温度监测系统大全11篇

温度监测系统篇（1）

1 系统的总体设计

1.1系统功能

1）一台主机可最多管理 32 台数据采集器；

2）一台数据采集器可管理 32 个测试点，这样一般系统总的测试点个数可达 32×32＝1024 个；

3）各温湿度测试点与其所属采集器的最远距离不超过 150 米；

4）Delphi7 编写主机用户监测软件，全图形界面；

5）可随时查询、以表格形式打印历史数据；

6）可对每一个测试点设定单独的报警限值；

1.2系统主要技术指标

1）温度测量：

(1)测量范围：-55℃ ～+125 ℃；

(2)测量精度：±0.5℃(-10℃ ～+85 ℃)；

±2.0℃(-55℃ ～+125 ℃)；

(3)分辨率：0.1℃；

2）湿度测量：

(1)测量范围：1％～99％RH；

(2)测量精度：±5％RH(25℃)；

(3)分辨率：1％RH；

1.3系统的总体结构

整个监测系统从结构上分为三层：第一层是由工控机等组成的用户监测层作为上位机；第二层是由单片机 AT89C52 构成温湿度采集器作为下位机；最底层是由 DS18B20 构成的温度传感器结点和 DS2438 与 HIH3610 构成的湿度传感器结点。

1.4系统的工作原理

系统中每台采集器都有一个唯一且固定的地址编码。作为主机的工控机以命令的方式对下层的采集器统一管理。上位机把采集到的温度值与湿度值通过应用程序管理界面显示给用户，用户可通过该界面设置每一个测试点的报警上限和下限。当采集回来的温湿度值超过其对应测试点的报警上下限时，系统给出报警信号。

1.5温度、湿度监测与报警系统的组成

该系统的构成大体上可以分为三部分：一是温湿度参数的测量转换，二是测量数据的传输，三是数据的集中显示与处理。

2温度、湿度传感器与单总线

2.1温度传感器 DS18B20

系统中温度测试点的数据采集由 DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器。它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。

2.2湿度传感器 HIH3610

湿度传感器 HIH3610的管脚的外部结构使得其应用起来非常方便。其线性的电压输出可使器件直接与控制器或其它器件相连，驱动电流小使它适合于电池供电。

2.3单总线系统

单总线适用于单个主机(master)控制一个或多个从机(slave)设备的系统。本数据采集系统即为单总线系统，系统中的主机为单片机，从机为单总线器件。

3AT89C52单片机

主要性能参数：

·与MCS-51产品指令和引脚完全兼容

·8k字节可重擦写Flash闪速存储器

·1000次擦写周期

·全静态操作：0Hz——24MHz

·三级加密程序存储器

·2568字节内部RAM

·32个可编程I/O口线

·3个16位定时/计数器

·8个中断源

·可编程串行UART通道

·低功耗空闲和掉电模式

4温湿度数据采集器与 RS232/RS485 转换器

4.1数据采集器的结构

本系统中，温湿度数据采集器主要完成以下一系列的工作：接收上位机通过 RS485总线下传的命令，所有的命令都需要采集器返回应答信号，以表明采集器的工作状态。采集器把上位机下传的命令通过单总线下传给温、湿度传感器，然后通过单总线接收传感器的温、湿度数据。

4.2数据采集器的软件设计

数据采集器中主单片机 AT89C52的系统资源分配如下：

定时器/计数器 1：工作在 8 位自动重装载的定时器方式，用作波特率发生器，不允许产生中断。

串行口：串行口波特率为 2.4Kbps，外部晶振 11.0592MHz，置波特率发生器初值为TH1=TL1=0F4H。

4.3RS232/RS485 转换器

本系统中实现对各数据采集器进行统一管理与处理的主机，只有两个 RS232 串行接口，即 COM1 和 COM2。

5Delphi 与用户管理软件

温度监测系统篇（2）

1.智能无线温度监测系统的工作原理

智能无线温度监测系统被设定成三个子系统，分别是采集系统、汇总系统、监测系统。三个子系统通力协调工作，实现了电力设备温度的实时、准确、便捷的智能无线监测。

智能无线温度监测系统的三个子系统间的连接方式是不同的，无线通信方式是应用于采集系统和汇总系统之间，而通信线缆则是使用在汇总系统与监测 系统之间，即一个无形，另一个有形。对应部位的热感应元件将其所监测到的温度信息通过无线通信设备传输到汇总系统的总站，总站将会对收集到的所有温度信息 进行分类整理、分析并处理，再将处理完毕的数据信息传输到监测系统的监测计算机上。同时，调节端监测计算机也将收到同样的数据信息。监测计算机对接收到的 数据信息进行二次处理分析，当处理所得数据结果超高设定的极限值时，监测计算机就会发出警示信号。每个总站可以管理数百个子站，信息量的采集将是非常巨大 的。

2.智能无线温度监测系统的组成

2.1采集系统

通过将热敏电阻、传感器等热感应元件安装在容易因工作而产生不正常散热的部位，实时的对温度数据进行测量与采集工作，并将采集到的信息发送出去。交流电作为长期供能电源及太阳能电池板作为的后备电源（确保突然断电后的数据持续收集的）是采集系统的正常工作的依靠。

2.2汇总系统

信息汇总系统主要由无线接收装置构成，在收集到采集系统所传递而来的数据信息后，再传递给总站，总站接收到分站的温度数据之后，继而再将其传递给当地监视系统，与此同时还将温度数据传递给调节终端。实时温度变化同样被调节终端监视，如此便避免了无人监测的情况。

2.3监测系统

监测系统又可以细分为站级监测系统和调节端监测系统。用于监测系统的计算机直接接受总站所传递的温度信息等数据，并与总站是直接通信的关系。 监测计算机对总站所传递来的数据信息进行汇总、整理、分析后，存储于特定的数据存储库（可以对数据库进行灵活改动，比如扩容）。监测计算机可以对数据信息 进行报表统计，准确记录处于何时、何地、何种状况下的温度情况。同时，监测计算机在温度越过某一设定极限值时会有警示信号出现。监测计算机的另一个便捷之 处在于，可以根据需要进行任何时间段的任何部件的温度查询。调节端监测系统的数据信息传输用到的是汇集系统的通讯管理器，通过数据传输线缆直接传输到 PCM设备之中，在经过线缆转送给调节端，经PCM的数据信息还可以作为存储资料被下载到调节端监测计算机。

3.智能无线温度监测系统的特点

3.1免于布置排线

因为采用了无线传输设备，所以不用布置排线，热感应元件的安装更方便。

3.2免于经常的维护

智能无线温度监测系统都是整体化设计，所以免于维护。

3.3节能

智能无线温度监测系统的各个部分均采用节能、低功率消耗设置，同时应用太阳能电池板更是绿色节能。

3.4警示系统更完善

当温度过高时，总站智能终端电源，后台监控系统能够及时发出警报。

3.5稳定性更高

智能无线温度监测系统中的设备均有坚实的外壳保护，同时又有静电保护。数据在传递过程中安全、稳定，能够抵抗外界的干扰。

3.6具有较好的兼容性

能够应用更多的应用软件和控制系统。

4.智能无线温度监测系统与传统监测间的对比

4.1智能无线温度监测系统由于装有位于各个需要测量的部位的热感应元件的帮助，这使得数据的采集与监测具有了实时性、连续性和准确性的优 点，通过对每年、月、日甚至每小时的温度数据的变化情况，总结出电力设备不同部位的相应温度的变化规律，确定出其温度规律的峰值，有效的对电力设备的工作 稳定性就行预见性分析，消除潜在的威胁。而传统的电力设备温度的监测是依靠监测人员定期的监测与测量才能得出的，传统的电力设备温度的监测耗费大量的人力 物力，由于人类生理的局限性，所测得的数据存在不确定误差，甚至会出现错误，而且潜在的故障威胁不能及时发现并作出应有的处理，致使出现不必要的人员或财 力的损失。

