温度监测系统范文
时间：2023-03-21 21:20:11
温度监测系统范文第1篇
关键词:CC2530；无线传感器网络；温度传感器；DS18B20
中图分类号：TP212.9文献标识码：A
引言
基于ZigBee的温度监测系统由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，构成无线传感器网络系统，其目的是协作地感知、采集网络区域温度信息发送给协调器节点，可与PC机通信，实现远程监测和收集监测数据。该系统设备体积小，传输可靠性高，安全高，节点功耗低，监测区域大等优点，且无需钻孔布线，使整个监测系统更灵活有效。可用于危险工作环境，珍贵的古老建筑保护等现代工农业生产生活中。如果采用人工定时测量，不但要耗费大量的人力，而且，不能够做到实时监控，特别在某些高温场所还有可能造成安全事故。为此，设计了一种基于无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）的温度检测系统[1]。
ZigBee技术填补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，提供了丰富快捷的应用[3]。本设计正是采用ZigBee技术来架构温度监测系统。
1系统组成
如图1所示，整个系统由测控主机、协调器以及若干无线温度传感器节点组成。其中测控主机主要由上位机、电源、无线收发模块CC2530组成,通过MAX3232转换电路，和PC机进行串口通信。 它能够接收远程各节点信息，监控节点运行情况，并能根据上位机要求发送命令字到指定节点，用来控制各节点的功能。无线温度传感器节点主要由电源、温度传感器、无线收发模块CC2530组成，能够采样并发送数据到测控主机,接收并执行测控主机发送来的指令,并且可作为中转站间接传输数据。限于篇幅，本文主要介绍无线温度传感器节点的硬件结构和软件设计方法。
图1系统结构图
2硬件设计
该系统的协调器及传感器节点电路如图2所示。
核心芯片采用了TI公司的CC2530。CC2530是TI公司推出的真正意义上的SoC ZigBee产品。CC2530片上系统功能模块集成了CC2420RF收发器，具有极高的接受灵敏度和抗干扰性能，并支持2.4GHz IEEE 802.15.4/ZigBee协议[3]。CC2591 [4]是TI公司推出的一款高性能、低成本的RF 前端，可将输出功率提高＋22dBm，接收机灵敏度提高＋6dB。温度传感器采用美国Dallas公司推出的单线数字式温度传感器DS18B20，它将现场采集到的温度数据直接转换成数字量输出到CC2530的IO口。
3 软件设计
主程序包括单片机系统初始化、CC2530子系统配置初始化、ZigBee组网等。程序流程如下图3所示。
图3 程序流程图
在PC机上，用VC++编写上位机程序，把从传感器接收到的数据描绘成曲线，并显示当前值。图4是一个置于空调前的温度传感器节点发回来的数据曲线图，从该图可以看出，节点温度从32℃降到了19℃。
图4 上位机界面
4 结语
本文针对当前温湿度检测中面临的检测点分散、布线困难和实时性差等特点，设计了基于ZigBee的温度监测系统，可以显示各测试点的实时温度，还可以通过RS232接口将数据上传到PC机存储，以便进一步分析处理。该系统采用了低功耗的集成化器件，提高了系统稳定性和可靠度，在危险区域和大面积检测中布置容易，能够实现低成本连续在线检测，较传统在线检测系统具有更大的优势。
参考文献
[1]瞿雷，刘盛德，胡咸斌. ZigBee技术及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社,2007：472.
[2]李文仲，段朝玉等.ZigBee2006无线网络与无线定位实战[M].北京：北京航空航天大学出版社, 2008：23-30
[3]Chipcon Products from Texas Instruments CC2530 datasheet
[4]Microchip Company.CC2591.[EB/OL].[2006-5-10]. www.省略.
温度监测系统范文第2篇
关键词:光纤通讯 远程监测 温度监测 系统研制
1、研究光纤通讯远程温度监测系统的目的
光纤通信具有携带容量比较大,保存数据良好等优点。当今最主要的有线通信方式已经被光纤通信所占领。我们简要介绍一下它的传输方式:首先将客户需要传送的信息内容在发送端也就是输入端输入到发送机中,然后通过一系列的方法将信息叠加或调制到作为信息信号载体的载波上,我们传送的是一种光物质,然后将已调制的载波通过不同的传输媒质传送到远处的接收端,也就是最终客户需要发送的地方,再而由接收机解调出原来的信息。知道光纤通讯的传输方式,我们也就知道光纤通讯的优点,不仅仅传送量大,而且保密性良好。
温度是现代生产过程中的一个非常重要的参数,它可以决定生产最后的产物。对于“温度”这个概念,我们应该用全新的理念去解释,它不同于以往单纯的“温度”,现在以一种温度监测系统而存在。所以对温度的监测是保证产品质量和生产安全的重要手段。目前,温度自动监测技术在我国的工业生产中应用已非常普遍。这为我国的工业发展作出巨大贡献。
但是,如何把光纤系统和温度监测系统有机的联系在一起,我们还面临着问题。在工业上,大多数是采用有线的传输方式。但是,远距离的线路铺设,后期维护的成本过高,引线过长等等问题导致整个系统的传输速率变慢,功耗上升、稳定性下降。所以,我们要研制一套通信可靠有保证、运行稳定不出差、采集速度快速迅捷、自动化程度相对较高的实时温度监测系统,保障系统的安全运行是非常必要的。
2、光纤通讯的远程温度监测系统的总体设计
2.1 设计缘由及案例分析
我们就拿油田的开采为例来说明光纤通讯的远程温度监测系统的总体设计。在油田中刚刚开采的石油一般都呈稠状,在低温下,油很容易冻结呈块状,从而把导管堵塞,所以在石油的输送过程中我们必须对输油管线采取伴热措施,以确保石油的正常输送。在冬季这种低温情况下,石油堵塞管道时有发生,这就说明管线能否及时伴热是管道能否正常输送的关键因素。现在主要采用高温蒸汽与高温燃气水套炉伴热这两种的伴热方式,而伴热设备是否正常工作的重要指标以温度作为考核的。
现在对于伴热线管道检测所采用的方法主要是人工现场检测各管线温度,但是在冬天这种环境恶劣,温度低下,工作量又相当庞大等因素的影响,会使工作效率降低,有时管道的堵塞等显而易见的问题都难以及时发现。因此,在冬季温度极低的情况下,必然有不安全隐患。就拿大庆石化为例,它的输油管道伴热线在我国东北严寒地区,这个地区冬季气温很低,而且会持续出现低温现象,造成石油输出的困难。所以,研制一套完善的远程温度监测系统我们迫在眉睫。
2.2 系统总体设计原理
