導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇溫度監(jiān)測(cè)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

貴州省赤水至望謨高速公路黔西至織金段是《貴州省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》中“五縱”與“三橫”的重要組成部分，其起點(diǎn)連接黔大高速，終點(diǎn)與廈蓉高速相連。段內(nèi)有全線控制性工程六沖河特大橋，在同類(lèi)橋型中居貴州第一。

六沖河特大橋?yàn)?95m+438m+195m雙塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋。5號(hào)及6號(hào)主塔靠河而建，5號(hào)主塔位于黔西岸，6號(hào)主塔位于織金岸。每個(gè)主塔承臺(tái)寬35.2m，長(zhǎng)23.2m，高6米，為C40混凝土，總計(jì)4900m3。承臺(tái)采用一次性澆筑成型，施工為典型的大體積混凝土施工。

2 測(cè)溫過(guò)程中的一般概念

2.1 混凝土的澆筑入模溫度：系指混凝土振搗完成后，位于本澆筑層混凝土上表面以下50mm～100mm深處的溫度?；炷翝仓肽囟鹊臏y(cè)試每工作班(8h)應(yīng)不少于1次。

2.2 混凝土中部溫度：指混凝土結(jié)構(gòu)小尺寸斷面中部距側(cè)面大于2m以上處溫度。

2.3 混凝土澆筑塊體的外表面溫度(通常稱(chēng)為混凝土表面溫度)：系指混凝土外表面以?xún)?nèi)50mm處的溫度為準(zhǔn)。

2.4 混凝土澆筑塊體的底表面溫度(通常稱(chēng)為混凝土底部溫度)：系指混凝土澆筑塊體底表面以上50mm處的溫度為準(zhǔn)。

2.5 混凝土環(huán)境溫度：規(guī)定為結(jié)構(gòu)外背陰通風(fēng)處溫度值。

3 測(cè)溫系統(tǒng)基本要求

溫度測(cè)試的方法采用電阻式溫度傳感器法，二次儀表的溫度記錄的誤差不大于±1℃，測(cè)溫元件的測(cè)溫誤差不大于±0.3℃。在測(cè)溫元件的篩選及測(cè)溫元件的安裝應(yīng)嚴(yán)格按照以下黑體雙橫線條文的規(guī)定執(zhí)行，否則將會(huì)引起測(cè)試誤差過(guò)大或元件失效而無(wú)法取得所需要的數(shù)據(jù)。在混凝土澆筑過(guò)程中，要注意保護(hù)測(cè)溫元件及其引線，避免測(cè)溫元件失效。

3.1 溫度傳感器技術(shù)要求：

3.1.1 溫度傳感器的測(cè)溫相對(duì)誤差應(yīng)不大于0.3℃；

3.1.2 溫度傳感器安裝前，必須經(jīng)過(guò)浸水24h后，按本條一款的要求進(jìn)行篩選；

3.1.3 溫度傳感器必須保證良好的絕緣性能。

3.2 信號(hào)傳感器技術(shù)規(guī)定要求：

3.2.1 溫度記錄的誤差應(yīng)不大于±0.5℃；

3.2.2 測(cè)溫儀器應(yīng)具有自動(dòng)記錄功能，可與計(jì)算機(jī)連網(wǎng)，可進(jìn)行數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)傳輸任務(wù)；

3.2.3 必須具有強(qiáng)抗干擾性能，特別是強(qiáng)抗電磁信號(hào)干擾能力；

3.2.4 測(cè)溫儀表的性能和質(zhì)量應(yīng)保證施工階段測(cè)試的要求，可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作。

4 大體積混凝土塊體溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

4.1 溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置范圍以所選混凝土澆筑塊體平面圖對(duì)稱(chēng)軸線的半條軸線為測(cè)溫區(qū)，在測(cè)溫區(qū)內(nèi)溫度測(cè)點(diǎn)呈平面布置；

4.2 溫度監(jiān)測(cè)位置與數(shù)量根據(jù)塊體內(nèi)溫度場(chǎng)的分布情況及溫控的要求確定；

4.3 在基礎(chǔ)平面半條對(duì)稱(chēng)軸線上，溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位應(yīng)不少于2處；

4.4 沿混凝土澆筑塊體厚度方向，每一點(diǎn)位的測(cè)點(diǎn)數(shù)量，宜不少于3～5點(diǎn)；

4.5 保溫養(yǎng)護(hù)效果及環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)根據(jù)具體需要確定；

4.6 混凝土澆筑塊體的外表溫度，應(yīng)以混凝土外表以?xún)?nèi)50mm處的溫度為準(zhǔn)?；炷翝仓K體的底表面溫度，應(yīng)以混凝土澆筑塊體底表面以上50mm處的溫度為準(zhǔn)。

在混凝土結(jié)構(gòu)的每個(gè)澆筑區(qū)中根據(jù)混凝土的平面幾何尺寸的不同，分別劃分了5～6個(gè)測(cè)試區(qū)域，在每個(gè)測(cè)試區(qū)每個(gè)截面布置一處測(cè)溫點(diǎn)，縱向劃分為5～7個(gè)斷面，每個(gè)斷面布置一個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，參見(jiàn)圖1。

縱向傳感器布置尺寸如圖1，必須保證安裝的溫度傳感器的正確位置。從混凝土澆筑層的下表面溫度測(cè)試點(diǎn)開(kāi)始依次編號(hào)為：5點(diǎn)測(cè)溫區(qū)的編為1、2、3、4、5號(hào)點(diǎn)，其中3號(hào)傳感器為本層結(jié)構(gòu)的中心點(diǎn)，5號(hào)傳感器為本層結(jié)構(gòu)的上表面溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，1號(hào)點(diǎn)為下表面點(diǎn)。

在層面上的5個(gè)測(cè)區(qū)的編號(hào)為：

5個(gè)測(cè)區(qū)的為：A、B、C、D、E，A測(cè)區(qū)為平面中部測(cè)區(qū)取在平面對(duì)角線的交點(diǎn)處，D為角位置處的測(cè)區(qū)取距離長(zhǎng)軸上距角點(diǎn)位置1000mm處，B為側(cè)邊部點(diǎn)取在短軸上距側(cè)模500mm處，C測(cè)區(qū)為長(zhǎng)半軸上距中心測(cè)區(qū)A距離為長(zhǎng)半軸長(zhǎng)度的1/2處的測(cè)區(qū)，E測(cè)區(qū)為長(zhǎng)半軸上距中心測(cè)區(qū)A距離為另一長(zhǎng)半軸長(zhǎng)度的1/2處的測(cè)區(qū)；各測(cè)試區(qū)均為5個(gè)傳感器的測(cè)區(qū)。

在層面上的6個(gè)測(cè)區(qū)的編號(hào)為：

6個(gè)測(cè)區(qū)的為：A、B、C、D、E、F，A測(cè)區(qū)為平面中部測(cè)區(qū)取在平面對(duì)角線的交點(diǎn)處，D為角位置處的測(cè)區(qū)取距離長(zhǎng)軸上距角點(diǎn)位置1000mm處，B為側(cè)邊部點(diǎn)取在短軸上距側(cè)模500mm處，C測(cè)區(qū)為長(zhǎng)半軸上距中心測(cè)區(qū)A距離為長(zhǎng)半軸長(zhǎng)度的1/2處的測(cè)區(qū)，E測(cè)區(qū)為長(zhǎng)半軸上距中心測(cè)區(qū)A距離為另一長(zhǎng)半軸長(zhǎng)度的1/2處的測(cè)區(qū)；F測(cè)區(qū)為長(zhǎng)半軸上距中心測(cè)區(qū)A距離為另一長(zhǎng)半軸長(zhǎng)度的1/2處的測(cè)區(qū)；中心區(qū)A區(qū)與C區(qū)為7個(gè)傳感器的測(cè)區(qū)，其它各測(cè)試區(qū)均為5個(gè)傳感器的測(cè)區(qū)。

5 測(cè)溫傳感器的安裝及保護(hù)

測(cè)溫傳感器的安裝及保護(hù)應(yīng)符合下列規(guī)定：

安裝與測(cè)試：

5.1 所有選用的溫度傳感器必須符合本方案規(guī)定的選取原則，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，按布置圖進(jìn)行編號(hào)，以5～6個(gè)傳感器作為一個(gè)測(cè)區(qū)，每個(gè)傳感器均得按結(jié)構(gòu)縱向位置編號(hào)，編號(hào)可按方案確定編號(hào)方法對(duì)應(yīng)編號(hào)。建議傳感器導(dǎo)線采用不同顏色導(dǎo)線標(biāo)記，防止布設(shè)時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤。

5.2 測(cè)溫傳感器安裝位置應(yīng)按3.3.4節(jié)位置準(zhǔn)確布設(shè)，固定牢固；

5.3 固定后立即測(cè)試線路的通暢性；

5.4 測(cè)溫傳感器與導(dǎo)線連接處應(yīng)采用錫焊連接，并進(jìn)行絕緣處理，切記一定要確保絕緣質(zhì)量，大量工程測(cè)試表明，如果出現(xiàn)絕緣不良現(xiàn)象將導(dǎo)致整個(gè)使用同一臺(tái)儀器的所有測(cè)試點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)嚴(yán)重受到影響，而且查找故障點(diǎn)的工作非常困難；

5.5 導(dǎo)線連接完畢再次進(jìn)行線路工作性測(cè)試，確保線路的連接正確性與通暢性；

5.6 引出導(dǎo)線應(yīng)集中布置，加鋼管等保護(hù)措施進(jìn)行保護(hù)，確保在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中線路的安全性，防止因線路問(wèn)題出現(xiàn)斷路、短路及絕緣性問(wèn)題出現(xiàn)；

5.7 傳感器必須在鋼筋綁扎完畢和混凝土澆筑前安裝完成；

5.8 整個(gè)安裝完成后應(yīng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)驗(yàn)證測(cè)試，測(cè)試整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)的工作情況。

線路保護(hù)：

混凝土澆筑過(guò)程中，下料時(shí)不得直接沖擊溫度傳感器及其引出線；振搗時(shí)，振搗器不得觸及溫度傳感器及其引線。

6 測(cè)溫制度

6.1 澆筑完畢的混凝土一般在10h后開(kāi)始測(cè)試，以后每隔4h一次測(cè)試，在測(cè)試過(guò)程中隨時(shí)進(jìn)行較驗(yàn)。測(cè)溫一直持續(xù)到該混凝土溫度開(kāi)始下降穩(wěn)定時(shí)刻為止，約14d左右。在澆筑期間及澆筑后7d，宜不大于2h測(cè)讀一次，7d之后宜4h測(cè)讀一次，14d之后宜8h測(cè)讀一次，在以后的測(cè)試中，不應(yīng)少于24h一次。高頻率的測(cè)試對(duì)于記錄混凝土溫控的全過(guò)程是有益的。

6.2 本工程規(guī)定從混凝土澆筑后的10h起，開(kāi)始混凝土的溫度監(jiān)控工作，測(cè)試周期2h一個(gè)周期至7d，共計(jì)測(cè)試時(shí)間14d，可根據(jù)工程實(shí)際降溫情況調(diào)整。

6.3 在混凝土的澆筑過(guò)程中每8h測(cè)試一次混凝土的入模溫度，做好記錄工作。

7 測(cè)試結(jié)果分析與控制方法

7.1 溫度控制處理系統(tǒng)

根據(jù)溫度測(cè)試結(jié)果分析大體積混凝土內(nèi)部的溫度及其變化情況，必須要求對(duì)邊緣進(jìn)行保溫，以達(dá)到內(nèi)外溫度差不超過(guò)25℃的控制條件。

