時間：2023-05-31 08:55:43
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇溫度傳感器論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
論文關鍵詞：溫濕度傳感器,原理,維護
引言
HMP45D溫濕度傳感器是芬蘭VAISALA公司開發的具有HUMICAP技術的新一代聚合物薄膜電容傳感器，目前大連周水子國際機場空管氣象部門已投入業務運行的自動氣象站，均采用該傳感器。由于該傳感器的測量部分總是要和空氣中的灰塵和化學物質接觸，從而使傳感器在某些環境中產生漂移。而儀器的電氣參數會隨時間的推移、溫度變化及機械沖擊產生變化，因此傳感器需要進行定期維護和校準。
1.HMP45D溫濕度傳感器的結構
HMP45D溫濕度傳感器應安裝在其中心點離地面1.5米處。其中，溫度傳感器是鉑電阻溫度傳感器，濕度傳感器是濕敏電容濕度傳感器，即HMP45D是將鉑電阻溫度傳感器與濕敏電容濕度傳感器制作成為一體的溫濕度傳感器，如圖1所示。
圖1HMP45D溫濕度傳感器外型圖
2.HMP45D溫濕度傳感器的工作原理
2．1溫度傳感器工作原理
HMP45D溫濕度傳感器的測溫元件是鉑電阻傳感器Pt100，其結構如圖2。鉑電阻溫度傳
感器是利用其電阻隨溫度變化的原理制成的。標準鉑電阻的復現可達萬分之幾攝氏度的精確度，在-259.34～+630.74范圍內可作為標準儀器。鉑電阻材料具有如下特點：溫度系數較大，即靈敏度較大；電阻率交大，易于繞制高阻值的元件；性能穩定，材料易于提純；測溫精度高，復現性好。
圖2鉑電阻溫度傳感器結構圖
由于鉑電阻具有阻值隨溫度改變的特性，所以自動氣象站中采集器是利用四線制恒流源供電方式及線性化電路，將傳感器電阻值的變化轉化為電壓值的變化對溫度進行測量。鉑電阻在0℃時的電阻值R是100Ω，以0℃作為基點溫度，在溫度t時的電阻值R為
(1)
式中：α，β為系數，經標定可以求出其值。由恒流源提供恒定電流I流經鉑電阻R，電壓IR通過電壓引線傳送給測量電路，只要測量電路的輸入阻抗足夠大，流經引線的電流將非常小，引線的電阻影響可忽略不計。所以，自動氣象站溫度傳感器電纜的長短與阻值大小對測量值的影響可忽略不計。測量電壓的電路采用A/D轉換器方式。
2．2濕度傳感器工作原理
HMP45D溫濕度傳感器的測濕元件是HUMICIP180高分子薄膜型濕敏電容，濕敏電容具有感濕特性的電介質，其介電常數隨相對濕度的變化而變化，從而完成對濕度的測量。濕敏電容主要由濕敏電容和轉換電路兩部分組成，其結構如圖3所示。它由上電極(upperelectrode)、濕敏材料即高分子薄膜(thin-filmpolymer)、下電極(lowerelectrode)、玻璃襯底(glasssubstrate)幾部分組成。
圖3濕敏電容傳感器結構圖
濕敏電容傳感器上電極是一層多孔膜，能透過水汽；下電極為一對電極，引線由下電極引出；基板是玻璃。整個傳感器由兩個小電容器串聯組成。濕敏材料是一種高分子聚合物，它的介電常數隨著環境的相對濕度變化而變化。當環境濕度發生變化時，濕敏元件的電容量隨之發生改變，即當相對濕度增大時，濕敏電容量隨之增大，反之減小，電容量通常在48～56pF。傳感器的轉換電路把濕敏電容變化量轉換成電壓量變化，對應于濕度0～100%RH的變化，傳感器的輸出呈0～1V的線性變化。由此，可以通過濕敏電容濕度傳感器測得相對濕度。
3．HMP45D溫濕度傳感器的校準和維護
對HMP45D傳感器的維護，要注意定期清潔，對于溫度傳感器測量時要保證Pt100鉑電阻表面及管腳的清潔干燥。在清洗鉑電阻時一定要將濕度傳感器取下，使用酒精或異丙酮進行清洗。其具體步湊如下：
1）旋開探頭處黑色過濾器，過濾器內有一層薄薄的白色過濾網，旋出過濾網，用干凈的小毛刷刷去過濾網上的灰塵，然后用蒸餾水分別將它們清洗干凈。
2）等保護罩和濾紙完全風干之后，將其安裝到傳感器上。然后再將傳感器通過外轉接盒連接到采集器上，再和濕度標準傳感器一起放入恒濕鹽濕度發生器進行對比。恒濕鹽容器的溫濕參數如表1。
表1HMP45D校準前后數據對比
時間
（分）
校準前
DRY
實際值
校準前
DRY
測量值
校準前
WET
實際值
校準前
WET
測量值
校準后
DRY
實際值
校準后
DRY
測量值
校準后
WET
實際值
校準后
WET
測量值
1
34.0
30.0
75.5
69.4
35.0
34.2
75.5
73.8
2
34.0
30.0
75.5
69.4
35.0
34.2
75.5
73.8
3
34.1
30.2
75.5
69.5
35.1
34.3
75.5
73.8
4
34.1
30.2
75.6
69.5
35.1
34.3
75.5
73.9
5
34.1
30.2
75.6
69.5
35.1
34.3
75.6
73.9
6
34.2
30.4
75.7
69.6
35.1
34.3
75.6
73.9
7
34.2
30.4
75.7
69.6
35.2
34.4
75.6
73.9
8
34.3
30.5
75.7
69.7
35.2
34.4
75.6
74.1
9
34.3
30.5
75.7
69.7
35.2
34.4
75.7
74.2
10
34.3
30.5
75.7
69.7
35.3
34.4
75.7
74.3
平均
34.15
30.29
75.62
69.55
35.13
34.32
75.58
73.95
差值
3.86
6.07
[關鍵詞]C8051F320單片機 DS18B20溫度傳感器 溫度控制
中圖分類號：TS761.6 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0091-01
數字恒溫溫度控制系統的設計，是為了保證實現類似溫室大棚溫度維持在特定溫度的應用，對于低碳排放，節約能源和環保有很重要的意義，以保證工作系統在穩定的狀態下工作。本設計要求系統測量的溫度的點數為4個。測量精度0.1℃測量，恒溫控制范圍為25℃～80℃。
1.系統分析
本課題使用了C8051F320單片機作為控制核心，以智能溫度傳感器DS18B20為溫度測量元件，采用一個溫度傳感器對溫度進行檢測，通過4×4鍵盤模塊對正常溫度進行設置，顯示電路采用 LCD1602模塊，使用ULN2803作為加溫設備和吹風設備的控制。根據數字溫度恒溫控制功能的要求，并結合對C51系列單片機的資源分析，所以采用C8051F320單片機作為電路系統的控制核心。數字溫度恒溫控制系統的總體布局如圖1-1所示。按鍵將設置好的溫度上限和下限值傳給單片機，通過溫度顯示模塊顯示出來。溫度限制設置好后，單片機開始運行，溫度傳感器受控現場各點溫度，并通過一定的數字算法計算現場有效溫度值，如果低于下限溫度，則啟動加熱設備，并發出報警;如果高于上限溫度，則啟動吹風設備，并發出報警信號。如此循環反復以達到恒溫控制的目的。
2.系統的軟件設計
2.1 主程序設計
根據系統的總體功能分析，系統軟件的主流程圖如圖2-1所示，主要完成對系統及LCD初始化、判斷鍵盤是否有鍵按下、中斷及數據處理、LCD溫度顯示、溫度傳感器DS18B20的匹配、報警判斷子程序、繼電器控制子程序。
2.2 子程序設計
2.2.1 溫度采集程序設計
由于DS18B20采用嚴格的單線通信協議，編程必須按照時隙要求來進行。DS18B20 命令和數據的讀寫由主機來控制，包括初始化、ROM操作命令、RAM操作命令等。
（1）初始化：主機控制DS18B20完成任何操作之前必須先初始化
（2）ROM操作命令：由于本系統只一個DS18B20溫度傳感器存在 ，不需要指出某個特定的 DS18B20 ，所以主機只需發出跳過ROM命令即可。
（3）RAM操作命令：主機發出溫度轉換命令44H，DS18B20開始進行溫度采集和轉換。
DS18B20溫度采集程序流程圖如圖2-2所示。
如果采用多個DS18B20溫度傳感器就必須匹配和接口允許，匹配的地址是激光燒寫的單個DS18B20的64位ID（世界碼唯一碼）。
2.2.2 LCD顯示子程序設計
首先對1602液晶顯示器進行初始化，初始化后，進行顯示模式設置，依次為顯示清屏、顯示光標移動設置，最后進行時間設置。1602液晶驅動程序流程圖如圖2-3所示。
2.2.3 鍵盤輸入程序設計
當通電或復位以后，系統進入鍵盤管理狀態，單片機接收設定溫度和啟動。當檢測到有鍵閉合時先去除抖動，這里采用軟件延時的方法，延時一段時間后，再確定是否有鍵按下，然后將設定好的值送入預置溫度數據區，并調用溫度合法檢測報警程序，當設定溫度超過最大值如80℃時就會報警，最后當啟動鍵閉合時啟動加熱。
系統上電后，根據相應的狀態，利用鍵盤進行相應設置，當溫度設定好之后，再按OK鍵確定，系統開始測溫。
鍵盤管理子程序流程如圖2-4所示。
2.2.4 控制及報警程序設計
將當前溫度與設定好的溫度比較，若當前溫度小于設定溫度時，啟動報警，開啟電熱器;若當前溫度大于設定溫度時，啟動報警，開啟吹風設備;當二者相等時，保持這一狀態，并顯示溫度。
通過電路設計，配備相應的軟件，該控制系統能夠順利運行，實驗結果表明，基于C8051F320單片機的溫度監控系統能夠完成對溫度的實時檢測和控制，具有體積小、成本低、響應速度快、可靠性高和智能化程度高等特點。
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關鍵詞：溫度采集；冷鏈；DS18B20；分組測試
中圖分類號：TP274+.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）12-0009-04
0 引 言
食品安全涉及民生之本，一旦出現問題危害很大[1]。在食品配送過程中，溫度是影響其品質變化的主要因素，溫度變化會導致食品的冰晶重結晶、凍傷、加速脂肪氧化及新陳代謝等[2-3]，因此溫度的控制和檢測已成為保證食品在配送過程中質量安全的關鍵所在。近年來，很多學者開展冷鏈物流溫度監控研究，來保證運輸產品的質量安全。谷雪蓮、徐倩等[4-5]總結了國內外利用溫度指示器和溫度-時間指示器在記錄食品溫度及存放時間上的應用，該研究通過物理-化學變化反映溫度與食品存放時間的關系；趙立強、張耀荔、張小栓等[6-8]利用RFID技術結合溫度傳感器讀取產品溫度數據，實現對溫度監控和追溯；楊信廷、郭斌等[9-10]利用Zigbee技術構建食品冷鏈車輛無線溫度采集網絡，實現對冷鏈車輛箱體溫度的無線采集。以上研究均能實現溫度監控，但有些應用（物理-化學變化）無法實現溫度數據存儲，實時性、可追溯性差，有些應用（RFID、Zigbee）系統設計復雜，成本高，短距離無線數據傳輸易受環境溫濕度、產品擺放形式、箱壁材料、電磁干擾等因素影響，無線溫度采集用模塊往往使用電池供電，功耗與供電不對稱性往往影響其使用壽命[6]。
