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溫度監測系統范文1
【關鍵詞】ZigBee;星形網;溫度采集;遠程監控
1.引言
溫度監測系統廣泛應用于對溫度敏感的工業、農業、醫學等現場，如通信基站機房、礦井、糧倉、智能家居等環境中。傳統的溫度監測系統需在所監測區域布置大量的信號傳輸線，體積寵大，成本相對較高，且不能實現遠程監測。如何解決傳統溫度監測系統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技術的遠程溫度監測系統，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，由部署在監測范圍內的微型溫度傳感器節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控。
2.系統總體結構
2.1 系統的結構
本系統采用ZigBee技術自組網的特性，測溫節點與協調節點節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 系統框圖
2.2 系統的功能
本系統分為三大模塊：1）溫度感知模塊;2）控制處理以及射頻收發模塊;3）數據接收顯示模塊。主要有兩大功能：1）環境溫度數據無線采集功能：測溫節點自動采集所探測環境的溫度數據，通過無線傳輸的方式把采集到的溫度數據都發送給協調器節點。2）環境溫度數據遠程實時監測功能：系統采用的是B/S（Browser/Server）結構，只需一個可以訪問網頁的終端即可遠程監測環境溫度數據。另外可以在網頁顯示界面上按需設置監測環境溫度的上限值和下限值，環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
本系統采用TI公司開發的2.4GHz ZigBee片上系統解決方案CC2530的無線單片機方案。TI公司免費提供了ZigBee聯盟認證的全面兼容IEEE802.15.4與ZigBee2007協議規范的協議棧代碼和開發文檔，并為提供了豐富的開發調試工具[2-4]。
CC2530 結合了領先的RF 收發器的優良性能，業界標準的增強型8051 CPU，系統內可編程閃存[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。CC2530具有21個可用I/O、4個定時器、ADC 、隨機數發生器、AES加密/解密內核、DAC、DMA、Flash控制器、RF射頻收發器等眾多外設[4]。
圖2 CC2530電路
節點硬件設計：
測溫的節點由CC2530與DS18B20數字溫度傳感器組成，采用電池進行供電[7]。CC2530通過單總線通信協議控制DS18B20數字溫度傳感器并獲取實時的環境溫度值，再發送到協議器節點。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
協調器節點直接由上位機通過USB數據線供電。協調器節點接收所有測溫節點發送過來的數據，經過片內程序進行數據處理后，通過CC2530 ZigBee開發底板USB口把數據上傳到上位機。
4.軟件設計
系統實現ZigBee星形拓撲結構的網絡通信，涉及到協調器與終端節點的編程[7]。協議器負責建立網絡并進行維護，接收各不同的終端節點發送過來的溫度信息融合后再進行控制。終端節點必須加入協調器組建的網絡中，并開始定期采集溫度并發送到協調器上。協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。
協調器上電后，根據編譯時指定的參數，選擇適合當前通信環境的網絡號以及信道來建立星形網[6]。協調器的程序圖如圖4所示。
終端節點上電并初始化硬件以及協議棧后，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，并發送至協調器。
圖4 協調器與終端節點軟件流程圖
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。
5.顯示界面
網頁顯示界面分為數據顯示區域和參數設置區域兩大部分。顯示區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點發送回來的溫度數據，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的遠程溫度監測系統，實現對溫度敏感的環境實施遠程監控?？梢酝ㄟ^布置多個終端節點來監控多個區域的溫度，可以應用的范圍的很廣，該系統具有低功耗，低成本，結構簡單，無人值守，檢測準確度高，抗干擾能力等優點，能夠長時間穩定地工作，具有很高的應用價值。
參考文獻
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本文屬廣州市教改項目（No.2013A022）資助;華軟校級項目（No.ky201206）資助。
作者簡介：
溫度監測系統范文2
關鍵詞：高壓開關柜 溫度檢測 接點溫度在線監測系統
中圖分類號：TM564 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（b）-0027-02
在電氣設備的監測系統中，溫度的監測是重要任務之一。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熱而發展成設備燒毀事故。為使過熱部分能夠及時發現，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、有氣味等要發現存在過熱現象是相當困難的。因此傳統的靠“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、實時的監測高壓柜的各接點溫度，在3#燒結機工程的高壓系統中，引進了接點溫度在線檢測系統。接點溫度在線檢測系統的使用，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等。紅外測溫儀由于無法對密封在開關柜內的接點進行監測，不能實現實時的在線監測，所以不適用于高壓開關柜的接點監測。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測系統相比存在一些弊端；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。當監視的電氣設備連接點發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測。
2 接點溫度在線監測系統的工作原理
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射模塊發送到接收模塊，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出報警信號。同時后臺管理系統讀取接點溫度檢測儀的信號，發出相應的報警，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。由于母線的壓接點、斷路器的動靜觸頭、電纜的接頭都是發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視手段發現發熱缺陷。發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測等因素的考慮。采用了一套接點溫度在線監測系統。整個系統由一個后臺管理系統和36個單機系統組成。