我们就对东北某石化炼油厂内输油管道伴热线研制的一套远程温度监测系统进行分析。根据石化炼油厂的实际情况,确定了使用太阳能供电的光纤网络通讯方案。对于系统的下位机部分,使用温度传感器与智能采集模块,采集和处理信息信号。研究了一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技和网络拓扑结构的特点,对各层帧结构及协议结构的工作原理进行分析与探讨,通过设置和调试S02系列通讯模块,我们完成低功耗的近距离通讯技术的远端数据采集与传输这一艰难的技术。并且确定了光纤通讯网络的架构和网络通讯所必须的硬件设备,并完成了对各种硬件设备的设计与选用以及设备间相互通讯的调试,我们更采用互联网这一新颖快速的工业组态软件实现了对温度监测系统远程监测的目的。而在系统的上位机的监测部分,通过对软件的需求及功能分析,在网际组态的基础上开发和研制出中心监测这一重要软件。这个软件的开发,使得我们实现对温度和湿度等重要参数的随时监测、远程摄像监测、超越界限报警、数据随时记录和查询以及用户个人管理等功能,并设计了一套令客户满意的监控界面。这个控制界面简洁易上手。我们经过一段时间的试运行,发现这个系统具有这些优点:通信稳定没偏差,传输速度很快,操作简单上手,数据可靠有保证,系统运行正常,可以满足伴热线管道温度监测的需求。
远程控制我们可以采用系统:以低功耗,高性能CMOS8位系列单片机为控制单元,并采用Dallas单线数字温度传感器DS18820采集现场温度数据而设计的远程温度控制系统。这个系统具有的优点如下:结构新颖、电路简单而且方便控制,其监控的温度范围为-55℃～99℃,完全符合当地的温度,温度值显示的精度为0.01,可以自由设置控制温度的上、下限。如果系统超过设置上、下限温度,该系统还可以自动报警。
3、光纤通讯的远程温度监测系统的应用
随着科学技术的不断发展,光纤通讯的远程温度检测系统应用于许多领域。光纤光栅温度在线监测系统是一种全新的在线温度监测报警系统,具有防爆的特点;煤矿安全也成为社会关注焦点,煤矿中各类系统相互独立,通讯简单可靠,在煤矿远程通讯中的CAN-bus已被西北东北多个地方采用,大大减少了煤矿事故的发生,光纤通讯远程温度监测系统应用于各个行业。
4、结语
相信,光纤通讯的远程温度监测系统应用于各行各业,它具有广阔的应用前景。想获得更高的更好的经济和社会效益就必须加大光纤通讯的应用与推广,让更多的人去了解,去使用。只有不断完善,才能更好地为社会为人民创造更多的利益。它的出现,不仅仅是科技的发展,更是社会的不断向前推进。
参考文献
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[2]胡艳兵,李良庚.基于光纤通讯的水库流量检测系统.2008,3(09);69-71.
[3]王珏,王维民.多路全介质光纤温度监测系统的设计与研究.2000,1(03);75-77.
温度监测系统范文第3篇
关键词：Labview；配网系统；温度采集；电网监测；电力设施；变压器 文献标识码：A
中图分类号：TN964 文章编号：1009-2374（2016）34-0012-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.34.006
1 概述
为及时发现运行设备超负荷运载或存在接触不良导致发热的情况，电力系统行业把设备测温作为一项日常巡视工作。目前，获取配电变压器的出线接头温度的方法是通过红外电子枪获取的，测温工作虽然简单，但在配电网络中，变压器分布分散、数量众多，因此测温成为一项简单但繁重的工作。温度的获取可以通过多种多样的方法、不同的硬件电路实现，但是无论何种方式，最终的目的都是为了将温度以直观的方式呈现给运维人员，传统的方式是利用现场测量记录，每次测量需多人配合完成，耗费大量的人力、物力，而且只能获取某一时刻的温度，因为运维人员不可能长时间待在户外监测温度。本文利用串口获取温度信息，采用Labview进行编程，开发出一套界面友好、时效性强的温度监测系统，实现了远程温度的检测。
2 系统架构
系统采用labview2014编写，Labview（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文本进行创建应用程序的图形化编程语言。其图形化编程语言可大大缩短研发周期，同时实现界面的美观、友好性。系统组成及执行顺序如图1所示。
基于Labview的配网温度监测系统执行过程中需设置采集的变压器号。设置后，上位机通过串口向下位机发送采集指令，下位机在接收指令后，判别是采集哪一变压器的温度。然后根据指令反馈相关数据，系统接收到下位机返回数据后进行数据翻译，同时通过温度计和波形显示出来。
2.1 前面板设计
基于Labview的配网温度监测系统前面板设计如图2所示。前面板中包含选择变压器下拉框，用于设置变压器号，A、B、C三相实时温度显示，显示A、B、C三相的实时温度，同时有波形显示功能，并对A、B、C三相分色显示，定值设置用于设置报警定值，当A、B、C三相中任一相温度超过定值温度，温度报警灯亮红色，串口设置用于选择硬件所在串口。
基于Labview的配网温度监测系统程序框图如图3所示。整个系统在一个while循环中，选择变压器后，对变压器号进行编码，写入串口，发送到下位机，再从串口中读取下位机反馈回的数据，进行译码，译码正确则显示出来，并与定值进行比较，高于定值温度则报警，报警灯亮红色，否则报警灯亮绿色，同时系统设置了停止键，按下则停止采集。
3 系统数据处理
基于Labview的配网温度监测系统的数据处理主要包括三部分：数据写入、数据读取、数据编码。该部分是系统的核心部分，用到了Labview的串口读取、串口写入、字符串处理、显示控件、数值比较等功能。
3.1 数据的写入
数据写入是为了进行变压器的选择。本文通过下拉菜单选择变压器，下拉菜单每一项都有对应数值，代表不同变压器，利用数值转字符串控件和字符串连接控件对指令进行编码，再通过串口写入控件，将指令写入串口向下位机发送，完成指令下达。
3.2 数据读取
通过串口读取控件读取串口的信息，再用搜索字符串控件和截取字符串控件对下位机反馈回的数据进行译码，并通过显示控件显示出来，同时通过数值比较控件将译码结果与定值比较，若温度高于定值，则发出告警信号，告警灯亮红色，若低于温度定值，则告警灯亮
绿色。
3.3 数据编码
3.3.1 指令编码。指令编码是指由系统向下位机发送用于选择采集哪台变压器温度的编码，指令编码由4个字节组成，第1个字节为报文头，固定为aaH，中间两个字节为变压器地址，可取0000H-FFFEH，最后1个字节为停止符，固定为FFH，其结构表1所示：
3.3.2 数据编码。数据编码是指由下位机向系统发送的相应变压器的温度数据，数据编码由5个字节组成，第1个字节为报文头，固定为aaH，第2个字节为A相温度数据，可取00H-FEH，第3个数据为B相温度数据，可取00H-FEH，第4位为C相温度数据，可取00H-FEH，最后1个字节为停止符，固定为FFH，其结构表2所示：
4 结语
本文利用Labview编程，开发出一套配网温度监控系统。该系统的开发完成了温度远程采集上位机方案，配套相应硬件电路，便可实现温度的远程监控，该方案合理地解决了变压器地域分布广泛、温度采集耗时长的问题，实现了温度的集中采集。采用该系统，可以在短时间内集中采集到所有变压器的温度，提高了工作效率，减少了户外工作时间，有效地减轻了配网运行人员的工作负担。
参考文献
[1] 耿欣，刘磊.基于单片机和Labview的温度系统的设计[J].黑龙江科技信息，2015，（32）.