7.2 控制指標(biāo)

7.2.1 混凝土澆筑塊體的內(nèi)表溫差（不含混凝土收縮的當(dāng)量溫度）為25℃；

7.2.2 混凝土澆筑塊體的降溫速率為1.5℃/d；

7.2.3 所計(jì)算出的溫度應(yīng)力σ應(yīng)滿(mǎn)足：

式中：ftk――混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；

K――防裂安全系數(shù)，取為1.15。

8 結(jié)束語(yǔ)

篇2

關(guān)鍵詞：高壓開(kāi)關(guān)柜；在線監(jiān)測(cè)；溫度；狀態(tài)維修

1引言

高壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)備是非常重要的輸配電設(shè)備，主要用于電力系統(tǒng)的控制和保護(hù)，保證電網(wǎng)中無(wú)故障部分的正常運(yùn)行及設(shè)備、運(yùn)行維修人員的安全。大多數(shù)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備采用封閉結(jié)構(gòu)，散熱條件差，而且長(zhǎng)時(shí)間工作于高電壓、大電流等惡劣環(huán)境中，很容易引起熱量的積累而導(dǎo)致其內(nèi)部溫度升高。開(kāi)關(guān)柜溫度過(guò)高可能會(huì)引起大范圍停電嚴(yán)重者還會(huì)誘發(fā)火災(zāi)，這些都將給社會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此設(shè)計(jì)出一套可靠有效的開(kāi)關(guān)柜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行具有十分重要的意義。

目前高壓開(kāi)關(guān)柜溫度在線監(jiān)測(cè)方法主要有CCD攝像頭監(jiān)測(cè)示溫蠟片測(cè)溫法、紅外測(cè)溫法、光纖測(cè)溫法和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)法，這些方法沒(méi)有考慮開(kāi)關(guān)柜實(shí)際運(yùn)行環(huán)境和負(fù)荷等信息，都只孤立地對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量，屬于預(yù)防性維修和試驗(yàn)的范疇。本系統(tǒng)分析了傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)方法的缺點(diǎn)和不足，并且為達(dá)到狀態(tài)維修的目的，提出兩組新的監(jiān)測(cè)量，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠，能夠很大程度上提高高壓開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行水平，降低事故發(fā)生率。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

高壓開(kāi)關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為母線室、開(kāi)關(guān)室、電纜室，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊分別采集和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)三室的溫度、外界環(huán)境溫度以及通過(guò)開(kāi)關(guān)柜的電流，并在這五組參數(shù)的基礎(chǔ)上根據(jù)溫度和電流的關(guān)系以及一定時(shí)間內(nèi)溫度變化對(duì)三室的影響提出了兩組新的監(jiān)測(cè)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集模塊，通訊模塊，上位機(jī)監(jiān)控中心3大部分，如圖1所示。數(shù)據(jù)采集模塊由溫度和電流采集模塊組成，四路溫度傳感器選用薄膜鉑電阻，分別傳輸母線室溫度、開(kāi)關(guān)室溫度、電纜室溫度和環(huán)境溫度；電流傳感器選用閉環(huán)霍爾電流傳感器，傳輸開(kāi)關(guān)柜的三相交流電。整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊和上位機(jī)監(jiān)控中心通過(guò)RS-485總線通信，上位機(jī)監(jiān)控中心提供友好的交互界面，供用戶(hù)進(jìn)行監(jiān)控和操作。

2.2監(jiān)測(cè)量

對(duì)開(kāi)關(guān)柜各室溫度進(jìn)行單獨(dú)越限報(bào)警雖然簡(jiǎn)單，但通常情況下某室出現(xiàn)溫度異常時(shí)，開(kāi)關(guān)柜已接近或處于故障狀態(tài)。為盡早發(fā)現(xiàn)各種隨機(jī)因素引起的故障，降低維修成本，我們提出兩組新的監(jiān)測(cè)量：

（1）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上電開(kāi)始采集后每1h內(nèi)每隔6min分別對(duì)各室測(cè)一次溫度t，同時(shí)記錄此刻通過(guò)開(kāi)關(guān)柜的電流I和外部環(huán)境溫度t環(huán)溫。根據(jù)溫度變化和電流平方成正相關(guān)原理，提出參數(shù)P：

P=（P8+P9+P10）/3

其中，各室P取每小時(shí)后三個(gè)記錄點(diǎn)Pn的平均值。Pn=（t-t環(huán)溫）/I2，n=1，2，…，10。

若P>（1+5%）P0，則觸發(fā)報(bào)警（P0表示監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始采集后第一個(gè)小時(shí)內(nèi)P的計(jì)算值）。

（2）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上電開(kāi)始采集后每隔1h分別對(duì)母線室、開(kāi)關(guān)室、電纜室各測(cè)一次溫度記為：t0、t1、t2，同時(shí)記錄此刻開(kāi)關(guān)柜外部環(huán)境溫度t環(huán)溫。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部相鄰兩室之間溫度變化的比值對(duì)開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行也會(huì)造成一定影響，因此提出K參數(shù)：

K1=-（t0-t環(huán)溫）/（t1-t環(huán)溫）

K2-（t1-t環(huán)溫）/（t2-t環(huán)溫）

K3-（t2-t環(huán)溫）/（t0-t環(huán)溫）

Kn分別代表母線室、開(kāi)關(guān)室、電纜室的K值，n=1，2，3。

若Kn>（1+9%）K0，則觸發(fā)報(bào)警（K0表示監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始采集后第一個(gè)小時(shí)內(nèi)K的計(jì)算值）。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件主要負(fù)責(zé)溫度和電流的采集，并把數(shù)據(jù)通過(guò)RS485總線傳輸給上位機(jī)，進(jìn)行后續(xù)處理。其主要分為溫度采集模塊和電流采集模塊。

3.1溫度采集模塊

溫度采集模塊選用集智達(dá)公司6通道熱電阻輸入模塊RemoDAQ-8036，特性參數(shù)如表1所示。

3.2電流采集模塊

電流采集模塊為自行設(shè)計(jì)，處理器采用的是意法半導(dǎo)體推出的STM32F103ZET6微控制器。該微控制器采用高性能的ARM Cortex-M3內(nèi)核，它的最高工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器。整個(gè)電流采集模塊由AD轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)調(diào)理電路、通信狀態(tài)指示燈、電源電路、RS485電路、前端濾波電路等組成。模塊硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2.1AD7606芯片與STM32的接口設(shè)計(jì)

模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片采用8通道16位同步采樣的AD7606，其所有通道均能以高達(dá)200kSPS的速率進(jìn)行采樣，具有可編程的數(shù)字濾波器且數(shù)據(jù)傳輸接口可選擇為并行模式和串行模式，采用5V單電源供電不再需要正負(fù)雙電源并支持真正的雙極性信號(hào)輸入，而且輸入端箝位保護(hù)電路可以承受最高達(dá)±16.5V的電壓。

本設(shè)計(jì)使用前三個(gè)通道進(jìn)行同步采集，其與微控制器數(shù)據(jù)傳輸采用并行工作模式，數(shù)據(jù)輸出端與STM32的D組GPIO連接，這樣STM32通過(guò)對(duì)D組GPIO口整體操作很容易讀取一個(gè)通道的數(shù)據(jù)。把AD7606的RANGE端接地，使其采集電壓范圍為±5V。由下位機(jī)程序來(lái)控制過(guò)采樣。AD7606與STM32的連接如圖3所示。

3.2.2STM32與RS485接口的設(shè)計(jì)

STM32收發(fā)TTL電平信號(hào)而RS485總線收發(fā)差分信號(hào)，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)接口使兩者無(wú)障礙傳輸數(shù)據(jù)。本模塊中把RS-485通信模式設(shè)置成半雙工工作模式，把STM32F103的串口1接口轉(zhuǎn)化成RS-485接口，用STM32的GPIOA7口來(lái)作為控制數(shù)據(jù)傳輸方向，我們選用的電平轉(zhuǎn)換芯片是SN75LBC184，在差分輸出間接一個(gè)100歐的電阻。電路連接如圖4所示。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控軟件基于Delphi 2007完成，通過(guò)發(fā)送相關(guān)指令，采用輪詢(xún)的方式對(duì)總線上不同地址的采集模塊進(jìn)行操作。監(jiān)控軟件運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)思路，如圖5所示。系統(tǒng)設(shè)置模塊主要用于設(shè)置各硬件模塊地址、額定電流、各監(jiān)測(cè)量報(bào)警閾值等信息；串口通信模塊負(fù)責(zé)命令的發(fā)送和數(shù)據(jù)的接收及解析；數(shù)據(jù)分析模塊基于五個(gè)直接監(jiān)測(cè)量算出p、k值，達(dá)到越限報(bào)警的在線監(jiān)測(cè)目的；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、回放、制表打印等功能。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)測(cè)試，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，如圖6所示，截取了部分現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

篇3

【關(guān)鍵詞】ZigBee;星形網(wǎng);溫度采集;遠(yuǎn)程監(jiān)控

1.引言

溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于對(duì)溫度敏感的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等現(xiàn)場(chǎng)，如通信基站機(jī)房、礦井、糧倉(cāng)、智能家居等環(huán)境中。傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需在所監(jiān)測(cè)區(qū)域布置大量的信號(hào)傳輸線，體積寵大，成本相對(duì)較高，且不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。如何解決傳統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用的有線網(wǎng)絡(luò)所帶來(lái)鋪設(shè)、維護(hù)等諸多不便已成為目前研究的熱點(diǎn)。本文提出一種基于ZigBee技術(shù)的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能有效解決上述的問(wèn)題。ZigBee技術(shù)是一種低功耗、低成本、低速率、低復(fù)雜度的雙向的無(wú)線通信技術(shù)，它是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)[1-5]。以ZigBee技術(shù)組成無(wú)線溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)，由部署在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的微型溫度傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線電通信構(gòu)成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)[6]，能夠?qū)崟r(shí)地感知、收集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的溫度信息，并通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)處理并在服務(wù)器Web網(wǎng)頁(yè)上，用戶(hù)可以登陸網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的特性，測(cè)溫節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)自動(dòng)組成一個(gè)星型網(wǎng)進(jìn)行通信[5]，移動(dòng)終端（手機(jī)、平板電腦以及個(gè)人電腦）通過(guò)連接指定網(wǎng)絡(luò)后通過(guò)Web瀏覽器訪問(wèn)溫度數(shù)據(jù)的網(wǎng)頁(yè)面顯示界面。如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2.2 系統(tǒng)的功能

本系統(tǒng)分為三大模塊：1）溫度感知模塊;2）控制處理以及射頻收發(fā)模塊;3）數(shù)據(jù)接收顯示模塊。主要有兩大功能：1）環(huán)境溫度數(shù)據(jù)無(wú)線采集功能：測(cè)溫節(jié)點(diǎn)自動(dòng)采集所探測(cè)環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)姆绞桨巡杉降臏囟葦?shù)據(jù)都發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。2）環(huán)境溫度數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能：系統(tǒng)采用的是B/S（Browser/Server）結(jié)構(gòu)，只需一個(gè)可以訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)的終端即可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。另外可以在網(wǎng)頁(yè)顯示界面上按需設(shè)置監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度的上限值和下限值，環(huán)境溫度一旦超過(guò)所設(shè)置的上限值或者低于設(shè)置的下限值就會(huì)有相對(duì)應(yīng)警報(bào)提醒。

