时间：2022-05-15 18:56:45
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关键词：温度；单片机；传感器
引言
在国内，原来的粮库对粮食检测主要采取对各粮库粮食进行取样、记录、分析、汇总数据等办法，通过人工来进行，不仅工作量大、效率低下、而且可靠性和实时性差。现在测量粮食的各种参数己逐步被电子检测设备所取代。小的储粮设备一般采用小型测温、测湿度仪器检测粮温和湿度以及通风，目前我国大中型储粮设备己开始配备微机测温测湿和检系统。
1 系统设计简介
1.1 设计方案论证
该系统由模拟开关构成的开关电路板置于仓上，远处仓上的温度信号需要跨仓传输。各种粮仓上信号线传递温度信号，控制线选择温度点及其电源线连在一起，构成一个庞大的树状网络。在通常情况下，这种温度方式可以正常工作，但是在储粮仓多、各仓相距远，特别是在电磁干扰较强的地方，该系统难以正常工作。为了克服由于储粮仓系统庞大对于测量温度精度和系统可靠性的影响，我们设计了单片机作为前沿机械进行温度数据采集，用单片机与微机通信的方法送回温度数据，构成特别适用于大型粮仓中应用的分布式微机测量温度系统，并且能够利用温度传感器送回的温度数据进行粮位检测。
1.2 系统框图
图1 粮仓温度监测系统框图
2 系统的硬件设计
2.1 单片机
为了设计此系统，我们采用了89C51机作为控制芯片。它可以提供一个8位CPU ，4 KB的闪烁存储器Flash ROM，256字节RAM ，4个8位并行I/0端口、2个16位定时器/计数器、1个可编程全双工串行口、5个中断源、片内振荡电路和时钟电路，64KB总线扩展控制器。89C51制作工艺为HMOS，采用40管脚双列直插DIP封装。
2.2 温度传感器
对于粮仓所存储的粮食来说，其所储粮食的品质与温度密切相关。因而对于粮仓的温度检测很早就开始应用了。最开始是采用玻璃温度计，随着电子测控技术的发展，使用对温度敏感的元器件，如热敏电阻来进行测量。由单线多点温度传感器（如DS1820）构成的单线多点温度测量系统，虽然引线很少，但传输距离（不超过20米）。AD 590是一种电压输入、电流输出型集成温敏传感器，测温范围为-55℃―+150℃，输出电流与绝对温度成正比，因而不必考虑多路模拟开关引入的附加电阻造成的误差。该系统选用若干个集成温度传感器AD590接成矩阵形式，构成多点测温系统。
2.3 多路模拟开关
常用的模拟开关有机电式和电子式两类。机电式开关具有良好的通、断性能，信号畸变小，但切换过渡时间较长。电子式开关切换时间很短，但通、断性能不够理想。切换模拟信号时，开关的非理想特性将引入误差，并产生延时。CC4051是单八路模拟开关。它是由电平位移电路、带禁止端INH的8选1译码器和由该译码器对各个输出分别加以控制的8个CMOS双向模拟开关组成。
AD590矩阵的行、列分别与两个CC4051相连，通过三位行、列选择数字码（由单片微机89C51产生）就可使矩阵被测点中的任何一个传感器接入测控电路。
2.4 模拟小信号放大电路
被测物理量经传感器转换得到的电信号的幅度往往很小，无法进行A/D转换，因此，需对这些模拟电信号进行放大处理。一般都采用集成运放。
该系统选用斩波稳零集成运放ICL7650构成高增益、低漂移放大器，用于放大AD590的输出信号。ICL7650内部有一个震荡为200Hz的振荡器，在这个震荡器的控制下运放分节拍工作。每个振荡周期分两个节拍，第一个拍将输入失调采集并存于一个点容器中，第二节拍采样和放大信号，并将此刻的失调相抵消，所以运放总的失调和温度极小，性能极为优越和稳定。
2.5 A/D转换器
从放大器输出的信号经过A/D转换器，转换成数字信号，才能进入89C51单片机测控系统。目前，国内外双积分A/D转换器集成电路芯片很多，大部分是用于数字测量仪器上。文章选择常用的3.5位双积分A/D转换器MC14433，其精度高，抗干扰性能好。
2.6 键盘显示接口
在单片机应用系统中，同时需要使用键盘与显示器接口时，为了节省I/0口线，常常把键盘和显示电路做在一起，构成实用的键盘、显示电路。文章采用8155并行扩展口构成键盘、显示电路。
为了较少键盘与单片机接口时所占用的I/0线的数目，在键数较多时，通常都将键盘排列成行列矩阵形式。4个LED显示器采用共阴极方式，段选码由8155口提供，位控信号由PA口提供。键盘的列扫描输出也由PA口提供，查询行输入由PCO～PC1提供。LED采用动态显示软件译码，键盘采用逐列扫描查询工作方式。
3 系统的软件设计
系统的各部分程序主要包括程序、A/D转换程序、键盘扫描程序、打印程序、显示程序等。（见图2）
4 结束语
由于系统采用了全数字化的温度、湿度传感器，直接输出的是表示温度和湿度的数字信号，不存在由模拟量到数字量转换的中间环节，所以该系统具有稳定可靠、测量精度高、一致性好、无需任何调整、信号线长短不会影响其性能等优点。实现粮食仓储过程中的温度控制。
参考文献
[1]李朝青.单片机原理及接口技术网[M].北京：北京航天航空人学出版社，2005：38-47.