單機系統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測的需求。每臺高壓柜的接線室面板上裝有一個溫度監測儀，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。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；系統超限報警溫度；三相溫度差報警；系統溫升異常報警時間間隔、溫升度數；報警信號持續時間；報警音設置；根據有關規定，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。該廠的系統參數設置如圖2所示。
3.2 數據查詢
利用該系統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，發現接點溫度75℃。遂立即要求停機檢查，發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#燒結機溫度在線監測系統后臺監控系統發出報警，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。事故發生時的溫度曲線如圖3所示。
3.4 系統的的擴展性
燒結3#機的接點溫度檢測系統，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，納入系統進行統一管理。擴展時只需增加相應的檢測元器件，接入系統即可，原系統不受影響。
3.5 系統目前存在的缺陷：
（1）該系統的在發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較好的彌補了維修人員不足和受現場環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數據采取相應的措施，保證設備隱患能夠被及時發現。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
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溫度監測系統范文3
關鍵詞：GPRS；遠程監測；溫度傳感器
引言
隨著通信技術的發展和自動化水平的提高，溫度的遠程監測已經成為許多跟溫度有關的行業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測點分散、偏遠以及時間限制等原因，采用傳統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技術的遠程溫度監測系統方案，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 系統總體設計
系統的總體設計思路是將溫度采集模塊采集到的數據通過GPRS模塊發送到監控計算機上。溫度傳感器把監測現場的溫度處理發送給AT89C51單片機，溫度數據通過單片機處理，再由GPRS發送模塊發送出去。GPRS接收模塊接收發送模塊發送過來的數據，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測現場溫度的遠程分析、管理。系統總體框圖如圖1所示。
圖1 系統總體框圖
2 系統硬件設計
現場溫度采集模塊是一個現場實時監測設備，可以獨立穩定運行，對監測的溫度數據進行運算處理、狀態分析和實時顯示。GPRS通信模塊的功能則是將數據實時傳送到監控計算機。
2.1 單片機外圍電路設計
該系統采用Atmel公司的AT89C51單片機，AT89C51是一種帶4K字節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，系統方可進入正常的工作狀態。GPRS通信模塊電路如圖4所示。
圖4 GPRS通信模塊電路
3 系統軟件設計
系統的軟件設計主要包括監測對象溫度的采集程序和GPRS通信程序。系統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中斷子程序只是發送數據內容不一致，對應的流程一致。
圖5 系統軟件總體流程圖
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，便發起跳過ROM匹配操作命令。成功執行了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控。系統結構簡單、性價比高，可應用于養殖場、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:
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溫度監測系統范文4
關鍵詞： ArcSDE； 地理信息系統； 海纜； 溫度數據導入
中圖分類號： TN911?34； TP311.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）07?0105?02
Undersea cable temperature monitoring system based on ArcSDE
YUAN Yan?hui1， GAO Hong?wu1， AN Bo?wen2
（1. Electric & Instrument Service Center， CNOOC Energy Technology & Services?Oilfield Construction Engineering Division， Tianjin 300000， China；
2. College of Information Engineering， Shanghai Maritime Univeristy， Shanghai 201306， China）
Abstract： SQL Server 2005 with the support of ArcSDE is used in the system as its backend database to manage the geographic information data and the information with various attributes of the undersea cable. The undersea cable monitoring system is developed by desktop platform Visual C# and ArcGIS Engine as development tools. The system functions of temperature data importing， loading display and storing of undersea cable were realized with the help of ArcSDE spatial data engine storage mode. According to the administrative rules of the spatial data and attribute data in ArcSDE， the database was designed and initialized. The overall design of the desktop platform system was fulfilled with the component development technology.