3.硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用TI公司開(kāi)發(fā)的2.4GHz ZigBee片上系統(tǒng)解決方案CC2530的無(wú)線單片機(jī)方案。TI公司免費(fèi)提供了ZigBee聯(lián)盟認(rèn)證的全面兼容IEEE802.15.4與ZigBee2007協(xié)議規(guī)范的協(xié)議棧代碼和開(kāi)發(fā)文檔，并為提供了豐富的開(kāi)發(fā)調(diào)試工具[2-4]。

CC2530 結(jié)合了領(lǐng)先的RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存[2]，8-KB RAM 和許多其他強(qiáng)大的功能。CC2530 具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。CC2530具有21個(gè)可用I/O、4個(gè)定時(shí)器、ADC 、隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、AES加密/解密內(nèi)核、DAC、DMA、Flash控制器、RF射頻收發(fā)器等眾多外設(shè)[4]。

圖2 CC2530電路

節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)：

測(cè)溫的節(jié)點(diǎn)由CC2530與DS18B20數(shù)字溫度傳感器組成，采用電池進(jìn)行供電[7]。CC2530通過(guò)單總線通信協(xié)議控制DS18B20數(shù)字溫度傳感器并獲取實(shí)時(shí)的環(huán)境溫度值，再發(fā)送到協(xié)議器節(jié)點(diǎn)。DS18B20數(shù)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(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)直接由上位機(jī)通過(guò)USB數(shù)據(jù)線供電。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)接收所有測(cè)溫節(jié)點(diǎn)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)片內(nèi)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，通過(guò)CC2530 ZigBee開(kāi)發(fā)底板USB口把數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)。

4.軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)ZigBee星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)通信，涉及到協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點(diǎn)的編程[7]。協(xié)議器負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行維護(hù)，接收各不同的終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送過(guò)來(lái)的溫度信息融合后再進(jìn)行控制。終端節(jié)點(diǎn)必須加入?yún)f(xié)調(diào)器組建的網(wǎng)絡(luò)中，并開(kāi)始定期采集溫度并發(fā)送到協(xié)調(diào)器上。協(xié)調(diào)器把融合后的溫度經(jīng)過(guò)串口在Web服務(wù)器上，供指定用戶(hù)登陸站點(diǎn)進(jìn)行訪問(wèn)。

協(xié)調(diào)器上電后，根據(jù)編譯時(shí)指定的參數(shù)，選擇適合當(dāng)前通信環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)號(hào)以及信道來(lái)建立星形網(wǎng)[6]。協(xié)調(diào)器的程序圖如圖4所示。

終端節(jié)點(diǎn)上電并初始化硬件以及協(xié)議棧后，會(huì)搜索是否存在著對(duì)應(yīng)編號(hào)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)[3]，如果存在則加入對(duì)應(yīng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，然后啟動(dòng)定期采集溫度數(shù)據(jù)，并發(fā)送至協(xié)調(diào)器。

圖4 協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點(diǎn)軟件流程圖

Web服務(wù)器顯示界面是基于MyEclipse Enterprise Workbench 9.0平臺(tái)的，用Jsp技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基于Web的串口通信方法。頁(yè)面利用Jsp技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的顯示功能，然后利用JavaBean和Servlet在后臺(tái)獲取串口的數(shù)據(jù)，并通過(guò)Json對(duì)象將數(shù)據(jù)傳送到前端頁(yè)面。最后利用Ajax技術(shù)實(shí)現(xiàn)了頁(yè)面的定時(shí)自動(dòng)刷新更新數(shù)據(jù)，以及利用JavaScript技術(shù)實(shí)現(xiàn)了頁(yè)面按鈕和功能事件的觸發(fā)。

5.顯示界面

網(wǎng)頁(yè)顯示界面分為數(shù)據(jù)顯示區(qū)域和參數(shù)設(shè)置區(qū)域兩大部分。顯示區(qū)域內(nèi)分別顯示傳感器編號(hào)、獲取時(shí)間以及溫度值共三項(xiàng)數(shù)據(jù)內(nèi)容。參數(shù)設(shè)置區(qū)域里需要設(shè)置的主要參數(shù)有四個(gè)，分別是串口號(hào)、波特率、高溫警告和低溫警告，其他均保持默認(rèn)即可。顯示界面可以獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送回來(lái)的溫度數(shù)據(jù)，且用戶(hù)通過(guò)高溫警告與低溫警告來(lái)進(jìn)行溫度保護(hù)。

圖5 工作界面

6.結(jié)論

本文通過(guò)實(shí)現(xiàn)基于ZigBee的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度敏感的環(huán)境實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控。可以通過(guò)布置多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)來(lái)監(jiān)控多個(gè)區(qū)域的溫度，可以應(yīng)用的范圍的很廣，該系統(tǒng)具有低功耗，低成本，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)人值守，檢測(cè)準(zhǔn)確度高，抗干擾能力等優(yōu)點(diǎn)，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地工作，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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本文屬?gòu)V州市教改項(xiàng)目（No.2013A022）資助;華軟校級(jí)項(xiàng)目（No.ky201206）資助。

作者簡(jiǎn)介：

篇4

【關(guān)鍵詞】接收機(jī)；熱噪聲；等效噪聲溫度

1.引言

由于RDSS系統(tǒng)采用衛(wèi)星傳輸體制，用戶(hù)入站信號(hào)在到達(dá)地面中心站前須經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)，遠(yuǎn)距離傳輸后到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)是很微弱的，如何使接收機(jī)的噪聲盡可能低，從而使信號(hào)與噪聲的功率比盡可能滿(mǎn)足后端信號(hào)處理單元的工作要求，是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)至關(guān)重要問(wèn)題。而從研究通信系統(tǒng)的角度看，接收機(jī)線性或準(zhǔn)線性放大器、變頻器以及線路的電阻損耗引起的噪聲，均可以作為等效熱噪聲來(lái)處理，或者有的本身就是熱噪聲，所以文章從熱噪聲出發(fā)，引入等效噪聲溫度的概念，繼而對(duì)級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效噪聲溫度進(jìn)行求解，在此基礎(chǔ)上對(duì)RDSS系統(tǒng)地面監(jiān)測(cè)接收機(jī)的等效噪聲溫度給予分析。

2.熱噪聲基本概念

熱噪聲是由于傳導(dǎo)媒質(zhì)中帶電粒子（通常是電子）隨機(jī)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。其功率譜密度試驗(yàn)結(jié)果及熱力學(xué)和量子力學(xué)的分析表明，阻值為R的電阻（或物體）其兩端所呈現(xiàn)的熱噪聲電壓，服從高斯分布，其均值為零，均方值為2R（πkT）2/3h，單位為（V2）；而熱噪聲的單邊功率譜密度N（f）為：

N（f）=4Rhf/（ehf/kT-1）（V2/Hz） （1）

式中，T為物體的絕對(duì)溫度，（K）；

k為波耳茲曼常數(shù)，1.38054×10-23 （J/K）；

h為布朗克適量，6.6254×10-34（J·S）；

f為頻率（Hz）。

如圖1所示，當(dāng)此電阻與線性網(wǎng)絡(luò)匹配連接即R=Rin時(shí)，熱噪聲源輸出的是最大噪聲功率。匹配負(fù)載所得到的最大噪聲單邊功率譜密度，用n0表示，即：

n0=hf/（ehf/kT-1）（W/Hz） （2）

當(dāng)f

n0=kT（W/Hz） （3）

從（3）式可以看出，此時(shí)的噪聲單邊功率譜密度n0與T成正比、與R無(wú)關(guān)，并且不隨頻率而變化，即呈現(xiàn)均勻譜，因而借用光譜的概念把f

N=kTBn（W） （4）

3.等效噪聲溫度的引入

在衛(wèi)星通信中，我們遇到的大部分電路是線性的，因此我們可以用一個(gè)線性網(wǎng)絡(luò)來(lái)描述。無(wú)論是有源的線性網(wǎng)絡(luò)如放大器、變頻器，還是無(wú)源的線性網(wǎng)絡(luò)如濾波器，其內(nèi)部總是會(huì)不同程度地產(chǎn)生噪聲。這些內(nèi)部噪聲可能是熱噪聲也可能不是，而為了分析、設(shè)計(jì)線路的方便，我們希望能把它們統(tǒng)統(tǒng)等效成熱噪聲來(lái)處理，因而引入等效噪聲溫度的概念。

如圖2左圖所示，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部產(chǎn)生噪聲。把內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲功率歸算到網(wǎng)絡(luò)的輸入端，并用DN表示，則由（4）式，網(wǎng)絡(luò)輸出的噪聲功率應(yīng)為：

N=（kTiBn+DN）Gp （5）

式中kTiBn是輸入端匹配電阻在環(huán)境溫度為T(mén)i條件下產(chǎn)生的輸入熱噪聲功率；GP是網(wǎng)絡(luò)最大功率增益。

我們假想有一個(gè)溫度Te，如果一個(gè)輸入匹配電阻在這個(gè)溫度所產(chǎn)生白噪聲功率正好等于上述附加的噪聲功率DN，即：

DN=kTeBn （6）

那么，我們就稱(chēng)Te為等效噪聲溫度，也就是DN等效為由一個(gè)溫度為T(mén)e的熱噪聲源產(chǎn)生的功率。這樣式（5）就可以寫(xiě)成：

N=kBnGp（Ti+Te） （7）

式中，Ti是物理溫度，而Te則完全是一個(gè)等效的溫度。如果令：

Te’=Ti+Te （8）

則：

N=kT’BnGp （9）

即網(wǎng)絡(luò)可看作是一個(gè)無(wú)噪聲理想網(wǎng)絡(luò)，所有噪聲等效為輸入匹配電阻在Te′溫度時(shí)所產(chǎn)生的熱噪聲（參看圖2）。Te′為總的輸入端等效噪聲溫度，利用它可比較兩個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)。若兩個(gè)系統(tǒng)的總等效噪聲溫度相同，即使外部或內(nèi)部噪聲情況不一樣，這兩個(gè)系統(tǒng)的靈敏度是相同的。

4.級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等效噪聲溫度的求解

考慮到地面監(jiān)測(cè)接收機(jī)是一個(gè)級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，我們首先對(duì)級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)總的等效噪聲溫度進(jìn)行求解。如圖3所示，畫(huà)出了3個(gè)網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)的情況。圖中輸入、輸出及網(wǎng)絡(luò)間均匹配連接，G、B、Te分別代表各網(wǎng)絡(luò)的功率增益、噪聲等效帶寬、等效噪聲溫度，并用B1-2、B2-3分別標(biāo)記第一、二兩級(jí)及第二、三兩級(jí)的總噪聲等效帶寬，B1-3則為三級(jí)的總噪聲等效帶寬。這樣，第一級(jí)網(wǎng)絡(luò)的輸出噪聲功率為：

kB1G1（T1+Te1）

把它作為第二級(jí)網(wǎng)絡(luò)的輸入噪聲功率，則第二級(jí)網(wǎng)絡(luò)的噪聲輸出為：

kB1-2G1G2（T1+Te1）+kB2G2Te2

第三級(jí)的輸出噪聲功率為：

kB1-3G1G2G3（T1+Te1）+kB2-3G2G3Te2+kB3G3Te3 （10）

為了求級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)總的輸入端等效噪聲溫度Te，我們把三級(jí)網(wǎng)絡(luò)看成一個(gè)增益為G1G2G3、噪聲等效帶寬為B1-3的網(wǎng)絡(luò)，那么其輸出噪聲功率應(yīng)為kB1-3G1G2G3（T1+Te）。與（10）式直接比較可求得：