4.2智能无线温度监测系统对数据的处理速度以及对故障的预见性分析是人类所不能比拟的，其所存储的数据信息能够被极其方便的调阅，对数据信 息的存储量也是相当的巨大。而传统的监测数据信息要进行存储就需要建立专门的存档管理机构，而且常年所存储的信息量是无妨想象的，要对某段数据进行查阅也 是极为不便的，费时费力，极不现实，而智能无线温度监测系统则解决了上述所存在的所有问题。

4.3智能无线温度监测系统的应用软件简单，操作方便，减少人员培训上岗时间。而传统的监测测量则需要专门的工作人员进行培训。

5.智能无线温度监测系统的后台监控功能

5.1热感应元器件所监测的部位的温度能够实时的传递给监控计算机并于显示屏上呈现出来，出现警示温度时的时间及故障位置都会以数据的形式保存起来，保存期限可长达数年。

5.2可设置警示音的类型，如可以以真人语音的形式播报出来或者以文字警示的方式显示到屏幕上。

5.3监测计算机所监测到数据信息可以以年、月、日等为单位用线性图或者表格的形式一目了然的展现出来，也可以直接抽查或打印出来。

5.4当智能无线温度监测系统中的任何部件出现问题时（如电源故障、信号传输中断等），都会有警示出现，及时警示给工作人员。

5.5都可以实现对监测位置的编码、命名处理，方便系统化管理。

6.智能无线温度监测系统国内外现状

在国外许多国家，智能无线温度监测技术的发展极为迅速，它被广泛应用到了人们生活中的吃穿住行。当传统的监测方式产生多年后，智能无线温度监 测系统在万众期待中登上了历史舞台，监测技术从此掀开了新的一页。现今已经不仅仅局限于电力设备的维护方面了，精密生产线、医疗系统、农业方面都已成熟融 合。智能无线温度监测系统在电力方面的应用，也是国外首创的。

在中国国内，智能无线温度监测技术的起步就相对较晚了，但凭借着多年的不懈努力终于成功由实验走到了实验。智能无线温度监测技术的应用范围之 广已不用过多阐述，将其应用在监测温度的设备上已是非常常见的了。智能无线温度监测技术最突出的优点就在于不需要布线，用智能无线温度监测技术监测温度还 突出了其准确简洁的优势。目前，智能无线温度监测技术仍在朝着攻克减小功耗、增加传输距离的技术难题努力。

参考文献

［1］高人伯.数据仓库和数据开采相结合的决策支持新技术.计算机世界.

［2］任玉珑，王建，牟刚.基于CA模型的电力设备全寿命周期成本研究.工业工程与管理，2008，(5)：56-70.

［3］赵新民.智能仪器原理及设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990.

［4］吴正毅.测试技术与测试信号处理.北京：清华大学出版社，1988.

温度监测系统篇（3）

1.智能无线温度监测系统的工作原理

智能无线温度监测系统被设定成三个子系统，分别是采集系统、汇总系统、监测系统。三个子系统通力协调工作，实现了电力设备温度的实时、准确、便捷的智能无线监测。

智能无线温度监测系统的三个子系统间的连接方式是不同的，无线通信方式是应用于采集系统和汇总系统之间，而通信线缆则是使用在汇总系统与监测 系统之间，即一个无形，另一个有形。对应部位的热感应元件将其所监测到的温度信息通过无线通信设备传输到汇总系统的总站，总站将会对收集到的所有温度信息 进行分类整理、分析并处理，再将处理完毕的数据信息传输到监测系统的监测计算机上。同时，调节端监测计算机也将收到同样的数据信息。监测计算机对接收到的 数据信息进行二次处理分析，当处理所得数据结果超高设定的极限值时，监测计算机就会发出警示信号。每个总站可以管理数百个子站，信息量的采集将是非常巨大 的。

2.智能无线温度监测系统的组成

2.1采集系统

通过将热敏电阻、传感器等热感应元件安装在容易因工作而产生不正常散热的部位，实时的对温度数据进行测量与采集工作，并将采集到的信息发送出去。交流电作为长期供能电源及太阳能电池板作为的后备电源（确保突然断电后的数据持续收集的）是采集系统的正常工作的依靠。

2.2汇总系统

信息汇总系统主要由无线接收装置构成，在收集到采集系统所传递而来的数据信息后，再传递给总站，总站接收到分站的温度数据之后，继而再将其传递给当地监视系统，与此同时还将温度数据传递给调节终端。实时温度变化同样被调节终端监视，如此便避免了无人监测的情况。

2.3监测系统

监测系统又可以细分为站级监测系统和调节端监测系统。用于监测系统的计算机直接接受总站所传递的温度信息等数据，并与总站是直接通信的关系。 监测计算机对总站所传递来的数据信息进行汇总、整理、分析后，存储于特定的数据存储库（可以对数据库进行灵活改动，比如扩容）。监测计算机可以对数据信息 进行报表统计，准确记录处于何时、何地、何种状况下的温度情况。同时，监测计算机在温度越过某一设定极限值时会有警示信号出现。监测计算机的另一个便捷之 处在于，可以根据需要进行任何时间段的任何部件的温度查询。调节端监测系统的数据信息传输用到的是汇集系统的通讯管理器，通过数据传输线缆直接传输到 pcm设备之中，在经过线缆转送给调节端，经pcm的数据信息还可以作为存储资料被下载到调节端监测计算机。

3.智能无线温度监测系统的特点

3.1免于布置排线

因为采用了无线传输设备，所以不用布置排线，热感应元件的安装更方便。

3.2免于经常的维护

智能无线温度监测系统都是整体化设计，所以免于维护。

3.3节能

智能无线温度监测系统的各个部分均采用节能、低功率消耗设置，同时应用太阳能电池板更是绿色节能。

3.4警示系统更完善

当温度过高时，总站智能终端电源，后台监控系统能够及时发出警报。

3.5稳定性更高

智能无线温度监测系统中的设备均有坚实的外壳保护，同时又有静电保护。数据在传递过程中安全、稳定，能够抵抗外界的干扰。

3.6具有较好的兼容性

能够应用更多的应用软件和控制系统。

4.智能无线温度监测系统与传统监测间的对比

4.1智能无线温度监测系统由于装有位于各个需要测量的部位的热感应元件的帮助，这使得数据的采集与监测具有了实时性、连续性和准确性的优 点，通过对每年、月、日甚至每小时的温度数据的变化情况，总结出电力设备不同部位的相应温度的变化规律，确定出其温度规律的峰值，有效的对电力设备的工作 稳定性就行预见性分析，消除潜在的威胁。而传统的电力设备温度的监测是依靠监测人员定期的监测与测量才能得出的，传统的电力设备温度的监测耗费大量的人力 物力，由于人类生理的局限性，所测得的数据存在不确定误差，甚至会出现错误，而且潜在的故障威胁不能及时发现并作出应有的处理，致使出现不必要的人员或财 力的损失。

4.2智能无线温度监测系统对数据的处理速度以及对故障的预见性分析是人类所不能比拟的，其所存储的数据信息能够被极其方便的调阅，对数据信 息的存储量也是相当的巨大。而传统的监测数据信息要进行存储就需要建立专门的存档管理机构，而且常年所存储的信息量是无妨想象的，要对某段数据进行查阅也 是极为不便的，费时费力，极不现实，而智能无线温度监测系统则解决了上述所存在的所有问题。

