現。模塊上電10ms后,為保證整個系統(tǒng)正常啟動，IGT信號必須在保持大于100ms 的低電平再階躍到高電平，且下降沿時間要小于1ms。啟動后，IGT信號應保持高電平。

TC39i 的基帶處理器集成了一個與ISO7816- 3ICCard標準兼容的SIM卡接口。為了適應外部的SIM卡接口，該接口連接到ZIF引腳。TC39iZIF 連接器為SIM卡接口預留了6個引腳，SIMPRES 引腳用來檢測SIM卡支架中是否插有SIM卡。當插入SIM卡，該引腳置為高電平時，系統(tǒng)方可進入正常的工作狀態(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)軟件設計

系統(tǒng)的軟件設計主要包括監(jiān)測對象溫度的采集程序和GPRS通信程序。系統(tǒng)軟件設計的重點在于單片機的編程。通過向TC39i寫入不同的AT指令完成多種功能。

3.1 軟件的總體設計

在總體程序流程圖中，系統(tǒng)軟件的重點在于對單片機的編程。包括向AT89C51對TC39i的初始化以及對串行口通信速率、短消息模式、短消息中心號碼的初始化。這些初始化指令是通過AT指令寫入的，因此在編程時將這些常用到的AT指令編成表格，存放在AT89C51的程序存儲器內，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)送數據內容不一致，對應的流程一致。

圖5  系統(tǒng)軟件總體流程圖

3.2 溫度采集程序設計

先復位DS18B20，然后單片機等待DS18B20的應答脈沖。一旦單片機檢測到應答脈沖，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，就可以使用內存操作命令，啟動溫度轉換，延時一段時間后，等待溫度轉換完成。再發(fā)起跳過ROM匹配操作命令，然后讀暫存器，將轉換結果讀出，并轉為顯示碼，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通信程序設計

GPRS通信程序是實現采集到的現場溫度數據遠程無線傳輸的關鍵。單片機要將溫度數據通過GPRS模塊傳輸前，必須先對GPRS模塊初始化，然后讀取溫度傳感器送來的溫度數據，然后向GPRS模塊發(fā)送指令，完成溫度數據的遠程無線傳輸。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  結論

本文采用AT89C51單片機、DS18B20數字溫度傳感器和TC39i無線傳輸模塊實現了溫度的遠程監(jiān)控。系統(tǒng)結構簡單、性價比高，可應用于養(yǎng)殖場、糧庫、電力機房等測溫和控制領域，有著廣泛的應用前景。

參考文獻:

[1]平，曹巧媛等.單片機原理與接口[M]，清華大學出版社，2007.

[2]韓斌杰等.GPRS原理及其網絡優(yōu)化[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

篇（9）

中圖分類號：TP274+.2 文獻標識碼：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

在工農業(yè)生產環(huán)境以及公共場所、家庭環(huán)境中，溫度數據作為主要監(jiān)測因素顯得越來越重要，溫度的遠程監(jiān)控問題尤其應用領域越來越廣泛。目前溫度監(jiān)控系統(tǒng)主要使用在需要對溫度數據信息進行實時獲取的環(huán)境場合，比如：藥品生產車間、溫室蔬菜水果大棚中、禽類孵化房、服務器機房等。

二、系統(tǒng)軟硬件環(huán)境

監(jiān)控系統(tǒng)主機采用SAMSUNG公司的微處理器S3C2410，該芯片基于ARM9架構，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，溫度傳感器DSl8B20電路，以及單總線串口電路。

嵌入式Linux（Embedded Linux）是指對標準Linux經過小型化裁剪處理后，適合于特定嵌入式應用場合的專門Linux操作系統(tǒng)。嵌入式Linux具有低成本、高性能、網絡和廣泛的硬件支持等優(yōu)點，在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中有廣泛的應用。本系統(tǒng)采用Linux-2.4內核，支持yaffs2根文件系統(tǒng)和帶有完善的設備驅動。

三、系統(tǒng)設計與實現

傳統(tǒng)的模擬遠距離溫度測量存在，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公司生產的可以組網的數字溫度傳感器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主機上，對數據進行實時顯示及存儲[2]。

（一）溫度采集子系統(tǒng)設計

ATmega16是高性能、低功耗的8位AVR單片機，具備有32個可編程的I/O口。用于控制數字溫度傳感器DS18B20進行多點溫度采集和溫度數據上傳ARM主機通訊。

DS18B20內部結構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的DS18B20做出響應，為對其讀寫做準備。

查詢命令 F0H 查詢總線上DS18B20的數目及其64位序列號

跳過命令 CCH 該命令允許主機跳過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容，復位命令終止讀出。

轉換命令 44H 該命令使DS18B20立即開始溫度轉換

采集溫度的實現的程序流程：如圖1所示。

圖1.DS18B20流程圖

（二）ARM主機端設計

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、保存數據實現。完成溫度數據讀取、顯示、保存的程序使用多線程設計，主線程用于顯示溫度和界面交互響應，創(chuàng)建了一個線程用于實時監(jiān)聽串口的數據讀入，把讀入的數據傳送給主線程顯示，如果有用戶要求保存溫度數據的命令，還要把溫度數據寫入文件系統(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)進行測統(tǒng)完整測試。

ARM主機的測試內容主要有溫度數據同步、溫度數據顯示、溫度數據保存結果。從顯示窗口觀測到的數據與單片機LCD顯示的數據完全一致，沒有出現丟包，發(fā)錯包的現象。通過文件系統(tǒng)保存的數據內容查看到的溫度數據也與顯示數據完全一致。