現階段大多數冷鏈運輸公司主要通過孤立的溫度記錄儀進行獨立的溫度記錄管理[9]，配送車輛箱體長度主要分為12.5 m、7.2 m、5.2 m、小于5 m四個規格，遠小于DS18B20溫度傳感器有效傳輸距離[10]。綜合以上現狀，本文提出了一種基于DS18B20的食品冷鏈配送溫度采集系統，使用有線溫度采集克服了無線溫度采集硬件功耗、供電、干擾性強等問題，實現食品冷鏈配送途中溫度多點實時采集、傳輸及監測。
1 系統構成
食品冷鏈配送溫度采集系統結構框圖如圖1所示，系統包括溫度采集模塊、車載GPS/北斗定位終端、管理中心服務器。基本工作流程：溫度傳感器陣列采集箱體環境溫度，通過RS232傳輸給車載定位終端，定位終端接收車輛位置信息，同溫度信息一同發送到管理中心服務器，實現對箱體溫度實時監測和存儲。
2 系統硬件設計
2.1 DS18B20數字溫度傳感器
DS18B20數字溫度傳感器是美國Dallas公司推出的單線數字式溫度傳感器，溫度測量范圍是-55～+125 ℃，在-10 ～+85 ℃范圍內精度為±0.5 ℃，滿足食品冷鏈配送溫度采集的基本要求[13-14]。
DS18B20具有唯一的64位ROM序列號，微處理器查詢此序列號可區分不同的器件。對于多點測溫系統，可采用單端口并聯連接、多端口并行連接兩種方式[14-15]。方式一將所有DS18B20連接在同一個I/O口上，優點是大大減少微處理器硬件開銷，缺點是微處理器系統開銷大，測溫巡檢周期長，軟件編程復雜；方式二是每個DS18B20獨占一個I/O口，這種連接方式可實現對所有傳感器并行操作，測溫巡檢周期短，缺點是硬件開銷比前者大，測溫通道擴展性差。針對食品冷鏈配送溫度采集系統的多測點、實時性、可追溯性等要求，本論文設計使用單端口并聯和多端口并行相結合的連接方式。
2.2 溫度采集模塊硬件構架
溫度采集模塊主要由微處理器、電路、電源管理單元、溫度傳感器陣列組成，其原理如圖2所示。微處理器選用Freescale公司8位單片機MC9S08QG8；電路包括BDM下載調試電路、外部晶振電路和數字輸入檢測電路等。數字輸入用于車輛ACC開關檢測，控制溫度采集間隔；電源管理芯片使用可調節3端正電壓穩壓器LM317，可承載8～30 V直流電源輸入，電路設計輸出3.5 V，主要用于微處理器、DS18B20、MAX3232等供電；溫度傳感器陣列設計結合單總線并聯連接與多端口并行連接兩種方式，微處理器PA0～PA3口用于連接4個傳感器通道，每個傳感器通道掛接傳感器路數需相等或相差1路，采用外部電源供電，這種設計可同時轉換4路傳感器，大大減少傳感器巡檢時間，同時微處理器硬件資源被合理利用，減少安裝過程中物理走線復雜程度；溫度采集系統輔以RS232接口電平轉換芯片完成電平轉換，通過RS232接口與車載GPS/北斗定位終端進行交互完成數據轉發。
3 系統軟件功能和流程
3.1 溫度信息處理流程
溫度信息處理程序由傳感器初始編號程序和主工作程序兩部分組成，其流程圖如圖3所示。傳感器初始編號程序實現對所有DS18B20的ROM序列號存儲，主工作程序實現配置信息的讀取、修改及存儲，溫度數據采集、處理，數據發送，ACC檢測等。
傳感器初始編號使用逐一掛接方式，每次在4個通道中各掛接一個傳感器讀取序列號后順序存入Flash中；溫度數據通過車載GPS/北斗定位終端GPRS網絡傳輸到管理中心服務器，受數據流量費用及車載電瓶功耗所限，設計通過服務器指令修改溫度采集上傳間隔等參數，實現服務器與溫度采集微處理器雙向通信。
圖4所示為系統分組溫度采集流程圖，其中DS18B20操作有嚴格的時序。由于微處理器工作任務少，設計利用空指令產生10 μs延遲，采集開始需關閉部分中斷，轉換結束或轉換失敗后打開中斷，轉換過程同時操作PA口，讀取數據按位提取后再按位組包，獲取每個傳感器數據，循環2次，完成8個傳感器讀取。
3.2 監控軟件功能設計
上位機的食品冷鏈配送溫度采集系統采用BS架構，運行于管理中心服務器中，上位機軟件采用.net開發，數據庫使用SQL Server 2005。
此外，系統的軟件還具有車輛位置及溫度動態監控、存儲管理，報表中心，采集時間設置以及系統相關設置等功能，圖5所示是系統報表中心顯示的溫度曲線圖。
3.2.1 車輛位置及溫度動態監控
動態監控功能是實現實時監控車輛位置及溫度信息，位置及溫度信息間隔固定時間上報，服務器解析后顯示在網頁端，用于管理人員監控查詢。
3.2.2 存儲管理
存儲管理是實現對位置及溫度信息進行一段時間的存儲，通過查詢車輛歷史軌跡及報表中心溫度曲線圖實現對車輛位置狀態及溫度狀態進行追溯。
3.2.3 報表中心
可以將存儲的溫度數據以曲線圖的形式顯示，根據車輛編號及時間可以查詢最近7日任何時間段溫度曲線圖。
4 試驗與分析
4.1 試驗平臺及方法
本實驗針對由慶鈴600P雙排箱式輕卡改裝冷鏈配送車輛設計，貨箱內部尺寸為3 245 mm×1 784 mm×1 730 mm（長×寬×高）。試驗使用對比溫度計為臺灣路昌TM-902C型數字溫度計，其傳感器特性為K型熱電耦合器，分辨率為0.1 ℃。根據食品最佳配送溫度-18～18 ℃[16]，本試驗設計在箱內環境溫度-20～20 ℃環境中進行，室溫為26～28 ℃，濕度范圍是55%～60%。分別進行兩次實驗：
試驗一：溫度采集系統穩定特性及數據精度測試。在不同溫度下采集3路傳感器數據，計算數據丟包率，求3組溫度平均值與標定溫度計測量值進行對比。
試驗二：傳感器線長對數據精度的影響測試。根據慶鈴600P雙排箱式輕卡箱體尺寸，設計835 mm、735 mm、635 mm三組傳感器線長，探索在-20～20 ℃及相對濕度為90%環境中數據變化規律。
4.2 結果分析
4.2.1 溫度采集系統穩定特性及數據精度測試
由于兩組數據相似度高，為了在同一折線圖中表示，對測試數據中標定溫度整體加+5℃計算，其結果如圖6（a）所示。試驗設定1 min采集一條數據，測試采集365條數據，用時365 min，數據丟包率為0，數據發送間隔累計偏差1 s； -20～0 ℃溫度范圍內平均溫度與標定溫度最大差值為0.74℃；0～20 ℃最大差值為0.79 ℃，-20～20 ℃平均差值為0.31℃，356個測點中差值小于0.5 ℃占78.93%。結果表明：在冷鏈配送常用溫度-20～20 ℃下，系統數據精度為±0.31 ℃，系統工作穩定，平均溫度與標定溫度曲線擬合性良好，達到系統設計要求。
4.2.2 傳感器線長對數據精度的影響測試
由于3組數據相似度高，為了在同一折線圖中表示，對測試數據中溫度2數據整體加+2 ℃計算，對溫度3數據整體加+4 ℃計算，其結果如圖6（b）所示。線長為835 mm、735 mm、635 mm三組傳感器在-20～20 ℃溫度范圍數據擬合曲線，3路傳感器數據最大差值為+0.67 ℃，平均差值為±0.25 ℃，所有測點中平均差值小于0.5 ℃占96%，3組數據沒有明顯數學關系。結果表明，傳感器線長小于835 mm情況下傳感器線長對數據精度影響很小。
5 結 語
本文以DS18B20為基礎，構建了食品配送溫度采集系統，傳感器設計使用不銹鋼探頭，硬件設備安裝在箱體之外，從而克服了箱體高濕度、溫差大對硬件穩定性的影響，而有線采集克服了無線溫度采集系統供電與功耗不對稱、抗干擾能力弱等缺點。
在-20～20 ℃溫度范圍對系統穩定性、數據精度及傳感器線長對精度影響進行的測試結果表明：在-20～20 ℃溫度范圍內的數據精度為±0.31 ℃，在線長小于835 mm情況下，傳感器線長對溫度數據精度的影響很小，能夠達到設計要求。
本文以食品配送溫度采集為例設計，系統稍作改動也可用于對冷庫及其他工業領域的監控，因而具備實際應用與推廣價值。
參 考 文 獻
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關鍵詞：無線溫度測量系統溫度計量環境監測應用
在眾多的物理量中，溫度應用是最為常見的，在科學實驗、醫療衛生、培育種苗、工業生產等各行各業中，都有溫度監控的應用，在產品質量、工藝流程的保障等方面，溫度監測起到了極為重要的作用。對比傳統的有線通信而言，如下的優勢是無線通信技術所具備的：首先，以電磁波作為傳輸介質，光纖以及電纜不需要被架設起來，使得傳統運輸中固定的周期長、高成本等問題得以避免；其次，是有線通信構成的單片機多機通信系統，總線上掛接的收發器的數量受接地址編碼，收發器的數量不受限制；第三，成本、功耗都比較低、體積小、電路簡單等優勢。同時在無線通信系統中，其還采用了多字節的方式。在無線遙控系統、工業數據采集系統等方面，極為適用[1]。伴隨著物聯網、電子信息技術的快速發展，出現了許多無線溫度測量系統，它們具備了許多完善的功能，同時使用上也極為便捷。同時在PC機上，它們還能夠進行保存、顯示、統計等操作，甚至還可以實現遠程控制以及警報功能。布線成本由此得以減少，同時有限傳感器存在的一些問題也得以解決。
1 無線射頻溫度測量系統的組成[2]
結合功能來對無線射頻溫度測量系統進行劃分，主要可以劃分為如下兩大部分：首先是無線測控終端，具體包括了如下模塊：溫度采集、處理以及發送模塊，另外部分設備為具備程序運行功能的，如數據的接受、處理模塊、PC機以及串口通訊模塊等。兩大部分的聯系主要結合無線數據通訊來實現，可以實現數據的實時存儲、接收，還可以實現綜合分析、計算。以射頻技術為基礎的此套系統，具備了如下的工作過程：無線數據采集方面，對環境溫度的采集，交由數字溫度傳感器來實現，并向數據處理部分直接傳送；數據處理，數字信號被接收之后，會向對應值轉換。隨后結合特定的協議格式，來打包數據，向無線收發模塊發送緩沖區寫入，在天線的幫助下，經由無線收發模塊來傳輸數據，無線主機方面，接收數據仍然由無線收發模塊來實現，數據由處理模塊處理，再結合串口，向PC機傳輸；此外，無線收發模塊中的數據，數據處理模塊還將對數據進行處理，結合相應的協議格式，來解析數據，結合獲取到的指令值開展相應的處理，進而實現控制采集端的目標。
