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溫度監(jiān)測范文第1篇

關鍵詞:CC2530；無線傳感器網(wǎng)絡；溫度傳感器；DS18B20

中圖分類號：TP212.9文獻標識碼：A

引言

基于ZigBee的溫度監(jiān)測系統(tǒng)由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，構成無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集網(wǎng)絡區(qū)域溫度信息發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點，可與PC機通信，實現(xiàn)遠程監(jiān)測和收集監(jiān)測數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)設備體積小，傳輸可靠性高，安全高，節(jié)點功耗低，監(jiān)測區(qū)域大等優(yōu)點，且無需鉆孔布線，使整個監(jiān)測系統(tǒng)更靈活有效。可用于危險工作環(huán)境，珍貴的古老建筑保護等現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中。如果采用人工定時測量，不但要耗費大量的人力，而且，不能夠做到實時監(jiān)控，特別在某些高溫場所還有可能造成安全事故。為此，設計了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Networks，WSN）的溫度檢測系統(tǒng)[1]。

ZigBee技術填補了低成本、低功耗和低速率無線通信市場的空缺，提供了豐富快捷的應用[3]。本設計正是采用ZigBee技術來架構溫度監(jiān)測系統(tǒng)。

1系統(tǒng)組成

如圖1所示，整個系統(tǒng)由測控主機、協(xié)調(diào)器以及若干無線溫度傳感器節(jié)點組成。其中測控主機主要由上位機、電源、無線收發(fā)模塊CC2530組成,通過MAX3232轉換電路，和PC機進行串口通信。 它能夠接收遠程各節(jié)點信息，監(jiān)控節(jié)點運行情況，并能根據(jù)上位機要求發(fā)送命令字到指定節(jié)點，用來控制各節(jié)點的功能。無線溫度傳感器節(jié)點主要由電源、溫度傳感器、無線收發(fā)模塊CC2530組成，能夠采樣并發(fā)送數(shù)據(jù)到測控主機,接收并執(zhí)行測控主機發(fā)送來的指令,并且可作為中轉站間接傳輸數(shù)據(jù)。限于篇幅，本文主要介紹無線溫度傳感器節(jié)點的硬件結構和軟件設計方法。

圖1系統(tǒng)結構圖

2硬件設計

該系統(tǒng)的協(xié)調(diào)器及傳感器節(jié)點電路如圖2所示。

核心芯片采用了TI公司的CC2530。CC2530是TI公司推出的真正意義上的SoC ZigBee產(chǎn)品。CC2530片上系統(tǒng)功能模塊集成了CC2420RF收發(fā)器，具有極高的接受靈敏度和抗干擾性能，并支持2.4GHz IEEE 802.15.4/ZigBee協(xié)議[3]。CC2591 [4]是TI公司推出的一款高性能、低成本的RF 前端，可將輸出功率提高＋22dBm，接收機靈敏度提高＋6dB。溫度傳感器采用美國Dallas公司推出的單線數(shù)字式溫度傳感器DS18B20，它將現(xiàn)場采集到的溫度數(shù)據(jù)直接轉換成數(shù)字量輸出到CC2530的IO口。

3 軟件設計

主程序包括單片機系統(tǒng)初始化、CC2530子系統(tǒng)配置初始化、ZigBee組網(wǎng)等。程序流程如下圖3所示。

圖3 程序流程圖

在PC機上，用VC++編寫上位機程序，把從傳感器接收到的數(shù)據(jù)描繪成曲線，并顯示當前值。圖4是一個置于空調(diào)前的溫度傳感器節(jié)點發(fā)回來的數(shù)據(jù)曲線圖，從該圖可以看出，節(jié)點溫度從32℃降到了19℃。

圖4 上位機界面

4 結語

本文針對當前溫濕度檢測中面臨的檢測點分散、布線困難和實時性差等特點，設計了基于ZigBee的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，可以顯示各測試點的實時溫度，還可以通過RS232接口將數(shù)據(jù)上傳到PC機存儲，以便進一步分析處理。該系統(tǒng)采用了低功耗的集成化器件，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠度，在危險區(qū)域和大面積檢測中布置容易，能夠實現(xiàn)低成本連續(xù)在線檢測，較傳統(tǒng)在線檢測系統(tǒng)具有更大的優(yōu)勢。

參考文獻

[1]瞿雷，劉盛德，胡咸斌. ZigBee技術及應用[M].北京：北京航空航天大學出版社,2007：472.