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[3] 张娜.基于单片机的远程温度监测系统设计[J].信息技术，2015，（9）.
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[5] 潘维东.虚拟仪器的数据采集、网络通信及在远程监测中的研究[D].昆明理工大学，2004.
[6] 马霞霞.基于Labview的大型海上风电监测系统研究
温度监测系统范文第4篇
关键词：潜油电泵井下温度压力监测；星点等势法；电流传输信号'
1 概述
潜油电泵井下压力和温度参数的监测对提升采油技术水平，实现对机组进行故障预测与健康管理，保证潜油电泵持续高效稳定的工作，具有着重要的实际价值。
2 总体方案
综合潜油电泵的特点，系统利用星点等势法为井下供电。在井上制作一个三相电抗器作为工星点，并且保证该电抗器的三个绕组各相的参数相同，在电抗器的对称性足够好的情况下，星点相当于零点，电机绕组的中性点与地面电抗器的中性点等电势，三相电抗器可以消除三相高电压不平衡对系统造成的损害，同时在地面星点处叠加直流电压，可以对井下进行直流供电。信号传输通道原理如图1所示。在潜油电泵井下工作环境下，电压容易受到干扰，而且在远距离传输时电缆的阻抗会对传输信号有所影响，而电流信号相对稳定，因此潜油电泵井下温度压力参数监测系统采用两线制4～20mA电流信号进行数据传输。本系统利用铠皮作为地线进行信号传输通道，具有较强的抗干扰能力，无需单独铺设电缆，降低成本。
潜油电泵井下温度压力参数监测系统内部硬件按功能主要可分为供电电路、通道切换电路、滤波电路和数据采集电路等。如图2所示为系统原理图。地面对井下电路进行分时供电，对数据进行采集；滤波单元减小交流电压对监测系统的危害；井下通道切换电路根据地面供电电压不同来切换测量通路；温度和压力变送器输出的电流信号分时通过电缆铠皮传输至地面，并通过三相动力电缆和铠皮连成一个回路。
3 系统硬件设计
3.1 温度压力变送器选型
变送器的性能对潜油电泵井下参数监测系统的信号检测精度和稳定性有着极大的影响，对变送器的选型应满足工作温度下稳定工作，且满足系统设计的性能指标。本文选用西安新敏电子科技有限公司生产的CYB15压力变送器和SBYW温度变送器，这两款变送器均为直流电压供电，二线制4～20mA电流信号输出，适合石油化工领域的工业检测和控制使用。
3.2 通道切换电路
由于系统需要采集温度和压力两个信号量，因此需要在井下设计一个通道切换电路。本系统采用的通道切换电路是由多通道模拟选择开关和电压检测电路两部分所组成。以电流信号作为传输媒介，对温度和压力进行分时数据采集。如D3所示为通道切换电路。ADG5404是一款互补金属氧化物半导体（CMOS）模拟选择开关，内置4个单通道。并且它具有转换时间快、小于10欧姆导通阻抗、工作输入电压范围宽等特点。导通电阻曲线在整个模拟输入范围都非常平坦，可确保开关信号时拥有出色的线性度和低失真性能，完全符合本系统研制要求。
采用LM293芯片是因为其产生的时序时间可控，本系统设置切换时间为20s。在上位机程序上采用的是切断井下供电延时1s再重新启动来达到消除时间累积的目的。ADG5405芯片通过加载在A0与A1端的时序信号来选通具体的导通端口。本系统应用的是两个参数，只需要两路导通即可，所以应用LM293作为ADG5404的时序触发信号，在LM293的第3引脚输出信号并连接到ADG5405的A0与A1管脚，如此便产生了00与11的时序信号，以此来导通S1与S4两个端口，从而实现通道的选择，使得温度和压力可以分时段切换传输。
3.3 滤波电路设计
潜油电泵井下监测系统需要滤波器来消除变频供电在电机星点中产生的高电压和三相短路接地时在星点产生的极高脉冲电压，保证装置的长时间高效稳定的工作。滤波电路如图4所示。本文采用串联电抗及并联电容的方法来抑制高电压和高脉冲电压，从而有效地保护井下温度压力变送器。
3.4 温度压力采集电路设计
温度压力采集电路主要通过AD7705芯片和LPC2378单片机来完成。AD7705采用了Σ-Δ技术，可以获得16位无误码数据输出。具有两个全差分输入通道，可编程单极性或双极性输入，前端可编程增益等功能。AD7705具有高分辨率、抗噪声、自校准、低功耗等特点，十分适合仪表测量和工业控制等领域的应用。图5所示为本系统数据采集电路。
LPC2378是通过模拟的SPI通信方式以普通I/O接口与AD7705进行连接。D1是稳压管，D2是肖特基二极管，其作用是为了防止电流过大将AD芯片烧坏。选择R1、R2是为了增加采样精度。AIN（+）为信号输入端，AIN（-）通过+5V电压、固定电阻R4、R5和可调电阻R3形成一个伪差分通道。通过调节R3可防止数据在输入端和输出端边界时导致转换的数据失真，使AD转换的精度到达最高从而使其适应每套系统下不同的电流。
4 系统软件设计
本系统软件部分采用C语言编程实现，程序采用模块化研制，具有可读性强、移植性高的特点。潜油电泵井下温度压力参数监测系统使用NXP公司的LPC2378，该芯片具有抗干扰性强、支持在线编程、低功耗、价格低等特点。其软件部分主要分为两部分，其中一部分控制井下电源信号的变化，用于数字滤波、参数采样和数据发送。另一部分主要完成信号采样、故障处理等功能。如图6所示就是主程序的软件流程图。系统上电后，先进行初始化系统配置，然后开始读取当时的时间参数，此时单片机控制继电器接通60V直流电，开始测量温度参数，测量20s后，将采集到的时间和温度参数进行发送。然后将继电器切换到90V直流电通道，开始测量压力参数。再将压力参数进行发送。
5 实验结果
本文设计的潜油电泵井下温度压力参数监测系统在实验室中进行了模拟工作试验。试验采集了大量有效数据，数据分析表明该系统具有较高的精确度和稳定性，可以证明本文中所研究的系统可以在正常的工作环境下稳定工作，并且能够保持温度压力测量的准确性。经过多次测试，该系统表现稳定可靠。所测得的数据如表1所示。
6 结束语
本文对潜油电泵井下温度压力参数监测的硬件主要模块和软件主程序做了详细讲述。结合潜油电泵的特点，提出采用两线制电流信号传输井下数据，通过地面系统对井下监测系统进行供电，通道切换电路对温度和压力进行分时采集。电路调试已经完成，实验所得数据满足需求，并且具有较高的稳定性和精确度，具备现场的试验条件。
参考文献
[1]张文.井下信号传输与调理方法研究[D].哈尔滨工程大学，2013.
[2]叶欣.潜油电泵井下温度压力在线监测系统研究[D].西安石油大学，2013.
[3]付岳峰.潜油电泵井井下压力温度测试系统研究[D].西安：西安石油大学，2008.