Te=Te1+Te2B2-3/G1B1-3+Te3B3/G1G2B1-3 （11）

5.RDSS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)接收機(jī)等效噪聲溫度分析

如圖4所示，地面站接收機(jī)由低噪聲放大器，下變頻器，中頻單元級(jí)聯(lián)而成。在這個(gè)級(jí)聯(lián)網(wǎng)路中，低噪聲放大器的帶寬（約500MHz）大于下變頻器的帶寬（約40MHz），而下變頻器的帶寬又大于中頻單元的帶寬（約8MHz），即對(duì)于圖3，滿(mǎn)足B1≥B2≥B3。這意味著前級(jí)輸出噪聲的頻譜寬度大于后級(jí)網(wǎng)絡(luò)的帶寬，最后一級(jí)帶寬最窄，故整個(gè)帶寬決定于最后一級(jí)，可以把它看成是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的帶寬。也就是對(duì)于（11）式，滿(mǎn)足等式B1-3=B2-3=B3，故（11）式可化簡(jiǎn)為：

Te=Te1+Te2/G1+Te3/G1G2 （12）

由（12）式可以看出，如果第一級(jí)網(wǎng)絡(luò)（即低噪聲放大器）的增益足夠大，使得Te2/G1

因此，由上面分析，我們可得出如下結(jié)論：為降低RDSS系統(tǒng)地面監(jiān)測(cè)接收機(jī)的等效噪聲溫度Te，應(yīng)降低接收機(jī)前端低噪聲放大器的等效噪聲溫度，并使其有足夠大的增益。

6.結(jié)束語(yǔ)

目前，從衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)需要出發(fā)，通過(guò)對(duì)熱噪聲基本概念、等效噪聲溫度的引入和級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等效噪聲溫度的求解，對(duì)RDSS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)接收機(jī)等效噪聲溫度進(jìn)行了分析研究，決定該系統(tǒng)地面監(jiān)測(cè)接收機(jī)前端低噪聲放大器采用的是低噪聲場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大器，其等效噪聲溫度約40K，增益約60分貝，它由六個(gè)管子級(jí)聯(lián)而成，噪聲性能好，增益高。作為接收機(jī)的前端設(shè)備，低噪場(chǎng)放很好地完成了將天線接收到的微弱入站信號(hào)進(jìn)行低噪聲、高增益放大的任務(wù)，從而提高了整個(gè)RDSS系統(tǒng)的接收靈敏度。

參考文獻(xiàn)

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篇5

關(guān)鍵詞：監(jiān)測(cè)高爐爐缸溫度；變化

近十年來(lái)，高爐爐缸爐底是決定高爐一代壽命的限制性關(guān)鍵環(huán)節(jié)，及時(shí)了解和控制爐缸爐底的侵蝕情況非常重要。因此，為了避免爐缸爐底發(fā)生嚴(yán)重侵蝕甚至燒穿等重大事故，開(kāi)發(fā)高爐爐缸爐底爐襯侵蝕狀態(tài)判斷的軟件是非常有必要的。

1 常用高爐爐襯侵蝕情況的檢測(cè)方法

1.1 熱電偶法

在爐體的不同高度和同一高度的不同位置安放足夠數(shù)量的測(cè)溫元件，每個(gè)測(cè)溫元件由長(zhǎng)度不等的一組熱電偶組成，第一支熱電偶伸到爐襯前端。在高爐生產(chǎn)過(guò)程中，用最前端的熱電偶測(cè)量爐內(nèi)溫度及其變化，并通過(guò)測(cè)溫元件各支熱電偶的溫度測(cè)量值，用傳熱模型在線辨識(shí)和修正導(dǎo)熱系數(shù)。當(dāng)前端熱電偶損壞后，通過(guò)后面幾支熱電偶測(cè)量的溫度用傳熱反問(wèn)題的方法求解出爐襯前端的溫度。每個(gè)測(cè)溫元件的前端熱電偶損壞時(shí)，其埋人爐襯的長(zhǎng)度即為該處爐襯的殘存厚度。根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，判斷出此處的爐襯損壞程度，采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

1.2 電阻法爐襯測(cè)厚

1.2.1 斷路型電阻測(cè)厚元件。由保護(hù)層、連接線路、引線和若干個(gè)按一定距離排列的并聯(lián)電阻所組成，它適用于爐身部位厚度測(cè)量，隨著爐襯不斷被侵蝕，前端的電阻將斷路損壞，而使元件的總電阻增大。

1.2.2 短路型電阻測(cè)厚元件。由若干個(gè)按一定距離排列的電阻所組成，它適用于爐缸部位厚度測(cè)量。隨著爐襯不斷被侵蝕，元件前端將被鐵水熔蝕掉，鐵水將成為導(dǎo)電回路的一部分，元件的總電阻也隨之減少。

1.2.3 復(fù)合型電阻測(cè)厚元件。上述兩種元件按需要進(jìn)行組合而成，適用于爐腰和爐腹部位厚度測(cè)量。

2 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)及功能要求

2.1 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

2.1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和數(shù)據(jù)傳輸接口軟件設(shè)計(jì)。采用在WindowsXP服務(wù)器上安裝SQL SERVER7.0關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，建立爐缸監(jiān)控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)長(zhǎng)期、可靠地保存，十分有利于程序設(shè)計(jì)。為了把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，使用FORTRAN、JAVA等語(yǔ)言設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳輸接口軟件又稱(chēng)為數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，它完成了VAX機(jī)DECnet網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)通訊計(jì)算機(jī)的采集、處理。

2.1.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件的編制。根據(jù)高爐爐缸侵蝕監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求，應(yīng)用Delphi程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，設(shè)計(jì)了實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件。該軟件通過(guò)調(diào)用SQL語(yǔ)言設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)過(guò)程，克服了數(shù)據(jù)查詢(xún)等待時(shí)間長(zhǎng)、容易出現(xiàn)用戶(hù)等待超時(shí)等故障。為維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性，分別定義所有用戶(hù)的使用權(quán)限，并定時(shí)備份數(shù)據(jù)庫(kù)，便于系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可迅速恢復(fù)。

2.2 系統(tǒng)功能要求

該系統(tǒng)在高爐爐缸不同部位增加安裝了60支熱電偶，在線實(shí)時(shí)測(cè)量、記錄爐內(nèi)不同位置溫度的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些記錄數(shù)據(jù)及控制系統(tǒng)內(nèi)其它控制點(diǎn)數(shù)據(jù)的采樣，并設(shè)計(jì)、運(yùn)行相關(guān)的模型，實(shí)現(xiàn)高爐爐缸侵蝕的實(shí)時(shí)監(jiān)控與分析。

高爐爐缸內(nèi)襯侵蝕狀態(tài)定制系統(tǒng)的功能要求如下；（1）以分鐘時(shí)間間隔采集、記錄高爐爐缸各溫度檢測(cè)點(diǎn)的瞬時(shí)值，通過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理并建立相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)計(jì)有上、下限監(jiān)視值、模型要求的相關(guān)數(shù)據(jù)和狀態(tài)。（2）具有分層棒狀圖、歷史趨勢(shì)等圖形顯示功能。顯示圖形可以向前、后自由翻頁(yè)，可以壓縮或拉伸，能夠自由定義時(shí)間坐標(biāo)。（3）根據(jù)各點(diǎn)溫度及傳熱理論建立爐底、爐缸等溫線數(shù)學(xué)模型，并用5個(gè)剖面圖形畫(huà)面顯示。（4）利用原有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、本項(xiàng)目采集的數(shù)據(jù)和部分人工輸入數(shù)據(jù)，完成部分?jǐn)?shù)據(jù)處理和技術(shù)計(jì)算，如熱負(fù)荷計(jì)算。（5）實(shí)現(xiàn)報(bào)表打印，圖形、畫(huà)面拷貝。

3 治理措施及其效果

3.1 強(qiáng)化爐外、爐內(nèi)操業(yè)

維護(hù)好鐵口是防止側(cè)壁溫度波動(dòng)和保證爐缸長(zhǎng)壽的最基本要求。9月初1#鐵口處于停溝檢修狀態(tài)。按以往的經(jīng)驗(yàn)，鐵口在休止期間，鐵口區(qū)域的泥包會(huì)被嚴(yán)重沖刷，深度由休止前的3.6m下降到2.7m左右。因此，需要盡快恢復(fù)1#鐵口具備出鐵條件，及時(shí)修補(bǔ)泥包。

在以做深鐵口為目的的操業(yè)上，一是在保證鐵溝保溫的情況下盡量少出鐵；二是開(kāi)鐵口時(shí)間間隔為泥包不潮為主要依據(jù)，可靈活處理；三是鐵口必須保證來(lái)風(fēng)；四是鐵口深度連續(xù)2爐3.4m以上后，就可以考慮休止出鐵。五是提高炮泥質(zhì)量，穩(wěn)定鐵口操作，適當(dāng)做深鐵口。

3.2 壓漿處理

消除氣隙，杜絕煤氣竄動(dòng)，降低耐材溫度，最有效的方式是進(jìn)行嚴(yán)格受控條件下的壓漿維護(hù)。壓漿是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)措施。因此，實(shí)施前要制定詳細(xì)的方案，包括灌漿料種、開(kāi)孔的位置、開(kāi)孔的直徑及深度、灌漿的壓力和保壓時(shí)間等等。

為了消除串煤氣對(duì)爐缸水溫差及側(cè)壁溫度的影響，8號(hào)高爐爐缸區(qū)域進(jìn)行壓力灌漿，包括挖開(kāi)鐵口孔道后加封板，然后對(duì)孔道進(jìn)行鉆孔壓漿處理；在1#鐵口上方，風(fēng)口大套下方的兩塊冷卻壁之間鉆孔灌漿；利用休風(fēng)機(jī)會(huì)，把風(fēng)口大、中套列入常規(guī)壓漿維護(hù)范圍；每次鐵溝翻修時(shí)，鐵口泥套需要重新制作，堵住竄煤氣外部通道。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）爐缸局部出現(xiàn)側(cè)壁溫度快速升高現(xiàn)象，一般與該區(qū)域存在氣隙有關(guān)。

（2）休風(fēng)、堵響應(yīng)區(qū)域風(fēng)口的措施對(duì)急劇上升的側(cè)壁溫度有叫明顯的控制效果，但對(duì)整個(gè)生產(chǎn)影響比較大，也容易出現(xiàn)重新升高的情況。

（3）壓漿可有效消除爐缸氣隙，控制側(cè)壁溫度，但風(fēng)險(xiǎn)較大，選擇合理的灌漿孔和科學(xué)控制灌漿過(guò)程十分重要。

參考文獻(xiàn)

篇6

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫度監(jiān)測(cè)；芯部溫度

Abstract: with the development of the industry and science and technology progress, more and more large equipment foundation widely used. As the equipment is the basis of key part, concrete technology also with the rise of the construction industry to come. Because the big volume one-time casting is big and engineering operation difficulty is high, easy to happen because the temperature stress and shrinking stress and of generation crack, thereby affecting the concrete casting quality. In view of this situation, the paper on the mass concrete core temperature monitoring method are introduced, in order to avoid the above the happening of the problem.