[2]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计（第1版）[M].北京：，北京航空航天技术出版社，2002.
【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
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[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：
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
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[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.
关键词： 多点温度测量； AT89C51； DS18B20； LabVIEW； 温度监测
中图分类号： TN31+.3?34； TP212.9 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）08?0183?04
Design of multi?channel temperature monitoring system based on LabVIEW
SUN Yigang1， HE Jin2， LI Qi2
（1. College of Aeronautical Engineering， Civil Aviation University of China， Tianjin 300300， China；
2. College of Electronic Information and Automation， Civil Aviation University of China， Tianjin 300300， China）
Abstract： To satisfy the demand of the multi?point temperature measurement， a multi?channel temperature monitoring system based on LabVIEW was designed. When the serial port of lower computer is closed， the multi?channel temperature monitoring system is an embedded one composed of the SCM AT89C51， temperature sensor DS18B20 and displayer LM041L. When the serial port is opened， the lower computer uploads the temperature data of each channel to the LabVIEW?based temperature monitoring system of the upper computer to achieve online monitoring of the multi?channel temperature at the PC side. The simulation experiment results show that the system design scheme is feasible， and can expediently and effectively monitor the multipoint temperature in real time.
Keywords： multi?point temperature measurement； AT89C51； DS18B20； LabVIEW； temperature monitoring
温度在日常生活、工业生产和科学研究中都是一个极其普遍又非常重要的物理量，许多设备运行、工农生产和科学实验都必须保证在一定的温度条件下进行，因此需要对温度进行监测的龊鲜分广泛[1]。传统的测温仪器功能比较单一，大多只能测量某一点的温度值[2]，可视性不好，不能长久保存温度数据以进行后续统计和分析。为满足现代工业多点温度监测的需求，设计了一种基于LabVIEW的多通道温度监测系统，能够实现在-55～99 ℃范围内6通道的温度实时监测，具有多点温度同步采集、显示、报警、绘图及数据保存等功能，可用于智能楼宇、温室大棚、汽车空调、仓库储存等场合[3]。
1 系统总体结构设计
本文设计的基于LabVIEW的多通道温度监测系统由下位机多通道温度采集系统和上位机LabVIEW温度监测系统两部分构成。系统整体结构框图如图1所示。