Keywords： ArcSDE； geographic information system； undersea cable； temperature data importing
0 引 言
自光纖分布式測溫技術[1?2]引入海底電纜監測以來，海纜溫度數據的存儲就變的越發重要。海底電纜的溫度數據具有大容量、實時性等特點。地理信息系統（GIS）具有強大的海量數據處理能力和空間數據分析功能以及豐富多樣的可視化效果，這些特性為海纜監測數據處理的難題找到合理的解決方案。本文主要研究內容是對基于ArcSDE的海纜溫度監測系統開發中的關鍵技術進行探討，最終編程實現海纜溫度信息更新，存儲，壓縮等主要功能模塊。
1 關鍵技術——ArcSDE技術
ArcSDE（Spatial Data Engine）是ArcGIS軟件體系中的空間數據引擎，屬于一種應用于空間數據的數據庫中間件技術[3]。其主要特點如下：搭起了空間數據與普通關系數據庫的橋梁，適應性強，封裝性強。
2 系統設計與實現
2.1 系統總體結構
系統采用SQL Server 2005作為后臺數據庫，通過空間數據引擎ArcSDE訪問并操作存儲在數據庫中的空間和屬性數據。前端采用Visual Studio 2008嵌入ArcGIS Engine組件[4]編程完成GIS功能及各個模塊。
2.2 系統數據庫設計
海纜監控系統數據庫涵蓋數據廣泛，根據所獲得到數據和資料，相關數據歸為以下幾類：
（1） 基礎空間數據：包括海纜所在海域信息，位置信息，船舶航道信息。
（2） 海纜固有數據：包括海纜的生產廠家，導熱系數，彈性模量等。
（3） 海纜監測點數據：包括監測點的位置信息，溫度信息等。
（4） 海纜故障維護數據：包括海纜故障點信息，故障類型等。
上述數據分為空間數據和屬性數據，通過ArcGIS自帶的制圖軟件，將上述空間要素數字化，存入后臺關系數據庫中；按照數據庫設計原則將屬性數據與相應的空間數據進行關聯，方便后期查詢和統計分析。
2.3 系統功能設計實現
溫度數據處理系統的框架圖如圖1所示。
圖1 系統框架圖
海纜溫度數據是本系統的焦點，其中數據更新和存貯是系統兩大主要功能。
2.3.1 溫度數據的更新
從圖1中可以看出布里淵光時域分析儀（Bullion Optical Time Domain Analysis，BOTDA）獲取海纜在某一時刻的光纖溫度數據，通過監測溫度處理主程序分析處理后，得到海底電纜各個監測點的銅芯溫度信息，再將溫度信息通過GIS平臺的溫度監測程序對監測點的溫度進行更新。
監測溫度處理主程序（A）生成txt與GIS平臺的溫度監測程序（B）讀取txt之間可能發生沖突，需要采取同步技術。設定一個文件通信協議，此文件通信協議約定如下：A在寫完txt文件后，生成一個相應的同步文件（*.syn）； B監控文件夾中新生成的*.syn文件，新*.syn文件生成時，程序B就會去讀相應的*.txt文件，讀完后，刪除相應的同步文件；并繼續監控文件夾中有無新*.syn文件生成。文件通信協議的確定，避免了對同一txt文件讀寫操作的沖突，保證了程序的實時性。
2.3.2 溫度數據的存儲
對監測溫度數據進行合理的存儲，保證項目后期研究的擴展性和數據分析。在系統中，分布式光纖測溫儀器的分辨率為每0.2 m一個監測點，考慮一條10 km的海纜，若每60 s產生一個txt文件，該設備運行24 h所產生的文件大小約為1 G，存儲空間浪費的同時其存儲形式也不利于后期對歷史數據進行分析。為解決上述問題只需針對監測點的溫度進行存儲和壓縮。方法為：將一個txt的溫度數據壓縮成數據庫中的一條記錄，首先將txt中的每個監測點的溫度數據單獨提取存到一個動態數組中；然后利用字符串拼接技術將所有溫度數據拼接后存入數據庫相應的表中。在對歷史數據進行查詢時只需提供溫度采集的時間，然后再對溫度信息的長字符串分割，還原成一個數組，得到各個監測點的具體溫度。這樣處理后節約了資源空間，提高了歷史數據的查詢效率。歷史數據表tb_history如圖2所示。