4.3智能无线温度监测系统的应用软件简单，操作方便，减少人员培训上岗时间。而传统的监测测量则需要专门的工作人员进行培训。

5.智能无线温度监测系统的后台监控功能

5.1热感应元器件所监测的部位的温度能够实时的传递给监控计算机并于显示屏上呈现出来，出现警示温度时的时间及故障位置都会以数据的形式保存起来，保存期限可长达数年。

5.2可设置警示音的类型，如可以以真人语音的形式播报出来或者以文字警示的方式显示到屏幕上。

5.3监测计算机所监测到数据信息可以以年、月、日等为单位用线性图或者表格的形式一目了然的展现出来，也可以直接抽查或打印出来。

5.4当智能无线温度监测系统中的任何部件出现问题时（如电源故障、信号传输中断等），都会有警示出现，及时警示给工作人员。

5.5都可以实现对监测位置的编码、命名处理，方便系统化管理。

6.智能无线温度监测系统国内外现状

在国外许多国家，智能无线温度监测技术的发展极为迅速，它被广泛应用到了人们生活中的吃穿住行。当传统的监测方式产生多年后，智能无线温度监 测系统在万众期待中登上了历史舞台，监测技术从此掀开了新的一页。现今已经不仅仅局限于电力设备的维护方面了，精密生产线、医疗系统、农业方面都已成熟融 合。智能无线温度监测系统在电力方面的应用，也是国外首创的。

在中国国内，智能无线温度监测技术的起步就相对较晚了，但凭借着多年的不懈努力终于成功由实验走到了实验。智能无线温度监测技术的应用范围之 广已不用过多阐述，将其应用在监测温度的设备上已是非常常见的了。智能无线温度监测技术最突出的优点就在于不需要布线，用智能无线温度监测技术监测温度还 突出了其准确简洁的优势。目前，智能无线温度监测技术仍在朝着攻克减小功耗、增加传输距离的技术难题努力。

【参考文献】

［1］高人伯.数据仓库和数据开采相结合的决策支持新技术.计算机世界.

［2］任玉珑,王建,牟刚.基于ca模型的电力设备全寿命周期成本研究.工业工程与管理，2008,(5)：56-70.

［3］赵新民.智能仪器原理及设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990.

［4］吴正毅.测试技术与测试信号处理.北京：清华大学出版社，1988.

温度监测系统篇（4）

1引言

高压开关柜设备是非常重要的输配电设备，主要用于电力系统的控制和保护，保证电网中无故障部分的正常运行及设备、运行维修人员的安全。大多数高压开关设备采用封闭结构，散热条件差，而且长时间工作于高电压、大电流等恶劣环境中，很容易引起热量的积累而导致其内部温度升高。开关柜温度过高可能会引起大范围停电严重者还会诱发火灾，这些都将给社会造成巨大的经济损失。因此设计出一套可靠有效的开关柜温度在线监测系统对电力系统安全、稳定的运行具有十分重要的意义。

目前高压开关柜温度在线监测方法主要有CCD摄像头监测示温蜡片测温法、红外测温法、光纤测温法和无线网络法，这些方法没有考虑开关柜实际运行环境和负荷等信息，都只孤立地对温度进行测量，属于预防性维修和试验的范畴。本系统分析了传统开关柜监测方法的缺点和不足，并且为达到状态维修的目的，提出两组新的监测量，系统结构简单、性能可靠，能够很大程度上提高高压开关柜运行水平，降低事故发生率。

2系统设计方案

高压开关内部结构分为母线室、开关室、电缆室，本设计系统的数据采集模块分别采集和实时监测三室的温度、外界环境温度以及通过开关柜的电流，并在这五组参数的基础上根据温度和电流的关系以及一定时间内温度变化对三室的影响提出了两组新的监测量进行实时监测。

2.1系统结构

本设计系统主要包括数据采集模块，通讯模块，上位机监控中心3大部分，如图1所示。数据采集模块由温度和电流采集模块组成，四路温度传感器选用薄膜铂电阻，分别传输母线室温度、开关室温度、电缆室温度和环境温度；电流传感器选用闭环霍尔电流传感器，传输开关柜的三相交流电。整个系统的数据采集模块和上位机监控中心通过RS-485总线通信，上位机监控中心提供友好的交互界面，供用户进行监控和操作。

2.2监测量

对开关柜各室温度进行单独越限报警虽然简单，但通常情况下某室出现温度异常时，开关柜已接近或处于故障状态。为尽早发现各种随机因素引起的故障，降低维修成本，我们提出两组新的监测量：

（1）监测系统上电开始采集后每1h内每隔6min分别对各室测一次温度t，同时记录此刻通过开关柜的电流I和外部环境温度t环温。根据温度变化和电流平方成正相关原理，提出参数P：

P=（P8+P9+P10）/3

其中，各室P取每小时后三个记录点Pn的平均值。Pn=（t-t环温）/I2，n=1，2，…，10。

若P>（1+5%）P0，则触发报警（P0表示监测系统开始采集后第一个小时内P的计算值）。

（2）监测系统上电开始采集后每隔1h分别对母线室、开关室、电缆室各测一次温度记为：t0、t1、t2，同时记录此刻开关柜外部环境温度t环温。经研究发现开关柜内部相邻两室之间温度变化的比值对开关柜的运行也会造成一定影响，因此提出K参数：

K1=-（t0-t环温）/（t1-t环温）

K2-（t1-t环温）/（t2-t环温）

K3-（t2-t环温）/（t0-t环温）

Kn分别代表母线室、开关室、电缆室的K值，n=1，2，3。

若Kn>（1+9%）K0，则触发报警（K0表示监测系统开始采集后第一个小时内K的计算值）。

3系统硬件设计

系统硬件主要负责温度和电流的采集，并把数据通过RS485总线传输给上位机，进行后续处理。其主要分为温度采集模块和电流采集模块。

3.1温度采集模块

温度采集模块选用集智达公司6通道热电阻输入模块RemoDAQ-8036，特性参数如表1所示。

3.2电流采集模块

电流采集模块为自行设计，处理器采用的是意法半导体推出的STM32F103ZET6微控制器。该微控制器采用高性能的ARM Cortex-M3内核，它的最高工作频率为72MHz，内置高速存储器。整个电流采集模块由AD转换电路、信号调理电路、通信状态指示灯、电源电路、RS485电路、前端滤波电路等组成。模块硬件结构如图2所示。

3.2.1AD7606芯片与STM32的接口设计

模数转换芯片采用8通道16位同步采样的AD7606，其所有通道均能以高达200kSPS的速率进行采样，具有可编程的数字滤波器且数据传输接口可选择为并行模式和串行模式，采用5V单电源供电不再需要正负双电源并支持真正的双极性信号输入，而且输入端箝位保护电路可以承受最高达±16.5V的电压。

本设计使用前三个通道进行同步采集，其与微控制器数据传输采用并行工作模式，数据输出端与STM32的D组GPIO连接，这样STM32通过对D组GPIO口整体操作很容易读取一个通道的数据。把AD7606的RANGE端接地，使其采集电压范围为±5V。由下位机程序来控制过采样。AD7606与STM32的连接如图3所示。

3.2.2STM32与RS485接口的设计

STM32收发TTL电平信号而RS485总线收发差分信号，因此需要设计一个接口使两者无障碍传输数据。本模块中把RS-485通信模式设置成半双工工作模式，把STM32F103的串口1接口转化成RS-485接口，用STM32的GPIOA7口来作为控制数据传输方向，我们选用的电平转换芯片是SN75LBC184，在差分输出间接一个100欧的电阻。电路连接如图4所示。

4系统软件设计

温度监测系统篇（5）

中图分类号：TP277 文章编号：1009-2374（2016）09-0059-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.09.028

烟叶在投入生产前有一段仓储时期，期间内若管理不好，烟叶将会发生霉变、自燃等质变产生，无形受损变质，而引起的原因很多，但是温度和湿度是重要的因素。初烟仓储管理过程中，对垛内温度、湿度的监测和控制是一个重要的环节。传统的方法是采用金属探头进行对烟垛内的温度、湿度进行采集、收集、记录，周期一般比较长，大部分复烤厂一周一次到一月一次不等，有要求高的一天检测记录一次，但也无法做到实时、方便、快捷地对每个烟垛进行监测和管理。而基于温湿度采集器的初烟养护监测系统平台的研究就是针对这一情况而研发的一套监测管理系统。