[2]李文仲，段朝玉等.ZigBee2006無線網(wǎng)絡與無線定位實戰(zhàn)[M].北京：北京航空航天大學出版社, 2008：23-30

[3]Chipcon Products from Texas Instruments CC2530 datasheet

溫度監(jiān)測范文第2篇

【關鍵詞】大體積；混凝土；溫度；控制；監(jiān)測

一、前言

大體積混凝土在施工的過程中，需要保證溫度的恒定，否則由于內(nèi)部和外部溫度差，會導致內(nèi)部膨脹，從而產(chǎn)生混凝土的變形，對于整個工程的質(zhì)量會帶來非常大的負面影響，本文針對大體積混凝土的施工過程中溫度控制的有關問題進行了分析，并且針對大體積混凝土施工的特點，提出了相應的監(jiān)測方法。

二、大體積混凝土在施工過程中的常見問題

對于大體積混凝土的定義，在行業(yè)內(nèi)依然是存在較大的分歧，但是一般情況下長度大于20米厚度大于1米基本上我們能稱之為大體積混凝土施工，一般體積大于400立方米。當然基礎尺寸必須滿足處理混凝土內(nèi)外所產(chǎn)生的溫差來實現(xiàn)，在進行大體積混凝土的施工中，應控制好裂縫在一定的范圍內(nèi)。

因此本文針對大體積混凝土在施工過程中產(chǎn)生裂縫的原因進行了詳細的分析， 在進行大體積混凝土施工的過程中，由于混凝土的墩臺和基礎結構經(jīng)常會出現(xiàn)裂縫，而這些裂縫基本上是由多種因素共同組成的，各種裂縫產(chǎn)生的主要因素包括如下幾個方面：

1、收縮裂縫：混凝土在進行澆筑的過程中，會產(chǎn)生一定程度的收縮，而混凝土的收縮和混凝土中水和水泥用量的比例存在一定的關系，如果水分和水泥的用量過大，那么在實際的施工中也會產(chǎn)生較大的收縮，當然，混凝土收縮產(chǎn)生的裂縫同時與水泥的品種，收縮量存在一定的關系，因此在混凝土的澆筑過程中需要選擇質(zhì)量較好的混凝土。

2、溫差裂縫：在大體積混凝土中，最為常見的裂縫主要是由于內(nèi)外部溫度差造成的，在大體積混凝土澆筑的過程中，由于水泥和水結合，會產(chǎn)生一定的熱量，導致了內(nèi)部和外部的溫度產(chǎn)生較大的差異，尤其是大體積混凝土，由于澆筑的混凝土的量較大，產(chǎn)生此類型的裂縫是很多施工單位難以解決的問題。由于大體積混凝土在施工中需要保持一定的完整性，因此針對水泥水化過熱的現(xiàn)象，需要采取有效的措施。由于整個混凝土表面的溫度散熱快于內(nèi)部，因此內(nèi)外表面會產(chǎn)生一定的溫度應力。

3、材料裂縫：在施工過程中，材料裂縫主要表現(xiàn)為龜裂，主要是由于在材料或者是骨料中含有較多水泥造成的，因此水泥的量一定要控制在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。

三、溫度控制對于大體積混凝土施工質(zhì)量的影響

1、設計、施工、養(yǎng)護不當

在實際的過程中，導致大體積混凝土裂縫的原因較為復雜，同時大體積混凝土的裂縫是影響到工程質(zhì)量最為關鍵的因素，首先是設計不當原因造成的，例如在進行大體積混凝土的結構設計中，由于轉角的位置設計存在缺陷，或者是混凝土的配比本身設計不當，這些都會造成大體積混凝土的結構出現(xiàn)開裂，但是隨著現(xiàn)代設計手段的提高，設計問題能夠很好的避免，實際施工中，由于施工和養(yǎng)護不當導致的裂縫出現(xiàn)的幾率在逐漸的增大。

2、溫度應力的產(chǎn)生

造成大體積混凝土開裂的主要原因是由于溫度應力，這是因為在進行混凝土澆筑和硬化過程中，水泥和水會產(chǎn)生化學反應，在進行水化反應的過程中，會產(chǎn)生大量的熱量，而混凝土本身存在較大的熱阻，這樣熱量就會集中在結構的內(nèi)部，導致熱量不容易散發(fā)出來，導致了外部結構的散熱相對于內(nèi)部而言較快，這樣會導致大體積混凝土結構產(chǎn)生一定的拉應力。隨著溫度的變化，內(nèi)部溫度和外部溫度差越來越大，則拉應力超過了混凝土的抗拉強度，混凝土的表面就會產(chǎn)生裂縫。