圖2 歷史數據表tb_history
3 結 論
本文通過分析海底電纜監測中數據的特點，介紹符合數據管理的GIS技術，采取基于GIS平臺上設計開發管理系統，并采用ArcSDE技術和SQL Server 2005進行數據管理；采用Visual C#作為前臺開發語言，開發的桌面應用系統實現了海纜溫度數據的更新、存儲和分析。
參考文獻
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溫度監測系統范文5
【關鍵詞】測溫系統；nRF24L01；STC89C52
Design of Wireless Temperature Monitoring System Based on nRF24L01
JIANG Xin-rui WANG Ze-lu WANG Jia-wei LI Zhi-wei CHENG Xiao-han
（School of Mechanical Electronic and Information Engineering of CUMTB， Beijing100083， China）
【Abstract】A wireless temperature monitoring system based on nRF24L01 is designed. The system uses PT100 of the substations to collect the temperature. After data processing， the temperature data is transmitted to the master station through the wireless chip to realize temperature monitoring. This system has the advantages of multi-node， wide range temperature measurement， high reliability， good safety and easy installation， which has certain significance to temperature measurement.
【Key words】Temperature monitoring； NRF24L01； STC89C52
0 引言
溫度，作為日常生活和工業控制中的一種重要參數，其測量尤為重要。在一些特殊測溫場合中，存在測點距離遠、布線困難、電磁干擾等問題。本文設計了一種以短距離無線通信系統為核心的溫度監測系統，具有溫度監測范圍大、可靠性高、安全性好、安裝靈活等特點，可用于煤礦井下。
1 系統整體結構
測溫系統的整體結構如圖1所示。
溫度監測系統由四個分站和一個主站組成。分站進行采集溫度、實時顯示并上傳主站；主站進行實時顯示分站上傳的溫度數據、設置報警上下限并進行超限報警。系統工作原理是：溫度傳感器將被測液體溫度變化轉化為電阻的變化，經過橋式電路轉換為電壓變化，輸入放大器放大，通過模數轉換后輸入單片機。液晶屏對溫度進行實時動態顯示。分站和主站通信采用無線芯片nRF24L01，主站顯示報警上下限和四路分站上傳的溫度數據，通過按鍵修改上下限，當任一路或幾路溫度超限，相應的蜂鳴器響并且LED燈亮進行報警。