下位机采用AT89C51单片机为主控芯片，将6路DS18B20温度传感器测量的数据处理后，计算出各通道的实际温度值，并按要求在LM041L液晶屏上同步显示。当串口开关处于开启状态时，若检测到上位机要求发送温度数据的请求，下位机立即依次将6通道温度数据的高位和低位通过串口发送至上位机。LabVIEW温度监测系统随即读取串口缓冲区的内容，经过数据提取、处理、计算等操作，解析各通道的实际温度后，首先在监测系统前面板上实时显示，然后将得到的温度数据与各通道设置的的温度上下限值进行比较，若当前温度超过设定的温度下限或者上限，则对应的蓝色或红色温度超限报警灯点亮。最后，系统将各通道温度数据送入波形图表，绘制六通道温度变化曲线，并将所有采集的温度数据写入TXT文档保存。系统整体程序流程图如图2所示。
2 多通道温度采集系统设计
多通道温度采集系统主要包括温度测量模块、温度显示模块以及串口通信模块等部分。
2.1 温度测量模块
温度测量模块采用6个数字温度传感器DS18B20作为测温元件，组成温度传感器网络。DS18B20具有精度高、体积小、抗干扰能力强等优点，其测温范围为-55～125 ℃，在-10～85 ℃范围内测温精度[4]达
±0.5 ℃。因为每一个DS18B20温度传感器内部都配有一个惟一的64位ROM编号，因此可将多个DS18B20挂在同一根总线上，实现多点分布式温度测量。经DS18B20序列号读取程序测得，本设计仿真时所用六路DS18B20温度传感器的ROM编号如表1所示。
由于DS18B20一线式结构的特点，它与微处理器之间只能采用串行数据传输。因此，在对DS18B20进行读写编程时，除了匹配每通道温度传感器的序列号，确保操作正确指向对应传感器，还必须严格地保证读写的时序，否则将无法读取测温结果。本系统中DS18B20温度测量模块程序流程图如图3所示。
2.2 温度显示模块
温度显示模块选用的是LM041L字符型LCD液晶显示器，该模块由64个字符点阵组成。LM041L的工作原理及使用方法与常用的LCD1602显示器类似，但需要注意的是，LM041L为4行×16列显示，每行显示的字符个数与LCD1602一致，但显示的行数是LCD1602的2倍。液晶显示模块是一个慢显示器件，所以在执行每条指令之前一定要确认模块的忙标志位为低电平，表示不忙，否则该指令失效。要显示字符时，首先需要输入显示字符的地址，因为LM041L写入显示地址时要求最高位D7恒为高电平1，所以实际写入的数据应该是：地址码+80H。表2是LM041L的内部显示地址码。
多通道温度采集系统运行时，LM041L第1行第5列（地址码为0x84）开始显示标题字符――6通道温度数据采集系统英文首字母缩写“6CH TDCS”；第2～4行的第1列（地址码分别为0x40，0x10，0x50）分别开始显示第1～3通道的温度数据；第2～4行的第10列（地址码分别为0x49，0x19，0x59）开始显示第4～6通道的温度数据，具体显示格式参见图4。
2.3 串口通信模块
AT89C51单片机设有串口通信端口，只需一个专用芯片MAX232进行电平转换即可方便地实现下位机与上位机的串口通信[5?6]。当上位机通过LabVIEW温度监测程序向串口发送请求温度数据字符串AA时，下位机检测到中断请求，立即将发送标志置1，然后依次发送温度数据的高位和低位；发送完毕后，自动清除中断标志并返回，等待下次发送的请求指令。串口通信模块具体程序流程图如图5所示。
3 LabVIEW温度监测系统设计
LabVIEW是美国NI公司开发的一款功能强大的图形化编程语言软件，在测试测量、仪器控制、教学仿真等领域获得了广泛应用[7]。LabVIEW作为虚拟仪器软件开发工具，在数据采集和人机交互方面有着十分明显的优势[8?10]。利用LabVIEW自带的VISA驱动函数，能够方面地实现与下位机的串口通信；而且其前面板丰富美观的控件，很适合设计界面友好、操作简单的上位机监控系统界面。因此，本设计采用LabVIEW开发平台编写上位机温度监测系统程序，主要包括温度数据的提取与计算、温度超限报警、温度变化曲线与数据保存等部分。
3.1 温度数据的提取与计算
LabVIEW温度监测程序运行时，首先配置串口参数，使之与下位机保持一致，然后通过VISA写入函数向单片机发送请求字符串AA，下位机检测到发送请求后随即通过串口发送程序向上位机依次发送六通道温度数据的高8位和低8位。当开始采集按钮打开时，VISA读取函数立刻读取串口缓冲区的所有内容，并通过字符串至字节数字转换函数将所有串口数据转换为字节数组，然后由索引数组提取各通道温度数据的高位和低位，送至温度计算子VI计算实际温度值。
温度计算子VI首先将温度数据高位和低位拼接，然后进行温度符号判断：当最高位为1时，说明温度为负，4位十六进制的温度数据取补码并乘以0.062 5再取反得到负的温度值；若最高位为0，表示温度为正，则将拼接的温度数据直接乘以0.062 5得到正的温度值。
3.2 温度超限报警