這一系統具備的功能如下：（1）以移動設備為基礎，可以實現現場的檢測、分析；（2）對檢測信號的傳輸為無線形式，檢測終端可以同時、多個連接；（3）移動設備、探頭等之間的連接形式為無線，檢測人員可以不必身處現場，盡量避免因為自身的呼吸、活動，而影響測試結果，另外對于這部分人員的人身安全也可以得到保證。
2 無線射頻溫度測量系統的特殊應用
國內中國安防提供了SmartNodeWTS01無線溫度傳感器，測溫范圍：-50～+150℃，主要應用于環境監測、溫度采集以及食品、醫藥行業溫度監測等；上海搜博實業有限公司SLWT1-1系列ZIGBEE無線溫度傳感器，測溫范圍：-25～+125℃，實現低成本溫度狀態在線監測方案的實用型無線組網傳感器模塊，可廣泛應用于實時溫度數據采集監測的各種場合。
本文具體進行如下歸納，不論是在房間、醫院，或是在實驗室、倉庫，亦或是運輸進程中，無線測溫儀都可用來對溫濕度進行監控。接下來將具體討論，起在日常監測中，還能夠解決哪些有線傳感器解決不了的問題，比如說下列較為特殊的環境試驗設備。
（1）高壓密封。比如說壓力蒸汽滅菌器，如果檢測工具為有線傳感器，一旦溫度上升，會出現極為嚴重的漏氣問題，導致壓力無法達到目標，在面對滅菌設備時，也無法實現法蘭密封。
（2）真空設備。比如說熱壓真空罐等，因為使用這部分設備時，都必須要對真空進行抽取，而使用有線傳感器時，無法達到真空度要求。
（3）低溫設備、大空間。比如說大養護池等。如果使用的傳感器是有線的，會導致較長的布線，這和普通溫度記錄采集儀的使用環境溫度范圍不符，如果長期處于異常環境中，會導致儀器不工作，另外儀器供電難等問題也時有發生。
（4）環境惡劣，如噪聲、粉塵污染較為嚴重時，普通設備、人員無法長期停留，要想解決這一問題，就必須要運用無線溫度測量儀。
（5）自動化設備，如帶式輸送機，不論是經濟效益，還是生產效率，都必須要以持續的運行為基礎，檢測過程中開展有線傳感器的布線工作并不現實。設備具有較好的密封性，且不存在測試孔，將對有線傳感器產生影響，所以無線傳感器開展測量將是最佳選擇。
3 無線射頻溫度測量系統的優勢與不足
在進行日常溫度校準時，布線是一項極為繁重的工作，如果布線時間較長，將會對穩定的環境產生影響，要想檢測溫度濕度等，在必須要在環境再次穩定后進行，工作效率受到影響，并且檢測進程中，傳感器受到破壞的紀律較高。上述諸多問題，如果能夠采用無線溫度測量儀，必將得以解決。在其他方面，這一設備也存在較為顯著的優勢：如存儲記錄、傳感器的一體化；距離不會對傳輸產生影響；電源方面因為使用了內置電池，所以不會存在限制；儀器設備如果可以由有線溫度測量儀去測量，那么必然也可以應用無線溫度測量儀；和上位機通訊時，具備了如下功能，能夠自動對數據進行采集、處理、判定結果等。
但仍然有一些問題存在：就當前的技術水平來說，其溫度記錄的范圍并不廣。要想具備較高的準確定、同時還要具備穩定的性能，就需要對一些價格昂貴的進口測量系統進行購買。內置電池雖然減少了電源方面的限制，但是生命有限，需要經常更換。紅外輻射等設備不可應用該測量設備，如果設備為微波加熱，同樣也不可應用，因為不易散熱的金屬外殼，會導致爆炸問題的出現。
4 結語
目前，無線溫度測量儀還存在一些不足，比較常見的溫度記錄范圍在-40℃～+135℃，高溫段的技術問題難以解決，需要進一步的研究探索，以便推廣使用。
參考文獻
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【關鍵詞】救生艙；溫濕度；SHT75
Abstract：Rescue capsule as underground emergency shelter for the cabin temperature and humidity monitoring and control，you can extend the survival time of the trapped miners.Systems based on the importance of rescue capsule and SHT75 temperature and humidity monitoring with high accuracy，small size，etc.，designed a SHT75 temperature and humidity detection system is based，and temperature and humidity testing SHT75 compensate calculated values to ensure that the rescue capsule temperature and humidity testing.
Keywords：Rescue capsule；Temperature and humidity；SHT75
1.引言
救生艙作為井下緊急避難場所，其艙內溫度和濕度的實時監測與控制，是延長被困礦工生存的工作之一。為延長救生艙備用電池的工作時間，因此要求各用電設備均低功耗。
SHT75溫濕度傳感器克服了傳統傳感器在檢測時溫度變化對濕度產生的影響且測量結束時可自動進行休眠模式，大大減小系統功耗，因此本文采用SHT75[4]作為井下救生艙溫濕度檢測傳感器并對其工作原理、電路以及數據的補償進行了詳細分析與設計。
2.SHT75溫濕度傳感器
2.1 SHT75溫濕度傳感器概述
SHT75是一款集溫度、濕度于一體的傳感器，采用CMOSens技術，具有體積小、抗干擾能力強、功耗低等優點。采用兩線數字化接口，可與單片機直接相連，大大減小了電路。其內部結構圖如圖1所示。
圖1 SHT75內部結構
SHT75具有較寬的溫濕度測量范圍。分別為-40℃～123.8℃和0～100%RH。若芯片工作在非正常條件下，則會導致采集的信號暫時性漂移，需要對傳感器進行校正。在溫度為100～105℃，相對濕度小于5%RH的條件下保持10小時即可自動校正；或者在溫度為20～30℃，相對濕度大于75%RH的條件下保持12小時。
SHT75在默認條件下，溫濕度測量分辨率分別為14bit和12bit，但在高速測量或者超低功耗情況下，溫度和濕度采樣分辨率可分別下降為12bit和8bit。
2.2 SHT75溫濕度傳感器工作原理
SHT75溫濕度傳感器芯片上設計有傳感器穩壓電路、信號運算處理電器、標定數據存儲器、溫濕度傳感元件、14位AD轉換電路和兩線數字串行接口電路，輸出信號是經過全量程標定和補償的數字信號。以I2C總線的通信方式與單片機相連，芯片內部OPT存儲器保存有校準系數。
3.SHT75與MSP430單片機電路設計
為降低系統功耗，本設計采用美國TI公司的超低功耗型號為MSP430F149的16位單片機與SHT75溫濕度傳感器相連接[1]，通過兩個普通IO口模擬I2C總線與傳感器通信。根據需要，在救生艙內可安裝多個傳感器掛在IIC總線上。SHT75與MSP430F149單片機電路連接如圖2所示。
圖2 SHT75與MSP430F149單片機電路連接圖
4.溫濕度數據檢測
4.1 SHT75寄存器操作
單片機通過模擬I2C總線與SHT75進行數據傳輸，通過寫入不同的指令實現對SHT75的寄存器操作。SHT75寄存器指令代碼如表2所示。
4.2 溫濕度數據處理與補償計算
SHT75傳感器數字信號輸出時通過8bit CRC[5]校驗保證數據傳輸的正確性。由于通過SHT75檢測的溫濕度信號曲線為非線性，因此需要對檢測的數據進行補償，補償公式如下：
RHliner=c1+c2?SORH+c3?SORH2 （式1）
式中，RHliner表示檢測的線性濕度值，SORH表示從SHT75中讀取的溫度值，在測量精度為12bit時，c1為-4，c2為0.0405，c3為-2.8?10-6；在測量精度為8bit時，c1為-4，c2為0.648，c3為-7.2?10-4；
由于溫度對濕度測量會產生較大影響，因此在所測溫度點進行補償運算，補償運算公式如式2所示。
RHtrue=（ToC-25）（t1+t2?SORH）+RHliner （式2）
式中，RHtrue為實際測量的相對濕度值，ToC為實際測量的溫度值，在測量精度為12bit時，t1為0.01，t2為0.00008；在測量精度為12bit時，t1為0.01，t2為0.00128；
在進行溫度測量時，由于溫度傳感器具有很好的線性，可直接使用式3進行處理計算。
式中，ToC為校正后溫度讀數，SOT為直接讀取的溫度數據，參數d1功能供電電壓有關，具體如表3所示。
參數d2在測量精度為14bit時，d2為0.01℃或為0.018；在測量精度為12bit時，d2為0.04℃或為0.072。
5.結語
本文基于SHT75溫濕度傳感器及超低功耗的MSP430F149單片機構建井下救生艙的溫濕度檢測系統，整個系統可以較大范圍的監測救生艙內溫濕度，體積小、測量精度高和功耗低等，滿足井下救生艙的特殊要求。
參考文獻
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關鍵詞 大型油罐；火災檢測；DCS自動噴淋控制
中圖分類號TE8 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）118-0208-02
隨著石化工業壯大和發展，原油、中間產品油罐、成品油罐等大型油罐不斷增加。特別是浮頂罐頂部采用二次密封技術，無法做到完全密封，油氣必然有泄漏，泄漏的油氣在太陽、雷擊等自情況易發生火災。依靠人工觀察，手動操作消防水閥、泡沫系統閥門等已經無法滿足消防需要。目前大型油罐區域自動化水平不斷提高，自動噴水泡沫控制系統（以下簡稱自噴系統）應該逐漸增多。自噴系統自動檢測火災趨勢，自動啟動水泡沫聯用管線上閥門，極大地提高了防火滅火系統的時效性。本文以實際應用的自噴系統為例，介紹了系統的設計和應用。
1 自動噴水泡沫控制系統組成
大型油罐自噴系統組成如圖1 ，主要分為二部分。其一是火災檢測預警系統，即感溫檢測部分；其二是自動噴淋控制系統， 用PLC、DCS等實現的自動控制系統，自動啟動噴水泡沫聯用管線上的閥、消防泵等執行機構，實現自動噴淋滅火。
圖 1消防自動噴淋控制系統組成