温湿度监测系统是利用垛内无线传输自校验温度采集器主动采集上报温度数据包穿透至垛外，现场中继采集设备将数据包接收并发送至IE网关管理中心，与温湿度监测软件建立连接，软件界面显示采集点位温度数值、温度曲线、超温报警等功能，实现软件、硬件组成烟垛温湿度监测网关系统平台和综合信息软件平台。

1 系统方案思路

（1）论证数据采集点位置；（2）温湿度监测系统的构成。主要由温湿度传感及解码模块、无线收发射模块、数字报警模块、ITU软件等组成。温湿传感模块主要实现对外界温湿度信息进行采集编解码，无线收发射模块与中继收发器进行数据交换并将数据信息传输至IE智能网关至监测平台，ITU软件温度数据超过设定值，数字报警模块下发报警指令，如图1所示：

图1 系统构成总体框图

2 方案论证

2.1 温湿度采集点确立的论证过程及设备、材料

2.1.1 论证步骤：步骤一：准备3堆垛标准存储烟包；步骤二：采用普通热敏电阻温度探头的测试实验确定温度场；步骤三：根据温度场确定温湿度采集点的数量和位置；步骤四：采用新型温湿度采集器搭建系统平台监测。

2.1.2 实验的设备及材料：货场烟垛3垛（现场垛号0292、0293、0402），热敏电阻测温探头1500只（每个都编号，便于测试分析），测温仪器3个，电脑3台，服务器1台，新型温湿度采集器若干，网关2套，中继收发器若干，其他材料电线、电缆若干。

2.2 温度场模型建立

2.2.1 各测试点探头唯一编码。

2.2.2 规范化堆码烟包：为了数据的真实性和可分析性，现场选取3个烟垛进行试验，每包烟包的规格大约是长×宽×高=950mm×600mm×250mm，烟垛支撑平台为4000mm×8000mm，每个烟垛堆码均为600包烟包，为确保实测数据的准确性，需对烟包各层的堆码进行唯一

编码。

2.3 烟垛内模拟温度测试点分布

测试装置由热敏电阻及导线构成，600包烟分别安置于单个烟包中心部位。

2.4 结果及分析

数据采集分为两次：第一次为烟垛密封完好以后进行；第二次为第一次测试结束60天后。以0293为例：

60天前0293烟垛层间 60天后0293号烟垛内

温度曲线图 层间平均温度曲线图

图2

结论分析：

2.4.1 由于受气候温度影响，外表温度高于内部温度，光照射面温度高于背光温度，除表层烟包受天气气温影响的因素，内部烟包较高温区主要分布于3～9层，受阳光照射层温度偏高。

2.4.2 从数据分析来看，上层受阳光直射处温度明显高于未照射处，当烟包摆放1～2周后，烟垛内温度趋于一致（除上层烟包受阳光照射温度高外），根据总数据得出，温度采集器放置于第6层、第9层的中心位置较佳。

原因有：（1）从第二次测量出的数据显示，6层平均温度相对较低，且位于烟垛中心部位，其层中烟包是最不受控制；（2）9层是受外界影响温度转变层，其层温度相差（除烟包温度）较大，相差3.8℃。

2.4.3 每垛烟中，烟包的堆放成金字塔形分布，最底层到最顶层烟包数量隔层逐层递减，每层除去边上烟包（边上烟包受外界环境因素影响最大）外，内部的烟包一般都是分布在从第二层开始到第九层，共8层，每包烟包的规格大约是长×宽×高=950mm×600mm×250mm，烟垛支撑平台为4000mm×8000mm，也就是说内部烟包的摆放是在从第2层开始到第9层之间的大约长6m、宽2m、高2m的一个空间区域范围内。

3 新型温湿度采集器设计

采用高精度唯一ID自校验温湿度采集器对烟垛内各个设定点进行温湿度监测，分别放置烟垛内的温度偏高核心区域，通过无线收发方式（2.450MHz）将带有ID及温、湿度的数据包经Zigbee网络传输至智能网关。采集器为一种防护等级IP68的密封自校验温、温湿度传感器，采温面为不锈钢片，加装了二维识别码，其余为抗摔耐压塑料。内置集成式自校验温度传感器由变送器、Zigbee信号发送器、高能电池、专用天线等集成。

4 新型温湿度采集器系统软件结构设计

4.1 采集模式设计

结合复烤企业现场测试流程及管理，设计出仓储管理温湿度监测平台模式如图3所示：

图3 温湿度监测系统原理模式

4.2 软件设计

自动完成烟垛中的温、湿度数据收集、数据处理、数据主动上载与物联网对接，在监控中心内通过物联网和计算机网络相结合，利用计算机软件技术对采集器上报的温、湿度数据进行存储、监测、显示、预警。

4.3 趋势曲线

将被监视点的多个数据记录以曲线图或文本的形式显示，并存档于数据库内，其数据库可被办公应用软件兼容。

4.3.1 在软件界面上点击每个烟堆垛后出现温、湿度曲线界面，可以实时监控每天的温、湿度变化，也可以查询历史温度、湿度数据。

4.3.2 用户可根据历史数据针对当前温、湿度变化趋势，排除外界温度影响后如温度、湿度趋势是逐渐增长的，可断定垛内霉变发生，应立即进行翻垛处理防止霉变。

4.4 库存变动记录

以文本的形式，显示库存使用与需求情况。

4.4.1 文本存档于数据库内，其数据库可被办公应用软件兼容。

4.4.2 可以在软件界面上表述出来，例如烟叶的入库时间、品级、保管负责人等信息等。

4.4.3 确保用户能够及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存，有利于提高仓库管理的工作效率。

4.5 ITU监测软件设计

实现功能包括数据包验证、解析、下发指令、ID分组、数据存储、数值显示、曲线及报表生成、预警判别等功能。

界面设计：软件界面采取金字塔设计方式，由一级区域界面、二级区域界面、数据显示界面、数据分析界面等组成。

图4

一级区域界面：显示整个堆场监测的区域点；二级区域界面：显示一级区域点烟垛及编号分布情况；数据显示界面：显示单垛监测点的实时温湿度值；数据分析界面：被监视点的数据生成K线图并保存、显示，可实时监控监测点温湿度值及能耗值的变化。用户可根据温度、湿度值的变化趋势来断定垛内霉变的发生，及时进行翻垛处理措施防止霉变。

5 实验结果综合分析

（1）根据温度场实验得出每个烟垛的温湿度采集器不少于5个，均分布于每垛第5至第6层之间，或者放置不少于6个，每垛第4层和第7层，每层3个；（2）最终形成的初烟仓储管理温湿度采集系统平台的结构模式如下：管理PC数据服务器TCP数据网关Zigbee温湿度采集器。

6 研究结论

6.1 初烟养护温湿度监测系统研究成功的意义

初烟养护温湿度监测系统研究的成功是无线信号采集传输在烟草行业生产实践中的重大应用，这是目前国内外初烟养护监测技术上的首次突破，代替传统行业人工监测，实现自动化管理，在设备成本、人力投入方面大大降低，更能方便、快捷、实时地反映初烟烟堆内部温湿度的变化情况，方便管理人员监测和管理，并对出现的情况做出相应的应对之策。

6.2 系统的先进性及创新点

6.2.1 研发成功了自校验温湿度采集器，引入了Zigbee无线信号传输技术，替代有线布网方式，增强了组网的多样性、灵活性及可扩展性。

6.2.2 数据传输的排队理论应用，使得自校验温度采集器具有自动休眠功能，既解决了网络传输数据量大而引起网络堵塞问题，又解决了自校验温、湿度采集器长时间工作的功耗问题。

6.2.3 实时监测超限预警，使管理者能及时、准确地锁定库区内温度、湿度异常的烟垛位置，便于及时

处理。

6.2.4 大容量数据处理和存储能力，多种趋势分析方式，不仅可实时掌握烟垛状态，而且可提前预测烟垛内温湿度走势；进行高效、准确的数据采集，提高作业效率及管理能力。

6.2.5 大容量数据处理和存储能力，多种趋势分析方式不仅可实时掌握烟垛状态，而且可提前预测烟垛内温湿度走势。

6.2.6 高效、准确的数据采集，提高作业效率及管理能力。

参考文献

[1] 魏星.网络化软件无线电的实现[D].中国人民信息工程大学，2002.

