智能温度测控系统方案研究

摘 要：现代测控技术是信息技术的重要部分，涉及计算机技术、电子技术、信息处理技术、测试测量技术、自动控制技术、仪器仪表技术及网络技术等领域。温度的准确测量控制是各项实验研究及实际应用的重要前提，融合现代检测技术和控制理论的智能检测是当今温度检测的一大趋势。本文主要是针对温度测控系统控制提出了三套解决方案。

关键词：测控技术；温度；智能测控系统

引言

物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，温度是工农业生产、科学实验研究以及日常生活中需要普遍进行测量和控制的一个非常重要的物理量，如：在冶金、石油化工、机械、电力等工业生产中的温度控制；在蔬果大棚、温室花房、粮仓等农业生产中的温度测控；高等院校实验室微机测控系统中将温度作为被测参数，供学生做综合实验、实训或课程设计等。温度控制对于小到人民的日常生活、大到钢铁等大型工业生产工程都具有广阔的应用前景。准确地测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的重要条件，所以对温度进行控制是非常必要且有意义的。

1. 现代测控技术的特点

1.1 网络化

Internet 为代表的计算机信息网络的快速发展和技术的逐渐完善，突破了地域和事件上的限制，使现代测控技术得到很大的进步。现代测控技术具有网络化的特点，测控技术与网络技术的结合，使组建网络化、分布式的测控系统变得十分方便快捷。随着现代网络信息技术的迅猛发展及许多相关技术的不断完善，网络信息系统的规模得到越来越快的壮大。现代测控技术的广泛应用，使得国防、通信、气象和航空航天等领域也得到广泛、有效的运用。

1.2 智能化

现代测控系统中所应用的设备都是智能化的，具有方便灵活、快捷、功能多样等特点，使得现代测控技术得到很大的提高。随着人工智能技术的不断引进和发展以及微电子技术的发展，智能化的仪器设备越来越高科化，其计算方法和计算能力都得到很大的加强和提高。

1.3 数字化

数字化的测控特点在现代测控技术中起着非常重要的作用。数字化在测控领域中的主要应用体现在多个方面：传感器的数字化控制，控制器到远程终端设备的数字化控制，信号处理、通信等过程的数字化控制等。

1.4 分布式化

现代测控技术设备可以分布设在多个地方，可以有效地检测出最符合和最需要仪器设备的地方。分布式化测控技术是以网络技术和微型计算机术为基础的， 采用将系统内所使用设备分布式地连接起来，组合成为最符合要求的分布式测系统。在仪器设备生产过程的控制过程中，分布式的测控系统可以实现测量―控制―管理的全自动化，能够在很大程度上降低测控成本，提高测控效率。分布式测试系统有许多优点：安全可靠，某一部分出现故障不会影响其他部分系统的正常运作；可以不断开发增加新的功能模板或者是新的接口，加强系统功能；采用并行处理，运行速度相当快速；使用方式灵活，可以单模块系统，也可以多模块系统组网等。

2. 温度测控系统控制方案

温度测控系统常用的控制方案有以下三类经典控制方案、基于现代控制理论的设计方案和智能控制方案。

2.1经典控制方案

经典控制方案采用常规气动、液动和电动仪表，对生产过程中的温度、流量、压力和液位等进行控制，控制系统以单回路结构、PID 策略为主，同时针对不同的对象和要求，设计了一些专门的控制算法，如根轨迹法、模型跟踪法、达林算法和 Smith预估器算法等。经典控制方案能较好地解决生产过程中单输入单输出的问题，主要用于线性定常系统，是目前工业过程控制领域中占统治地位的一种控制方案。

2.2基于现代控制理论的设计方案

现代控制理论以线性代数和微分方程为主要的数学工具，以状态空间法为基础来分析和设计控制系统。此类设计方案主要有：最优控制、系统辨识、自校正控制等。这类设计方案适用范围广，适合于多输入多输出系统、某些非线性时变系统和一些具有随机扰动的系统。该方法优点是理论严谨，控制品质较好。缺点是需要知道被控对象确定的数学模型，对于许多结构复杂，随机干扰因素多而不易获取对象模型的系统，此方法的使用受到限制。

2.3智能控制方案

智能控制方案无需人的干预就能够针对控制对象的状态自动地调节控制规律以实现控制目标。智能控制避开了建立精确的数学模型和用常规控制理论进行定量计算与分析的困难性，是一种无模型控制方案，具有判断决策、信息处理、非线性、自寻优、变结构等特点及能力，适用于含有复杂性、不完全性、模糊性、不确定性和不存在已知算法的生产过程。

总结

现代测控技术是现代工业技术中的重要支柱，现代测控技术的迅猛发展可以为整个社会技术的进步和产业的升级起到改造和推动提升的巨大作用，越来越多的创新、高科技测控自动化的成果得到广泛应用。现代测控技术的未来发展将朝着智能化、标准化、系统化及系统功能的综合性等趋势发展，并更加标准化、开放化和全球化推动技术水平的提高。随着对生产效率的要求不断提高，对温度检测的要求也越来越高，融合现代检测技术和控制理论的智能检测是当今温度检测的一大趋势，研究和开发适用场合多样化、测温对象多样化、检测设备数字化以及检测元件新型化的测温仪表是国内外测温仪表研究的重点。

参考文献

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作者简介：

韦延兴（1996.07― ）男，浙江杭州，本科，中国计量学院现代科技学院学生，研究方向：测控技术与仪器。

潘文彬（1988.08― ）男，浙江杭州，硕士，中国计量学院现代科技学院教师，职称：助教，研究方向：高校学生思想政治教育与管理工作研究。