2 光纖感溫火災探測器
光纖感溫探測器目前主要有兩種：光纖光柵溫度檢測器FBG（Fiber Bragg Grating）和分布式光纖溫度檢測器DTS（Distributed Temperature Sensing）。
2.1 光纖光柵測溫探頭
光纖光柵原理：光入射到光纖光柵，光柵折射率的周期性結構使得某個特定波長的窄帶光被反射，反射光波長滿足布拉格散射條件。即波長為2倍的光纖光柵有效折射率n和柵格周期Λ乘積，λ=2nΛ。
隨著溫度變化，光纖光柵的反射光波長就發生相應的改變，溫度變化量與波長改變量通過標定得到對應關系。
光纖光柵國內研究應用較早，目前國內原油儲罐的火災監測多采用光纖光柵探測器，光纖光柵感溫火災探測器無源無電、本質防爆、抗電磁干擾。溫度傳感器安裝于油罐浮盤二次密封圈上方，是目前國內應用最多的油罐火災探測器，有力保障了油罐安全。但是光纖光柵感溫火災探測器在實際應用中存在不足：傳感器熔接點的可靠性較差，易造成傳感器斷纖故障； 測量存在盲區，未安裝光柵傳感器位置的溫度不能被有效地監測到；后期運維工作量大；光柵傳感器易出現漂移，需要經常標定傳感器。
2.2 分布式光纖溫度檢測器
分布式光纖溫度檢測器探頭，使用特定頻率的光脈沖照射光纖，當光脈沖沿著光纖傳輸時，產生多種類型的輻射散射。其中拉曼散射對溫度最為敏感，拉曼散射光均勻分布在整個空間角。拉曼散射是由于光纖分子的熱振動和光子相互作用發生能量交換而產生。交換時產生比光源波長更長的光，稱為斯托克斯光。比光源波長更短的光，稱為反斯托克斯光。其中溫度對斯托克斯光強影響可忽略反斯托克斯光的強度隨溫度的變化較為敏感，二者之比與溫度有函數關系。
分布式光纖溫度檢測器通過測量背向拉曼散射光中反斯托克斯光與斯托克斯光的強度比值的變化實現對外部溫度變化的監測。在時域中，利用光時域反射技術，根據光在光纖中的傳輸速率和入射光與后向拉曼散射光之間的時間差，可以對不同的溫度點進行定位，這樣就可以得到整根光纖沿線上的溫度并精確定位。
分布式光纖溫度傳感器是目前國際上新一代線型光纖感溫或者探測器。具有本質防爆、抗強電磁干擾、防雷擊、測量精度高、重量輕、體積小等優點。
分布式光纖溫度傳感器是一種連續分布式感溫火災探測器，能實現光纖沿線上任何一點的溫度測量，無測量盲區，并且光纖既是傳輸介質，又是傳感元件，無需額外的測溫傳感器件，安裝簡單，可靠性高，其性能優于傳統的線型感溫探測器，更適合大型油庫火災監測應用。
實際應用中，光纖傳感器通常安裝在油罐發生火災感應靈敏的部位，例如浮頂油罐的浮盤密封圈附近。
3 用橫河集散控制系統（DCS）實現自動滅火控制
光纖光柵FBG傳感器或者DTS分布式光纖傳感檢測系統連續檢測油罐溫度的變化，通過光纖檢測顯示變送單元顯示測量區域溫度，同時傳出4mA～20mA標準信號、通訊以及火災報警信號。DCS采集這些數據，在中心操作站上顯示溫度、報警等信息，同時根據預定程序自動啟動高壓水管線控制閥，泡沫管線控制閥、泵等執行機構，快速響應，實現自動噴淋滅火。
3.1 油罐滅火系統控制邏輯
控制邏輯如圖2。以罐G931為例，當G931罐發生火災報警時，打開著火罐二只冷卻水閥0G0931XV1、0G0931XV2，同時打開臨近二個罐G932、G933冷卻水閥0G0932XV1、0G0932XV2、0G0933XV1、0G0933XV2，打開罐G931相關系統泡沫混合液閥0G0931XV3、0G0931XV4，打開泡沫液第一臺泵P3入口閥0B003XV1。隨后打開泡沫泵P3，打開泡沫比例混合器入口閥0B0941XV3。檢測泡沫壓力0B003PT1是否小于0.65MPa，若是小于0.65MPa，則打開泡沫液第二臺泵P4入口閥0B004XV1。隨即打開泡沫泵P4，打開泡沫比例混合器入口閥0B0941XV4。關閉0B0941XV3，關閉P3泵，關閉0B003XV1。
圖2 罐滅火系統控制邏輯
所有閥門都組態為可以切手動調試。
3.2 DCS系統組態實現滅火邏輯
新建工程、控制站FCS、操作站HIS、I/O卡硬件，本項目中用到AI（AAI143-S）、AO（AAI543-S）、DI（ADV151-P）、DO（ADV551-P）等IO卡件。
定義I/O點（圖3-2），AI點用于測量光纖溫度檢測儀的溫度信號。DI點用于閥門回訊、泵回訊信號，DO點用于輸出閥門及泵控制信號。
圖3定義I/O點
建立順控塊（圖4），建立基本順控功能塊ST16
圖4 建立順控塊
首先建立初始化順控表，投運后將所有閥門輸出手動。
建立啟動噴淋順控表（圖5），其中SPRAY-LG為投入開關，輸出信號用開關儀表塊，當開關儀表塊切到AUT方式時可以由順控表操作。報警時塊方式改變到AUT，設定CSV為0，閥門打開，其它順控制表內容同樣編寫。
圖5 啟動噴淋順控表（部分）
根據圖3-1邏輯建立其它順控表。
4 結論
實現罐區火災消防的方式有多種，火災信號檢測方式，采用的系統都有不同選擇。對于罐區較小的，常用PLC系統控制，罐多的大型油罐區域通常采用DCS系統，為了提高系統可靠性，常采用冗余配置等方式。
參考文獻
[1]周建華，光纖光柵傳感器應變傳遞特性研究，武漢理工大學，碩士學位論文.
關鍵詞：混合動力汽車，檢測，維修
混合動力電動汽車的英文是“Hybrid Electric Vehicle”，簡稱“HEV”。根據國際機電委員會下屬的電力機動車技術委員會的建議，混合動力電動汽車是指有兩種或兩種以上的儲能器、能源或轉換器作驅動能源，至少有一種能提供電能的車輛稱為混合動力電動汽車。目前已研制成功并投入使用的混合動力電動汽車主要是內燃機與蓄電池混合的混合動力電動汽車，它被稱為油電混合動力汽車。本論文所述的混合動力汽車也只局限于這類油電混合動力汽車。
所謂油電混合動力電動汽車（以下簡稱混合動力汽車），是指采用傳統的內燃機和電動機(電池) 做為動力源，通過使用熱能和電力兩套系統驅動汽車。混合動力汽車采用的內燃機既可是汽油機也可以是柴油機，而使用的電動系統包括高效強化的電動機、發電機和蓄電池。兩套系統的聯合使用使得內燃機、電動機都可在高效區經濟內運行，輸出功率相對穩定。燃油提供了車輛運行所需的大部分能量來源，而輔助動力單元即動力電池通過電機使車輛具有更好的動力性和經濟性。
一、混合動力汽車的檢測與維修概述
汽車維修工作主要分為保養、機械維修、電器及電控系統維修、鈑金和噴漆這幾個部分。對于混合動力汽車來說，它與傳統的內燃機汽車的主要差別在于增加了一套電驅動系統，這套系統的增加使得原本就復雜的電控系統變得更加復雜，電器及電控系統的維修難度之大不言而喻。由于增加了一套電驅動系統并對原有內燃機汽車的結構作了相應的改造，這決定了混合動力汽車必將產生出新的特有的故障類型，原本適用于傳統內燃機汽車的一些維修經驗、診斷思路和檢測方法在混合動力汽車上可能將不再適用，所以，作為一名維修人員如果墨守成規、依賴經驗，不注重理論知識的學習和診斷思維的培養，將很快被淘汰。那么我們應該如何來面對接下來的挑戰呢？
首先，隨著汽車電控化程度的提高，特別是未來混合動力汽車、純電動汽車以及燃料電池汽車的發展，汽車的主要故障將出現在電路方面，面對復雜、紛亂的汽車電路時，只有具備了過硬的理論知識后才有可能將它們理清楚、弄明白，才有可能進一步的形成正確的診斷思路，找到正確的維修方法。
其次，多觀察、多比較。在掌握相關理論知識的基礎上要回到實踐當中來，多觀察、多比較。仔細觀察汽車的結構，認真的比較它與傳統的內燃機汽車的異同點，將理論與實踐緊密的連接起來。
再次，勤總結。混合動力汽車必然會出現不同于現有傳統內燃機汽車的特有的故障類型，應該在維修實踐中將其詳細的記錄下來并認真的分析和總結，日積月累便能形成一套適合于混合動力汽車的行之有效的維修方法。
二、混合動力汽車的檢測與維修
我們知道不同的混合動力系統其結構和工作原理各不相同，這就使得不同的混合動力汽車其檢測與維修的方法也會有很大的差異。本文以豐田普銳斯混合動力汽車為例簡單的介紹一下與混合動力汽車的檢測與維修相關的問題。
1、普銳斯混合動力汽車檢測與維修注意事項
普銳斯采用的是高壓電路，動力電池組的額定電壓為201.6V，發電機和電動機發出（或使用）的電壓為500V。在普銳斯的電路系統中，高壓電路的線束和連接器都為橙色，而且蓄電池等高壓零件都貼有“高壓”的警示標志，注意！不要觸碰這些配線。論文格式。在檢修過程中一定要嚴格按照正確的操作步驟操作。在檢修過程中（如安裝或拆卸零部件、對車輛進行檢查等）必須注意以下幾點：
（1）對高壓系統進行操作時首先應將車輛電源開關關閉；
（2）穿好絕緣手套（戴絕緣手套前一定要先檢查手套，不能有破損，哪怕針眼大的也不行，不能有裂紋，不能有老化的跡象，也不能是濕的）；
（3）將輔助蓄電池的負極電纜斷開（在此之前應先查看故障碼，有必要的化將故障碼保存或記錄下來，因為與傳統內燃機汽車一樣，斷開蓄電池負極電纜故障碼將被清除）；
（4）拆下檢修塞，并將檢修塞放在衣袋里妥善保管，這樣可以避免其他人員誤將檢修塞裝回原處，造成意外；
（5）拆下檢修塞后不要操作電源開關，否則可能損壞混合動力ECU；
（6）拆下檢修塞后至少將車輛放置5分鐘后再進行其他操作，因為至少需要5分鐘的時間對變頻器內的高壓電容器進行放電；
（7）在進行高壓系統的作業時，應在醒目的地方擺放警告標志，以提醒他人注意安全；
（8）不要隨身攜帶任何金屬物體或其他導電體，以免不小心掉落引起線路短路；
（9）拆下任何高壓配線后應立刻用絕緣交代將其包好，保證其完全絕緣；
（10）一定要按規定扭矩將高壓螺釘端子擰緊。扭矩過大或過小都有可能導致故障；
（11）完成對高壓系統的操作后，在重新安裝檢修賽前，應再次確認在工作平臺周圍沒有遺留任何零件或工具，并確認高壓端子已擰緊，連接器已插好。論文格式。
2、普銳斯的基本檢修程序
（1）車輛進入車間。
（2）分析各戶所述的故障。
（3）將智能診斷儀II連接到車輛的診斷插座上。
（4）讀取故障碼和定格數據，并將其記錄下來。如果出現與CAN通信系統有關的故障碼則應首先檢查并修復CAN通信。
（5）清除故障碼。
（6）故障癥狀確認。若故障未出現則進行故障癥狀模擬；若故障出現則查看故障碼及相關數據流以獲取相關信息。
（7）進行基本檢查，查閱相關資料。
（8）根據故障現象、故障碼、相關數據流并結合其他的檢測手段進行故障診斷，找出故障原因。
（9）排除故障。
（10）確認故障排除。
3、普銳斯混合動力汽車混合動力控制系統的檢測與維修