Keywords: mass concrete; Temperature monitoring; Core temperature of

中圖分類(lèi)號(hào)：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

隨著混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量問(wèn)題也成為人們關(guān)心的重點(diǎn)?；炷两Y(jié)構(gòu)問(wèn)題一般都是指混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂紋，從而影響了混凝土工程的整體質(zhì)量。在大型設(shè)備基礎(chǔ)的施工過(guò)程中，由于混凝土結(jié)構(gòu)具有澆筑量大、體型大、施工條件復(fù)雜以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高等問(wèn)題，除了保證混凝土自身配比控制的混凝土強(qiáng)度、耐久性等質(zhì)量指標(biāo)外，還應(yīng)該注意由溫度裂縫造成的混凝土自身的質(zhì)量問(wèn)題。

一、混凝土芯部測(cè)溫系統(tǒng)功能

（1）連續(xù)測(cè)溫功能。對(duì)于混凝土自身的溫度的變化而言，只是一個(gè)簡(jiǎn)單的內(nèi)部反應(yīng)熱，然后進(jìn)行熱傳導(dǎo)的瞬態(tài)變化過(guò)程。期間不會(huì)有其他反應(yīng)發(fā)生，因此，就不會(huì)出現(xiàn)溫度突變的情況。所以，目前混凝土的研究沒(méi)有對(duì)于實(shí)時(shí)溫度的測(cè)量要求。在確定測(cè)定溫度的時(shí)間間隔時(shí)，只要根據(jù)自身采樣標(biāo)準(zhǔn)并保證可以詳細(xì)看出混凝土溫度變化就可以。

（2）超溫報(bào)警。大體積混凝土的質(zhì)量問(wèn)題之一就是溫度裂紋，如果能保證混凝土芯部的溫度與外部的溫度差較低，就可以避免產(chǎn)生溫度裂紋的問(wèn)題。因此，在混凝土芯部的溫度達(dá)到臨界值，如果能夠?qū)ぷ魅藛T進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶崾荆皶r(shí)采取降低溫度或延緩溫度升高的措施，從而可以避免產(chǎn)生溫度裂紋，提高混凝土澆筑質(zhì)量。

（3）數(shù)據(jù)查詢(xún)。測(cè)溫系統(tǒng)在進(jìn)行測(cè)量工作的同時(shí)，還能同時(shí)將測(cè)出的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來(lái)。這樣不但可以為相同結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑工程提供數(shù)據(jù)支持，還可以為此混凝土澆筑工程的日后維修提供數(shù)據(jù)支持。

（4）顯示報(bào)表及溫度曲線。在溫度數(shù)據(jù)采集完成后，可根據(jù)要求生成報(bào)表，還可隨著時(shí)間變化繪制溫度曲線，從而使大體積混凝土芯部的溫度測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)化和形象化。

（5）遠(yuǎn)程采集溫度數(shù)據(jù)。通過(guò)和INTERNET或其它方式傳輸方式，可以幫助工作人員在遠(yuǎn)程掌握混凝土芯部的溫度數(shù)據(jù)并給予實(shí)時(shí)分析。

（6）各溫度采集點(diǎn)數(shù)據(jù)循環(huán)顯示。

二、混凝土芯部測(cè)溫系統(tǒng)的組成

2.1 溫度傳感器的選擇

傳統(tǒng)的傳感器存在引線誤差的問(wèn)題，并且由于室外工作的環(huán)境很難保證，經(jīng)常發(fā)生由于惡劣天氣或信號(hào)干擾強(qiáng)烈影響溫度測(cè)量結(jié)果的情況。因此，選擇數(shù)字傳感器就可以有效保證上述問(wèn)題，提高測(cè)量的精確度。

在選擇溫度傳感器時(shí)，主要考慮以下幾個(gè)方面：①連接電路簡(jiǎn)單，易于鋪設(shè)；②針對(duì)不同等級(jí)的要求，選擇合理的溫度傳感器的測(cè)量精度，合理地降低成本；③溫度傳感器連接總線的承載能力有限，保證溫度傳感器總載荷低于總線的承載范圍內(nèi)；④在進(jìn)行多點(diǎn)溫度測(cè)量時(shí)，如果測(cè)量點(diǎn)數(shù)大于輸入通道時(shí)，就會(huì)因?yàn)樵黾佣嗦窂?fù)用器而增加開(kāi)發(fā)成本；⑤與MCU的通信協(xié)議應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，從而有效降低軟件開(kāi)發(fā)難度和開(kāi)發(fā)成本。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸

2.2.1 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)短距離傳輸

由于在實(shí)際的溫度測(cè)量的過(guò)程中，有線的測(cè)量方案會(huì)受到線路限制，而其它無(wú)線測(cè)量方式，如：藍(lán)牙的成本太高、IrDA只能完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。而且在測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x上也因?yàn)閷?shí)際的不同情況而有所區(qū)別?；谏鲜鰡?wèn)題，本測(cè)量系統(tǒng)采用nRF401的無(wú)線數(shù)傳模塊PTR2000，在合理的成本范圍內(nèi)，完成了點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線通信系統(tǒng)，并且可以根據(jù)溫度采用需求向采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求來(lái)獲得測(cè)量溫度。

2.2.2 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸

傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸利用INTERNET進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但I(xiàn)NTERNET使用花費(fèi)較高，而應(yīng)線路鋪設(shè)成本較高。隨著GSM網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，其本身具有的覆蓋范圍廣、傳播信息量大、使用用戶(hù)多的特點(diǎn)，已經(jīng)逐漸成為了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采用的最好選擇。

三、實(shí)測(cè)設(shè)備基礎(chǔ)中心溫度曲線

利用系統(tǒng)針對(duì)太重科寶設(shè)備基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)際的溫度測(cè)量。太重科寶設(shè)備基礎(chǔ)位于太重一期重型裝備廠房?jī)?nèi)，基礎(chǔ)外輪廓尺寸72米*24.5米，基礎(chǔ)底標(biāo)高—10.2米，為了降低混凝土內(nèi)外部的溫度差，采用外層覆蓋基礎(chǔ)，同時(shí)在基礎(chǔ)內(nèi)部利用冷卻水管進(jìn)行降溫。這樣相對(duì)較低的溫度差可以引起較低的溫度應(yīng)力。

為了保證測(cè)量結(jié)果的可靠性，同時(shí)降低測(cè)量的工作量。本試驗(yàn)采用如下的溫度測(cè)量方法：從混凝土澆筑完成開(kāi)始，在混凝土內(nèi)部溫度上升的階段，每三個(gè)小時(shí)間對(duì)其進(jìn)行一次巡回監(jiān)測(cè)；當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到最高值后開(kāi)始下降時(shí)，就可以每六個(gè)小時(shí)對(duì)其進(jìn)行一次巡回監(jiān)測(cè)；此種監(jiān)測(cè)一直持續(xù)7—9天，當(dāng)混凝土內(nèi)部的溫度值不再發(fā)生明顯化時(shí)，停止對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)匯總完成繪圖工作。

從圖1中可以看出，在混凝土澆筑完成后，其內(nèi)部溫度在60h內(nèi)，發(fā)生劇烈變化，溫度最大值接近55℃；在混凝土澆筑約60h后，混凝土芯部溫度達(dá)到最大值并開(kāi)始下降；由于冷卻管停止供應(yīng)冷卻水，在混凝土澆筑約580h后，溫度短暫上升，但上升幅度不大；在混凝土澆筑約800h以后，其內(nèi)部問(wèn)題呈現(xiàn)平穩(wěn)下降的趨勢(shì)。

圖1 實(shí)測(cè)拱座混凝土芯部溫度變化曲線

四、結(jié)語(yǔ)

由于混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量對(duì)于建筑質(zhì)量的影響是非常巨大的，因此，如何保證混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量就成為建筑工作者必須解決的問(wèn)題。在規(guī)范混凝土施工的同時(shí)，還同時(shí)應(yīng)該關(guān)注混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)，只有這樣才能保證混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。本文為解決混凝土溫度裂紋問(wèn)題，提供了一種測(cè)量大體積混凝土芯部溫度的系統(tǒng)，希望可以幫助廣大的建筑工作者。

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篇7

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；施工；溫度監(jiān)測(cè)；裂縫控制；措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TV331文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

溫度裂縫是大體積混凝土施工不可避免的常見(jiàn)問(wèn)題之一，無(wú)可避免，則反當(dāng)主動(dòng)出擊，采取有效的技術(shù)措施來(lái)防止裂縫的發(fā)生。對(duì)材料準(zhǔn)備、施工準(zhǔn)備及施工技術(shù)等進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督審查，仔細(xì)每一個(gè)施工環(huán)節(jié)，認(rèn)真做好混凝土澆筑完工后保溫、測(cè)溫、降溫的一整套工作。通過(guò)對(duì)混凝土內(nèi)部溫度與環(huán)境溫差進(jìn)行計(jì)算，及時(shí)調(diào)整混凝土養(yǎng)護(hù)措施，將溫度裂縫發(fā)生的概率降到最低，確保建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性達(dá)到最佳狀態(tài)。

一、大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因

1、 水泥水化熱

大體積混凝土內(nèi)部熱量主要是從水泥水化過(guò)程中產(chǎn)生的，由于大體積混凝土截面厚度較大，因此水化熱聚集在結(jié)構(gòu)內(nèi)不易釋放出來(lái)，將會(huì)引起急驟升溫?；炷羻挝惑w積內(nèi)的水泥的用量和水泥的品種是引起水泥水化熱的絕熱溫升的重要因素，隨著混凝土的齡期按指數(shù)關(guān)系增長(zhǎng)，最終絕熱溫升的時(shí)間一般在10d左右，但是由于結(jié)構(gòu)自然散熱的原因，實(shí)際上混凝土內(nèi)部的最高溫度大多發(fā)生在混凝土澆筑后的3～5d左右。

2、混凝土的導(dǎo)熱性能

熱量在混凝土內(nèi)傳遞的能力反映在其導(dǎo)熱性能上。熱量傳遞率越大，說(shuō)明混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)越大，并與外界交換的效率也會(huì)越高，使得混凝土內(nèi)最高溫升降低，同時(shí)也降低了混凝土的內(nèi)外溫差。如果混凝土的導(dǎo)熱性能較差時(shí)，在澆筑初期，混凝土的彈性量和強(qiáng)度都不高，對(duì)水化熱急驟溫升而引起的變形約束較小，溫度應(yīng)力不大。隨著混凝土齡期的慢慢增長(zhǎng)，彈性模量和強(qiáng)度都相應(yīng)的提高，對(duì)混凝土降溫收縮變形的約束也越來(lái)越強(qiáng)，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，一旦混凝土的抗拉強(qiáng)度不能抵抗該溫度應(yīng)力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。

3、 外界氣溫變化

在大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工中，大體積混凝土開(kāi)裂與外界氣溫的變化有著密切的聯(lián)系。澆筑溫度是從混凝土內(nèi)部溫度而來(lái)的（即混凝土的入模溫度，它是混凝土水化熱溫升的基礎(chǔ)，可以預(yù)見(jiàn)，混凝土的入模溫度越高，它的熱峰值也必然越高。工程實(shí)踐中在高溫季節(jié)澆筑大體積常采用骨料預(yù)冷，加冰拌和等措施來(lái)降低澆筑溫度，控制混凝土最高溫升，原因在此）、水化熱的絕熱溫升和結(jié)構(gòu)散熱降溫等各種溫度的疊加之和。當(dāng)外界溫度升高時(shí)，混凝土的澆筑溫度也會(huì)升高；如果外界溫度降低，將會(huì)增加混凝土的降溫幅度，尤其是在外界氣溫急降時(shí)，將會(huì)增加外層混凝土和內(nèi)部混凝土的梯度，這將會(huì)對(duì)大體積混凝土造成非常大的影響。