为了更好地实现实时监测功能，系统加入了超限报警机制。各通道温度数据经提取和计算得到最终实际温度值后，与各通道设定的温度上限值和下限值分别进行比较。当某通道当前温度超过设定的温度上限时，对应通道的红色高温报警指示灯亮起；当某通道当前温度低于设定的温度下限时，该通道对应的蓝色低温报警指示灯点亮。各通道温度上下限值设置界面如图6所示。
3.3 温度变化曲线与数据保存
LabVIEW温度监测系统主要功能之一就是绘制各通道的的温度变化曲线，使观测者能够方便地对每一时刻各通道温度值进行比较的同时，还可以对各通道的温度变化情况一目了然。LabVIEW温度监测系统除了可以实时监测各通道温度变化情况以外，还可以将每一时刻的所有温度数据同步写入TXT文档保存，方便进行后续的统计和分析。温度数据以当前日期命名保存在程序当前所在路径，其存储格式为：第1列为数据采集序号，第2列为当前时间，第3～8列依次为第1～6通道的温度值，各列相隔一个制表符（具体格式见图7）。温度数据保存部分的程序框图如图8所示。
4 系统仿真实验
完成下位机多通道温度采集系统与上位机LabVIEW温度监测系统的设计后，用虚拟串口软件Virtual Serial Port Drive虚拟出一对相连的串口COM2和COM3，代替连接单片机与PC机的串口线。配置好串口参数及各通道温度上下限值后，设置采样周期为1 000 ms。依次运行下位机和上位机系统，打开串口开关，按下数据采集按钮，多通道温度采集系统和LabVIEW温度监测系统程序运行结果分别如图4和图7所示，保存的部分温度数据如图9所示。
分析仿真实验结果可知，系统运行整体符合设计预期。下位机能同时采集各通道实际温度并按格式要求正确显示；上位机监测界面中各通道温度数值、温度变化曲线、超限报警指示、数据采集量、开始与运行时间均准确无误；保存的温度数据与设置的采样周期及设计的格式要求均相符。
5 结 语
本文设计的基于LabVIEW的多通道温度监测系统能够方便有效地测量6点的温度数据，并实现在PC端的实时监测。当下位机串口关闭时，即是一个嵌入式多通道温度采集系统；串口打开时，便可与上位机通信，实现在PC机上的多通道温度实时监测。系统下位机结构简单、成本低廉，上位机监测界面清晰直观、一目了然，很好地满足了多点温度监测的目的，具有较强的实用性。
参考文献
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关键词：高压开关柜 温度检测 接点温度在线监测系统
中图分类号：TM564 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（b）-0027-02
在电气设备的监测系统中，温度的监测是重要任务之一。温度受其它参数变化的影响而升高，而温度的升高又影响其它参数的变化，特别是与绝缘电阻值的相互关联程度更是密不可分。电气设备过热特别是各部连接点的过热经常发生，它是造成电气设备故障的主要原因之一，也是点检人员巡视检查电器设备的主要任务。电器设备连接点的过热主要是由设备过负荷运行和负荷突变的影响、设备老化变形、导体连接点松动、接触电阻大等原因产生，不少情况下会因为接头处局部发热而发展成设备烧毁事故。为使过热部分能够及时发现，这样就要求电器设备对有可能产生过热的部位都要进行温度变化监视、测量。因此对封闭式的高压开关设备的触头和接头部位的运行温度进行实时监测，对于保障开关设备的安全运行，乃至电网的正常运转都具有十分重要的意义。第一炼铁厂烧结车间高压配电室使用的都是中置式高压柜，柜内接点较多，在设备运行时无法打开柜门检查，而停电后又不能使过热点表现出来，所以过去靠人的感觉的检测方法，如果不出现变形、变色、有气味等要发现存在过热现象是相当困难的。因此传统的靠“五感”为主的点检方式，已不能满足现在设备（特别是高压设备）的点检要求。为了能够准确、实时的监测高压柜的各接点温度，在3#烧结机工程的高压系统中，引进了接点温度在线检测系统。接点温度在线检测系统的使用，较好的解决了接点温度的在线检测、实时数据查询和超温报警的难题。
1 接点温度在线检测仪与其他测温设备的比较
目前使用较多的测温设备有：示温贴片、红外测温仪、无线温度在线检测系统等。红外测温仪由于无法对密封在开关柜内的接点进行监测，不能实现实时的在线监测，所以不适用于高压开关柜的接点监测。烧结的1#、2#机高压柜目前都是使用示温贴片来检测接点温度。虽然也能起到测温效果，但与3#机使用的接点温度在线监测系统相比存在一些弊端；主要是：由于高压柜只在出线室的后面开有观察窗，点检时只能看到电缆接头的温度是否有变化，而看不到断路器的动静触头发热情况，其次是接点温度是随电气设备的负荷的变化而变化的。当监视的电气设备连接点发生了不同程度的过热时，现用的“示温贴片”不能准确地反映温度变化的趋势。这就给及时发现设备隐患带来了不便。三是目前使用的示温贴片一旦变色就无法还原成原来的颜色，属于一次性使用的物品。再就是示温贴片颜色是否有变化，要到现场检查才能发现，不具备远程实时显示、查询和报警功能。而接点温度在线检测系统则能够弥补示温贴片在这些方面的不足，极大地方便了设备点检人员对高压设备接点温度的监测。