[4]王志平.井下数据采集与传输方法研究[D].黑龙江：哈尔滨工程大学，2011.
[5]蒙丽娜.电泵井下测试系统研究[D].西安：西安石油大学，2010.
作者简介：白山（1959-），男，教授级高工，硕士生导师，研究方向为特种电机及其控制。
崔景欣（1990-），男，硕士研究生，研究方向为电力电子技术及其应用。
温度监测系统范文第5篇
关键词： C/S；B/S；冷库；温度
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）27-6075-04
随着我国经济的迅速发展，各行各业均需要进行各种数据的采集、监测和分析。而工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。
目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。已有的数据采集系统大都是有线的和C/S结构的，由于受到许多特殊的地理条件的限制，如煤矿井下工作区、辽阔的蔬菜温室基地等，对有线网络、有线传输的布线工程带来极大的不便，采用有线传输施工周期长、成本高，甚至根本无法实现。另外，这些监测系统的数据分析都是在专业软件上进行，这些软件通常是C/S（客户端/服务器）模式的，即数据分析端需要到安装有指定客户端软件的监控中心进行，不能随时随地进行监测。
基于以上弊端，该文将数据的采集与监测分析分开来，将数据采集系统通过无线传感器布置于现场，构建C/S结构的数据采集和存储系统；而将数据监测和分析过程移植到Web上，构建B/S结构的数据监测和分析系统，使用户无需安装专门的客户端软件，只需要打开浏览器就可以查看并分析数据，这样，该操作就可以随时在任何联网的个人电脑、智能手机或Pad等终端设备上进行。
C/S和B/S双重构架理论适用于大多数工业控制生产中，利用目前广阔的互联网技术和无线通信技术，将工业生产数据的监测和分析过程脱离现场，甚至将该过程扩展到网络能够覆盖的所有物理区域，大大提高了工业管理水平和生产效率。
本文以C/S和B/S双重构架为理论基础，拟开发一套应用实例——“冷库温度数据采集和监测系统”，将该理论应用于实际生产中。
1 C/S和B/S构架技术
C/S结构，即Client/Server（客户机/服务器）结构，通过将任务合理分配到Client端和Server端，降低了系统的通讯开销，可以充分利用两端硬件环境的优势。
B/S结构，即Browser/Server（浏览器/服务器）结构，是随着网络技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户界面完全通过浏览器实现，不需要事务逻辑在前端实现，而将全部事务逻辑放在服务器端实现，形成所谓3-tier结构。
C/S结构和B/S结构各有优缺点，C/S要求系统必须安装客户端软件，因此无法随时随地使用系统，但它响应速度快，业务逻辑可以作到更复杂；而B/S结构无须安装客户端软件，只需一个浏览器，在有网络的任何机器任何地点都可以使用系统，但它的运行速度受网络速度限制，且很多功能也受到技术限制；
本系统拟开发的应用实例——“冷库温度数据采集和监测系统”，将这两种结构有机结合起来，充分发挥各自的优势，屏气其劣势，使数据采集监测系统更加完善。
2 系统需求分析
随着我国国民经济的迅猛发展，人们的生活水平日益提高，对于食品的保质和保鲜质量也提出了更高的要求。因此，在食品生产、加工、运输等多种环节中，实时监控温度具有重要意义，运用智能温度监测、记录、报警等科技手段已经成为了强制性的要求。特别是近年来与食品运输关系最为密切的冷库企业要能在激烈的竞争中取得优势，就必须建立符合企业自身特点的冷库温度监测管理系统，通过计算机软件方便地对冷库系统的运行状况进行实时管理，最大限度地提高冷库工作人员的管理效率和管理水平。
冷库温度采集与监测系统的主要功能是测量冷库的当前温度值并判断是否报警、记录和分析下位机采集的冷库历史温度值以及设置每一个冷库的报警上下限和报警使能。经过多次现场调研和用户走访，并对用户提出的需求加以分析和整理，按照快捷、准确、方便、善于操作和识别的原则，提炼出冷库温度监测管理系统的如下主要功能：
1） 对系统硬件进行配置，可以添加、修改或删除传感器；
2） 对测控点进行管理，可以添加、修改或删除测控点；
3） 对测控点进行部署，原则上每个测控点监测一个冷库的温度，每个测控点选择指定的传感器类型，以便使用相应的驱动程序读取监测数据；同时可以设置测控点的报警上限和下限值；
4） 监测每个冷库的温度，并以数值和曲线两种方式显示；
5） 查看每个冷库的历史温度值，以表和曲线两种方式显示，表中明确区分出超出报警上限和报警下限；
6） 查看冷库的报警数据，当数据超过上限或下限值时产生报警，报警方式有两种：声音报警和弹屏报警；
7） 可以设置和查看每个冷库的报警上限、报警下限。
8） 可以设置和查看下位机的测量周期。
9） 权限管理，分为登录管理界面、管理员列表界面和退出管理界面。
10） 系统界面友好，操作简单。
基于以上功能，设计出本系统的功能结构图，如图1所示。
3 开发工具
1） C/S端编程语言：使用VB开发数据采集程序；
2） 数据库：使用SQL Server2005将VB程序处理的数据进行存储；
3） B/S端编程语言：用2005搭建网站，读取SQL Server数据库中的实时数据或历史数据，并将这些数据做成曲线显示在网页中，还可以通过网页查询实时数据曲线、历史数据曲线，报警信息等。
4 系统整体设计
由于本系统采用的是C/S和B/S相结合的架构模式，数据采集部分采用C/S构架，以便灵活、可靠和快速地采集到相应数据；而数据监测和分析部分采用B/S构架，用户可以在任何一台可上网的电脑、智能手机或Pad等终端设备上登录系统，因此设计本系统的整体结构如图2所示。
5 数据库设计
本系统采用大型关系型数据库SQL Server 2005，将传感器采集的温度值通过无线网络传入上位机（工控计算机），然后写入数据库中，以便随时进行查询和分析。
根据对本程序的需求分析，本程序一共需要用到4张数据表，分别为传感器类型表（cgq）、测控点表（ckd）、温度表（wendu）、用户表（users）。如表1-4所示。
6 系统实现
为了避免开发期间冗余代码的大量出现，也为了便于系统运行期的维护和将来系统升级，本系统采用面向对象设计思想，程序代码尽量做到模块化。例如，数据库是本系统的核心，而几乎每一个界面都存在与数据库的交互，为了提高系统中数据传输效率和代码的利用率，本系统将数据库的访问编写成一个独立的模块，方便其它类进行调用；各个实体模块也建立了相应的实体类。
7 结束语
本系统采用C/S（客户端/服务器）模式开发数据采集系统，再用 B/S（浏览器/服务器）模式开发数据监测和分析系统，将数据分析过程移植到Web上，使得用户无需安装专门的客户端软件，只需要打开浏览器就可以查看并分析数据，这样，该操作就可以随时在任何联网的个人电脑上进行，甚至可以通过随身携带的手机进行数据监测和分析。该理论适用于大多数工业控制生产中，大大提高了工业管理水平和生产效率。
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温度监测系统范文第6篇
【关键词】ZigBee;星形网;温度采集;远程监控
1.引言