（1）對混合動力汽車控制系統進行操作前必須弄清楚混合動力汽車控制系統的組成和工作原理并結合電路圖和相關的維修資料嚴格按規范的操作步驟進行。
（2）普銳斯混合動力系統的相關檢查
①檢查變頻器
查看故障碼；清除故障碼；戴上絕緣手套；關閉電源開關；拆下檢修塞；拆下變頻器蓋，斷開端子A和B。
將電源開關撥到IG位置，此時會產生互鎖開關系統的故障碼；在線束側用電壓表測電壓，同時用歐姆表測電阻。
②檢查轉換器（戴上絕緣手套操作）
若混合動力系統警告燈、主警告燈和充電警告燈同時點亮，則檢查故障碼并進行相應的故障排除。
③檢查速度傳感器
用歐姆表測量端子間的電阻，其值應符合標準值，否則更換變速驅動橋總成。
④檢查溫度傳感器
用歐姆表測量端子間的電阻，應符合標準值，否則更換變速驅動橋總成。
⑤檢查加速踏板位置信號
將電源開關撥到IG位置；用電壓表測量混合動力車輛控制ECU連接器B中相應端子的電壓，應符合標準值，否則更換加速踏板連桿總成。
4、普銳斯混合動力汽車電池系統的檢測與維修
普銳斯混合動力汽車電池系統主要由以下幾部分組成：動力電池組、12V輔助電池、電池ECU、冷卻系統、電流傳感器、檢修塞系統主繼電器等組成。
動力電池組：普銳斯采用的是鎳-氫動力電池組，它具有高功率密度和常使用壽命的特點。該電池組由28個電池模塊串聯而成，每個模塊由6個1V或2V的單節電池串聯而成。所以整個電池組共168個單節電池，可以得到201.6V的高電壓。論文格式。
電池ECU：電池ECU的功能是用來檢測電池組的充電狀態（SOC）、溫度、電壓、電流以及是否漏電，并將這些信息發送到HV ECU（混合動力ECU）。電池ECU還負責控制冷卻風扇的工作，確保電池組處于正常的溫度范圍內。
電池組冷卻系統：電池組冷卻系統由冷卻風扇，一個進氣溫度傳感器和3個位于電池內的溫度傳感器以及通風管路組成。3個溫度傳感器和一個進氣溫度傳感器隨時檢測蓄電池及進氣口的進氣溫度，若溫度升高到一定值，電池ECU將啟動冷卻風扇，直到溫度下降到規定值，從而使電池組的溫度始終保持在正常的范圍內。
檢修塞：檢修塞位于電池組第19模塊和第20模塊中間，在檢查或維修前拆下檢修塞便可以切斷電池組中部的高壓電路，可以保證維修期間的人員安全。
系統主繼電器（SMR）：系統主繼電器的作用是按照HV ECU的指令連接和斷開到高壓電路的動力。系統主繼電器共由3個繼電器組成，兩個位于正極分別為SMR1、SMR2，一個位于負極SMR3。電路接通時，SMR1和SMR3工作，而后SMR2工作而SMR1關閉。
輔助蓄電池：普銳斯采用的是12V的免維護電池，它與傳統的汽車用蓄電池類似，負極也是通過車身接地的。該電池對高壓很敏感，對其充電時應將它從車上拆下，用豐田專用的充電機充電，普通充電器沒有專用的電壓控制功能，有可能毀壞電池。
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論文摘要：利用89C系列為核心開發的溫濕度控制儀，性能穩定可靠，不僅可用于電力部門，對溫濕度要求較高的庫房糧倉等場所也十分適用。此設計為用電單位和一些環境比較潮濕的工作場所設計的提供環境溫濕度的檢測和控制系統。利用單片機采用數字PID控制系統，由檢測系統、控制系統和執行環節三部分組成。
中圖分類號：TP216文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）18-0036-02
溫、濕度控制廣泛應用于人們的生產和生活中，人們使用溫度計、濕度計來采集溫度和濕度，通過人工操作加熱、加濕、通風和降溫設備來控制溫濕度，這樣不但控制精度低、實時性差，而且操作人員的勞動強度大。即使有些用戶采用半導體二極管做溫濕度傳感器，但由于其交換性差，效果也不理想。在某些行業中對溫濕度的要求較高，特別是在大型的電力系統中，由于溫度過高或過低引起的元器件失效或由于環境濕度過高而引起的漏電事故時有發生，對電力系統的可靠運行造成非常大的影響，甚至危及到電力系統局部及操作人員的安全。為了避免這些故障，需要在配電柜柜體內安裝控溫、除濕設備。由于采用了新型單片機對溫濕度進行控制，所以特別適用于對溫濕度控制要求較高的繼電保護柜、儀表箱、計量柜等設備。通過加熱去濕使其干燥獲得一個獨立的溫濕度可以自動控制的恒溫恒濕空間。
一、系統硬件平臺
本系統以89C系列單片機為核心，將采集到的信號送給溫度傳感器、通過HS系列濕度傳感器對所接收到的溫度、濕度等信號進行采集，送到89C系列單片機系統中對數據進行分析處理，通過單片機系統的外設對獲取的信號進行顯示、控制，這樣就將采樣到的非電信號轉化為電信號加以實現，從而解決了對溫濕度的電氣控制方案。本系統的工作原理是當配電柜內的溫度低于系統中所設定值的最低值或設備內部的環境濕度大于系統所設定的最高值候，單片機將輸出低電平，這是系統會自動啟動加熱系統使電加熱元件開始升溫工作，對設備內部進行溫度升高，干燥環境；當配電柜內的環境溫度高于系統所設的最高值或測試到空間濕度小于系統的最小值候，系統電路將輸出高電平，對加熱電路控制，停止加熱；當工作環境溫度值超過通過循環風來降低工作溫度的上限設定值時，系統處理器會輸出低電平，促使風扇工作的控制電路開始工作，排風散熱降溫；當設備內部溫度值小于排風降溫設定得最低值時，微處理器將輸出高電平，停止風扇工作。對環境的溫、濕度可以得到有效的控制。以89C系列為核心的溫濕度控制系統主要由如下幾部分組成：輸入電路，數據轉換電路，警示及加熱控制電路和排風控制電路，還有一些外設電路構成。該控制系統以微處理器為控制器中心，采用數字PID算法，經過詳細核算、調試確定出參數KP、KI及KD的數值，達到滿意的控制效果從而構成一個循環的控制系統。提高環境溫、濕度的控制精度，達到用電單位所提出的精度要求。
二、各模塊組成
信號采集模塊由溫度檢測電路和濕度檢測電路組成。溫度檢測電路，在此系統中，由一個高性能的雙運算放大器、r1、r2、r3組成比例運算，且輸入信號從運算放大器的反相輸入端輸入；則它是一個反向比例運算放大電路。采集到的信號Ui經輸入端電阻r1送到反相輸入端；而同相輸入端通過電阻r2接“地”。經過AD590的輸入信號經雙運算放大器進行IV轉換后可得到電壓輸出，輸出的電壓Uout為100mV℃，最后由模數轉換電路的通道CH0送給微處理器。測溫傳感器采用AD系列，它是集成溫度傳感器，其電源電壓為4～30V，測溫范圍-55℃～+150℃。整個測溫范圍內精度可達±0.5℃，且線性度好，直接輸出為電流（1?滋AK）由于采用了線性度良好的AD590進行溫度測量，故測出的溫度值不需要進行線性校正。濕度檢測電路由濕敏傳感器、多諧振蕩器和單穩態觸發器等組成，采用CV變換完成濕度檢測。濕敏傳感器采用電容式濕敏元件HS1101，這種元件有響應快、線性度和可靠性高、長時間工作穩定性好、長時間飽和下快速脫濕等特點。因而采用一般處理即可達到精度為±5％RH的要求。
外部電路由89C51擴展接口芯片8155來實現的6位LED顯示和24鍵的鍵盤顯示器接口電路。接口芯片8155也可用8255來代替。AT89C51外擴1片8155，8155的RAM地址為7E00H~7EFFH，IO地址為7F00H~7F05H。8155PA口為輸出口，控制鍵盤列線的掃描，PA口同時又是6位共陰極LED顯示器的位掃描口。PB口作為顯示器的段碼（字型碼）口，8155H的PC口作為鍵盤的行線狀態的輸入口。
后向通道中光耦合雙向晶閘管驅動器是一種單片機輸出與雙向晶閘管之間較理想的接口器件，它由輸入和輸出兩部分組成，輸入部分是一種一砷化鎵發光二極管，該二極管雜5～15mA正向電流作用下發出足夠遷都的紅外光，觸發輸出部分，輸出部分是一硅光敏雙向晶閘管，在紅外線的作用下可雙向導通。在使用晶閘管的控制電路中，常常要求晶閘管在電源電壓為零或剛過零時觸發晶閘管，來減少晶閘管在導通時對電源的影響。這種觸發方式稱為過零觸發。過零觸發需要過零檢測電路，有些光電耦合器內部含有過零檢測電路，如MOC3061雙向晶閘管觸發電路。去濕干燥機采用我國新型的發熱材料PTC半導體陶瓷加熱，其加熱部件下面配有微型風扇，使熱氣流均勻快速流暢，它可以根據端子箱的大小尺寸配定。其功率可在300～800W之間調節，與其配套的排風機可帶走端子箱內的濕氣。這套去濕干燥機，結構合理、高效、節能，其熱效率超過9000，并且安全可靠無明火，不會引燃物體，其使用壽命比傳統電熱干燥元件高十幾倍。
三、軟件系統
系統軟件采用匯編語言編寫，包括主程序、鍵盤顯示子程序、數字PID算法子程序等模塊。系統主程序流程圖如圖2所示：
關鍵詞： 監控系統； SU； SC； SS； 檢測； 維護
中圖分類號：TP393 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8828（2015）02-45-02
Discussion on methods of maintaining centralized computer room monitoring system
Yu Shanshan
（Dehong Normal College， Mangshi， Yunnan 678400， China）
Abstract： The types and principles of physical equipment used in the third level monitoring unit （SU， SC， SS） in centralized monitoring system in computer rooms are analyzed. Some fault detection technology as well as daily maintenance methods， which have been proved to have high accuracy， are given. With the methods mentioned in the paper， the maintenance workers can identify the state of the equipment failure accurately and take effective measures to improve work efficiency and lower maintenance cost.