2 硬件電路設計
2.1 無線通信模塊
nRF24L01是一款工作在2.4～2.5GHz世界通用ISM頻段的單片無線收發器芯片[1]。內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊[2]，并融合了增強型Shock Burst技術――接收方接收到數據后自動發射應答信號，發送方若收不到應答信號則通過重新發送將丟失的數據恢復，使得系統整體性能和效率提高[3]。并且芯片的SPI接口可用單片機I/O口進行模擬，內部FIFO適合各種速度CPU接口，便于使用低成本51單片機，輸出功率和通信頻道可通過SPI接口進行配置。
圖1 系統結構
該模塊硬件電路設計如圖2所示，以主站為例，分別將芯片8個引腳與電源、地和單片機的P1.2～P1.7引腳相連即可實現通信的控制。由于芯片供電電壓范圍為1.9～3.6V，而單片機供電電壓為5V，為了讓芯片正常工作需進行電平轉換[4]。選用電壓轉換芯片LM1117-3.3將5V轉換為3.3V。CE選擇RX、TX模式；IRQ低電平使能可屏蔽中斷；CSN低電平使能SPI片選信號；MOSI和MISO分別為SPI數據輸入和輸出腳；SCK為SPI時鐘。編程時，通過對這6個引腳配置和賦值，進行發射和接收數據。
2.2 分站設計
溫度采集模塊硬件電路設計如圖3，溫度傳感器采用鉑熱電阻PT100，被測對象溫度變化在0至100攝氏度，在此溫度區間內最大線性偏差不超過0.5攝氏度，電阻隨溫度變化關系近似看作線性，且采用三線制接法消除導線引起的電阻誤差。系統采用橋式電路將變化的電阻信號轉換為電壓信號，為了避免電壓波動導致運放輸出信號變化，給電橋正電源接TL431穩壓芯片，使測溫結果更準確，減小波動。在橋式電路中，R1=R2=2KΩ，設定可變電阻器VR2=100Ω為零點（PT100在0攝氏度時阻值為100Ω），實驗時可通過改變VR2阻值校準零點。放大電路選用LM358芯片，內部包含兩個獨立、高增益、內部頻率補償雙運算放大器，選擇差分輸入方式，R3=R4=1KΩ，R5=R6=50KΩ，放大倍數為50倍。AD轉換芯片選用TLC1543，具有高速、高分辨率（10位）、性價比高等特點。AD控制腳及數據端口與單片機I/O口連接如圖。分站只需一個輸入端口，所以使用port口A8與LM358的輸出口連接，通過內部的10位比較器進行AD轉換。如有多通道輸入，可對ADDRESS進行編程來選擇。
REF與REF為基準電壓，為了方便，接入了與單片機供電電壓相同的5V單電源。這就使得輸出電壓范圍較小，所以增加電阻R7進行限流，防止超出量程。
圖3 溫度采集模塊電路
2.3 主站設計
2.3.1 液晶模塊
選用LCD12864帶字庫型液晶屏，分辨率為128×64，內置8192個16×16點漢字和128個16×8點ASCII字符集，低電壓、低功耗、顯示程序簡潔、電路簡單，引腳3接10K電位計用于調節液晶背光亮度；系統采用并行顯示，將PSB始終置高；液晶無需復位所以將RST懸空；8個數據端口接在單片機的P2口上；RS接P3.7口，高電平選擇數據，低電平選擇命令；R/W接P3.6口，讀、寫選擇端；EN接P3.5口，高電平使能，液晶工作。
2.3.2 鍵盤模塊
由于系統需要按鍵數量少，所以選用電路簡單、編程簡潔的獨立鍵盤形式。將5個按鍵分別接在P0.0～P0.4口，需注意P0口需接1K上拉電阻。
2.3.3 聲光報警模塊
主站安裝4路聲光報警模塊，分別接P1.0、P1.1、P3.3、P3.4口。三極管型號為S8050NPN型，所以當給相應I/O口置1時，三極管導通，蜂鳴器報警同時發光二極管點亮，實現聲光報警。
3 軟件設計
3.1 主函數設計