温度监测系统广泛应用于对温度敏感的工业、农业、医学等现场，如通信基站机房、矿井、粮仓、智能家居等环境中。传统的温度监测系统需在所监测区域布置大量的信号传输线，体积宠大，成本相对较高，且不能实现远程监测。如何解决传统温度监测系统采用的有线网络所带来铺设、维护等诸多不便已成为目前研究的热点。本文提出一种基于ZigBee技术的远程温度监测系统，能有效解决上述的问题。ZigBee技术是一种低功耗、低成本、低速率、低复杂度的双向的无线通信技术，它是无线传感网络的主流技术[1-5]。以ZigBee技术组成无线温度传感器网络，由部署在监测范围内的微型温度传感器节点通过无线电通信构成的一个多跳的自组织网络[6]，能够实时地感知、收集和处理网络覆盖范围内的温度信息，并通过汇聚节点处理并在服务器Web网页上，用户可以登陆网页进行实时监控。
2.系统总体结构
2.1 系统的结构
本系统采用ZigBee技术自组网的特性，测温节点与协调节点节点自动组成一个星型网进行通信[5]，移动终端（手机、平板电脑以及个人电脑）通过连接指定网络后通过Web浏览器访问温度数据的网页面显示界面。如图1所示。
图1 系统框图
2.2 系统的功能
本系统分为三大模块：1）温度感知模块;2）控制处理以及射频收发模块;3）数据接收显示模块。主要有两大功能：1）环境温度数据无线采集功能：测温节点自动采集所探测环境的温度数据，通过无线传输的方式把采集到的温度数据都发送给协调器节点。2）环境温度数据远程实时监测功能：系统采用的是B/S（Browser/Server）结构，只需一个可以访问网页的终端即可远程监测环境温度数据。另外可以在网页显示界面上按需设置监测环境温度的上限值和下限值，环境温度一旦超过所设置的上限值或者低于设置的下限值就会有相对应警报提醒。
3.硬件设计
本系统采用TI公司开发的2.4GHz ZigBee片上系统解决方案CC2530的无线单片机方案。TI公司免费提供了ZigBee联盟认证的全面兼容IEEE802.15.4与ZigBee2007协议规范的协议栈代码和开发文档，并为提供了丰富的开发调试工具[2-4]。
CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存[2]，8-KB RAM 和许多其他强大的功能。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。CC2530具有21个可用I/O、4个定时器、ADC 、随机数发生器、AES加密/解密内核、DAC、DMA、Flash控制器、RF射频收发器等众多外设[4]。
图2 CC2530电路
节点硬件设计：
测温的节点由CC2530与DS18B20数字温度传感器组成，采用电池进行供电[7]。CC2530通过单总线通信协议控制DS18B20数字温度传感器并获取实时的环境温度值，再发送到协议器节点。DS18B20数字温度传感器与CC2530接口示意图如图3所示。
图3 硬件框架图
协调器节点直接由上位机通过USB数据线供电。协调器节点接收所有测温节点发送过来的数据，经过片内程序进行数据处理后，通过CC2530 ZigBee开发底板USB口把数据上传到上位机。
4.软件设计
系统实现ZigBee星形拓扑结构的网络通信，涉及到协调器与终端节点的编程[7]。协议器负责建立网络并进行维护，接收各不同的终端节点发送过来的温度信息融合后再进行控制。终端节点必须加入协调器组建的网络中，并开始定期采集温度并发送到协调器上。协调器把融合后的温度经过串口在Web服务器上，供指定用户登陆站点进行访问。
协调器上电后，根据编译时指定的参数，选择适合当前通信环境的网络号以及信道来建立星形网[6]。协调器的程序图如图4所示。
终端节点上电并初始化硬件以及协议栈后，会搜索是否存在着对应编号的ZigBee网络[3]，如果存在则加入对应的无线网络，然后启动定期采集温度数据，并发送至协调器。
图4 协调器与终端节点软件流程图
Web服务器显示界面是基于MyEclipse Enterprise Workbench 9.0平台的，用Jsp技术实现的基于Web的串口通信方法。页面利用Jsp技术实现了数据的显示功能，然后利用JavaBean和Servlet在后台获取串口的数据，并通过Json对象将数据传送到前端页面。最后利用Ajax技术实现了页面的定时自动刷新更新数据，以及利用JavaScript技术实现了页面按钮和功能事件的触发。
5.显示界面
网页显示界面分为数据显示区域和参数设置区域两大部分。显示区域内分别显示传感器编号、获取时间以及温度值共三项数据内容。参数设置区域里需要设置的主要参数有四个，分别是串口号、波特率、高温警告和低温警告，其他均保持默认即可。显示界面可以获取各个节点发送回来的温度数据，且用户通过高温警告与低温警告来进行温度保护。
图5 工作界面
6.结论
本文通过实现基于ZigBee的远程温度监测系统，实现对温度敏感的环境实施远程监控。可以通过布置多个终端节点来监控多个区域的温度，可以应用的范围的很广，该系统具有低功耗，低成本，结构简单，无人值守，检测准确度高，抗干扰能力等优点，能够长时间稳定地工作，具有很高的应用价值。
参考文献
[1]王小强，欧阳骏，黄宁淋.ZigBee无线传感器网络设计与实现[M].北京：化学工业出版社，2012，05.
[2]李文促，段朝玉.ZigBee2007/PRO协议栈实验与实践[M].北京：北京航空航空大学出版社，2009.
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[4]高守玮，吴灿阳.ZigBee技术实践教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009，06.
[5]蒋挺，赵成林.紫蜂技术及其应用[M].北京：北京邮电大学出版社，2006.
[6]孙利民，李建中，陈渝，等.无线传感网络[M].北京：清华大学华出版社，2005.
[7]武风波，强云霄.基于ZigBee技术的远程无线温湿度测控系统的设计[J].西北大学学报（自然科学版），20084，38（5）.
本文属广州市教改项目（No.2013A022）资助;华软校级项目（No.ky201206）资助。
作者简介：
郑小奔（1984―），男，硕士研究生，主要研究方向：图像去噪、物联网技术等。
温度监测系统范文第7篇
【关键词】牵引变电所；电连接线夹；温度；在线监测
【Abstract】Put forward a kind of wireless sensor network technology， Internet network communication technology， computer technology， the on-line monitoring system of electric traction substation based on the temperature， real-time monitoring of key parts of the temperature， the data collected from the data concentrator， central processing unit are analyzed， in order to confirm the temperature abnormal spot， has an important role in the prevention of early warning of traction substation electrical burn accident.