Key words： maintaining centralized monitoring system； SU； SC； SS； detection； maintenance
0 引言
監控系統在結構上是一個多級的分布式計算機監控網絡，一般可分為三級，即SC（監控中心），SS（區域監控中心），SU（監控單元）[1]。通過對這些設備日常故障維護手段的分析，使維護人員在接到第一次報警后就可以確認需要什么樣的工具、配件，去什么地方解決什么問題；幫助維護人員分析故障狀態，使維護人員在采取措施之前做出準確的、及時的判斷，從而保障設備有效工作和大大降低維護費用。
三級監控系統的結構、運行方式如圖1所示。
1 SU（監控單元）
1.1 傳感器
各個監控系統集成商根據各自的特點所采用的傳感器品牌和型號都不太一樣，但同類傳感器具有相同的原理。具有相同原理及工作方式的傳感器有些可以互換，在維修和維護時可提高效率和降低成本。
在維護時查看傳感器安裝是否牢靠，是否存在燒過等現象，可用手感覺傳感器發熱的強度及傾聽傳感器內開關等發出的聲音。
⑴ 煙霧傳感器
煙霧傳感器以檢測方式區分為光電型和離子型，以輸出方式區分為干接點和電流輸出型。它們不能互換。一般煙霧傳感器都帶有自檢測燈，周期閃亮則表示設備工作正常，閃亮周期為30S左右。維護時可觀看燈是否在閃亮，若燈不亮，則檢查輸出信號。干接點輸出型告警時，信號輸出端為50歐以下，平常不告警時為斷開或10M歐以上。電流輸出型在告警時有20mA左右的電流，信號電流輸出線一般與電源線為同一根線。
⑵ 防盜傳感器
防盜傳感器可分為：門磁開關和紅外探測器。門磁開關發生告警時（一般為兩塊感應磁鐵分離時）―門開，輸出干接點參數同上。維護時應注意門是否變形而導致磁鐵不能有效吸合而長時間告警。
紅外傳感器通過檢測帶有熱源的移動物體來發出告警，傳感器本身有一定的角度，輸出為干接點或電流。維護時應注意紅外傳感器是否存在死角，紅外上的檢測燈是否在閃亮，當有移動熱源物體時，紅外的檢測燈是否一直亮著。
⑶ 環境溫濕度傳感器（包括溫度和溫濕度傳感器）
環境溫濕度傳感器屬于模擬量傳感器，長時間運行在惡劣的環境下，感應元件非常容易老化，因此對于濕度較大的環境應縮短巡檢周期。
⑷ 貼面溫度傳感器
貼面溫度傳感器常用在測量變壓器溫度、電池溫度、機柜/箱溫度上。測量溫度量程通常比較大，比如為0℃->100℃，而環境溫濕度傳感器的量程通常為0℃->50℃。此類傳感器同樣也存在老化過快的缺點。
⑸ 液位傳感器（檢測油時，也可叫油壓傳感器）
液位傳感器要注意經常清理油壓檢測孔，以確保油壓檢測孔不被堵塞。此類傳感器應為無源傳感器。
⑹ 電壓傳感器
電壓傳感器應安裝在專門的模塊箱里，以便做隔離和集中管理和維護。一些傳感器上有電壓信號指示燈，有電時燈是亮著的，若燈滅，則傳感器或連線有問題，應檢測傳感器輸出端是否存在一定的電壓。
⑺ 電流傳感器
電流傳感器采集電流時一般用霍爾傳感器，霍爾傳感器感應回路應可靠接觸，校準時可調節調零端子。
⑻ 智能電量監測儀
輸出為智能口，檢查通信線路及隔離器件是否正常工作，若監測儀上有LED可查看具體的參數，判斷通信狀態是否正常。
⑼ 熔絲采樣傳感器
熔絲采樣傳感器本身帶有采樣信號檢測燈和工作燈。
1.2 智能設備
當智能設備數據在監控業務臺上不能顯示時，首先檢查智能設備投點是否正確，通道地址是否正確，然后檢查智能設備通信參數是否正確，檢查線路是否連接正常，檢查隔離器件是否正常（隔離器件有信號燈），檢查接智能設備的多用戶卡上的燈是否在閃亮，通信鏈路連接是否正常，最后檢查智能設備智能口輸出端是否有電壓。在現場可通過便攜式計算機根據通信協議命令或設備專用軟件可檢驗通信接口的好壞和通信協議是否正確。
當智能設備數據在監控業務臺上顯示有誤時，檢查投點是否有誤，檢查協議數據轉換比率是否正確，檢查數據輸出格式是否符合要求（如：應為攝氏度，但被設定成了華氏度），智能設備中是否存在某些單元被人為現場關閉或做了不正確的設置（如：洲際開關電源，現場關斷整流模塊時，會出現模塊通信異常告警）。
1.3 協議處理
對于需要進行通信協議轉換的系統，比如：轉換為標準的通信協議，需要增加相應的設備進行通信協議格式的轉換。具體方法有：①以固化軟件的形式燒到處理芯片中，如華為公司的OCI-6、大誠公司的MPC3；②直接下載到FLASH ROM中。相比之下，第二種方法具有遠程下載的功能，不受讀寫次數的限制等優點。當擴容、更換智能設備時，需要根據智能設備的通信協議編寫程序，重寫寄存器。若存在一個局內普遍智能設備的數據無法上傳，則可能是處理通信協議的器件出了問題，需要更換設備，重新寫軟件[2]。
2 SS（區域監控中心）
當區域監控中心出現死機時：⑴應立刻檢查是否因為由SU上傳的數據在寫入數據庫時出現了讀寫錯誤等問題。故障判斷：①局域網上各節點計算機是否連通；②數據庫服務是否正常運行；③數據傳輸端口的參數是否正常。⑵檢查監控程序是否被非法操作。解決辦法：重啟監控服務軟件。⑶檢查是否存在外界侵入問題。系統的安全性能需不斷地提高。對于IP可路由的網絡，另外接一臺計算機假設以各種方法進入系統。可供測試的方法大致有：撥打備份路由，PING系統中任意一臺計算機，看是否能PING通，若能PING通，則表明系統內部沒有設置必要的網關，路由器上沒有分配路由表，或者需要增加必要的認證和權限；接入到同一個網絡上，查找某個網絡設備，若能查找到并能取得服務，則表示這臺機器裝載著其他通信協議（如NETBIOS、IPX/SPX、AppleTalk等協議），針對電源監控系統的安全性和系統維護的方便性，需要把這些可能帶來安全隱患的協議刪除。對于具體問題還需針對網絡進行專門的測試，逐一排除隱患。
如果由于傳輸設備參數錯誤而導致傳輸中斷，在更正后，鎖住傳輸設備設置面板，并定期通過網絡查看設置情況。如：基帶MODEM參數設置，檢查主從模式設置，通信速率設置；頻帶MODEM參數設置，由遠端PC上進入TELNET IP（連接傳輸設備的那一臺網絡設備的IP） 2009（傳輸設備的端口號）即可進入查看MODEM的參數。
當區域監控中心無數據時：①查看傳輸設備是否工作正常；②對于判斷鏈路故障問題，需尋求數據機房或傳輸機房工作人員的幫助，如對DDN做本地回環和遠端回環測試；③在確保鏈路連通的情況下，查看鏈路協議是否啟動。
當監控站數據庫由于意外原因崩潰時，首先應恢復數據庫系統、動態鏈接庫、ODBC通道，然后恢復監控數據庫結構，向空數據庫分發丟掉的歷史數據。檢測監控業務臺軟件與數據庫之間的連接是否暢通，是否有定期向SC數據庫備份數據的功能。
對于有路由器的網絡，如果全部主路由或全部備用路由都不通，則路由器存在故障。檢查各端口的燈是否閃亮，若閃亮、則表示路由器路由協議（RIP）沒有工作，否則可能是路由器硬件故障。
當網絡不通時，應立即檢查交換設備是否出了問題，當集線器或交換機上各口的燈出現黃色，則表示鏈路兩端已經處在同一個電平，但通信線路有故障（3、6線未連通）；若是綠色，則表示鏈路已經連通。若不能進行數據傳輸，則需要檢查IP地址、網關等是否配對，若綠色的燈在沒有傳數據的時候一直在閃動，則表示IP地址可能存在沖突，需要更改IP地址；若長時間出現黃色燈和綠色燈交替閃動，則表示此端口的數據碰撞率過大，則需要更換此PC的網卡或另外增加一塊網卡，以保證在數據量過大的情況下數據傳輸暢通。
3 SC（監控中心）
從管理上，SS叫局站監控管理中心，SC叫區域監控管理中心，它們在許多功能和管理維護方面具有相同之處，但SC的功能更強大。維護和維修過程中，對于相同之處，參照SS，以下討論其不同之處。
3.1 服務器系統
機房監控系統有著大量數據需處理：實時數據，告警數據，歷史統計數據，操作日志，系統運行日志等。服務器系統需滿足這些數據處理和存儲的功能。對于服務器-客戶機系統，服務器和數據庫尤為重要，這樣的系統一般都配置了服務器雙機熱備份，采用RIAD5技術、磁盤冗余、多種冗錯校驗方式的磁盤陣列。這種系統在維護、故障診斷和維修上比較復雜。總的來說，作為一般性的維護可采取以下措施：
⑴ 保證雙機系統雙電源供電；
⑵ 劃分比較大的數據存儲空間和足夠的數據日志空間，數據庫滿時應及時把數據倒入外存，妥善保存數據；
⑶ 備份數據庫結構，以防萬一數據庫崩潰時能及時得到恢復。
參考文獻：
[1] 張琳.通信電源監控系統傳輸方式的研究[D].山東大學碩士論文，
2007.4.