[2] 袁晓斌.基于XML的无线电异构监测系统间的数据交换处理[D].四川大学，2003.

[3] 赵景宏，李英凡，许纯信.2.4gZigbee技术简介[J].电力系统通信，2006，（27）.

[4] 孙桂芝，何野.无线组网技术[M].北京：机械工业出版社，2006.

[5] 王子宇.微波技术基础[M].北京：北京大学出版社，2013.

温度监测系统篇（6）

我们通过信息化的手段并结合《疫苗流通和预防接种管理条例》，针对疫苗流通各环节可能出现的问题，开发出常熟市冷链设备温度监测报警系统，立足于对全市范围的疫苗冷链进行全天候、全方位的动态监测。该系统通过在相应冷链设备内放入的温度感应探头来采集温度信息并传送到冷链设备外的温度传感器上，再通过网络把数据信息传输到系统服务器，而全市也通过网络实现对各冷链监控点进行实时监测。

冷链设备温度监测报警系统由四个模块组成，分别为：冷链设备管理模块、冷链设备监测模块、报警管理模块和权限管理模块。

冷链设备管理模块：登记被监测冷链设备的名称、型号、使用单位等基本信息，为所有接入的冷链设备建立一个信息库，方便工作人员对冷链设备的统一管理。

冷链设备监测模块：用来查看被监测设备的实时温度，并且还可以通过查看被监测设备的历史温度数据来判断该冷链设备运行是否正常、稳定，方便工作人员及时的发现并排除隐患。

报警管理模块：用来设置相应冷链设备的温度范围，一旦温度超过设定的范围，就会向相应的设备管理人员发送短信，通知对方前来处理。另外还可以报警信息统计功能来汇总统计各监测点的报警、处理次数，报警原因等数据。

权限管理模块：用来设置和分配各级用户的操作、管理权限，方便各冷链监测点的工作人员对自己所负责的管理的冷链设备查看和维护。

温度监测系统篇（7）

中图分类号： TP274.4 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2016.24.068

1课题研究背景

中国自古就是农业大国，农业生产在国民生产中占据了重要的比重和地位。随着现代科技的不断发展和进步，对生产力水平的要求不断提高，迫切要求中国农业发展走现代化、科技化的道路。在众多的农业生产方式中，温室大棚也成为现代化农业生产比较重要的生产方式之一，所以在科技不断进步的今天对温室大棚生产技术提出了生产和管理过程全自动化的要求。采用电子技术、网络技术等现代化先进技术实现对温室大棚主要环境参数的采集、分析、存储和控制，实现温室大棚农业生产过程自动化，以提高产品质量、生产效率、降低生产成本。

在农业生产中，农作物的生产跟温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤的含水量、肥量等息息相关。在我国有些地区已经实现了温室大棚的智能化，对信息的采集也比较精准，但是很多软件部分都是采用客户端和服务器（C/S）系统结构，要对数据进行监测和查询就必须要在电脑上安装客户端后才能对实时数据进行浏览和历史数据进行查询。每次系统的升级都需要重新安装客户端，从而从不同的方面对使用造成了局限。随着网络技术的不断发展，越来越多的管理软件开始使用浏览器和服务器（B/S）体系结构型模式，用户只要通过浏览器就可以进行管理，用户不仅仅可以在电脑上进行操作，随着移动设备的不断普及，用户也可以通过移动设备进行操作，从而提高了使用的灵活性。浏览器和服务器（B/S）体系结构型模式使软件系统的改进和升级更便捷，只需更新服务器端的软件就可以，这减轻了异地用户系统维护与升级的成本。所以智能大棚温湿度监测系统也从传统的C/S模式发展到目前B/S模式。

2课题研究的意义

传统的农业环境参数的测控手段大多采用人工检测和手工式操作，不可避免地存在着很多问题：比如劳动强度大、测控实时性差、效率低、成本高、精度低等，不但需要大量的劳动力，而且对信息的整合和分析也都不是十分准确，往往因为错误的信息，导致用了错误的方法，使问题没有得到解决，错过了最佳防治时间，最终导致经济损失。所以获取精确的信息，帮助大棚的管理者精确的获取大棚内的各项信息，并根据系统得到的信息进行合理的调度资源，及时准确的解决在生产中的问题，提高工作效率等，是本系统的主要目的。采用客户端和服务器（B/S）系统结构，提高了系统使用的灵活性。

3课题研究思路

该智能大棚温湿度监测系统采用JavaWeb技术，使用Spring ，Struts2，Hibernate 三大框架整合实现B/S模式开发。在开发工具上选择使用MyEclipse10，数据库选用开源的MySQL5.0。在系统开发过程中使用JavaScript和JQuery实现动态效果的展现和数据的基础校验。使用CSS+DIV技术完成页面布局，所有页面统一布局。为提高系统的开发效率，使系统具有很好的可扩展性，采用五层结构设计（视图、缓冲、数据共享、数据库、监测），降低系统的耦合度，提高系统的可维护性。

智能大棚温湿度监测系统应满足以下几个目标：

界面设计友好：界面设计样式统一，功能操作简单，界面简单美观，可视化效果好，界面中颜色搭配合理。

高易用性：由于采用B/S结构实现，用户没有客户端的限制，只要通过浏览器就可以实时进行操作，随着移动设备的普及，更加提高了该系统的易用性和灵活性。

高可靠性：智能大棚温湿度监测系统的节点映射文件是在XML文件中进行配置，未在数据库中进行动态配置，所以该系统可在没有数据库的情况下继续使用，即使在运行中数据库出现问题，也不会影响到实时数据的监测。

可维护性：由于节点监测映射文件可动态加载，在需要添加新的监测节点时，不需要关闭服务器进行添加映射信息，只要在浏览器上操作即可以完成新节点映射文件的添加。

4 智能大棚温湿度监测系统的分析

4.1 监测数据特性分析

智能大棚温湿度监测系统和以往的普通B/S结构的系统有所不同，智能大棚温湿度监测系统对实时数据的要求要比普通系统数据高的多，在实时监测时，要进尽可能的保证数据的实时性，在用户进行监测时，要保证每一条数据都要经过浏览器显示给用户。所以对数据的实时性和完整性要求很高[3]。

4.2监测的基本过程

一是数据获取和数据发送。智能大棚温湿度监测系统的基础数据是通过在大棚中的传感器进行收集，然后在通过智能芯片对收集的数据进行处理，最后在通过网关将数据发送到指定的服务器上。

二是服务器端数据的处理过程。当服务器接收到实时数据后，将数据进行唯一标记，然后将数据放到实时数据池中，等待用户通过浏览器获取实时数据。当用户发起实数据请求时，服务器到实时数据池查找匹配数据进行响应。

三是监测数据的基本过程图，如图1所示：

图1 监测数据的基本过程

4.3数据流程分析

根据智能大棚温湿度监测系统对实时数据的要求，在有用户启动监测功能时，保证数据的实时性的同时，还要保证每一条数据都能到达用户监测端。所以基础数据是通过在大棚中的传感器进行收集，然后在通过智能芯片对收集的数据进行处理，最后在通过网关将数据发送到指定的服务器上。

在服务器上对接收的数据进行分流操作。数据到达服务器中，根据节点映射信息对接收的信息进行处理，然后进行数据分流操作，一边将数据存入数据库，一边将接收到的实时数据放入实时数据池中。