分站將PT100溫度傳感器采集到的溫度數值經過公式轉換成單片機可識別數據輸入單片機并顯示，同時將此數據放入發送緩沖區并發送。通過檢測應答信號函數CheckACK（）返回值來判斷是否發送完畢：若為0則發送完畢，進入下一次發送；若為1，則等待直到數據發完。主站進行初始化后，若無鍵按下，則設置nRF24L01為接收模式并在主界面顯示各分站實時溫度以及預設的報警上、下限，并且任一路溫度大于上限溫度或小于下限溫度時，對相應的蜂鳴器響、LED燈亮；若確定鍵按下，則進入修改報警上下限界面，通過+、-、確定、退出和復位5個按鍵對溫度界限進行修改。系統通過不斷查詢按鍵是否按下進行4路溫度數據的接收、顯示以及對上、下限的更改。
3.2 無線模塊軟件設計
無線模塊工作在增強型Shock Burst模式，沒有復雜的通信協議[5]，4個分站設置不同的發送地址，發送數據時，通過SPI接口向nRF24L01芯片寫入主站接收節點地址和有效數據，將通道0地址設置與主站接收節點地址相同以便接收應答信號，拉高CE啟動發射。若通道0接收到應答信號則認為此次通信成功，系統清除標志寄存器準備下一次發射。主站設置4路不同地址的數據通道，拉高CE啟動接收。當檢測到空中數據后，對4個發送端進行識別和接收并發射給相應的分站應答信號。發射和接收軟件流程圖如圖4（a）和（b）所示。
（a）無線發射流程圖 （b）無線接收流程圖
圖4 無線通信流程圖
4 系統測試
硬件、軟件設計完成后，在無障礙物的室內進行系統測試。為了方便，實驗對兩路分站分別在1m、5m、10m處進行10次測試取平均值，測試結果如表1所示。測試結果顯示，1m處兩分站測量誤差分別為±0.1℃、0.0℃，2m處測量誤差分別為±0.2℃、±0.1℃，5m處測量誤差分別為±0.2℃、±0.2℃，10m處測量誤差分別為±0.3℃、±0.2℃，測量誤差較小，滿足溫度緩慢變化的測量環境。
表1 測試結果
5 結論
本系統完成了分站多點溫度的測量、分站與主站無線通信以及顯示、超限報警等功能。經實驗測試，系統能實現高精度、寬范圍、可靠、方便的測溫，并且可對系統功能進行擴展，如掉電存儲、PC上位機監控等，使系統更完善。
【參考文獻】
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溫度監測系統范文6
關鍵詞：ZigBee 狀態監測 LabVIEW
中圖分類號：TM315 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）11-0145-02
ZigBee技術是ZigBee聯盟開發的短距離、低功耗、低成本[1]、低復雜度的網絡技術，它是基于IEEE 802.15.4標準的有關自組織組網、安全性能以及應用方面的技術。ZigBee技術的這些優良特性，決定了ZigBee技術符合短距離無線傳感網絡的要求，并且與其它幾種無線技術相比，ZigBee技術具有顯著的優勢。ZigBee技術可以在局部范圍對監測的對象進行多點同時監測，并且其成本不會隨著監測點數的增加而大幅增長[2]?；赯igBee技術的優良特性，運用ZigBee技術組建無線傳感網絡對機電設備進行狀態監測是十分經濟和有效的[2]。
1、系統總體方案
ZigBee網絡中有3中邏輯設備節點，分別是：協調器節點（Coordinator），路由器節點（Router），終端設備節點（End-device） [3]。協調器節點是整個ZigBee網絡的核心，主要作用是啟動網絡配置網絡，當ZigBee網絡啟動配置完成之后，協調器節點就自動變成一個路由器節點；路由器節點主要起到接力的作用[4]，可以擴大信號的傳輸范圍，路由器節點應該一直處于活動狀態；終端設備節點主要作用是執行命令或者采集數據，終端設備節點可以處于休眠狀態或者被喚醒，因此可用電池供電。