3、溫度應力產(chǎn)生的原因

在實際的施工過程中，為了有效的防止大體積混凝土表面的裂縫出現(xiàn)，需要對溫度應力的產(chǎn)生進行原因的分析，那么首先需要了解水化反應的影響，在混凝土澆筑的初始階段，混凝土表面的彈模量角度，這個時候溫度的變化對于整個混凝土變形的約束力較小，但是隨著澆筑時間的推移，混凝土的彈性模量會出現(xiàn)較大的變化，在這個過程中，溫度變化對于整個變形的約束也會越來越強，因此溫度應力也就產(chǎn)生了。其實是隨著外界溫度的變化，外界溫度越高，混凝土在澆筑過程中溫度也越高，那么相對而言，內(nèi)部最高的溫度也會越高，當外界溫度出現(xiàn)下降的過程中，整個混凝土的降溫幅度會出現(xiàn)變化，內(nèi)部和外部溫差越大，產(chǎn)生溫度應力也就越大。在此混凝土在施工之后，由于會產(chǎn)生收縮，混凝土在收縮的過程中會產(chǎn)生變形，收縮變形的幅度越大，則分布越會不均勻，產(chǎn)生的拉應力也會越大。在進行大體積混凝土結構變形的過程中，則會受到一定的約束，導致了混凝土的自由變形，隨之而來的是產(chǎn)生了拉應力。

四、溫度監(jiān)測在大體積混凝土施工中的使用

1、溫度監(jiān)測系統(tǒng)

為了有效的避免大體積混凝土在施工中結構受到了溫度應力的影響，必須在大體積混凝土結構施工中對溫度進行有效的檢測，掌握好在施工過程中溫度變化的情況，首先，在進行大體積混凝土施工中，需要對地板混凝土和內(nèi)部的鋼管進行溫度的檢測，隨后采用人工的方法進行逐個的溫度監(jiān)測。但是這種方法較為傳統(tǒng)，同時需要消耗大量的人力物力，監(jiān)測的數(shù)據(jù)存在一定的疑問。目前在大型施工現(xiàn)場采用的是微機自動監(jiān)測系統(tǒng)，在大體積混凝土施工中進行連續(xù)的監(jiān)控，該系統(tǒng)在施工的過程總具有準確可靠，能夠及時的提供各個監(jiān)控點溫度和溫度隨時間變化的曲線。

2、監(jiān)測點的布置

在進行監(jiān)測點的布置中，需要根據(jù)混凝土的形狀和控制條件進行有效的設計，因此不同建筑工程在設計過程中存在一定的差異，本文針對某工程的承臺混凝土施工為例，該工程為長30.7米，寬22.3米，厚3.5米的鋼筋混凝土結構。在施工中可以采用足尺混凝土模型中設置監(jiān)測點，根據(jù)監(jiān)測結構分析和調(diào)整混凝土大體積結構，從而確定施工的方案。

3、監(jiān)測結果分析

一般而言，針對混凝土監(jiān)測的結果和溫度的記錄，在施工的過程中可以分為以下三個時期：首先是澆筑的前期，這個過程在混凝土入模板以后，溫度會逐漸的上升；隨后是澆筑的中期，由于出現(xiàn)了水化反應，溫度的監(jiān)測點溫度出現(xiàn)了緩慢的上升；最后是澆筑的后期，溫度監(jiān)測點的降低會更加的緩慢，這樣對結果進行分析，目的是為了防止溫度應力過大，及時的采取措施，對施工質(zhì)量進行嚴格的控制。

五、結束語

綜上所述，本文首先分析了大體積混凝土施工的特點，隨后針對大體積大體積混凝土施工的特點分析了溫度應力產(chǎn)生的原因和危害，最后針對溫度監(jiān)測的有關問題提出了相應的建議，目的是提高大體積混凝土的施工質(zhì)量。

參考文獻

[1] 王秉新. 大體積砼溫度裂縫產(chǎn)生的因素及控制措施[J]. 赤子：上中旬， 2014， （15）：138-138.

[2] 王偉， 楊紅蓮. 大體積混凝土結構溫度裂縫成因及預防措施[J]. 中國電子商務， 2009， （3）：270-270.