【Key words】Traction substation； Electric connection grip； Temperature； Online monitoring
0 引言
牵引变电所一次设备一般采用户外布置，长期承受大电流过负荷冲击的同时，还有经受刮风、下雨、严寒、酷暑等恶劣条件的考验，牵引变电所设备技术状态时常发生变化，导致故障发生。据统计，京沪线、胶济线、胶济客专牵引变电所主变压器二次接线端子、T型线夹、穿墙套管线夹、隔离开关电连接线夹、接触网上网点线夹、电联结线夹、隔离开关电连接线夹等处的电气烧伤故障占总故障数的39%。
牵引变电设备电气烧伤故障的原因虽然很多，但不论是什么原因，故障发生前，都存在温度升高的现象。如果能及时发现导线或零部件的温度异常升高，立即采取措施，就可能避免故障的发生，降低故障发生的概率，从而提高接触网运行的安全可靠性。
对设备线夹的温度升高，设备维护单位一般采用人工巡视的方法，通过激光测温仪或望远镜观察测温片的变化来判断温度的变化，存在人员误判和不及时的现象。本文结合牵引变电所的运营实际，提出一种基于无线传感器网络技术、Internet网络通信技术、计算机技术的牵引变电所温度在线监测系统，可有效对设备关键部位（牵引变电所主导电回路等）温度变化进行全天候实时在线监测，对电气烧伤起到预警作用，对保障牵引变电所安全运行有重要意义。
1 工作原理
采用无线温度传感器（即无线温度采集单元），传感器被直接安装在高压带电体被测接点上，准确地跟踪发热接点的温度变化，当温度变化时立即利用短距离无线通信手段向外发送温度信息。
数据集中器负责接收无线温度传感器发送的温度数据，一台数据集中器可以接收和管理几十甚至几百个传感器发送数据，数据集中器与传感器之间的距离可达数百米。经简单处理和缓存后，数据集中器借助专用以太网络或移动通信网络，以MODBUS或TCP/IP通信方式，把监测温度数据集中上传到监控中心。
监控中心接收各个监测点的现场数据，通过分析处理，保存到数据库中，同时显示在计算机屏幕上，并且根据温度变化情况提示告警，超限时系统可在铁路牵引变电所电气接线图上以语音、图形等形式发出报警信息，便于精准查找故障和指导检修。
2 系统组成
该系统由无线温度采集单元、数据集中器和中心数据处理单元三大部分组成。
（1）无线温度采集单元
①感温元件：负责感知被监测点的工作温度，把温度信号转换为电信号。感温元件选用监测温度范围达-40℃～+200℃的Pt100铂电阻。使用时，感温元件直接安装在发热接点上，以便快速、准确感应监测点的温度变化。
②单片机控制电路：负责采集感温元件输出的温度信号，当温度发生变化时，立即控制无线通信模块对外发送数据。为了降低功耗，控制电路一般工作于低功耗模式，能够定时自动唤醒进行工作。
③无线通信模块：负责对外发送数据，发送数据包括采集到的温度、电池电压、感温元件是否故障等信息。在无遮挡情况下，无线通信距离在500m以上。
④高能电池：无线温度采集单元使用大容量锂电池供电，经过精心设计，一节1/2AA的1200mAh电池能够满足3～5年工作需要。
（2）数据集中器
①采集单元通信模块：利用采集单元通信模块，一个数据集中器可以收集多个无线温度采集单元发送的数据，本系统设计1个数据集中器最多可管理100个温度采集单元。温度采集单元与数据集中器之间的无线通信距离可达500米以上。也就是说1个数据集中器能够接收以其为中心、半径500米范围内100个监测点的温度数据。
②远程通信模块：远程通信模块负责把收集到的监测数据从现场传输到遥远的监控中心。该系统的数据集中器采用GPRS DTU作为其远程通信模块。
③MCU控制处理模块：MCU控制处理模块是数据集中器的核心，负责整个集中器的控制管理，采集数据的集中存储、循环显示，以及工作参数的配置修改等。
④电源模块：电源模块为数据集中器的其它模块提供连续稳定的电源供应。考虑到后期该系统可推广到供电线上网点、站场等处的电气连接点，此时数据集中器一般安装在野外，一般就近不容易获得AC220V供电，考虑到数据集中器总体功耗较低，比较适合采用太阳能方式供电。
（3）中心处理单元
①通信服务器：通信服务器每天24小时不间断工作，负责与所有监控现场的数据集中器进行通信，采集其存储数据，并存入数据库服务器。
②数据库服务器：采用Oracle/SQL Server数据库管理系统对上传到监控中心的采集数据进行集中保存管理。
③WEB服务器：提供完善的信息与共享功能，利用WEB Browser/Server方式动态生成IE浏览界面，方便用户监控系统运行情况，查询、回放历史记录数据。
④测温工作站：测温工作站专为监控值班人员设置，利用图形界面方式，直观显示各测温点的最新温度数据，当有监测点的温度超过设定门限时触发报警，以语音形式提示值班人员进行必要处理。
3 安装
（1）无线温度采集单元
无线温度采集单元安装在牵引变电所设备的关键连接点，包括各种接线端子、T型线夹、上网点电连接线夹、隔离开关线夹等容易老化、松动发热部位。
（2）数据集中器
数据集中器固定在隔离开关附近的水泥柱上，机箱下部离地面距离不小于2.5米，太阳能电池板固定在水泥柱向南方一侧，电池板底边距离地面不少于2.5米。
（3）中心数据处理单元
配置相应的软硬件，并把温度信息通过工作站显示在监控中心。
4 报警温度值的设定
对于输电导线的发热报警值，《交流高压电器在长期工作时的发热》（GB763―90）和《高压直流架空送电线路技术导则》（DL436―91）要求钢芯铝绞线的最高工作允许温度为+70℃。
又据《电力金具通用技术条件》（GB2314―85）中的规则，在正常负荷运行情况下，高压交、直流线路金具发热温度应与输电线路的导线温度相同或比它小。
牵引变电所主要采用钢芯铝绞线，因此依据上述规范要求，将牵引变电所温度在线监测系统的报警温度值设为+70℃。
5 设备缺陷判断方法
设备缺陷的判断方法采用绝对温度判断法和相对温度判断法相结合的方法。
（1）绝对温度判断法
取被测量对象（接头、金具）的温度为T，则70℃≤T
（2）相对温度判断法
取被测量对象（接头、金具）的温度为T1，被测对象附近环境温度为参考温度T2，两者之间温差T= T1-T2，则20℃≤T
6 应用效果
2012年8月29日14：25分，监控中心报：北园牵引变电所1#变压器二次接线端子处检测温度超过环境温度20℃，后经检修车间要点检查造成温度升高的原因为螺栓松动。
7 结束语
经过两年的现场运行考验，牵引变电所温度在线监测系统运行稳定、测量温度数据准确，系统功能完善，经现场应用，能够满足牵引变电所设备故障多发部位温度实时监测、故障报警等需求。
然而由于系统研发基本上是从零开始做起，可供借鉴的经验很少，尚需进一步跟踪现场的监测数据，优化温度报警阈值。
【参考文献】
[1]王华荣，董昭德，赵丽萍，等.接触网智能巡检系统的设计与开发[J].电气化铁道，2005（5）.