4、混凝土的收縮變形

混凝土中的水分一般包括：化學(xué)結(jié)合水、物理-化學(xué)結(jié)合水以及物理力學(xué)結(jié)合水。其中大部分的水分需要蒸發(fā)掉，水泥硬化只需一小部分水分。大體積混凝土在水泥水化的過(guò)程中，多余的水分蒸發(fā)將會(huì)引起混凝土體積變形，大部分屬于收縮變形，一小部分為膨脹變形，這跟所采用的膠凝材料的性質(zhì)有關(guān)。引起混凝土體積收縮的一個(gè)重要原因就是多余水分的蒸發(fā)。這種干燥收縮變形不受約束條件的影響，如果存在約束，那么產(chǎn)生收縮應(yīng)力即可引起硅的開(kāi)裂，而且還會(huì)隨齡期的增加而發(fā)展。

二、大體積混凝土施工中的溫度裂縫控制措施

1、合理選材

(1) 選擇低熱水泥。水泥需要滿(mǎn)足低水化熱和抗裂要求，同時(shí)為達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，要有高強(qiáng)度要求。選用水泥品種包括：中熱硅酸鹽水泥、摻加一定量粉煤灰的硅酸鹽水泥和低熱礦渣水泥。除基本要求外，為抵抗外部環(huán)境破壞，還要具備干縮較小、耐磨性好、抗蝕性和抗凍融性等，所以中熱硅酸鹽和較高標(biāo)號(hào)的水泥比較適合。

(2)摻加混合材料或外加劑。采用一些具有活性的混合材料，可以起到減少水泥用量的目的，延長(zhǎng)放熱時(shí)間，降低絕熱溫升值，以減少溫度裂縫。混合材料包括粉煤灰、礦渣、燒粘土等。一些外加劑的使用也可以降低絕熱升溫。

2、 配合比的設(shè)計(jì)

大體積混凝土一般都是通過(guò)泵送澆筑，因此根據(jù)泵送要求和降低單位水泥用量?jī)蓚€(gè)方面來(lái)考慮配合比的設(shè)計(jì)。水泥用量一般為 280-300kg/m3，最多不超過(guò) 400 kg/m3，根據(jù)資料顯示，水泥用量每減少 10kg，溫度相應(yīng)降低 1℃。水泥用量砂宜用中粗砂，砂率控制在 40%-50%。石子要求天然級(jí)配良好，且骨料的最大粒徑和泵管直徑比應(yīng)滿(mǎn)足 d/D≤1/3，石子粒徑一般為 20-40mm。為了改善混凝土的和易性，可用粉煤灰等量取代10%左右的水泥，又可降低水化熱。另外細(xì)砂的和易性較好，可在粗砂中按粗細(xì)比為4:1的比例摻入細(xì)砂，塌落度可控制在12-18cm。

3、 合理分縫分塊澆筑

在施工前的設(shè)計(jì)階段，除了考慮到大體積混凝土施工特點(diǎn)外，還應(yīng)該綜合考慮大體積混凝土結(jié)構(gòu)的施工方法，采用增配鋼筋和分層澆筑來(lái)控制水化熱引起的溫度裂縫。分縫分塊澆筑，考慮水泥水化產(chǎn)生的升溫、控制大體積混凝土的一次澆筑量、合理分層促進(jìn)熱量散發(fā)、減少地基約束等方面。跟要慎重對(duì)待結(jié)構(gòu)混凝土的結(jié)構(gòu)配筋情況、底面約束情況及施工縫和變形縫的設(shè)置位置。

4、 降低混凝土的澆筑溫度

這種方法簡(jiǎn)單易行，在工程中使用較廣，有預(yù)冷骨料、加冰拌和以及冷卻拌和水等來(lái)降低混合料溫度降低石子的溫度，拌和用水加冰塊等方式。當(dāng)施工季節(jié)氣溫較高時(shí)，為了減少澆筑過(guò)程中混凝土溫度升高，采取優(yōu)化施工組織，增加澆筑速度。陽(yáng)光直射導(dǎo)致的，可以采取避光措施，降低施工環(huán)節(jié)中溫度升高。對(duì)于季節(jié)不同，在冬季施工時(shí)要加以區(qū)分。冬季大體積混凝土可以持續(xù)施工，需注意冬季施工的防護(hù)；在夏季施工時(shí)，重點(diǎn)在于控制施工過(guò)程中混凝土的吸熱。

5、 加強(qiáng)混凝土初期養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土由于其本身溫度控制的要求，降低了混凝土中水泥的用量，摻加具有緩凝效果的減水劑等使得大體積混凝土初期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，其彈性模量的發(fā)展也相應(yīng)的增長(zhǎng)緩慢。如果初期養(yǎng)護(hù)措施不到位，則極易出現(xiàn)裂縫。對(duì)于大體積混凝土的初期養(yǎng)護(hù)，主要在于保溫和保濕?；炷羶?nèi)外溫差所造成的溫度梯度引起的應(yīng)力是造成混凝土表面裂縫的主要原因之一，故在澆筑混凝土后應(yīng)及時(shí)采取保溫措施以降低結(jié)構(gòu)物內(nèi)外溫差，減少混凝土表面的裂縫?；炷恋氖湛s也是混凝土表面產(chǎn)生細(xì)小裂縫的主要原因，為防止混凝土水分過(guò)快的散失產(chǎn)生干縮裂縫，避免混凝土結(jié)構(gòu)外界環(huán)境的干濕交替，應(yīng)在混凝土澆筑后，及時(shí)的采取保濕措施，防止干縮裂縫的出現(xiàn)。

三、大體積混凝土溫度監(jiān)控

如何有效防止溫度裂縫的產(chǎn)生是大體積混凝土施工的關(guān)鍵之一。為保證混凝土施工質(zhì)量，在澆筑完成后，需要專(zhuān)業(yè)人員隨時(shí)對(duì)混凝土的溫度變化動(dòng)態(tài)進(jìn)行記錄和掌握，對(duì)混凝土溫度進(jìn)行合理監(jiān)控，使養(yǎng)護(hù)工作更加的科學(xué)有效。

1、測(cè)溫設(shè)備

在實(shí)際工程測(cè)量中，常用的測(cè)溫方法主要包括兩種：（1）預(yù)留測(cè)溫孔，使用玻璃溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，該測(cè)量方法技術(shù)含量低、精準(zhǔn)度差、操作不便；（2）采用熱電阻、熱電偶等進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)逐點(diǎn)測(cè)量或?qū)y(cè)溫點(diǎn)引至中控室實(shí)現(xiàn)集中測(cè)量，保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性和連續(xù)性高。

2、溫度測(cè)點(diǎn)的設(shè)置

溫度測(cè)點(diǎn)的平面設(shè)置要堅(jiān)持“突出重點(diǎn)，兼顧全面”的原則，將底板內(nèi)部溫度最高的部位作為重點(diǎn)，布置較密集的測(cè)點(diǎn)，同時(shí)，兼顧板的邊緣、坑、井邊等部位均勻布置測(cè)點(diǎn)。

3、溫度傳感器立面布置

溫度傳感器的設(shè)置視底板厚度進(jìn)行具體分析，一般在底板的底面、中間部位、頂面等不同位置設(shè)置3～4 個(gè)溫度傳感器。通常來(lái)說(shuō)，板內(nèi)最高溫度多出現(xiàn)在中間部位偏下的位置。

4、 測(cè)溫方式

在混凝土澆筑成型后，派專(zhuān)人對(duì)混凝土表面溫度和結(jié)構(gòu)中心溫度進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)溫時(shí)間不少于14d。初期每1～2h 測(cè)溫一次，持續(xù)到溫升趨于平衡的降溫階段，每3～4d 測(cè)溫一次，此后逐漸延長(zhǎng)時(shí)間。當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度與外界溫差超過(guò)25℃時(shí)，則需要采取措施降溫；若小于25℃時(shí)，則可停止測(cè)溫。

5、溫度控制措施

（1）依據(jù)監(jiān)測(cè)到的溫度情況和外界氣溫變化，及時(shí)調(diào)整混凝土表層覆蓋的保溫材料，增減麻袋和塑料薄膜的層數(shù)。

（2）對(duì)于底板集水坑、電梯井側(cè)壁等不易保溫的部位，要加強(qiáng)保溫。

（3）養(yǎng)護(hù)期間，根據(jù)實(shí)測(cè)的溫度情況分期分批的撤除保溫材料。

（4）若混凝土表面因摻加外加劑提早泛白缺水，應(yīng)立即補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)。

（5）遇寒潮時(shí)應(yīng)相應(yīng)調(diào)整養(yǎng)護(hù)方案。否則混凝土的徐變變形來(lái)不及

發(fā)揮出來(lái)，應(yīng)力松弛較少，表面極易開(kāi)裂。

總之，溫度裂縫的存在是混凝土施工中不可避免的普遍現(xiàn)象，大體積混凝土施工中更是如此。但是，我們應(yīng)該明白裂縫的出現(xiàn)不僅會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力。因此，我們?cè)谑┕ぶ校瑧?yīng)充分認(rèn)識(shí)到裂縫的出現(xiàn)對(duì)建筑物的危害性，采取各種有效的措施和合理的處理方法來(lái)預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，不斷提高混凝土的澆筑質(zhì)量，以滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的要求。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：高壓設(shè)備；無(wú)線無(wú)源；溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)： TM855 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

第一章 高壓設(shè)備建立無(wú)線無(wú)源溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的必要性分析

變電站維持日常運(yùn)行最為基本的就是高壓設(shè)備，而高壓設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的不斷惡化、線頭接口處磨損過(guò)度或者開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)出現(xiàn)松動(dòng)等情況導(dǎo)致出現(xiàn)故障，從而引發(fā)設(shè)備發(fā)熱，而高壓設(shè)備因?yàn)槭翘厥庠O(shè)備，不能夠認(rèn)為進(jìn)行監(jiān)測(cè)，所以就必須建立無(wú)線無(wú)緣溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)高壓設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便在出現(xiàn)發(fā)熱的時(shí)候及時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行解決，避免因?yàn)樵O(shè)備過(guò)熱導(dǎo)致運(yùn)行障礙，甚至火災(zāi)。

在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，變電站的高壓設(shè)備比較容易發(fā)生局部溫度上升而導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行異常故障，這類(lèi)故障必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)，否則會(huì)出現(xiàn)惡化，設(shè)備也會(huì)因?yàn)闇囟忍叨鲝U，那樣就會(huì)產(chǎn)生不必要的損失。造成高壓設(shè)備出現(xiàn)過(guò)熱最為主要有三個(gè)方面：第一是高壓設(shè)備的部分觸點(diǎn)承受的最大電流過(guò)大，有的高達(dá)4000A，那么在正常運(yùn)行的時(shí)候會(huì)因?yàn)闀r(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致溫度過(guò)高，最終導(dǎo)致全部設(shè)備出現(xiàn)故障。第二是高壓設(shè)備在進(jìn)行長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，設(shè)備的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)會(huì)因?yàn)殡娮柽^(guò)大而產(chǎn)生過(guò)熱，造成內(nèi)部熱循環(huán)，最終導(dǎo)致內(nèi)部溫度過(guò)高，設(shè)備運(yùn)行發(fā)生故障。第三是高壓設(shè)備在高壓柜中會(huì)存在裸漏高壓，并且高壓設(shè)備中內(nèi)部空間過(guò)小，會(huì)產(chǎn)生各種故障，這也是導(dǎo)致高壓設(shè)備溫度過(guò)高最為關(guān)鍵的原因之一。

第二章 高壓設(shè)備無(wú)線無(wú)源溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)分析