[3] 林鵬， 李慶斌， 周紹武，等. 大體積混凝土通水冷卻智能溫度控制方法與系統(tǒng)[J]. 水利學報， 2013， （8）.

溫度監(jiān)測范文第3篇

關鍵詞：數(shù)據(jù)融合； DSl8B20；風機；監(jiān)測；算術平均值

     隨著煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及其開采的深度延伸，礦井里瓦斯涌出量不斷上升，加之環(huán)境溫度變化反差大，增加了井下隔爆風機溫度監(jiān)測的難度，而由風機溫度升高引發(fā)的爆炸事故頻繁，因而對煤礦井下通風隔爆電機的監(jiān)測系統(tǒng)的研究變得尤為緊迫和重要。為此，我們在對煤礦井下隔爆風機及其工作環(huán)境進行了深入地調(diào)研和仔細地分析后發(fā)現(xiàn)：目前井下隔爆通風電機溫度監(jiān)測的難點主要集中在觀測點難以確定、測量方法單一，測量過程出現(xiàn)不確定性以及準確性低等。針對這些問題，我們選擇了電機溫度變化顯著的部位及其工作環(huán)境溫度變化明顯的不同空間位置為觀測點，對電機進行內(nèi)外環(huán)境溫度同時獨立采集，然后采用數(shù)據(jù)融合算法，在時間域上求得一組融合值，再進行優(yōu)化處理，尋找出其溫度與時間的動態(tài)規(guī)律性，并對其進行溫度監(jiān)控，便可提高溫度監(jiān)測的準確性和穩(wěn)定性。第一作者的姓名、性別、出生年、民族、職稱、學位、研究方向、聯(lián)系電話請在稿件首頁頁腳注明。     1.數(shù)據(jù)融合簡介

數(shù)據(jù)融合技術即采用計算機技術對按時序獲得的若干觀測信息，在一定準則下加以自動分析、綜合，以完成所需的決策和評計任務而進行的信息處理過程。按其融合方法分為基于統(tǒng)計理論融合、基于信息論融合和基于認識模型融合等。

數(shù)據(jù)融合在現(xiàn)代傳測控技術中應用，主要利用多個傳感器資源，通過對這些傳感器及其觀測信息的合理支配和使用，把多個傳感器在空間或時間上的冗余或互補的信息依據(jù)某種準則進行組合，以獲得被測對象一致性解釋或描述?？梢?，數(shù)據(jù)融合的硬件基礎是多傳感器系統(tǒng)，加工對象是源信息，核心是協(xié)調(diào)優(yōu)化與綜合處理。其基本目標就是通過數(shù)據(jù)的組合推導出更多的信息，最佳的協(xié)同作用結果，提高傳感器系統(tǒng)的有效性和被控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

    2．溫度監(jiān)測系統(tǒng)

    2.1控制方案的確定

由于采用等準確度的傳感器進行溫度測量，其測量結果具有正態(tài)分布的特點，所以溫度檢測元件我們選用了具有等準確度的DSl8B20，在風機的三相定子繞組的每相埋設兩個傳感器以及風機的兩端軸承處各埋設一個，共用8個傳感器；同時在隔爆風機的工作環(huán)境，即采煤工作面的不同空間位置選了8個觀測點，各埋設了一個傳感器，便獲取16路獨立的溫度數(shù)據(jù)，再將16路數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送入主機PLC的CPU進行數(shù)據(jù)融合處理，獲得真實值，再進行系統(tǒng)結構優(yōu)化，參數(shù)的修正等，并通過RS-845聯(lián)機通信，實現(xiàn)對井下隔爆風機溫度的智能化在線監(jiān)控，原理圖如圖2-1所示。

          

                 　圖2-1溫度檢測與控制原理結構圖

 

    2.2 溫度采集電路的設計

由于數(shù)字溫度傳感器（DSl8820）能夠獨立完成信號調(diào)理或線性化，且測量溫度范圍為[-55,+125] 0C，能夠滿足礦井溫度范圍變化大的要求，并可通過數(shù)據(jù)總線直接與主機PLC相連，節(jié)省設計時間，因此本系統(tǒng)的檢測元件采用DSl8820，采集電路如圖2-2所示。

            