2 接点温度在线监测系统的工作原理
通过固定在被测接点上的无线温度传感器，采集被测接点的温度信号，将此温度信号经过与传感器相连的发射模块发送到接收模块，接收模块经数据线与接点温度检测仪相连，接收到的信号经处理后与预设的温度值进行比较，如超出预设值接点温度检测仪将发出报警信号。同时后台管理系统读取接点温度检测仪的信号，发出相应的报警，提醒值班人员引起关注。
3 在3#烧结机的应用
第一炼铁厂3#烧结机共有36台中置式高压柜。中置式高压开关柜的一次设备分布在3个相互独立的隔室内，分别是开关室、母线室、出线室。按有关的规程要求，除实现电气连接、控制、通风而必须在隔板上开孔外，所有隔室呈封闭状态。由于母线的压接点、断路器的动静触头、电缆的接头都是发热点且都处在密封柜内，运行中的柜门禁止打开，点检人员无法通过正常的监视手段发现发热缺陷。发热严重时接头会变红甚至熔断，将直接造成重大的生产事故。
在3#烧结机高压系统设计之初，出于对烧结电气维检人员少、设备多、高压配电室无人值守、以及方便点检人员对高压柜电缆头和柜内接点温度的监测等因素的考虑。采用了一套接点温度在线监测系统。整个系统由一个后台管理系统和36个单机系统组成。
单机系统中每个高压柜共采集九个点的温度信号，分别是：A、B、C三相的上触点；A、B、C三相的下触点；和A、B、C三相电缆头；这九个点温度信号的采集已基本能够满足对本柜接点温度监测的需求。每台高压柜的接线室面板上装有一个温度监测仪，接线室内装有电源模块和信号接收模块，在高压值班室设有一个后台管理系统。将每个高压柜的温度信号经过通信接口传送到后台，这样点检人员无论在柜前还是在值班室都可以方便的检查各接点的温度情况。其后台监控的主显示画面如图1所示。
3.1 基本设置
值班或点检人员可通过后台管理系统对装置进行多种所需的设置，其基本设置有：温度巡检时间间隔；温度采样时间间隔；记录保存最大时间间隔；系统超限报警温度；三相温度差报警；系统温升异常报警时间间隔、温升度数；报警信号持续时间；报警音设置；根据有关规定，变配电场所设备的各部位温度一般不超过70℃，个别部位最高不超过80℃。具体的参数设置可由管理人员根据实际情况进行设置。该厂的系统参数设置如图2所示。
3.2 数据查询
利用该系统的数据查询功能可对：报警事件、温升异常报警、故障记录、事件日志、历史数据（历史曲线、历史记录、各接点温度比较条形图）、温度数据汇总等进行查询。值班或点检人员可通过这些功能查询到每一台高压柜在某个时间接点温度的情况。对于一些重要设备的温度变化趋势可通过历史曲线的查询来了解，结合当时的环境温度的情况对接点温度进行分析，可以对设备是否存在隐患的判断起到很好的辅助作用。
3.3 使用效果
该系统自投用以来，在温度异常报警方面已有体现。
例一、2011年2月27日大夜班零时左右，3#机主抽供电柜报警，温度超限，当班的值班人员经过检查，发现接点温度75℃。遂立即要求停机检查，发现电缆接线有松动的现象。紧固电缆后重新开机，报警消除，避免了一起电机烧损的重大设备事故。
例二、2011年6月5日3#烧结机温度在线监测系统后台监控系统发出报警，显示机尾风机温度超限，经过电气人员的认真检查，会同机械部门现场检查结果，确认电气部分不存在问题。温度超限是由于风机轴承损坏导致电流增大而引起。由于问题被及时发现，并得到及时处理，成功的避免事故进一步扩大。保证了设备的安全运行。事故发生时的温度曲线如图3所示。
3.4 系统的的扩展性
烧结3#机的接点温度检测系统，在设计时预留有接口，在今后时机成熟的时候可以将3#机的变压器一、二次接头以及低压柜母线、低压大功率电机、生产关键设备的接触器等设备的接点温度信号，纳入系统进行统一管理。扩展时只需增加相应的检测元器件，接入系统即可，原系统不受影响。
3.5 系统目前存在的缺陷：
（1）该系统的在发射模块中使用的电池容量较小，当电池电压低于3.6V的时候发送出来的信号有失真现象。（2）曲线的Y轴数值被限定在100℃不能自动随Y轴曲线改变而改变。这给超过100℃接点温度曲线的读取带来了不便。（3）曲线的局部放大功能不够灵活，对故障分析不便。
4 结语
接点温度在线检测系统在3#烧结机投用以来，对高压设备的点检起到了较好的辅助作用。采用接点温度在线检测系统较好的弥补了维修人员不足和受现场环境限制等因素而导致的无法全面有效点检问题，在一定程度上减少了维检人员的工作量。该系统可以比较直观的反映现场高压设备运行时的温度变化情况，对温度出现异常的设备，运行人员可根据系统数据采取相应的措施，保证设备隐患能够被及时发现。为设备的预防性维护提供了相应的依据。因而采用该系统可以对生产的自动化控制和保障生产顺利进行起到重要作用。
参考文献
[1] 王国贞.电气设备故障与维护[M].北京：冶金工业出版社，2008.