在用户对监测数据发出请求时，如果是实时数据，服务器将直接到实时数据池中获取与之匹配的数据信息进行响应，如果是历史数据，服务器将根据历史数据的获取条件到数据库中进行历史数据查询操作并响应查询到的数据信息。

4.4 功能分析

4.4.1 监测功能 根据智能大棚温湿度监测系统对数据的实时性的要求，该系统内集成了对大棚内的数据可进行实时监测功能。

4.4.2 历史数据查询 在实际生产中经常需要对历史数据进行分析和整理，有时会针对某一时间段的某些数据进行分析，得出一些结论，然后对大棚中的作物采取一些预防或救治措施。所以要在该系统中添加历史数据查询功能。

4.4.3 监测节点映射信息添加、查询和删除 该智能大棚温湿度监测系统是一个在一台服务器上监测多个节点信息的系统，所以在使用中会有节点信息的添加、查看和删除等操作，在实际生产中不能通过修改原码的方法添加和删除节点映射信息，所以必须要在系统功能上实现节点映射信息的添加和删除功能。

4.4.4 用户管理 该智能大棚温湿度监测系统对于用户的划分比较简单，分为超级用户和普通用户，超级用户有监测、历史数据查询、用户管理、监测节点的查询、添加和删除权限，而普通用户则只有监测和历史数据查询功能的权限。

5 结语

该智能大棚温湿度监测系统避免了由传统的农业环境参数的测控手段大多采用人工检测和手工式操作导致的问题，帮助大棚的管理者精确地获取大棚内的各项信息，并根据系统得到的信息进行合理的调度资源，及时准确地解决在生产中的问题，提高工作效率。

参考文献

[1]秦久明.Web服务推送技术的研究与实现[J].福建电脑，2012，（12）：2-4.

[2]刘模王猛.基于服务器推送技术的Web数据实时更新[J].电脑开发与应用.2011，（06）：1-3.

[3]Holdener.A.T.Ajax：The Definitive Guide[M].USA：O'Reilly Media，Inc，2008：2-4.

温度监测系统篇（8）

关键词：单片机控制聚合釜温度监测 甲烷

中图分类号：TN931.3文献标识码：A

1引言

目前聚合釜工业中，基于仪表的温度检测系统非常多，但是仪表价格相对昂贵，且不能连续显示参数的变化趋势曲线。而且大多是现场仪表，不方便实时监测和远程观察操控。本设计采用特定温度温度传感器，用单片机控制代替基于仪表的控制，利用单片机处理所监测的数据，并通过串口直接送入计算机进行数据处理，这样控制简单易行。成本低，且可远距离通过上位机观察温度参数的实时变化，从而实现温度的实时监测，且把温度控制在200±5℃。

2硬件设计

2.1控制电路设计

根据现场工艺和温度的要求，选取AT89C51单片机作为控制核心。此单片机具有成本低，精度高，实现结构简单，低功耗，并且是一种高效的微控制器，灵活性高且价廉，能很好的完成本系统中的控制任务。系统框图如图2-1所示。

图2-1系统结构框图

2.2 A/D转换电路设计

2.2.1 TLC2543介绍与特点

TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器，使用开关电容逐次技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构，能够节省51系列单片机I/O资源；且价格适中，分辩率高。

2.2.2TLC2543接口时序图

可以用四种传输方法使TLC2543得到全12位分辨率，每次转换可以使用12或者16个时钟周期。一个片选脉冲要插到每次转换的开始处，或者时序的开始处变化一次后保持为低，知道时序结束。图2-2显示每次转换和数据传递使用16个时钟周期和在每次传递周期之间插入的时序，图2-3显示每次转换和数据传递使用16个时钟周期，仅在每次转换序列开始处插入一次

图2-2

图2-3

3软件设计

3.1基于阻态王的上位机界面设计

人机界面是指计算机之间的通信媒体或手段，人机之间的对话时通过一定的界面来实现的。为了达到直观、形象动态的显示釜内温度变化，本系统利用阻态王的强大的生产过程控制功能和VB的通讯功能设计了甲烷聚合釜温度监测系统。系统主界面如图3-1所示。包括报警窗口、当前温度、历史曲线、打印报表、界面切换等功能。当超过或低于所设温度时系统会声光报警。

3.2阻态王与VB的动态数据交换

动态数据交换（DDE）是windows平台上的一个完整通信协议，该协议使应用程序能彼此交换数据和发送指令。阻态王和VB进行DDE通信过称中，请求发送数据一方称为“客户”被请求一方称为“服务器”。由于DDE通信时，交换双方需实现数据或者命令的双向传输。因此，他们既是“客户”又是“服务器”。数据交换如图3-2所示

图3-2数据交换图

3.3温度控制算法

考虑到生产过程中温度控制的精确性，本设计采用了大林算法作为控制算法。根据大林数字控制器的设计方法，考虑的零阶保持器后，可得到该控制制器的算法为。

=D(z)=

U(z)DEN(z)=E(z)NUM(z)

经过Z变换

𝑈(𝑘)=𝐴₁𝑈(𝑘-1)+𝐴₂𝑈(𝑘-𝑁-1)+𝘉𝟢𝘌(𝑘)-𝘉₁𝘌(𝑘-1)（3-1）

其中：

𝐴₁=𝐴₂=1- 𝐴₁

𝘉₀=(1-)⁄𝐾𝑑(1-)

𝘉1= 𝘉₀

根据上式可知确定了对象的纯滞后时间𝘛𝜏 ，时间常数𝘛𝑑 ，选取合适的采样周期T，确定正整数N(𝜏=𝑁𝘛)，即可设计出不同期望的的闭环系统时间常数时的数字控制系统。大林算法流程图如图3-3

图3-3

4系统实验

4.1控制电路仿真实验

本设计采用proteus软件对硬件进行仿真，包括A/D转换控制读取模块和串行通信模块的仿真。仿真电路图如图4-1

图4-1

4.2系统测试

把该系统应用到生产甲烷的聚合釜中，用精密温度计作为测量标准，本系统所测温度、传统仪表所测温度与精密温度计所测温 度对比，得出数据，部分数据如表1所示。其中，TS为精密温度计所测的标准温度（最后一位为估读数据），Td1和Td2分别为本系统所测温度和传统仪表所测温度，Ea为绝对误差Ea= Td - TS 。如表一

温度监测系统篇（9）

一、项目的背景及应用领域

我国经过改革开放三十多年发展，经济发展进入了一个快速发展阶段尤其是工业发展取得了很大的进步，但是随着经济的发展，工业安全现状却令人担忧。尤其是矿业、石化、天然气、化工企业这些重工业，行业危险因素很多，安全管理难度大。传统的安全监控依靠大量的人员进行定期的巡检测量，然后进行数据的汇总，分析报告。费时费力，生产效率时分低，不能满足生产中监控的实时性、快速性。例如井下的瓦斯检测，主要依靠瓦斯员定期的进行瓦斯测量，但是地质条件的变化往往是一瞬间的事情，稍有耽误，可能就会造成严重的事故，因此在高危厂矿企业的安全监控系统必须满足实时性、快速性。随着科技革新发展，越来越多的科技元素注入工业领域，使工业领域的发展进入一个快速前进的时代。目前企业的安全实时监控系统已经实现了智能化，集成化，本文通过利用NXP的LPC932单片机做下位机，对电缆温度进行采集，SRWF无线模块实现无线通信，LM3S1138 ARM处理器做中继站，对下位机实行监管，最后通过VB监控系统对接收到的数据进行分析管理，完成基于