篇（10）

中圖分類號：U673.37 文獻標識碼：A

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)調工作，實現了電力設備溫度的實時、準確、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。對應部位的熱感應元件將其所監(jiān)測到的溫度信息通過無線通信設備傳輸到匯總系統(tǒng)的總站，總站將會對收集到的所有溫度信息進行分類整理、分析并處理，再將處理完畢的數據信息傳輸到監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測計算機上。同時，調節(jié)端監(jiān)測計算機也將收到同樣的數據信息。監(jiān)測計算機對接收到的數據信息進行二次處理分析，當處理所得數據結果超高設定的極限值時，監(jiān)測計算機就會發(fā)出警示信號。每個總站可以管理數百個子站，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)

此種技術主要是通過使用傳感器等熱感應元件安裝在工作中散熱不是很好的部分，這就能夠時刻地對這部分元件進行溫度采集，并能夠及時地把消息發(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，我們應該準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)傳遞過來的數據，然后通過該系統(tǒng)傳遞給總站，再由總站把溫度數據傳遞給當地的監(jiān)視系統(tǒng)，這樣就能夠實現實時監(jiān)測的目的，一旦發(fā)現溫度數據異常就可以采取一定的措施來解決，保證了電力設備的正常運行。

2.3 監(jiān)測系統(tǒng)

隨著監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展出現了兩種不同的系統(tǒng)形式，一種是調節(jié)端監(jiān)測系統(tǒng)，另一種是站級監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)中的計算機會把傳遞過來的溫度數據進行分析、整理，在發(fā)出去的同時也存儲在了特定的數據庫，不僅實現了對電力設備的實時監(jiān)測，也方便解決以后類似問題。計算機不僅會對數據進行分析和存儲，還會自動生成報表，能夠準確地記錄下來溫度情況的時間、地點、原因。通過對計算機進行系統(tǒng)設定，當設備某部分的溫度超過設定值時就會自動報警。此外，監(jiān)測計算機還具有另外一個特點，就是可以根據單位的需要可以設定任何一個時間段的任何一個部位的溫度查詢，方便監(jiān)測人員對設備部件的溫度控制和掌握，有利于及時的調整。

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備，所以不用布置排線，熱感應元件的安裝更方便。

3.2 免于經常的維護

智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)都是整體化設計，所以免于維護。

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、低功率消耗設置，同時應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。

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

4.1 在智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)工作過程中，正因為在需要監(jiān)測的設備部件上安裝了熱感應元件，這就有助于事先系統(tǒng)對設備部件實時的準確的連續(xù)的監(jiān)測，并根據每一時刻的溫度數據變化來總結出電力設備上不同部位的溫度變化規(guī)律，進而幫助監(jiān)測人員保證電力設備的正常運轉，避免了因溫度問題導致的設備停止工作的問題，保證了工作人員的安全。而傳統(tǒng)的監(jiān)測技術主要是靠人力來獲取數據信息的，這不僅耗費了大量的人力物力，而且因為人類自身的生理原因，不可能保證測量數據的準確性，難免會出現誤差，這就會導致電力設備存在潛在的危險，如果不能及時處理，就會導致設備出現故障，工作人員的安全受到威脅。

4.2 當前這種智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的速度是十分驚人的，其預見性也是當前人類不可比擬的，而且計算機存儲的數據信息可以根據需要隨時查閱，提高了工作效率，該系統(tǒng)存儲的信息量是十分龐大的。傳統(tǒng)的監(jiān)測技術則需要單獨的建立一個存儲空間，而且隨著存儲信息量的不斷增加，查閱起來也不是十分方便的，已經不適應當前電力企業(yè)的發(fā)展。智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)則很好地解決了這個問題，取得了非常好的效果。

5 智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)的后臺監(jiān)控功能

5.1 熱感應元器件所監(jiān)測的部位的溫度能夠實時的傳遞給監(jiān)控計算機并于顯示屏上呈現出來，出現警示溫度時的時間及故障位置都會以數據的形式保存起來，保存期限可長達數年。

5.2 可設置警示音的類型，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)測計算機所監(jiān)測到數據信息可以以年、月、日等為單位用線性圖或者表格的形式一目了然的展現出來，也可以直接抽查或打印出來。

6 智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)國內外現狀

在國外，智能無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)自從開始使用以來已經得到了非常快速的發(fā)展。此種技術不僅僅被應用到電力方面，在人們的生活中也被廣泛使用，提高了人們的生活質量和安全性。人們從傳統(tǒng)的監(jiān)測方式過渡到智能無限溫度監(jiān)測系統(tǒng)，實現了監(jiān)測技術的跨越式發(fā)展。這種新型監(jiān)測技術在電力設備中的應用取得了很好的效果，正逐步的在醫(yī)療、農業(yè)、生產等方面發(fā)展。

而在我國，真正在電力企業(yè)使用這種技術的時間比較晚，隨著多年的努力終于實現了從實驗到實踐的過程。當前，智能無線溫度監(jiān)測技術應用之廣自然不必闡述，這種監(jiān)測設備能夠被廣泛應用，其最大的優(yōu)點在于不需要布置線，節(jié)省了空間，提高了工作效率，操作起來也十分的簡便。目前，我們正在努力使智能無線溫度監(jiān)測技術朝著滴能耗的方向發(fā)展，這也是目前的技術難題。相信在不久的將來，我國的智能無線溫度監(jiān)測技術會實現更好層次的發(fā)展。

參考文獻

[1]高人伯.數據倉庫和數據開采相結合的決策支持新技術[J].計算機世界.

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