【关键词】AT89C51；DS18B20；LCD1602；温度传感器；实时监测
1.引言
温度的监测在现代工业生产以及日常生活中的应用愈来愈广泛，并且在某些领域也发挥着愈来愈重要的作用。在很多生产过程中，温度的监控与生产安全、生产效率、产品质量、能源节约等方面有着紧密的联系。目前，传感器已成为衡量一个国家科技发展水平的重要标志之一。而本文正是结合温度传感器与单片机所做的设计，该设计对温度的监测可广泛应用于食品、化工、机械等方面。
2.系统整体设计
结合温度监控器在实际应用的要求，为实现温度的实时监测以及报警的功能，本文采用以下电路模块对系统硬件进行设计：
主控芯片：选用AT89C51单片机作为整个系统的控制器；
显示模块：选用LCD1602液晶显示器作为系统的显示电路；
温度采集模块：选用DS18B20温度传感器作为系统的温度采集电路；
报警模块：采用蜂鸣器与发光二极管作为系统的报警电路。
综上所述，该硬件电路的系统框图如图1所示。
3.系统硬件设计
系统的整体硬件设计图如图2所示。
3.1 主控电路的设计
该模块是系统的核心控制部分，其主要任务是通过接口将获得的数据进行处理。本系统采用的AT89C51是美国ATMEL公司的一种高效微控制器。此单片机具有以下功能：4k字节Flash闪速储存器、128字节内部随机数据存储器（RAM）、32个I/O口线，而且它还与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。故而，这种低电压、高性能CMOS8位单片机可灵活应用于多种场所。
3.2 温度采集模块的设计
该系统的温度采集模块采用DS18B20进行温度数据的采集。DS18B20是美国Dallas半导体公司生产的数字化温度传感器。其测量温度范围为-55℃～+125℃，在-10～+85℃范围内，精度为±0.5℃。
在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿和放大电路零点漂移误差等技术问题，才可以达到较高的测量精度。另一方面，一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，解决这些问题的最有效方案是采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器。并且适合于在恶劣环境中的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类电子产品等。DS18B20作为世界上第一片支持“一线总线”接口的新一代温度传感器，它具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。尤其是现场温度直接以"一线总线"的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
DS18B20采集到的温度值的位数随着其分辨率不同而不同，温度转换时的延时时间为750ms。DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。
3.3 报警模块
该电路模块的作用在于当温度采集系统所采集的温度高于或低于预设温度时，系统可以及时发出警报信息用来提示监测者做出相应的处理。由此，该模块的设计采用蜂鸣器及发光二极管作为报警元件。当系统检测到温度正常时，发光二极管D2发出绿光；当系统检测到温度异常时，发光二极管D2熄灭，同时，发光二极管D1开始闪烁，同时伴有蜂鸣器鸣叫。
3.4 温度显示模块
在单片机的人机交流界面中，输出方式通常有以下几种：LED数码管、发光二极管、液晶显示器。而选择晶液显示器作为输出器件因为它具有以下几个优点：
1）重量轻、体积小
液晶显示器显示原理是通过其显示屏上的电极控制液晶分子状态来进行显示的，因此，与相同显示面积的传统显示器相比，在重量上要轻得多。
2）功耗低
相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。
3）显示质量高
液晶显示器画质高而且不会闪烁，这是因为液晶显示器的每一个点在收到信号后会一直保持恒定的亮度与色彩，发光稳定性高，而不像阴极射线管的显示器（CRT）那样需要不断刷新亮点。
4）数字式接口
液晶显示器的数字式接口与单片机系统的接口相连接更加简单可靠，操作也更加方便。
3.5 键盘复位模块
本电路的复位模块共含有三个部分，分别为单片机自动复位部分、高温复位部分以及低温复位部分。在此，单片机复位部分就不再赘述。而S2、S3按键则分别被用于温度过高、过低时复位使用。
4.系统软件设计
4.1 主程序设计
本文所设计的主程序主要功能是负责温度的测量、读出、实时显示、判断并处理DS18B20的测量的当前温度值。温度的测量每1s进行一次，其程序流程见图4所示。
4.2 单总线通信实现
由于DS18B20在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。以下是以C51为例编写的基本子程序：
（1）延时子程序
void delay（unsigned int z）//延时大约2z微秒
{ uint y；
for（y=0；y
}
（2）初始化子程序
void dreset （void）
{ ds=0； //拉低单总线用以复位
delay（240）； //延时
ds=1； //释放单总线
delay（40）； //延时
}
（3）读一位数据子程序
void tempreadbit（void）
{ bit dat；
ds=0； //拉低单总线开始读时序
delay（1）； //延时
ds=1； //释放单总线
delay（2）； //延时
dat=ds； //读回数据
delay（10）；
return（dat）； //返回数据值
}
（4）写一位数据子程序
void tempwritebit（char bit）
{ ds=0； //拉低单总线开始写时序
if（bit==1） //若需写“1”即将总线置高
ds=1；
delay（2）； //延时
ds=1； //释放单总线
}
5.结束语
本实验证实了基于AT89C51单片机的温度监测系统具有以下优点：硬件结构简单，性能稳定，并且本系统采用的LCD1602液晶显示器与LED相比，显示质量更高。同时，以数字温度传感器DS18B20作为温度采集器件，可以使误差控制在±0.5℃，因此所测温度更准确。当温度不在所预定的目标温度范围内时，蜂鸣器会发出报警信号并伴有指示灯闪烁，及时提醒监测者调整温度。但是，本实验仅仅是温度控制领域内的一个例子，还有许多有待改善的地方。
参考文献
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[3]王建佳.温度湿度实时监测与报警系统[J].科技探索，2012（05）：386.
[4]曾龙，陈泽锋，曾贤贵，曾健平.基于DSl8B20温度传感器的无线系统[J].仪器仪表用户，2011（06）：35.