ARM的嵌入式技术的智能无线温度监测。

二、系统的主要功能：

（1）数据采集及显示功能：完成与下位机的通讯，采集每台下位机检测的数据，并将数据以表格或模拟库区的三维立体图的方式在屏幕上显示。（2）分析功能：对数据进行各种处理，例如绘制电缆温度统计值的曲线，变化曲线，并分析归纳变化的趋势，提出决策的依据。（3）报警功能：当超出已设定的温度及时报警。（4）机械通风控制功能：根据实测的温度和参数，结合数据库，通过温度数学模型实时计算分析电缆的温度，并参照已获得的环境参数自动地按照通风目的来实施通风降温控制。（5）信息处理功能：能对数据进行存储、检索、打印输出、通过网络输出和共享，其中包括各种计量和管理的信息

三、系统设计方案的比较与选用

（一）设计思路。该项目的主要任务是开发出新一代电缆测温无线传输系统，其关键内容是用无线来代替有线，基本原理是应用低功耗单片机，采集敷设在电缆上的数字温度传感器的信号，发送给进行统一管理的中转站，该中转站将电缆上的下位机测得的温度数据通过小功率的集成无线收发芯片统一发送到中控室。由于采用无线技术，所以彻底摒除了密如蜘蛛网的传统的测温系统结构，是对原有系统的一项重大革新。用VB设计人机界面，易于重复性操作观测。

（二）应用的技术分析。（1） 上位机的设计。在该设计中，我们通过SRWF无线收发模块接收中继站传送上来的温度数据，然后利用VB监控软件，对其进行分析管理。由于SRWF是TTL接口，而一般的PC机都是RS232串行接口或者USB接口，因而我们利用USB 总线转接芯片 CH341实现TTL电平接口到

USB接口的转换，实现对数据的接收和处理。（2）中继站的设计。在本系统中我们利用ARM1138开发板作为中继站，对4个下位机进行控制，对下位机测得的温度数据进行统一管理。中继站，其主要功能是与下位机和上位机通信， RM1138开发板作为中转站进行数据通信，处理和暂存数据量较大，我们考虑选用具有最新Cortex-M3内核的Luminary公司的LM3S11

38处理器，它是一种高性能的 ARM处理器，在之上运行COS

-II操作系统系统，具有较高的稳定性和实时性。从节能降低功耗和无线管理委员会对民用无线电功率和频率限制的双重考虑，不能使用功率型的无线收发装置，所以要想用小功率无线发送实现远距离的数据传送，只能采用接力式的中继方案。（3）下位机的设计。下位机是采用NXP LPC932单片机设计的测温器。每个单片机连接一条测温电缆，上面并接测温传感器

DS18B20，将测得的温度数据发送到上位机。

测温器，它的功能主要是采集温度数据，并将采集的数据通过485总线收发发送给下位机，所需存储的数据不多，由于安装于电缆上随时进行温度的测量，因而需要结构较为精巧且运行速度较高，同时还要具备足够的程序和数据存储器，所以我们采用了NXP的 LPC932 单片机。它采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2到4个时钟周期。6倍于标准的80C5器件。它集成了许多系统级的功能，这样可大大减少元件的数目、电路板面积以及系统的成本。且具有在电路编程的功能，可以随时对程序进行修改升级而不用将微控制器从系统中移除。用DS18B20的多点温度检测，DS18B20数字式温度传感器，温度测量范围为-55℃～+125℃，可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出， 在1-wire总线上挂4个DS18B20测温点，能很好的满足本设计的需求。（4）总体设计。与一般的系统类似，整个系统由上位机、中继站和下位机组成，本质的区别是中继站和上位机之间采用无线的方式进行信息的传送，如下图所示：

用SRWF508实现近距离无线通信，SRWF508为通用透明传输模块，能适应任何标准或非标准的用户协议，抗干扰能力强，传输距离远，低功耗，多信道，本身提供8个可选信道，可提供三种接口方式，分别为TTL，RS232，RS485，本设计使用的是TTL接口。（5）VB界面的使用

四、系统测试结果

在本设计中系统进行测试，四个下位机每一个小时向上位机发送一次数据。测试图表如下所示：

五、总结

在本设计中，通过合理的扩展，把嵌入式无线通信的技术结合在一起，设计了基于LM3S1138的智能温度监测系统，在温度监测上有了进一步的创新。但由于环境设备受到限制，时间有限，在实际应用中还有待进一步扩展和完善，如用于井下时，可加装瓦斯气体传感器，湿度传感器、流量传感器进行功能扩展。

参考文献：

[1] 《C程序设计》清华大学出版社 谭浩强 编

温度监测系统篇（10）

 摘  要　介绍了在windows环境下的一种典型的分布式温湿度监测系统构建方法，利用xsl/b-08bs1巡检仪对档案馆各个库房温度、湿度进行监测，构建了系统总体结构，设计了网络系统中的数据传输协议，开发了上下位机的系统软件，并将所构建的系统应用于档案馆。     关键词　温湿度监测；网络通讯；数据传输；xsl/b-08bs1   1　引言     档案馆库房的温度、湿度变化，是影响档案材料老化变质的重要因素。因此，控制档案馆库房的温度、湿度是档案馆库房管理的重要任务，一旦档案馆库房的温湿度失控，就会对档案材料的安全管理产生重大隐患。传统的方法是通过人工进行检测，对不符合温度及湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作，但这种方法费时费力，效率低并且测试的温度和湿度误差大、随机性大。为此，我们研制了档案馆库房管理的远程智能监测系统。这个系统能够对档案馆内每个库房中各库位的温度及湿度的变化情况进行实时自动监测，并可以对历史数据进行分析比较，一旦出现异常现象便于及时处理，有效地提高了档案管理的预见性和工作效率。 2　系统结构设计     本系统的硬件以xsl/b-08bs1巡检仪和主控pc为核心，其设备包括交换机、显示器、打印机、键盘、鼠标等等。系统结构图如图1所示。 图1  系统结构原理图 3　系统工作原理     各个档案馆库房通过xsl/b-08bs1巡检仪实时采集数据[1]，同时，xsl/b-08bs1巡检仪通过网络将数据实时传输主控pc，供工作人员监测。其中，主控pc对xsl/b-08bs1巡检仪数据的读取主要是利用串行通信控件comport library。 3.1　comport library控件     comport library作为第三方控件可以非常方便的扩展到delphi语言环境中，其中主要的事件与方法为：comportrxchar，writestr和readstr。     writestr和readstr分别为写串行数据和读串行数据，comportrxchar为串行口接收数据事件。在使用中，通常把readstr函数设置在comportrxchar事件处理函数中，详细使用方法请阅读comport library的帮助文件。 3.2　xsl/b-08bs1巡检仪     xsl/b-08bs1数据巡检采取了基于tcp/ip协议的网络成熟技术[2]，能实现中远距离数据传输。仪表的基本功能单元包括模拟量输入，输出，开关量输入，输出，参数存储器。这些单元都能通过不同的命令与计算机进行数据传送，计算机也能通过控制权转移的方法，直接操作仪表的模拟量输出和开关量输出：由于仪表内部有独立的输出缓冲区和计算机控制输出缓冲区，因而可实现控制的无扰动的切换[3]。 3.3　通信协议     xsl/b-08bs1巡检仪使用的通讯命令有很多，包括通讯和测量等参数值的设置，现以读取巡检仪测量值命令为例[3]加以说明：     命令   #aabbdd     说明   本命令读回指定仪表1个或数个通道的测量值和告警状态。     # 为定界符。     aa (范围00～99)表示指定仪表二位十进制地址；     bb (范围01～96)表示需读回测量值的开始通道号的二位十进制数；     dd可省略(范围01～96)表示需读回测量值的结束通道号的二位十进制数。     例：命令：#010103     回答：=+123.5a=-051.3b=+045.7@     本命令读取地址为01的仪表第01通道至03通道的测量值。xsl/b-08bs1的具体通讯协议请参考使用手册。 4　系统软件设计     温湿度监测系统软件采用c/s结构，以delphi作为开发环境，利用sql sever 2000作为后台数据库，并利用第三方控件comport library进行读取数据。本软件最大的好处是类似windows的图形界面和操作方法，使用多窗口管理技术，简单、易操作。其完成的主要功能是：数据实时监测，历史数据分析、报警设置、设备管理、输出报表和图形显示等。系统结构框图如图2所示。 图2  系统结构功能图  