温度监测系统范文第8篇
关键词 TN-9；无线传输；监测
中图分类号TG5 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）112-0075-02
0引言
我们在实际生产过程及现实生活中，需要测量很多设备及实物的温度，但有些却无法或不容易进行接触式的温度测量，如测量运行中的机床轴瓦温度、用电设备配电箱中各电器的温度、或其它特殊设备的温度等等。在这里介绍了一种基于TN-9的红外温度监测系统的设计，该系统利用红外辐射测温的原理，采用红外模组阵列实现了非接触式测温，这种非接触式的测温方式具有无需对测量对象进行改造、不易损毁、易于维护等优点，其测量的精度也能满足±监测设备工作状态的需要。无线传输是该系统的又一特点，有效的避免了由于添加传输介质而引起的系统成本上升问题，非常适合于生活和工业现场使用。
1 机床温度监测系统设计方案
热误差成为影响机床加工精度的最重要的因素，为寻找可靠的的办法评估热误差，设计的温度监测系统必须具有高精度，实时性，能够及时了解部件的温度情况，以保证机械加工的质量。因此，本设计采用了具有高精度的TN9系列红外温度探测模组，该模块解决了传统测温中需接触的问题，并且具备回应速度快、测量精度高、测量范围广和可同时测量环境温度和目标温度的特点，配合单片机控制可成为一个测量距离达30米的非接触式的温度测量计。同时也解决了在机床部件中安装接触式温度探头的不便，通过采集测控端的信号，经过主控端的处理，利用无线传输双向通信技术，在主控端显示模块显示出来，并经过设定一个高温报警限值，实现温度监测报警。 系统方框图如图1所示：
图1 系统方框图
各环节的功能:
1）TN-9模组数据处理是整个系统的重要组成部分，通过模组端口位寄存器的功能选择，软件设置，读取传感器的温度值；
2）单片机控制模块是系统的核心部分，通过单片机的按键动态扫描，判断模组测量环境温度或者目标温度，功能判断，设置中断程序读取温度值，以及数据传输；
3）通信模块采用315发送接收模块，外配2262发射编码芯片和2272接收解码芯片，以实现数据的无线传送，并予以显示。
各环节的功能实现：
1）TN-9内部具有5位寄存器，其中Item 存放的的是目标和环境温度值，可通过功能口A端口来设定，MSB、LSB分别存放数据的高8位和低8位，Sum 则Item+MSB+LSB=SUM， CR 0DH，结束码，信号清零。通过单片机读出TN9的温度值，软件实现在后面提到；
2）单片机选用AT89S51，低成本，功能足以实现；
3）通信模块选用315模块，编码译码简单，可靠性好。
2 系统硬件电路的分析与设计
2.1 TN－9红外传感器模组
TN9是国外生产的先进红外传感器模组，它的测温范围在-33℃～+220℃之间，而且精度高。测温范围内非线性差为±0.6℃。并且具备SPI通信接口，方便与单片机连接。但是在设计时有一点需要注意的，单片机必须适应它发出的时钟信号，而与一般的从时钟信号适应主时钟有所区别。
2.2 控制单元
AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
2.3无线模块
无线模块选用315发送接收模块，其性能简单可靠，并能够满足系统的功能要求。该模块具备了系统要求的可靠性。
适用范围： 用于数据传送及信号控制，工业控制防盗报警，无线摇控等。
2.4 显示电路
使用液晶显示屏显示转换结果。液晶显示屏(LCD)具有轻薄短小，耗电量低，无辐射危险，平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强和显示形式灵活等优点。
3 系统软件电路的分析与设计
图2发射部分主要流程图
本系统的软件设计主要分为下位机机床部位红外温度数据采集、单片机的中断控制和无线传输。每个功能模块对于整体设计都是非常重要的，通过软件编程与硬件电路的协调才能使系统真正的运行起来。本系统的软件设计主要包括发射和接收两部分的程序设计[5]。
系统整体程序设计发射/接收部分主要流程图如图2所示。
4结论
本文介绍了利用单片机STC89S51和传感器模组TN-9来实现红外温度监测，本设计的温度控制精度为±1℃，将温度采集与单片机控制紧密结合实现机床温度监测，结果令人满意。
在取得结果的同时，系统还有待改进和扩展的地方，如进行与计算机上位通信扩展，该系统不仅可用于机床温度监控，还可适用于其它工业现场的高温监控，这将有利于提高工业水平，提高生产效率和经济效益。
参考文献
[1]徐翔，杨建国.一种基于AT89S51微处理器的智能温度测控系统.制造业自动化，2006(2).
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温度监测系统范文第9篇
关键词：物联网；Zigbee；CC2530
引言
温度采集在很多应用系统中都有极其重要的作用。如婴儿保温箱恒温控制系统等。传统的温度测量一般采用有线系统测量，具有布线繁琐、添加节点复杂等困难、可靠性低等缺点，而且单个保温箱控制失效一般由工作人员检查得知，容易发生意外。基于基于物联网[1]的无线温度检测系统采用无线采集数据、传输，通过互联网将采集的数据和设备状态传到远程用户，实现远程用户对现场数据和设备状态的实时监控，极大地提高了系统的可靠性。
1 基于物联网的无线温度监测系统的体系结构
本系统由传感器节点、协调器节点、主控机、互联网和远程监控用户组成。基于物联网的无线温度检测系统的体系结构如图1 所示。
图1 基于物联网的无线温度监测系统的体系结构
由传感器节点和协调器节点构成了物联网的感知层，由无线网和互联网构成了物联网的传输层，由主控机和远程用户构成了物联网的应用层[2]。传感器节点采集现场的温度，通过无线的方式传输到协调器节点，协调器节点通过RS232总线将采集到的数据传到主控机中，主控机对采集到的数据分析、存储、预处理、报警等处理，远程用户通过互联网对设备的状态实时监控。
2 传感器节点的设计
传感器节点用于保温箱温度的采集、标度变换、数据传输等。传感器节点由电源模块、传感器模块、处理器模块和通信模块组成，如图2所示。
图2 传感器节点结构图
2.1 传感器节点的硬件结构
处理器模块和通信模块由CC2530[3]实现。CC2530 是德州仪器开发的用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 应用的一个真正的片上系统解决方案，内部集成了具有代码预取功能的低功耗8051 微控制器内核，能够以非常低的成本建立强大的网络节点。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。CC2530内部集成了一个温度传感器和一个12位的A/D转换器，但其精度不高，所以传感器模块由STH15实现。SHT15是Sensirion公司温湿度传感器，两线制的串行接口与内部的电压调整，使系统集成变得快速而简单，该产品具有品质卓越、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。
2.2 传感器节点的软件设计
传感器节点上电后对定时器、串行口、看门狗、中断系统、STH15传感器等硬件进行初始化，然后发现协调器节点并通过认证程序[4]通过协调器节点的认证加入到传感网。只有经过协调器节点认证后的传感器节点才能向协调器发送数据。传感器节点向协调器节点发送数据的格式如图3所示：
图3 传感器节点数据格式
3 协调器节点的设计
协调器节点用于无线网络的管理，对传感器节点进行认证，只有通过认证的传感器节点才能在网络中发送有效的数据。协调器节点由电源模块、串口模块、处理器模块和通信模块组成，结构如图4所示：
图4 协调器节点结构图
串口模块由MAX232[5]实现，用来实现协调器节点和主控机的通信。处理器模块和通信模块由CC2530实现，负责接收传感器节点的发送的数据，进行数据预处理，然后将数据通过串行口送到主控机中。主控机的功能是接收协调器节点的数据，对数据进行分析、处理、存储，通过服务器程序将数据发送发到远程用户端，实现远程用户对设备状态的实时监测。主控机和协调器节点通信的数据帧格式如图5所示：
图5 协调器与主控器通讯数据帧格式
帧标志为0111111011111111，表示帧的开始和结束；节点数表示本次采集数据的节点数量；节点名称是各个节点的逻辑地址，数据位本次采集到的温度值，校验码采用累加和校验。
系统实现
将4个传感器节点分布在不同位置，设置不同的环境温度，在主控机上设置温度的报警阈值，其它主机通过互联网，实时监测传感器节点的温度。在实验的过程中将4号节点关闭，然后再打开，通过远程监控端查看各传感器节点的状态，如图6所示：
图6 远程监控端查看各传感器节点的状态
通过实验，能够准确地测得各传感器节点的温度值，在2、3、4次采样的数据中节点4的值为“*”，是因为实验过程中关闭了4号节点，打开4号节点后其温度值正确地传到了客户端。实验结果和实验现场完全一致。
4 结束语
分析了物联网技术和温度采集的方法，采用CC2530和STH15实现了温度的无线采集、传输，远程用户通过Internet，可对设备状态进行在线监测，实现了基于物联网的无线温度监测系统，解决了有线数据采集的弊端，杜绝了单个设备节点失效后设备状态无法检测的缺点。本系统采用不同的传感器，可实现湿度、气体浓度、压力等现场数据的实时监测。
参考文献
[1]孙其博，刘杰.物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报，2010（6）：1-9.