[关键词] 温度监测 RS-485 TC35模块 电路设计 应用
温度监测在现代生产和生活中无处不在，如油箱温度监测、粮仓温度监测、汽车自动化系统等。温度变化反映系统运行状态，根据温度变化，我们可以提前采取相应措施，防止危害的发生。
一、整体系统设计
如图1所示，系统由三部分组成。上位机负责数据接收和显示；下位机由数据集中器和采集终端两部分组成，其中数据集中器负责温度数据的集中和转发;采集终端主要由传感器及数据发送模块组成，负责现场温度的定时采集和显示，并按命令将数据传送给集中器。
本系统下位机（也就是数据采集与数据管理）之间采用RS-485通讯，而上位机与下位机之间通过GSM无线技术进行通讯。上位机接收到下位机传来的数据后，先对数据进行数据转换，然后放入数据库。利用管理软件，可以对数据进行各种处理。本设计主要完成数据集中器的设计和开发,通过GSM无线通讯直接和上位机进行通信，再用单片机把收集到的数据采集终端的数据信号进行管理、集中或按照上位机的要求传输给上位机。还要实现对数据采集终端的一个485的一对多通讯，一个系统管理它的多个站点的相应系统，使上下位机的温度信息实现时时传递。
二、主控制器的设计
主控制器选用ATMEL公司的单片机ATMEGA8。ATMEGA8是一种高性能、低功耗的8位AVR微处理器，AVR采用了哈佛结构，具有独立的数据和程序总线，程序存储器里的指令通过一级流水线运行，ATMEGA8具有8K字节的系统内可编程Flash，512字EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，3个具有比较模式的灵活的定时器或计数器，片内或外中断，可变成串行USART，面向字节的两线串行借口，10位6路ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及5种可以通过软件进行选择的省电模式。
ATmega8的主要性能特点如下 ：
1.高性能、低功耗的8bAVR微控制器，先进的RISC精简指令集结构,130条功能强大的指令，大多数为单周期指令，32个8b的通用工作寄存器，工作在16MHz时具有16MIPS的性能 。
2.片内集成了较大容量的非易失性程序和数据存储器8kB的Flash程序存储器，可擦写次数大于10000次;512B的ERROM，擦写次数至少100000次;支持可在线编程(ISP)和可应用自编程(IAP); 可编程的程序加密位。
三、数据通讯电路的设计
TC35模块电路设计。上行数据传输通道的电路设计主要是TC35电路的设计。从数据集中器原理图中可以看到，TC35部分电路主要包括TC35模块本身，SIM卡电路，以及TC35同处理器的接口。TC35同处理器的接口包括TC35启动控制和串口通讯。由于TC35的串行口容许的高电平为2.6V，因此，不能直接将TC35的串行口同处理器的IO口相连接，必须进行电平匹配。本系统设计了如图2所示的电平匹配电路。
四、系统效益跟市场前景分析
早期的监控系统，采用大型仪表集中对各个重要设备的状态进行监视，并通过操作盘来进行集中式操作。而本系统是以监测控制PC机为主体，加上检测装置、执行机构与被监测控制的对象(生产过程)共同构成的整体。系统采用先进的无线数字信号传输技术和RS-485总线技术，使系统具有如下特点和优势：
1.系统的结构更为简洁、清晰，给系统的使用和维护人员带来了极大的方便。
2.无线数字传输具有传输数据可靠、无需布线等优点，使系统更加可靠经济。
3.可以大量减少人工，只需在监测中心设1到2名监测人员，减少了大量人工费用。
温度监测系统可广泛用于烟草、仓储、粮食等行业。仅对烟草系统而言，一个年利税30亿元的中等卷烟厂，年烟叶发酵总价值20亿元左右，按行业标准3%的烟叶耗损量，发酵霉烂烟叶占总耗损量的30%计算，一年可避免经济损失1800万元，全国100个卷烟厂，若50%的厂家使用该系统，一年可为国家节约10余亿元。加之在其他行业的推广应用，项目的应用前景十分广阔，社会经济效益极为显著。
参考文献：
[1]李朝青:PC机及单片机数据通信技术[M].北京:北京航空航天大学出社，2000:34-58
[2]程家兵:基于GSM的无线通讯技术[J].信息化建设,2002,12（2）:39-42
关键词：GPRS；远程监测；温度传感器
引言
随着通信技术的发展和自动化水平的提高，温度的远程监测已经成为许多跟温度有关的行业进行安全生产和减少损失采取的重要措施之一。在实际场合中由于监测点分散、偏远以及时间限制等原因，采用传统的温度测量方式周期长、成本高，而且测量员必须到现场进行测量，因此工作效率非常低。且不便于管理。本文提出了一种基于GPRS技术的远程温度监测系统方案，采用AT89C51单片机和DS18B20数字温度传感器实现现场温度数据的采集和处理，再通过GPRS模块TC39i实现远程的数据传输和接收。目前，虽然3G技术已经开始推广，但并没有普及，同时由于受到硬件成本和运营商通信资费的约束，GPRS技术在相当长时间内还是进行无线数据传输的首选。
1 系统总体设计