                                圖2-2  十六路Sl8820與PLC的總線接線圖

     2.3 溫度數(shù)據(jù)融合算法規(guī)則

     為了避免傳統(tǒng)的單一的算術平均值算法的不足，本系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)融合算法，即將由16路傳感器測得值送入PLC的CPU中，通過分布圖法剔除疏失誤差后得出一致性測量數(shù)據(jù)，然后按傳感器所在空間位置不相鄰的準則將其分成兩組，先求出兩組數(shù)據(jù)的算術平均值，再進行分批估計算法，估計出溫度真實值的融合值T，從而消除測量過程不確定性，獲得采煤工作面的溫度測量真實值，具體步驟如下：

     設被測溫度真值為T0， H為測量溫度方程系數(shù)矩陣，V為誤差向量，則測量溫度方程可表示為：T=HT0+V

    

         式(2-1)及(2-2)中的i，j分別是第一、二組中傳感器的編號，則對應的標準誤差分別是：

      

     根據(jù)分批估計理論，分批估計后得溫度的融合值的標準誤差是：

    

     (2-8)公式說明:若實際測量數(shù)據(jù)誤差越大,即分得的兩組數(shù)據(jù)誤差越大，則公式 (2-8)對改善誤差的效果越明顯；反之，其相對于求算術平均值的優(yōu)越性也就不顯著了，所以此測溫方法適合于溫度反差變化大的環(huán)境場所。

    3.實驗驗證

    3．1數(shù)據(jù)采集

為了使實驗設計能夠充分滿足數(shù)據(jù)融合法規(guī)的要求，我們把淮南礦業(yè)集團的新莊孜煤礦井下3#采煤工段的隔爆風機為研究對象，在風機的內(nèi)外變化溫度明顯處選擇了16個測視點，各埋設一個DSl8B20，同時進行獨立的溫度測量，共獲得16路數(shù)據(jù)，溫度采集電路如上圖2-2所示。通過顯示器（LCD）獲得不同時刻的真實值，即融合值，∈ [8 、12.5、15、 16.6、18、19.7 、20、 21.5、 22、23、24.6、 25、26] 0C，對應的融合時間t∈[1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14]h,對應的關系圖如3-1所示.

                   

                  

此圖表明:采用數(shù)據(jù)融合技術計算的測量結果較接近于線性測量,可把溫度的非線性測量轉換為線性測量,大大降低了測量控制的難度.

   3.2 數(shù)據(jù)處理

   采用先進的應用軟件,如MATALAB對通過多次反復數(shù)據(jù)融合值進行線性擬合,并進行反復調(diào)試、優(yōu)化,得到最佳的溫度監(jiān)測動態(tài)關系式為:

       y=at+b       (3-1)

這里的a,b對于某一測控對象是確定的值,但當測量對象發(fā)生變化時,其值需要通過實驗進行修正. 我們在新莊孜礦1#采煤區(qū)求得實驗擬合函數(shù)式為:

     y=1.133t+11.4813     (3-2)

t為實際溫度動態(tài)跟蹤的數(shù)據(jù)融合值，對應的溫度監(jiān)測波形如3-2所示.此圖表明: 采用多傳感器數(shù)據(jù)融合的動態(tài)模型計算溫度值,用此值擬合出溫度檢測系統(tǒng)的函數(shù), 再反控被測對象,提高了控制的準確性和穩(wěn)定性.

    4.總結

    理論分析和實踐檢驗表明： 該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)相比，實時性較強，計算量較小，適用于數(shù)字化溫度采集系統(tǒng)。特別是被控對象在環(huán)境溫度惡劣的條件下作業(yè)，如煤礦井下隔爆風機，采用多路傳感器融合技術實現(xiàn)溫度在線測量，便可獲得可靠的實時性的測量數(shù)據(jù)，不僅可以消除測量過程中的不確定性，而且能夠提高測量結果的準確性和可靠性，值得進一步推廣與研究。

參考文獻:

[1]韓芳,朱玉琴.煤礦風機智能化監(jiān)控系統(tǒng)[J].煤礦機械,2009,30(2):142-143.

[2]鄭曉東，朱玉琴等.一種防爆對旋式風機智能器動器[J].煤礦機電.2009,2(1):89-91.

[3] 隋明發(fā).電機實時溫度測量技術的研究[D].沈陽理工大學 碩士學位論文，2008.1.