關鍵詞：傳感器，發展，新趨勢
作為模擬人體感官的“電五官”（傳感器）是獵取所研究對象信息的“窗口”，它為系統提供賴以進行處理和決策所必須的對象信息，它是高度自動化系統乃至現代尖端技術必不可少的關鍵組成部分。未來的社會，將是充滿傳感器的世界。有人認為支配了傳感器技術，就能把握住新時代。因此，傳感器技術是21世紀人們在高新技術發展方面爭奪的一個制高點，各發達國家都將傳感器技術視為現代高新技術發展的關鍵。從20世紀80年代起，日本就將傳感器技術列為優先發展的高新技術之首，美國等西方國家也將此技術列為國家科技和國防技術發展的重點內容，我國從20世紀80年代以來也已將傳感器技術列入國家高新技術發展的重點。21世紀是人類全面進入信息化的時代，作為現代信息技術的三大支柱之一的傳感器技術必將有長足的發展。
“電五官”落后于“電腦”的現狀，已成為新型計算機的進一步開發和應用的一大障礙，傳感器的發展遠遠不能滿足計算機應用和開發的需要；許多有競爭力的新產品開發和卓有成效的技術改造，都離不開傳感器。如：工廠自動化中的柔性制造系統（FMS）、計算機集成制造系統（CIMS）、幾十萬千瓦的大型發電機組、連續生產的軋鋼生產線、無人駕駛的自動化汽車、多功能裝備指揮系統、直至宇宙飛船或各種探測器等等，其開發與傳感器密不可分；傳感器的應用提高了機器設備的自動化程度，提高了產量和質量，產生了巨大的經濟效應。同時，推動了科學技術的進步，促進了生產力的發展，產生了巨大的社會效應；傳感器普及于社會各個領域，從茫茫太空到浩瀚海洋、從各種復雜的工程系統到日常生活的衣食住行，將造成良好的銷售前景。這些都是傳感器技術發展的強大動力，隨著現代科學技術，特別是大規模集成電路技術的飛速發展和電腦的普及，傳感器在新的技術革命中的地位和作用將更為突出，一股競相開發和應用傳感器的熱潮已在世界范圍內掀起。
目前的傳感器，無論在數量上、質量上和功能上，遠遠不適應社會多方面發展的需要。當前，人們在充分利用先進的電子技術條件，研究和采用合適的外部電路以及最大限度地提高現有傳感器的性能價格比的同時，正在尋求傳感器技術發展的新途徑。特別是電子設計自動化（EDA）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）、數字信號處理（DSP）、專用集成電路（ASIC）及表面貼裝技術（SMT）等技術的發展，極大地加速了傳感器技術的發展。下面探討傳感器發展的新趨勢：
1．開發新型傳感器
鑒于傳感器的工作機理是基于物理學、化學等各種效應和定律，由此啟發人們進一步探索具有新效應的敏感材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型傳感器，這是發展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。目前發展最迅速的新材料是半導體、陶瓷、光導纖維、磁性材料以及所謂的“智能材料”（如形狀記憶合金，具有自增殖功能的生物體材料等）。如日本夏普公司利用超導技術研制成功高溫超導磁傳感器，是傳感器技術的重大突破。其靈敏度比霍爾器件高，僅次于超導量子干涉器件，而其制造工藝遠比超導量子干涉器件簡單。它可用于磁成像技術，具有廣泛推廣價值。此外，當前控制材料性能的技術已取得長足的進步，不久的將來人們將可按照傳感要求來合成所需的材料。其中，利用量子力學諸效應研制的高靈敏閾傳感器，用來檢測極微信號，是傳感器發展的新方向之一。
2．結構型傳感器的發展
結構型傳感器主要向高穩定性、高可靠性和高精度方向發展。論文參考。目前，結構型傳感器在國防和工業控制等領域還大量使用，但其在原理、材料和結構形式等方面都不斷發生變化，并且向有源化方向發展，即將敏感元件和電路組裝在一起,減小裝置體積,提高信噪比和精度。結構型傳感器由于采用新結構、新材料和新工藝，可大幅提高傳感器的性能。如采用微細加工技術（半導體技術中氧化、光刻、擴散、沉積、平面電子工藝、各向異性腐蝕以及蒸鍍、濺射薄膜等加工工藝），可制造出各式各樣的新型傳感器。
3．傳感器的集成化和多功能化
傳感器的集成化分為傳感器本身的集成化和傳感器與后續電路的集成化。前者是在同一芯片上，或將眾多同一類型的單個傳感器件集成為一維線型、二維陣列（面）型傳感器，使傳感器的檢測參數由點到面到體多維圖像化，甚至能加上時序，變單參數檢測為多參數檢測；后者是將傳感器與調理、補償等電路集成一體化，使傳感器由單一的信號變換功能，擴展為兼有放大、運算、干擾補償等多功能——實現了橫向和縱向的多功能。如日本豐田研究所開發出同時檢測Na+、K+和H+等多種離子的傳感器。這種傳感器的芯片尺寸為2.5mm×0.5mm，僅用一滴液體，如一滴血液，即可同時快速檢測出其中Na+、K+和H+的濃度，對醫院臨床非常方便實用。
目前集成化傳感主要使用硅材料，它可以制作電路，又可制作磁敏、力敏、溫敏、光敏和離子敏器件。在制作敏感元件時要采用單硅的各向同性和各向異性腐蝕、等離子刻蝕 、離子注入等工藝，利用微機械加工技術在單晶硅上加工出各種彈性元件。當今，發達國家正在把傳感器與電路集成在一起進行研究。
4．傳感器的智能化
將傳統的傳感器和微處理器及相關電路組成一體化的結構，就是傳感器的智能化。智能傳感器具有自校準、自補償、自診斷、數據處理、雙向通信、信息存儲和記憶、數字信號輸出等功能。智能傳感器按其結構分為模塊式、混合式和集成式三種。模塊式智能傳感器是初級的，是由許多互相獨立的模塊組成，其集成度不高、體積較大，但比較實用；混合式智能傳感器是將傳感器、微處理器和信號處理電路制作在不同的芯片上。目前，其作為智能傳感器的主要類型而被廣泛應用；集成式智能傳感器是將一個或多個敏感元件與微處理器、信號處理電路集成在同一芯片上，其結構一般是三維器件（立體器件），具有類似于人的五官與大腦相結合的功能，并且智能化程度隨著集成化程度的提高而不斷提高。如美國圖尼爾公司的ST—3000型智能傳感器，采用半導體工藝，在同一芯片上制作CPU，EPROM和靜壓、壓差、溫度等三種敏感元件。論文參考。另外還有MEMS，MEMS通常是由傳感器、信息單元、執行器和通信/接口單元等組成。它可從需要觀測與控制的對象中獲取光、聲、壓力、溫度等信息，轉換成電信號并要求處理、提取信息，通過執行器對目標實施控制或顯示；同時，系統通過通信/接口單元以光、電或磁的形式與其它微系統保持信息聯系。
今后,隨著傳感器技術的發展,還將研制出更高級的集成式智能傳感器,它完全可以做到將檢測、邏輯和記憶等功能集成在一塊半導體芯片上。同時，冷卻部分也可以制作在立體電路中，利用帕耳帖效應使電路進行冷卻。目前，集成式智能傳感技術正在起飛，它勢必在未來的傳感器技術中發揮重要的作用。
5．傳感器的虛擬化和網絡化
5．1虛擬化。自20世紀90年代以來，一種全新概念“虛擬化”正獲得愈來愈廣泛的應用。虛擬傳感器是傳感器、計算機和軟件這三者的有機結合，構成軟硬結合、實虛共體的新一代傳感器。這種傳感器是基于計算機平臺并且完全通過軟件開發而成，利用軟件來建立傳感器模型、標定參數及標定模型，以實現最佳性能指標。如美國B＆K公司最近已開發一種基于軟件設置的TEDS型虛擬傳感器，其主要特點是每只傳感器都有唯一的產品序列號并附帶一張軟盤，軟盤上存儲著該傳感器進行標定的有關數據。使用時，傳感器通過數據采集器接至計算機，首先從計算機輸入該傳感器的產品序列號，再從軟盤上讀出有關數據，然后自動完成對傳感器的檢查，傳感器參數的讀取、傳感器設置和記錄工作。此外，專供開發虛擬傳感器產品的軟件工具也已面市了。
5．2網絡化。網絡傳感器是包含數字化傳感器、網絡接口和處理單元的新一代智能傳感器。這里講的網絡已不限于傳感器總線，還應包括現場總線、局域網和因特網。數字傳感器首先將被測參數轉換成數字量，再送給微處理器做數據處理，最后將測量結果傳輸給網絡，以便實現各傳感器之間、傳感器與執行器之間，傳感器與系統之間的數據交換及資源共享。
6．研究生物感官，開發仿生傳感器
大自然是生物傳感器的優秀設計師。它通過漫長的歲月，不僅造就了集多種感官于一身的人類本身，而且還設計了許許多多的功能奇特、性能高超的生物傳感器。如狗的嗅覺（靈敏閾為人的10 倍）；鳥的視覺（視力為人的8～50倍）；蝙蝠、海豚的聽覺（主動型生物雷達——超聲波傳感器）；蛇的接近覺（分辯率達0.001℃的紅外測溫傳感器）等等.這些生物的感官性能,是當今傳感器技術所望塵莫及的.研究它們的機理,開發仿生傳感器（包括視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺傳感器等）,也是引人注目的方向。目前只有視覺與觸覺傳感器得到了比較好的發展。
傳感器技術在廣泛應用于工業自動化、軍事國防和以宇宙開發為代表的尖端科學與工程等重要領域的同時，正以自己的巨大 力，向著與人們生活密切相關的方面滲透。論文參考。現代科學技術的飛速發展以及社會對高性能、高適用性傳感器的迫切需要，極大地推動了傳感器技術的發展。生物工程、醫療衛生、環境保護、安全防范、家用電器等方面的傳感器已層出不窮，并在日新月異地發展。我們有理由相信，傳感器這顆璀璨的明珠，必將放射出更加耀眼的光芒。
參考文獻：
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關鍵詞：風電槳葉 光纖光柵傳感器 健康監測 動平衡
中圖分類號：V212 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（b）-00-02
在風力發電領域，由于人們對發電設備的效率和負荷要求越來越高，安全監測系統發揮的作用越來越大。一旦風力發電機組因傳動裝置和發動機失靈，以及轉動槳葉損壞出現停轉，都會造成巨大的經濟損失。風電槳葉是風力發電機組關鍵部件之一，其性能直接影響到整個系統的性能。風電槳葉體積巨大，結構主要為復合材料，又安裝在比較偏遠的地點，風力發電場會受到各種類型天氣的干擾和破壞。風電槳葉又工作在高空，運行環境十分惡劣，空氣中各種介質幾乎每時每刻都在侵蝕著槳葉，春夏秋冬、酷暑嚴寒、雷電、冰雹、雨雪、沙塵隨時都有可能對槳葉產生危害，若出現斷裂和脫落就會造成嚴重的生產事故，因此開展此類監控技術的研究極為重要。
1 傳感原理
1.1 光纖光柵振動傳感器
由于單個光纖Bragg光柵傳感器只能測量某一個點的溫度和應變情況，對于細而長的風電槳葉來講，用一個傳感器不能夠完全表征槳葉的振動狀況，因此，我們引入準分布式光纖光柵振動應變測量方法。即在槳葉的軸向上布設一串光纖Bragg光柵傳感器，等距離布設各個光柵，用以測量槳葉受外力作用時的振動情況。測量原理如圖1所示，圖中實線表示槳葉不受力的自由狀態，虛線表示槳葉受到振動后揮舞形變狀態，這樣就可以通過固化在槳葉上的應變傳感器測量出槳葉的振動幅度、相位及頻率的變化