系统的总体设计思路是将温度采集模块采集到的数据通过GPRS模块发送到监控计算机上。温度传感器把监测现场的温度处理发送给AT89C51单片机，温度数据通过单片机处理，再由GPRS发送模块发送出去。GPRS接收模块接收发送模块发送过来的数据，通过RS232通信接口连接GPRS模块实现与上位机通信，将数据上传至上位机，实现在上位机中对监测现场温度的远程分析、管理。系统总体框图如图1所示。
图1 系统总体框图
2 系统硬件设计
现场温度采集模块是一个现场实时监测设备，可以独立稳定运行，对监测的温度数据进行运算处理、状态分析和实时显示。GPRS通信模块的功能则是将数据实时传送到监控计算机。
2.1 单片机外围电路设计
该系统采用Atmel公司的AT89C51单片机，AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。单片机的外围电路主要包括晶振电路、复位电路、采集电路。单片机的外围电路如图2所示。
图 2 单片机外围电路
2.2 温度采集电路设计
温度传感器采用国DALLAS公司生产的DS18B20数字温度传感器。它采用3引脚T0-92封装，无需外部元件，可用数据总线供电，电压范围为3.0 V至5.5 V，无需备用电源。测量温度范围为-55 ° C至+125 ℃。该温度传感器可编程的分辨率为9~12位温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒，用户可定义的非易失性温度报警设置。
本设计中，DS18B20的1脚接地，2脚为数据输入端，3脚接VCC，2脚与3脚间接上一个4.7K的电阻，形成上拉电阻。温度采集电路如图3所示。
图3 温度采集电路
2.3 GPRS通信模块设计
TC39i 的供电电源为3.3～4.8V ，典型值为4.2V。当电压低于3.3V 时，模块可自动关机，同时模块在不同工作模式时电流不同，在发射脉冲时电流峰值高达2 A ，在此电流峰值时，电源电压下降值不能超过0.4 V ，所以对电源的要求很高。本设计中稳压电源部分由LM2576S将外部+5V的直流电压转换成为4.2V ，为整个系统提供供电电压同时产生MAX323 所需的高电平。
TC39i 的启动电路由AT89C51来实现。模块上电10ms后,为保证整个系统正常启动，IGT信号必须在保持大于100ms 的低电平再阶跃到高电平，且下降沿时间要小于1ms。启动后，IGT信号应保持高电平。
TC39i 的基带处理器集成了一个与ISO7816- 3ICCard标准兼容的SIM卡接口。为了适应外部的SIM卡接口，该接口连接到ZIF引脚。TC39iZIF 连接器为SIM卡接口预留了6个引脚，SIMPRES 引脚用来检测SIM卡支架中是否插有SIM卡。当插入SIM卡，该引脚置为高电平时，系统方可进入正常的工作状态。GPRS通信模块电路如图4所示。
图4 GPRS通信模块电路
3 系统软件设计
系统的软件设计主要包括监测对象温度的采集程序和GPRS通信程序。系统软件设计的重点在于单片机的编程。通过向TC39i写入不同的AT指令完成多种功能。
3.1 软件的总体设计
在总体程序流程图中，系统软件的重点在于对单片机的编程。包括向AT89C51对TC39i的初始化以及对串行口通信速率、短消息模式、短消息中心号码的初始化。这些初始化指令是通过AT指令写入的，因此在编程时将这些常用到的AT指令编成表格，存放在AT89C51的程序存储器内，以便使用。流程图如图5所示。其中A、B中断子程序只是发送数据内容不一致，对应的流程一致。
图5 系统软件总体流程图
3.2 温度采集程序设计
先复位DS18B20，然后单片机等待DS18B20的应答脉冲。一旦单片机检测到应答脉冲，便发起跳过ROM匹配操作命令。成功执行了ROM操作命令后，就可以使用内存操作命令，启动温度转换，延时一段时间后，等待温度转换完成。再发起跳过ROM匹配操作命令，然后读暂存器，将转换结果读出，并转为显示码，送到液晶显示。温度采集程序流程图如图6所示。
图6 温度采集程序流程图
3.3 GPRS通信程序设计
GPRS通信程序是实现采集到的现场温度数据远程无线传输的关键。单片机要将温度数据通过GPRS模块传输前，必须先对GPRS模块初始化，然后读取温度传感器送来的温度数据，然后向GPRS模块发送指令，完成温度数据的远程无线传输。GPRS通信程序的流程图如图7所示。
图7 GPRS通信程序流程图
4 结论
本文采用AT89C51单片机、DS18B20数字温度传感器和TC39i无线传输模块实现了温度的远程监控。系统结构简单、性价比高，可应用于养殖场、粮库、电力机房等测温和控制领域，有着广泛的应用前景。
参考文献:
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【关键词】电力设备;智能化;无线技术;温度;数据收集
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
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