溫度監(jiān)測范文第4篇

【關鍵詞】AT89C51；DS18B20；LCD1602；溫度傳感器；實時監(jiān)測

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用愈來愈廣泛，并且在某些領域也發(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)展水平的重要標志之一。而本文正是結合溫度傳感器與單片機所做的設計，該設計對溫度的監(jiān)測可廣泛應用于食品、化工、機械等方面。

2.系統(tǒng)整體設計

結合溫度監(jiān)控器在實際應用的要求，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)硬件進行設計：

主控芯片：選用AT89C51單片機作為整個系統(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)硬件設計

系統(tǒng)的整體硬件設計圖如圖2所示。

3.1 主控電路的設計

該模塊是系統(tǒng)的核心控制部分，其主要任務是通過接口將獲得的數(shù)據(jù)進行處理。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)部隨機數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、32個I/O口線，而且它還與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。故而，這種低電壓、高性能CMOS8位單片機可靈活應用于多種場所。

3.2 溫度采集模塊的設計

該系統(tǒng)的溫度采集模塊采用DS18B20進行溫度數(shù)據(jù)的采集。DS18B20是美國Dallas半導體公司生產(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)的模擬信號遠距離溫度測量系統(tǒng)中，需要很好的解決引線誤差補償和放大電路零點漂移誤差等技術問題，才可以達到較高的測量精度。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，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和溫度寄存器被預置在-55℃所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預置將重新被裝入，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的預置值。

3.3 報警模塊

該電路模塊的作用在于當溫度采集系統(tǒng)所采集的溫度高于或低于預設溫度時，系統(tǒng)可以及時發(fā)出警報信息用來提示監(jiān)測者做出相應的處理。由此，該模塊的設計采用蜂鳴器及發(fā)光二極管作為報警元件。當系統(tǒng)檢測到溫度正常時，發(fā)光二極管D2發(fā)出綠光；當系統(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

在單片機的人機交流界面中，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 鍵盤復位模塊

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

4.系統(tǒng)軟件設計

4.1 主程序設計

本文所設計的主程序主要功能是負責溫度的測量、讀出、實時顯示、判斷并處理DS18B20的測量的當前溫度值。溫度的測量每1s進行一次，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)位有著嚴格的時序要求。DS18B20有嚴格的通信協(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作為主設備，單總線器件作為從設備。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.結束語

本實驗證實了基于AT89C51單片機的溫度監(jiān)測系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：硬件結構簡單，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℃，因此所測溫度更準確。當溫度不在所預定的目標溫度范圍內(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域內(nèi)的一個例子，還有許多有待改善的地方。

參考文獻

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溫度監(jiān)測范文第5篇

關鍵詞：Labview；配網(wǎng)系統(tǒng)；溫度采集；電網(wǎng)監(jiān)測；電力設施；變壓器 文獻標識碼：A

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)運行設備超負荷運載或存在接觸不良導致發(fā)熱的情況，電力系統(tǒng)行業(yè)把設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進行編程，開發(fā)出一套界面友好、時效性強的溫度監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了遠程溫度的檢測。

2 系統(tǒng)架構

系統(tǒng)采用labview2014編寫，Labview（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一種用圖標代替文本進行創(chuàng)建應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)行過程中需設置采集的變壓器號。設置后，上位機通過串口向下位機發(fā)送采集指令，下位機在接收指令后，判別是采集哪一變壓器的溫度。然后根據(jù)指令反饋相關數(shù)據(jù)，系統(tǒng)接收到下位機返回數(shù)據(jù)后進行數(shù)據(jù)翻譯，同時通過溫度計和波形顯示出來。

2.1 前面板設計

基于Labview的配網(wǎng)溫度監(jiān)測系統(tǒng)前面板設計如圖2所示。前面板中包含選擇變壓器下拉框，用于設置變壓器號，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，定值設置用于設置報警定值，當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，對變壓器號進行編碼，寫入串口，發(fā)送到下位機，再從串口中讀取下位機反饋回的數(shù)據(jù)，進行譯碼，譯碼正確則顯示出來，并與定值進行比較，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數(shù)值，代表不同變壓器，利用數(shù)值轉字符串控件和字符串連接控件對指令進行編碼，再通過串口寫入控件，將指令寫入串口向下位機發(fā)送，完成指令下達。

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反饋回的數(shù)據(jù)進行譯碼，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，其結構表1所示：

3.3.2 數(shù)據(jù)編碼。數(shù)據(jù)編碼是指由下位機向系統(tǒng)發(fā)送的相應變壓器的溫度數(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，其結構表2所示：

4 結語

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)完成了溫度遠程采集上位機方案，配套相應硬件電路，便可實現(xiàn)溫度的遠程監(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)運行人員的工作負擔。

參考文獻

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