[2]王保云.物联网技术研究综述术[J].电子测量与仪器学报，2009（12）：1-7.
[3]李俊斌，胡永忠.基于CC2530的ZigBee通信网络的应用设计[J].电子设计工程，2011（8）：108-111.
[4]赵亮，张吉礼，梁若冰.面向建筑能源系统的物联网通用网关设计与实现[J].大连理工大学学报，2014（1）：85-90.
[5]郭付才，王洪涛，.基于AT89C51单片机的RS-232串行数据截取器设计[J].现代电子技术2012（4）：95-97.
作者简介：陈宜冬（1969，11-），男，哈尔滨理工大学副教授，研究方向：嵌入式、网络应用。
温度监测系统范文第10篇
关键词： ArcSDE； 地理信息系统； 海缆； 温度数据导入
中图分类号： TN911?34； TP311.1 文献标识码： A 文章编号： 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
自光纤分布式测温技术[1?2]引入海底电缆监测以来，海缆温度数据的存储就变的越发重要。海底电缆的温度数据具有大容量、实时性等特点。地理信息系统（GIS）具有强大的海量数据处理能力和空间数据分析功能以及丰富多样的可视化效果，这些特性为海缆监测数据处理的难题找到合理的解决方案。本文主要研究内容是对基于ArcSDE的海缆温度监测系统开发中的关键技术进行探讨，最终编程实现海缆温度信息更新，存储，压缩等主要功能模块。
1 关键技术——ArcSDE技术
ArcSDE（Spatial Data Engine）是ArcGIS软件体系中的空间数据引擎，属于一种应用于空间数据的数据库中间件技术[3]。其主要特点如下：搭起了空间数据与普通关系数据库的桥梁，适应性强，封装性强。
2 系统设计与实现
2.1 系统总体结构
系统采用SQL Server 2005作为后台数据库，通过空间数据引擎ArcSDE访问并操作存储在数据库中的空间和属性数据。前端采用Visual Studio 2008嵌入ArcGIS Engine组件[4]编程完成GIS功能及各个模块。
2.2 系统数据库设计
海缆监控系统数据库涵盖数据广泛，根据所获得到数据和资料，相关数据归为以下几类：
（1） 基础空间数据：包括海缆所在海域信息，位置信息，船舶航道信息。
（2） 海缆固有数据：包括海缆的生产厂家，导热系数，弹性模量等。
（3） 海缆监测点数据：包括监测点的位置信息，温度信息等。
（4） 海缆故障维护数据：包括海缆故障点信息，故障类型等。
上述数据分为空间数据和属性数据，通过ArcGIS自带的制图软件，将上述空间要素数字化，存入后台关系数据库中；按照数据库设计原则将属性数据与相应的空间数据进行关联，方便后期查询和统计分析。
2.3 系统功能设计实现
温度数据处理系统的框架图如图1所示。
图1 系统框架图
海缆温度数据是本系统的焦点，其中数据更新和存贮是系统两大主要功能。
2.3.1 温度数据的更新
从图1中可以看出布里渊光时域分析仪（Bullion Optical Time Domain Analysis，BOTDA）获取海缆在某一时刻的光纤温度数据，通过监测温度处理主程序分析处理后，得到海底电缆各个监测点的铜芯温度信息，再将温度信息通过GIS平台的温度监测程序对监测点的温度进行更新。
监测温度处理主程序（A）生成txt与GIS平台的温度监测程序（B）读取txt之间可能发生冲突，需要采取同步技术。设定一个文件通信协议，此文件通信协议约定如下：A在写完txt文件后，生成一个相应的同步文件（*.syn）； B监控文件夹中新生成的*.syn文件，新*.syn文件生成时，程序B就会去读相应的*.txt文件，读完后，删除相应的同步文件；并继续监控文件夹中有无新*.syn文件生成。文件通信协议的确定，避免了对同一txt文件读写操作的冲突，保证了程序的实时性。
2.3.2 温度数据的存储
对监测温度数据进行合理的存储，保证项目后期研究的扩展性和数据分析。在系统中，分布式光纤测温仪器的分辨率为每0.2 m一个监测点，考虑一条10 km的海缆，若每60 s产生一个txt文件，该设备运行24 h所产生的文件大小约为1 G，存储空间浪费的同时其存储形式也不利于后期对历史数据进行分析。为解决上述问题只需针对监测点的温度进行存储和压缩。方法为：将一个txt的温度数据压缩成数据库中的一条记录，首先将txt中的每个监测点的温度数据单独提取存到一个动态数组中；然后利用字符串拼接技术将所有温度数据拼接后存入数据库相应的表中。在对历史数据进行查询时只需提供温度采集的时间，然后再对温度信息的长字符串分割，还原成一个数组，得到各个监测点的具体温度。这样处理后节约了资源空间，提高了历史数据的查询效率。历史数据表tb_history如图2所示。
图2 历史数据表tb_history
3 结 论
本文通过分析海底电缆监测中数据的特点，介绍符合数据管理的GIS技术，采取基于GIS平台上设计开发管理系统，并采用ArcSDE技术和SQL Server 2005进行数据管理；采用Visual C#作为前台开发语言，开发的桌面应用系统实现了海缆温度数据的更新、存储和分析。
参考文献
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