信息。
1.2 光纖光柵波長解調技術
對風電槳葉的結構健康進行監測，需要實時多點采集槳葉的應變、溫度和振動信息。一般地，根據槳葉的實際長度需要布設多個光纖Bragg光柵傳感器，少則十幾個多則幾十個，而且分布較廣，因此，必須采用多通道集成的方法，將數量較多的待測傳感器串聯起來，用一臺解調裝置對多波長傳感器進行同步解調。
本論文采用課題組自主設計的16通道的小型化掃描激光解調儀器實現多點應變、溫度測量。系統中采用掃描激光作為光源，激光輸出功率比普通的寬帶光源強，具有很高的信噪比，不受因光纖傳感網絡測點多而引起光強下降的影響。當波長掃描的可調諧激光輸出到光纖光柵傳感器陣列時，由不同中心波長的光纖光柵傳感器反射回的信號傳輸到光電探測器陣列上實現光電轉換，由嵌入式微處理器進行光電信號采集處理，經過運算最后將測量的波長值顯示在液晶顯示屏上。
解調系統中采用了高靈敏度的光電探測器探測傳感器的中心波長信號，用大規模可編程器件與高速ADC芯片測量光電信號，用高速并行模數轉換器件預處理測量信號，由DSP計算出的波長值由嵌入式芯片控制鍵盤和液晶顯示接口進行顯示和網絡數據傳輸。波長解調系統的原理圖如1-2所示。系統具有16個獨立通道，激光波長掃描范圍可達80 nm，每個獨立通道可接入40個光纖光柵溫度傳感器，各通道完全獨立同步采集，無時間延遲，掃描頻率300Hz，總計可同時監測640個光纖光柵傳感器，通過擴展通道還可以增加傳感器的容量，非常有利于風電槳葉結構狀態的分布式監測。
2 光纖光柵槳葉測試系統
2.1 系統組成
風電槳葉光纖光柵結構健康監測系統主要由固化好光纖光柵傳感器的智能槳葉、信號傳輸光纜、光纖光柵波長解調儀和數據采集分析軟件組成。
本實驗以小型化的風力發電槳葉為實驗測試平臺，將光纖光柵傳感器對稱粘貼在復合材料制作的小型風電槳葉的上下表面，構成分布式應變測試傳感器網絡，通過信號傳輸光纖傳輸至波長解調儀，實現槳葉的靜態和動態受力情況的測量。實際應用中，解調系統被安裝在風力發電機的輪轂機艙中，它的主要功能是將傳感器網絡感測到槳葉的應變和振動信號進行波長解調，并通過網絡進行遠程傳輸。
遠程控制系統主要由無線接收設備和監測中心計算機組成，無線接收設備將接收到的波長信息傳輸給監測中心計算機，計算機對監測數據進行實時分析，通過監測數據反映槳葉的運行現狀，在超限情況下迅速預警，進而避免重大事故的發生，還可對風電槳葉的維護提供必要的技術支持。
2.2 LabVIEW槳葉數據采集軟件
監控軟件為基于LabVIEW平臺的數據采集和處理軟件，實現傳感器波長與應變和振動物理量的對應轉換和時頻分析等功能。監控軟件的功能包括解調儀和PC機之間的網絡數據通訊、數據預處理、波長轉換、實時數據刷新、FFT變換、光纖光柵波形顯示等具體功能。
3 槳葉動態測試及數據分析
風電槳葉是風電設備中的大型旋轉部件，當風力發電機正常運轉時，槳葉的動態數據較靜態時復雜，但正常的旋轉和槳葉損傷情況下的動態信息有明顯的區別。實驗中通過將槳葉掛裝在軸承上模擬動態運轉，實時測試槳葉的動態數據，即將標定好應變傳感器的槳葉固定在主軸上，外力旋轉槳葉，得到各個位置處光纖光柵傳感器波長值與時間的對應關系，以槳葉的根部為起點。
在槳葉動態旋轉的過程中，槳葉會發生振動，傳感器能夠實時提取出振動信號，通過快速傅立葉變換可以識別振動的信息。當槳葉出現裂縫和脫落等異常情況時，會直接反映在槳葉的振動頻率上，由此可以實現槳葉的異常狀態監測。
在動態實驗過程中，開展了如下沖擊實驗，即當槳葉旋轉時，人為對槳葉進行沖擊，得到的沖擊曲線如圖3所示。在這個實驗過程中可以觀察到，沖擊信號是疊加在均勻的振動信號之上的，通過信號的數值處理完全可以監測到槳葉受外力沖擊的情況，當異物撞擊槳葉時出現異常信息后可通過分析槳葉的應變和振動信息了解槳葉的損傷情況，如差異非常大可根據情況停機檢查。
圖4為FFT選取第22 s開始時的計算顯示結果，此圖中顯示較高頻率集中在6Hz和13Hz處。在實際監測中，可以通過在頻譜中尋找最大值并設置閾值的方法，來判斷槳葉是否受到異物的沖擊或結構的損傷，達到實時監測預警的目的。
4 結語
該文給出了適于風電槳葉監測系統組網方案，分析了數據采集軟件功能需求，應用LabVIEW軟件平臺編寫了光纖光柵數據采集處理軟件，并利用小型的風電槳葉進行了系列驗證實驗，對關鍵的振動和動平衡監測進行了實驗驗證，取得了良好的測試結果，實驗證明該系統完全滿足風電槳葉結構健康監測的實際需求。通過動平衡測試驗證了槳葉在缺損和掛冰等異常情況的頻率響應特性，通過時頻分析可快速判別槳葉的損傷狀態。
參考文獻
[1] 張新房，徐大平，呂躍剛，等.風力發電技術的發展及若干問題[J].現代電力，2003，20（5）：29-34.
論文摘要 煤礦膠帶輸送機控制運行系統種類繁多。采用可靠穩定的控制系統，提高皮帶運轉效率，在煤礦安全生產中具有重要意義。本文討論應用PLC控制系統來提高皮帶運輸系統的安全性和可靠性。
1 概述
現在的膠帶輸送機系統多數采用單片機控制，運行穩定性不高，智能化不強，尤其是綜合保護裝置穩定性差，各種保護傳感器故障發生頻繁，而且主機控制模塊化，插件易損壞，更換頻率高。由于采用模塊化設計，小部分模塊壞時，企業往往就要更換整個大模塊，從而造成資源浪費，加大了煤礦生產成本投入。而采用PLC可編程控制程序的綜合保護裝置，它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業企業對自動化的需要。它的主要優點包括：
1.1可靠性高，抗干擾能力強
高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC控制系統由于采用現代大規模集成電路技術，內部電路具有先進的抗干擾技術，為使無故障工作時間更長，采用可編程二重容錯處理技術。此外，PLC控制系統帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。
1.2配套齊全，功能完善，適用性強
PLC發展到今天，可以用于各種規模的工業控制場合。隨著PLC的不斷發展， PLC在位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中的技術應用已相當成熟。
1.3易學易用，維護方便
PLC作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。
1.4經濟合算
盡管使用PLC首次投資要大些，但它的體積小、所占空間小，輔助設施的投入少；工作可靠，停工損失少；維修簡單，維修費少；還可再次使用以及能帶來附加價值等等，從中可得更大的回報。
通過以上分析，采用PLC控制系統，能大大改善膠帶輸送機運行穩定差，設備易損害，成本投入高等缺點。它在綜合保護裝置技術中的應用十分廣泛，可行性強。
2 PLC控制程序在膠帶輸送機綜合保護裝置的應用
膠帶輸送機綜合保護裝置主要包括主機、防滑保護、堆煤保護和防跑偏保護、溫度保護、煙霧保護和自動灑水裝置，以及沿線緊停開關和全巷道語音報警信號等，現就PLC可編程控制系統在綜合保護裝置中的應用做如下介紹：
2.1主機
主機可采用PLC多重處理器，并行處理技術，多重抗干擾技術，軟件采用模塊化設計。使配置應用靈活，便于擴展維護，易于編程，可實時顯示工作狀態及故障性質，同時選用可靠性高的連接器件，使其布局合理、體積小、重量輕，本安電路經防潮防水處理，避免出現受潮。同時設計啟動預告、啟動、停止、緊急停車、聯鎖等功能的開關量輸出。包括煙霧保護、溫度保護、超溫灑水等。
針對膠帶輸送機的頻繁啟動，輸送帶容易出現斷帶、撕帶事故的弊端，設計膠帶點動啟動系統。同時可設有實驗、集控、工作3種操作方式。可根據生產，維修需要任意轉換，并可實時監測各種傳感器狀況及沿線緊停開關信號。
1）在實驗操作方式下，可以對任意一種傳感器進行實驗，并確認是否完好運轉正常；
2）在集控操作方式下，可以對某種故障傳感器進行解除和投入。因某種傳感器突然故障或其他原因等，仍使系統繼續運轉；
3）在工作操作方式下，可以根據點動啟動方式，先讓輸送帶得到緩沖，然后第二次按啟動按鈕使輸送機正常運轉，既減輕了膠帶撕帶接頭的緩沖壓力，避免了膠帶斷帶撕帶現象，有效地遏止了事故的發生。
2.2煙霧傳感器
采用專用煙霧集成電路，傳感器輸出與煙霧信號成正比的電壓信號，經電壓比較器及數字電路處理輸出煙霧超限報警信號。特別適合于礦井防火灑水，起到高溫報警的作用。
2.3速度傳感器
速度傳感器具有發光管和光電接收管，通過接收滾筒上的磁脈沖，通過在標準時間內計數脈沖次數得到輪的轉速，從而得到軸轉速。實現檢測低速打滑、斷帶和超速保護。穩定性、抗干擾能力強。
2.4防跑偏裝置
可由接線箱和傳動桿兩部分組成，導桿采用高速軸承接觸與皮帶同步運動，減少了皮帶磨損，選用行程開關，傳動導臂大于設定時停機。
2.5堆煤傳感器
采用萬向推桿方式，當皮帶煤倉、煤流超限時，煤流推動導桿大于設定角度時，延時0s~4s主機動作，皮帶停機。
2.6溫度傳感器
采用專用溫度集成電路和高精度轉換器、V/V轉換、電壓比較器、報警器及輸出電路。具有精度高，免校準，工作穩定可靠，設定容易等優點。
2.7急停開關
作為沿線維修及系統異常事故的安全鎖定，復位后方可開機。可采用行程開關設計。輸送機巷道每個緊停開關用拉繩進行連接，信號接入帶式輸送機控制開關，實現在輸送機巷道內任何一點都能緊急停車的功能。
2.8語音信號器
語音報警信號裝置集信號傳遞、發光顯示、通話為一體。通過電壓放大器與輸送機綜合保護裝置主機相連接。在全巷道內安設多個該裝置，并通過電纜串聯連接，從而在全巷道內實現了報警功能。當輸送帶要啟動時，它與膠帶綜合保護裝置主機啟動信號同步響起，在全巷道內發出啟動預警信號，提醒周圍職工遠離輸送帶，確保人員安全。
2.9自動灑水裝置
灑水裝置應安裝在輸送機驅動裝置兩側，其灑水能夠起到對驅動膠帶和驅動滾筒同時灑水降溫滅火的效果。它與溫度保護、煙霧保護裝置的作用是當輸送帶在驅動滾筒上打滑，使輸送帶與驅動滾筒摩擦，驅動滾筒與輸送帶的溫度升高，熱量積聚，產生煙霧時，監測溫度信號、煙霧信號，實現自動停機，并自動灑水，把事故消滅在萌芽狀態。
3 結論
膠帶輸送機保護裝置中PLC可編程程序控制技術的應用，方便實現了整條輸送機的邏輯控制，主要技術參數的在線監測，大大提高了文明生產與科學管理的水平，實現其速度、堆煤、跑偏的自動檢測與溫度、煙霧動作時的自動灑水，可使膠帶輸送機司機心中有數，這對減員增效，降低工作的維修工作量，提高工人素質，改善其工作環境均有一定的現實意義。