   (1)用户管理模块：主要是对操作软件的用户进行管理，包括用户的添加删除，密码管理，用户权限管理等等。     (2)系统设置模块：是对监控系统软件基本参数的设置，例如温度、湿度的报警临界参数设置，各个库房所在传感器的地址参数的设置。     (3)数据显示模块：对档案馆各个库房温度、湿度的实时采集。实现窗体图3所示。 图3  温湿度实时采集显示窗体     (4)设备控制模块：当温度、湿度超过预设值以后，对报警开关的控制，以及对档案馆内温度调节设备，湿度调节设备的控制。     (5)历史数据分析：这个模块的主要功能是对以往各个库房温湿度记录的查看、分析、统计，可以通过软件针对每一年、每一月、每一天的平均温度或者某一天某一时刻的温度，湿度进行查询，并且包括了对历史数据温度，湿度曲线的观测，以及各个时段温度，湿度报表的打印。其中曲线绘制的功能实现窗体如图4所示。 图4  温湿度曲线的显示窗体 5　结束语     采用先进的温湿度监测系统，再加上安装优质的温湿度调制设备，是加强档案室库房温湿度管理的重要条件，分析研究温湿度变化规律，调控档案室库房的温湿度，是企业的档案安全管理的重要保证。 参考文献 [1] 郑国祥. 谈档案室库房温湿度自动监控系统的应用[j]. 浙江档案.2004，(01)：34-34 [2] 张秀德.利用xsl/b-08bs1实现环境参数采集监测的应用[j]. 农机化研究. 2006，(1)：199-201 [3] 张程志. 基于comport library控件的delphi串行数据采集系统的软件设计[j]. 水利科技与经济. 2007，(8)：614-615 [4] 王文珍，张成利. delphi语言编程通过串口实现温度测量[j]. 计算机与现代化 2005，(7)： 52-54 [5] 张秀德. 基于comport library的delphi串行数据采集系统的软件设计[j]. 工业控制计算. 2004，(12)：53-57 [6] 韩兆福. 基于can总线的仓库温度湿度的自动测试系统[j]. 计量测试与技术 2001，(3)：14-15 [7] 肖忠祥.数据采集原理[m].西安：西北工业大学出版社，2001

温度监测系统篇（11）

一个准确度高、简单方便的温湿度测量仪既可以提高工作的效率，减少人力、物力的损耗，还可以减少温湿度的测量误差，提高测量结果的精度和水准。所以，如果对于原来的温湿度测量系统使用较为准确的温湿度传感器，然后再经过单片机进行控制和计算，显示和报警，那么该监测系统的调控能力一定会有所增强，自动化水平也会有所提高。传感器技术的进步与变革是实现自动化温湿度监控的重要技术支撑，也是温湿度监测系统的重要组成部分。本次设计将以8031基本系统为核心，采用敏感度较高、可控性较好的单片机和温湿度传感器，充分利用A/D模拟数字转换芯片的良好性能，进行系统的设计。该设计还包含了对于复位电路、温度检测、湿度检测、报警电路等硬件设计和软件设计。

一、硬件设计

（一）信号采集

1.温度传感器

本次设计采用的是量度范围是-55℃～+150℃的AD590温度传感器，这种温度传感器的量程较大而且精度很高，它的误差仅为±0.3℃，与相同等级的温度传感器相比，AD590的优越性也是很显而易见的。当被测温度一定的情况之下，AD590仅仅相当于一个恒流源，这时候如果将它连接在一个5～30V的直流电源和一个1kΩ的定值电阻之上的话，那么就会具有相应的1mV/K的电压信号产生。鉴于该温度传感器的电压范围是44V正向电压和20V反向电压，所以该元件的损坏或是发生故障的概率也比较小，可靠性和安全性都较强，并且传播信号也比较强，传播距离也较远。

AD590作为一种电流型的温度传感器，因此它可以直接通过对电流值的测量就可以测量出想要得到的温度值。一般情况下，我们通常采用J，K，L，M 等字母加在AD590的后面，进行温度传感器的种类和精度的确认和区分。根据既定的电路设计图和计算结果分析，为了减少AD590使用过程中的增益偏差和电阻偏差，在使用中要根据实际情况对电路进行适时的调整，从而保证测量的高精度、高水准。

2.湿度传感器

当前仓库测量空气湿度的方法有很多，而它们的原理却是大同小异的，它们都是根据某种物质吸收周围环境空气中的水分的量进行物理或是化学的方法检验和测量分析，从而获得该物质吸水量以及周围空气的湿度。本次设计采用的是HS1100/HS1101 湿度传感器，它是一种电容型的传感器，因此只需要在电路中设立一个等效的电容，那么它的电容量就会随着被测空气环境和湿度的变化发生相应的变化，即会苏子和空气适度的增加而不断增加。这种湿度传感器的可靠性高，稳定性好，反应速度也较快，响应的时间不超过5S。另外它很适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适应性也很好。HS1100/HS1101 湿度传感器的湿度测量范围是1%---100%RH，电容量可以从16pF变到200pF，误差也不会超过±2%RH，所以它的精度和准确度也是显而易见的。

（二）信号分析与处理

1.A/D 转换

A/D转换器的主要目的在于把温湿度传感器测出来的电路的模拟信号转化为数字量并将其传输到CPU进行处理，本次设计采用的是三位半双积分型的A/D 转换器MC14433，这种转换器的精度极高，抗干扰性能好，分辨率也高达1/1999，但是由于双积分方法二次积分时间比较长，所以A/D 转换速度慢，这也是它的一个主要缺点。由于MC14433的输出电路只有一路，所以系统需要检测多路温度和湿度信号，因此我们选用的是多路选择电子开关，可输入多路模拟量。

2.单片机8031

本次设计系统采用8031 单片机作为控制芯片，这种单片机主要包括CPU、时钟电路、数据存储器等组件，它们都是通过单一总线连接到导体芯片上的，在一定程度上，它们也组成了一个单片微型计算机。但在使用的过程中发现，由于8031单片机没有片内ROM，所以它的数据存储器还不能满足相关的要求，这时候添加2762 和6264可以达到拓展存储器的目的，其结果也会通过显示器来进行显示输出。

（三）显示与报警的设计

在本次仓库的温湿度的监测系统的显示电路设计中，我们采用8031的串行口实现键盘/显示器接口。同时为了实现安全生产，我们需要在一些重要的参数或是系统部位设有一定的紧急状态报警系统，方便在发生意外情况时及时采取有效措施进行处理。本次系统的报警设计主要采用的是峰鸣音报警电路，如果基地昂的参数超过了比较值或是高于上限值，那么系统就会自动进行报警。

二、软件设计

温度控制主程序的设计应考虑以下问题：

（1）键盘扫描、键码识别和温度显示；

（2）温湿度采样，数字滤波；

（3）越限报警和处理；

（4）温度标度转换。

三、结语

一个好的系统设计应该既可以克服传统的人工测量温湿度方法的弊端，同时还可以提高温湿度的检测精度和准确度，降低事故的发生概率，节省更多的人力、物力、财力。伴随着社会的进步与发展，传感器在诸多领域中的作用也愈来愈明显，在仓库的温湿度监测系统中运用传感器可以实现对于环境温度、湿度的实时监控，另外对该系统设置报警电路可以有效的提高系统的实时安全性和可靠性，从而更好地使设备工作处于最佳状态。

参考文献：

[1]雷振山，赵晨光.虚拟仪器系统的网络技术研究与应用[J].国外电子测量技术. 2006（05）