2.1系統(tǒng)總體建設(shè)分析

基于無(wú)線無(wú)源的高壓設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是由智能溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及警報(bào)系統(tǒng)構(gòu)成，智能溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)傳感器進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在進(jìn)行傳感器的安裝前期會(huì)對(duì)在設(shè)置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，假若內(nèi)部溫度高于標(biāo)準(zhǔn)值就會(huì)觸發(fā)警報(bào)系統(tǒng)，假若內(nèi)部溫度沒(méi)有高于標(biāo)準(zhǔn)值，那么警報(bào)系統(tǒng)還是處于休眠狀態(tài)。

鑒于高壓設(shè)備是有很多零部件所組成的，所以在進(jìn)行智能溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)的時(shí)候，就必須對(duì)高壓設(shè)備中容易產(chǎn)生溫度過(guò)高的幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了解，比如高壓設(shè)備的觸點(diǎn)、接口母線或者電路電阻等零部件，在對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行明確之后就可以將設(shè)置到標(biāo)準(zhǔn)值的傳感器安裝在各個(gè)部分。在傳感器安裝完畢之后，就需要通過(guò)對(duì)高壓設(shè)備無(wú)源無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行最低值的設(shè)置，只要高壓設(shè)備內(nèi)部溫度超過(guò)了這個(gè)設(shè)置的最低值，那么高壓設(shè)備無(wú)源無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生警報(bào)，在系統(tǒng)中并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)安裝警報(bào)系統(tǒng)。

通過(guò)對(duì)高壓設(shè)備進(jìn)行傳感器監(jiān)測(cè)模塊以及警報(bào)系統(tǒng)的建設(shè)，可以對(duì)高壓設(shè)備過(guò)熱進(jìn)行很好的控制，在一定程度上可以節(jié)約部分人力資源，對(duì)于高壓設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)成本也是一種降低。

2.2系統(tǒng)軟硬件建設(shè)分析

高壓設(shè)備無(wú)線無(wú)源溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中使用的主要硬件是SAW傳感器、無(wú)線傳輸（天線）以及溫度采集器。

SAW傳感器是一種溫度傳感器，會(huì)因?yàn)橥饨鐪囟鹊淖兓鴮?dǎo)致表面固有諧振頻率的變化，從而對(duì)溫度實(shí)行測(cè)量。這種傳感器最為核心的部分就是表面波諧振器，在高壓設(shè)備的材料基片中央位置放置一個(gè)交叉換能器，在其兩側(cè)配置兩組周期性組成的多種條件反射器，這樣的設(shè)計(jì)會(huì)使得交叉換能器既可以作為輸出模塊，還可以在有電磁波進(jìn)入的時(shí)候作為接收模塊。通過(guò)合理選擇叉指換能器幾何尺寸、基片晶體材料及切向，可以使溫度系數(shù)的高階項(xiàng)近似為零，實(shí)現(xiàn)固有諧振頻率與溫度的近似線性關(guān)系，只要獲得固有諧振頻率就可確定其溫度。當(dāng)有入射波進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部的時(shí)候，在入射波消失之后就會(huì)產(chǎn)生一種逐漸衰減的震蕩信號(hào)，從而進(jìn)行溫度檢測(cè)，所以SAW傳感器可以作為高壓設(shè)備的無(wú)線無(wú)源溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)器件。

無(wú)線傳輸部分是利用天線來(lái)進(jìn)行傳輸?shù)?，天線可以看成是一種溫度變換器，將高壓設(shè)備內(nèi)部溫度進(jìn)行傳輸，將其和前文所述的溫度傳感器進(jìn)行連接，就可以使高壓設(shè)備內(nèi)部溫度通過(guò)天線傳輸?shù)綔囟葌鞲衅?，一旦溫度過(guò)高就會(huì)觸發(fā)后面的警報(bào)結(jié)構(gòu)，使之發(fā)出警報(bào)聲。但是這種傳輸方式也存在一定的不足，天線自身在進(jìn)行溫度傳輸?shù)臅r(shí)候會(huì)消耗部分熱能，會(huì)導(dǎo)致溫度傳感器最終接受的溫度和高壓設(shè)備內(nèi)部溫度存在部分誤差。

溫度采集器在高壓設(shè)備無(wú)線無(wú)緣溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中主要是負(fù)責(zé)接受來(lái)自溫度傳感器發(fā)出的溫度數(shù)據(jù)，并且通過(guò)對(duì)應(yīng)的科技手段將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔囟缺O(jiān)測(cè)中心，這樣就可以使得工作人員隨時(shí)隨地的對(duì)高壓設(shè)備內(nèi)部溫度進(jìn)行精確掌握，對(duì)于高壓設(shè)備溫度平衡也可以進(jìn)行很好的調(diào)節(jié)。

編程開(kāi)發(fā)工具是利用QT平臺(tái)來(lái)進(jìn)行程序的編寫(xiě)的，在進(jìn)行程序編寫(xiě)的時(shí)候不需要重新編寫(xiě)源代碼，只需要對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行一次性開(kāi)發(fā)，就可以實(shí)現(xiàn)高壓設(shè)備無(wú)源無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其功能，QT通過(guò)其強(qiáng)大的強(qiáng)大的控制功能，對(duì)空間資源進(jìn)行比較方便的控制。

第三章 系統(tǒng)測(cè)試

在高壓設(shè)備無(wú)線無(wú)源溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)完成之后，可以構(gòu)建出一個(gè)模擬的高壓設(shè)備運(yùn)行機(jī)構(gòu)，然后將設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行安裝，認(rèn)為的將高壓設(shè)備中的易出現(xiàn)問(wèn)題的故障點(diǎn)進(jìn)行溫度調(diào)整，然后通過(guò)顯示屏觀察高壓設(shè)備內(nèi)部各種溫度所對(duì)應(yīng)的固有頻率，然后對(duì)臨界溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將臨界溫度設(shè)置在SAW傳感器中，以便日后進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)。通過(guò)系統(tǒng)測(cè)試還可以對(duì)建立的無(wú)線無(wú)源溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，對(duì)其中的設(shè)計(jì)不足之處進(jìn)行完善。

結(jié)論

高壓設(shè)備因?yàn)槠涫褂铆h(huán)境的特殊性，容易因?yàn)檫\(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致內(nèi)部接點(diǎn)出現(xiàn)各種故障，所以必須針對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，而且因?yàn)楦邏涸O(shè)備內(nèi)部電壓較高，所以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須滿(mǎn)足無(wú)線無(wú)源，這樣才能保證最終監(jiān)測(cè)結(jié)果的精確性。本文所建立的無(wú)線無(wú)源溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由于技術(shù)的問(wèn)題，肯定還是存在不足，所以各種性能還有待進(jìn)一步完善。鑒于本人學(xué)識(shí)有限，在本文的撰寫(xiě)過(guò)程中存在一些不足之處，望各位同仁能夠及時(shí)指出，以便日后及時(shí)做出修正。

參考文獻(xiàn)

[1]駱巖. 高壓設(shè)備無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)[J]. 科技創(chuàng)業(yè)家，2014，09：216.

篇9

關(guān)鍵詞 DS18B20；以太網(wǎng)；溫度采集

中圖分類(lèi)號(hào)TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）91-0218-02

在生活和生產(chǎn)過(guò)程中有很多時(shí)候需要根據(jù)實(shí)時(shí)的溫度值來(lái)做一些決策。比如：森林防火，實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究等，尤其在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)掌握更顯得尤為重要。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要以溫度傳感芯片（DS18B20）為核心， DS18B20芯片是一個(gè)單總線驅(qū)動(dòng)模式，以時(shí)序電路的方式進(jìn)行復(fù)位與讀寫(xiě)寄存器。下面就系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及到的主要技術(shù)分為四部分進(jìn)行分析。

1 DS18B20單總線通信協(xié)議

單總線協(xié)議是主機(jī)與采集芯片通信的唯一方法。它主要是靠時(shí)間片產(chǎn)生不同脈沖信號(hào)來(lái)相互傳送數(shù)據(jù)。DS18B20可以單總線控制多個(gè)采集芯片工作，通過(guò)不同的64位ROM標(biāo)識(shí)進(jìn)行分別控制。

由圖可以看出與DS18B20的通信經(jīng)過(guò)一個(gè)單線接口，在單總線接口方式下，在ROM操作未建立之前不能使用寄存器操作和控制操作。主機(jī)首先要進(jìn)行下面五種操作：1）Read ROM；2） Match ROM；3）Search ROM；4）Skip ROM；5）Alarm ROM這五種操作中的一種之后才能對(duì)其進(jìn)行功能操作。

2 Linux操作系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)

Linux操作系統(tǒng)的最基本功能就是提供一種統(tǒng)一操作驅(qū)動(dòng)硬件的方式，這種操作方式類(lèi)似于為軟件與硬件之間搭建一個(gè)接口，使得應(yīng)用程序可以用很普通的方式去對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行操作

Linux內(nèi)核是一個(gè)整體是結(jié)構(gòu)，因此向內(nèi)核添加任何東西?；蛘邉h除某些功能 ，都十分困難。為了解決這個(gè)問(wèn)題。引入了內(nèi)核機(jī)制，從而可以動(dòng)態(tài)的想內(nèi)核中添加或者刪除模塊。模塊不被編譯在內(nèi)核中，因而控制了內(nèi)核的大小。然而模塊一旦被編入內(nèi)核，就和內(nèi)核其他部分一樣。這樣一來(lái)就會(huì)增加一部分系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。同時(shí)，如果模塊出現(xiàn)問(wèn)題，也許會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)的崩潰。

3交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境

嵌入式開(kāi)發(fā)有其局限性，因其硬件資源過(guò)于貧乏，不適合在現(xiàn)有的設(shè)備上建立一套適合開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，所以更多的時(shí)候都是采用的開(kāi)發(fā)模式是交叉開(kāi)發(fā)（Cross Developping）來(lái)開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)。比較受大多數(shù)開(kāi)發(fā)人員接受的方式是在PC機(jī)（或者工作站）上進(jìn)行應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)工作，而在嵌入式設(shè)備上進(jìn)行應(yīng)用程序的終端運(yùn)行。前者稱(chēng)為宿主機(jī)（Host），后者則是目標(biāo)機(jī)（Target）。通常，調(diào)試工作也是在宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之前交互進(jìn)行。

我們通常用Host上的操作系統(tǒng)（如：Wdindows，Linux等）來(lái)對(duì)嵌入式應(yīng)用進(jìn)行支撐，因其有豐富的軟件資源可以提供開(kāi)發(fā)者進(jìn)行更便利的開(kāi)發(fā)。 而Target可用的軟件資源較少，一般用來(lái)運(yùn)行專(zhuān)用的嵌入式操作系統(tǒng)。

基于上述的在Host機(jī)與Target機(jī)之間進(jìn)行嵌入式開(kāi)發(fā)的模式我們稱(chēng)之為嵌入式交叉開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，主要工具包括以下兩個(gè)：

1）交叉編譯工具：指在Host機(jī)上，能夠編寫(xiě)源程序并且編譯成可以在Target機(jī)上運(yùn)行的可執(zhí)行程序的軟件；

2）交叉調(diào)試工具：指在Host機(jī)上，能夠?qū)arget機(jī)上運(yùn)行的程序進(jìn)行源碼或匯編級(jí)調(diào)試的軟件。