本系統ZigBee選擇TI公司生產ZigBee最新一代片上系統（SOC）芯片[5]CC2530傳感器采用常用的數字溫度傳感器DS18B20，加速度傳感器選用TI公司生產的3軸加速度傳感器ADXL345，系統的主要分為無線傳感網絡硬件設計，無線傳感網絡軟件設計，上位機監測中心設計。系統總體框圖如圖1所示。
2、網絡節點硬件設計
系統網絡節點的硬件部分主要由處理器模塊、電源模塊、無線通信模塊、傳感器模塊、其他模塊以及電路組成。如圖2所示。
數據采集模塊亦即傳感器模塊，采集分為DS18B20溫度傳感器和ADXL345三軸加速度傳感器，傳感器將采集到的溫度和加速度值，傳至處理器模塊。
處理器模塊亦即ZigBee模塊，本系統使用的處理器是TI公司的CC2530，負責整個網絡節點的數據采集，數據處理，任務管理，功耗管理等。最主要的功能是實現兩個無線通信設備之間通信安全與可靠通信協議。
無線通信模塊的主要功能是在協議棧中進行信息的傳遞以及通信設備之間進行數據的收發。
電源模塊針對不同的節點提供不同的供電方式。本系統中針對路由器節點和終端設備節點采用電池供電，針對協調器節點采用直流電源供電。
為保證網絡節點的通信質量，同時也兼顧經濟性，還要選擇合適的天線模塊。
3、網絡節點軟件設計
3.1 協調器節點軟件設計
本系統的協調器節點的主要功能是讀取傳感器節點無線發送的數據并且打包通過串口傳送至上位機軟件中，其軟件流程圖如圖3所示，協調器節點上電之后，首先進行軟件以及硬件相關的初始化工作然后建立一個網絡并且監聽這個網絡是否有信號傳入，如果沒有信號就一直監聽網絡，如果有傳感器節點申請加入網絡的信號就給該傳感器節點分配網絡地址，允許其加入網絡，如果傳感器節點加入網絡之后有數據傳至協調器節點就讀取數據，等待所有傳感器節點都有一次采集數據傳至協調器節點之后就將數據讀取并且打包傳送至上位機監測中心進行進一步操作。
3.2 終端設備節點軟件設計
本系統的終端設備節點的主要功能是采集溫度傳感器DS18B20的溫度值和加速度傳感器ADXL345的三軸加速度值，并且把數據通過無線的方式發送給協調器節點，其軟件流程圖如圖4所示。
4、上位機監測中心設計
本系統上位機監測中心采用LabVIEW軟件編寫[6]，對數據進行處理、實時顯示、存入數據庫。程序采用模塊化編程的思想，總體框圖如圖5所示，在監測中心后臺，運行著數據接收模塊、數據顯示模塊、數據處理模塊、數據庫模塊。
圖5 上位機監測中心總體框圖
各個模塊的主要功能如下：
（1）用戶登錄模塊設置用戶訪問權限，需要用戶輸入正確的用戶名和密碼才可以正確登錄。
（2）數據接收模塊通過串口接收協調器節點發送的打包數據發送的數據。
（3）數據處理模塊將接收到得溫度以及加速度數據按照數據手冊定義的數據格式轉換成正確的十進制數據。
（4）數據顯示模塊用于實時顯示溫度以及X軸，Y軸，Z軸三維加速度值。
（5）數據庫模塊將正確的數據存入建立好的access數據庫，合成SQL語言，可以實現采集數據實時存入數據庫。
系統運行如圖6所示，將溫度傳感器靠近熱源則溫度升高，離開熱源則溫度回復，將加速度傳感器連接振源，則出現波動。（如圖6）
5、結語
本文設計開發基于ZigBee技術的溫度和加速度信號狀態監測系統，采用ZigBee技術，軟件LabVIEW軟件編寫上位機軟件，實現了系統的要求，能夠對設備的溫度，以及加速度的參數進行采集，處理，以及顯示，可以實現相關功能。
參考文獻
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