GCC（GNU Compile Collection）是一個(gè)包含了預(yù)處理器、編譯器、匯編器、連接器等組件的強(qiáng)大的工具集合。它在需要的時(shí)候調(diào)用其他的組件（預(yù)處理器、編譯器、匯編器、連接器）。輸入文件的類(lèi)型和傳遞給GCC的參數(shù)決定了GCC調(diào)用具體的哪些組件。對(duì)于一般或初級(jí)的開(kāi)發(fā)者，它可以提供簡(jiǎn)單的使用方式，即只給它提供C源碼文件，它將完成預(yù)處理、編譯、匯編、連接所有工作，最后生成一個(gè)可執(zhí)行文件。而對(duì)應(yīng)中高級(jí)開(kāi)發(fā)者，它提供了足夠多的參數(shù)，可以讓開(kāi)發(fā)者全面控制代碼的生成，這對(duì)于嵌入式系統(tǒng)級(jí)軟件開(kāi)發(fā)相當(dāng)重要。

基本上現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)都是在GNU工具鏈上來(lái)配置交叉工具，并且進(jìn)行大部分的開(kāi)發(fā)和調(diào)試工作。

4根文件系統(tǒng)

根文件系統(tǒng)一直是Linux系統(tǒng)的重要組成部分，主要用于數(shù)據(jù)文件及存取設(shè)備的控制，對(duì)文件和目錄的分層組織以及數(shù)據(jù)緩沖等控制。

4.1根文件系統(tǒng)重要目錄介紹：/lib目錄和/etc目錄

/lib目錄：該目錄包含兩類(lèi)在程序運(yùn)行必須使用的庫(kù)文件，即以*.so為后綴的庫(kù)文件以及以*.so.version為后綴的主修版本鏈接文件。

/etc目錄：該目錄的主要組成部分是系統(tǒng)配置文件，主要有兩類(lèi)：

1）Linux引導(dǎo)時(shí)必需的

initab：init進(jìn)程的配置文件，rc.sh，fstab需要mount的文件系統(tǒng)。

2）運(yùn)行時(shí)需要的

Passwd、group：如果不使用多用戶(hù)，可以不要。

Termcap：終端能力配置文件。

shadow、passwd：文件，可以不要。

inetd.conf：inetd：守護(hù)進(jìn)程的配置文件。

nsswitch.conf：Glibc的nss配置文件。

4.2 Linux 嵌入式系統(tǒng)常用根文件系統(tǒng)類(lèi)型：Ramdisk上的Ext2fs

Ext2fs是Linux的標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)，是擴(kuò)展文件系統(tǒng)（或Extfs）的發(fā)展版本。原Extfs所能支持的文件的最大長(zhǎng)度為2GB，所能支持的最大文件名稱(chēng)為255個(gè)字符，不支持節(jié)點(diǎn)的索引，并且隨著增加、修改文件內(nèi)容等操作，指向文件的鏈表會(huì)變得混亂無(wú)序，給文件系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來(lái)很大影響。經(jīng)過(guò)在Extfs的基礎(chǔ)上的不斷優(yōu)化、修改和整合，發(fā)展成了比較穩(wěn)定可靠的Ext2fs文件系統(tǒng)，它不僅與原有的UNIX的文件系統(tǒng)保持一致的風(fēng)格，同時(shí)又有了一些新的先進(jìn)的功能，是事實(shí)上的Linux文件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。

5結(jié)論

本文著重對(duì)基于局域網(wǎng)的溫度監(jiān)控主要技術(shù)的介紹，系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)主要是對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行一般性監(jiān)控以便根據(jù)自身的需要進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)或者其他。但局限性畢竟存在，如對(duì)溫度數(shù)據(jù)需要高精度掌控的地方可以更換采集芯片，以滿(mǎn)足對(duì)溫度掌控的要求。

參考文獻(xiàn)

篇10

【關(guān)鍵詞】 聲表面波 Modbus/TCP 數(shù)據(jù)交互

Abstract： In this paper， the author designs and develops a set of temperature diagnosis and analysis system for switch cabinet based on the SAW and Modbus/TCP technology. The overall design scheme of the system platform is introduced in detail. The platform includes the hardware and software. A more detailed description of each part is made including the selection of sensors， data exchange， software modules.

Keywords： SAW， Modbus/TCP， data exchange

一、引言

迄今為止，電網(wǎng)設(shè)備檢修經(jīng)歷了故障維修、定期檢修、狀態(tài)檢修三個(gè)階段，作為在電力系統(tǒng)輸電、電能轉(zhuǎn)換和電能消耗中起著控制和保護(hù)電路的開(kāi)關(guān)柜，實(shí)施狀態(tài)檢修是有必要的。

電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，尤其是傳感器、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)電力開(kāi)關(guān)柜越來(lái)越不能適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展要求。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展使人機(jī)對(duì)話、系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備間的通信協(xié)作提供了理論基礎(chǔ)[1]。

大多數(shù)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備采用封閉結(jié)構(gòu)，散熱條件差，而且長(zhǎng)時(shí)間工作于高電壓、大電流等惡劣環(huán)境中，很容易引起熱量的積累而導(dǎo)致其內(nèi)部溫度升高[2]。常規(guī)的測(cè)溫方式覆蓋面低、便利性差，有的無(wú)法做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有的引入新的安全隱患，導(dǎo)致事故停電火災(zāi)頻發(fā)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年發(fā)生電力事故，40%由高壓電氣設(shè)備過(guò)熱所致；而在采用高壓開(kāi)關(guān)柜和電力電纜的供電系統(tǒng)中有70%以上的電纜運(yùn)行故障是因?yàn)檫B接部位接觸電阻變大、過(guò)負(fù)荷等引起接頭溫度過(guò)高所致。對(duì)高壓開(kāi)關(guān)柜連接點(diǎn)的溫度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及預(yù)警是非常必要的。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

目前高壓開(kāi)關(guān)柜溫度在線監(jiān)測(cè)方法主要有CCD攝像頭監(jiān)測(cè)示溫蠟片測(cè)溫法、紅外測(cè)溫法、光纖測(cè)溫法和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)法[3]，由于中壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)存在大電流、高電壓，電磁環(huán)境極為惡劣等諸多困難因素，現(xiàn)有開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫技術(shù)都存在著各種各樣的局限性。本系統(tǒng)采用聲表面波器件，安裝在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部，長(zhǎng)期運(yùn)行不會(huì)積污，不會(huì)引入新的安全隱患。

開(kāi)關(guān)柜從內(nèi)部結(jié)構(gòu)可分為儀表室、母線室、開(kāi)關(guān)室、電纜室，本系統(tǒng)采集模塊可同時(shí)采集和監(jiān)測(cè)三室（母線室、開(kāi)關(guān)室、電纜室）的溫度信息。

2.2系統(tǒng)整體方案

既要保證獨(dú)立模塊的高效，又要兼顧整體系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)采用了分層

架構(gòu)設(shè)計(jì)。如圖1所示。

傳感器與測(cè)量裝置之間采用無(wú)線傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行數(shù)據(jù)交互，為現(xiàn)場(chǎng)安裝提供了便利。

測(cè)量裝置與通訊管理機(jī)之間采用CS架構(gòu)，裝置在接收到管理機(jī)主動(dòng)詢(xún)問(wèn)的測(cè)點(diǎn)信息時(shí)主動(dòng)上送各傳感器溫度信息，采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus/TC協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

為更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)展示，服務(wù)器與管理機(jī)之間采用BS架構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus/TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

三、硬件設(shè)計(jì)

3.1溫度傳感器

按照電源供給方式不同，無(wú)線傳感器可分為三類(lèi)，采用特殊設(shè)計(jì)的聲表（SAW）諧振器，工作時(shí)不需要任何電源以及工作在射頻頻段的特性，使得SWA應(yīng)用于骯臟潮濕、核輻射、有爆炸危險(xiǎn)的危險(xiǎn)環(huán)境具有很大優(yōu)勢(shì)[4]。當(dāng)有一個(gè)特點(diǎn)頻率的電波輸入到聲表諧振器，諧振器輸出的電波信號(hào)頻率會(huì)隨著環(huán)境溫度的變化而變化，利用諧振器的這個(gè)特性，通過(guò)采集諧振器輸出頻率，就可以得到對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度。

3.2通訊集中器的設(shè)計(jì)

通訊集中器采用高度集成的ARM處理器為核心部件，具有4路隔離串口和兩路快速以太網(wǎng)接口，可以實(shí)現(xiàn)串口設(shè)備到以太網(wǎng)的自動(dòng)信息采集和通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，以及基于以太網(wǎng)的通信管理，滿(mǎn)足計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的多種通信需求。

通訊集中器主要是作為現(xiàn)場(chǎng)控制的通信擴(kuò)展 設(shè)備。該裝置既可以通過(guò)串口也可以通過(guò)以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)與上級(jí)系統(tǒng)或與下級(jí)設(shè)備通信的功能，根據(jù)需要進(jìn)行組合，給實(shí)際工程應(yīng)用帶來(lái)了極大的靈活性。

四、軟件設(shè)計(jì)

4.1溫度讀取器軟件

溫度讀取軟件主要分為數(shù)據(jù)收發(fā)、診斷分析、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)回放及信息顯示模塊。模塊結(jié)構(gòu)如下。

數(shù)據(jù)收發(fā)模塊：該模塊主要負(fù)責(zé)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的讀取。

診斷分析模塊：根據(jù)讀取的測(cè)點(diǎn)信息進(jìn)行診斷分析，判斷當(dāng)前的測(cè)點(diǎn)狀態(tài)，給出判斷結(jié)果，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)的告警值時(shí)，裝置進(jìn)行聲光告警。

數(shù)據(jù)保存模塊：為方便查看，所有的溫度信息都進(jìn)行保存。

數(shù)據(jù)回放模塊：可以通過(guò)查看保存的歷史溫度信息來(lái)判斷開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行情況。

數(shù)據(jù)顯示模塊：通過(guò)界面實(shí)時(shí)查看當(dāng)前各測(cè)點(diǎn)信息及當(dāng)前各點(diǎn)狀態(tài)，輔助現(xiàn)地人員對(duì)開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行基本判斷。

4.2通訊集中器軟件

通訊集中器主要完成讀取溫度數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)發(fā)與上送功能。軟件采用CS架構(gòu)與溫度讀取器進(jìn)行交互，采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus/ TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交互?；谝蕴W(wǎng)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP技術(shù)發(fā)展起來(lái)的Modbus/TCP，直接安插于ISO七層結(jié)構(gòu)中的第四層的TCP/UDP上，其工作原理就是Modbus協(xié)議幀嵌入到TCP/IP下層的協(xié)議幀中，在物理層進(jìn)行傳輸[5]。

為更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)展示，所有的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)都集中到集中器進(jìn)行統(tǒng)一上送，統(tǒng)一上送的數(shù)據(jù)既可以作為遠(yuǎn)端監(jiān)控，也為部署在遠(yuǎn)程的云數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

4.3數(shù)據(jù)展示

監(jiān)測(cè)計(jì)算器在接收到集中器上送的數(shù)據(jù)后，首先把數(shù)據(jù)存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行保存，最后對(duì)集中器數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、展示，方便用戶(hù)查看。

五、結(jié)語(yǔ)

采用SAW測(cè)溫傳感器安全性高、抗干擾能力強(qiáng)，使用Modbus/TCP技術(shù)，傳輸速度高且實(shí)施價(jià)格低廉，可更容易地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通信。開(kāi)關(guān)柜運(yùn)用在線測(cè)溫裝置可有效檢測(cè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部溫度，預(yù)防開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部過(guò)熱事故的產(chǎn)生。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 孫健秧，郭建釗，姚良鑄.中壓智能開(kāi)關(guān)柜技術(shù)綜述及解決方案的探討[J].華東電力， 2012， 40（4）：684-686.

[2] 劉柳，陳建政.高壓開(kāi)關(guān)柜溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].無(wú)線互聯(lián)科技， 2015（4）：38-40.

[3]黃新波.變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)與故障診斷[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012.