導語：如何才能寫好一篇溫度監(jiān)測，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務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，其起點連接黔大高速，終點與廈蓉高速相連。段內有全線控制性工程六沖河特大橋，在同類橋型中居貴州第一。

六沖河特大橋為195m+438m+195m雙塔預應力混凝土斜拉橋。5號及6號主塔靠河而建，5號主塔位于黔西岸，6號主塔位于織金岸。每個主塔承臺寬35.2m，長23.2m，高6米，為C40混凝土，總計4900m3。承臺采用一次性澆筑成型，施工為典型的大體積混凝土施工。

2 測溫過程中的一般概念

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試每工作班(8h)應不少于1次。

2.2 混凝土中部溫度：指混凝土結構小尺寸斷面中部距側面大于2m以上處溫度。

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

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

2.5 混凝土環(huán)境溫度：規(guī)定為結構外背陰通風處溫度值。

3 測溫系統(tǒng)基本要求

溫度測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℃，測溫元件的測溫誤差不大于±0.3℃。在測溫元件的篩選及測溫元件的安裝應嚴格按照以下黑體雙橫線條文的規(guī)定執(zhí)行，否則將會引起測試誤差過大或元件失效而無法取得所需要的數(shù)據(jù)。在混凝土澆筑過程中，要注意保護測溫元件及其引線，避免測溫元件失效。

3.1 溫度傳感器技術要求：

3.1.1 溫度傳感器的測溫相對誤差應不大于0.3℃；

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

3.1.3 溫度傳感器必須保證良好的絕緣性能。

3.2 信號傳感器技術規(guī)定要求：

3.2.1 溫度記錄的誤差應不大于±0.5℃；

3.2.2 測溫儀器應具有自動記錄功能，可與計算機連網(wǎng)，可進行數(shù)據(jù)時時傳輸任務；

3.2.3 必須具有強抗干擾性能，特別是強抗電磁信號干擾能力；

3.2.4 測溫儀表的性能和質量應保證施工階段測試的要求，可長時間連續(xù)工作。

4 大體積混凝土塊體溫度監(jiān)測點布置

4.1 溫度監(jiān)測點的布置范圍以所選混凝土澆筑塊體平面圖對稱軸線的半條軸線為測溫區(qū)，在測溫區(qū)內溫度測點呈平面布置；

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

4.3 在基礎平面半條對稱軸線上，溫度監(jiān)測點的點位應不少于2處；

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

4.5 保溫養(yǎng)護效果及環(huán)境溫度監(jiān)測點數(shù)量應根據(jù)具體需要確定；

4.6 混凝土澆筑塊體的外表溫度，應以混凝土外表以內50mm處的溫度為準。混凝土澆筑塊體的底表面溫度，應以混凝土澆筑塊體底表面以上50mm處的溫度為準。

在混凝土結構的每個澆筑區(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個測試區(qū)域，在每個測試區(qū)每個截面布置一處測溫點，縱向劃分為5～7個斷面，每個斷面布置一個溫度監(jiān)測點，參見圖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試點開始依次編號為：5點測溫區(qū)的編為1、2、3、4、5號點，其中3號傳感器為本層結構的中心點，5號傳感器為本層結構的上表面溫度監(jiān)測點，1號點為下表面點。

在層面上的5個測區(qū)的編號為：

5個測區(qū)的為：A、B、C、D、E，A測區(qū)為平面中部測區(qū)取在平面對角線的交點處，D為角位置處的測區(qū)取距離長軸上距角點位置1000mm處，B為側邊部點取在短軸上距側模500mm處，C測區(qū)為長半軸上距中心測區(qū)A距離為長半軸長度的1/2處的測區(qū)，E測區(qū)為長半軸上距中心測區(qū)A距離為另一長半軸長度的1/2處的測區(qū)；各測試區(qū)均為5個傳感器的測區(qū)。

在層面上的6個測區(qū)的編號為：

6個測區(qū)的為：A、B、C、D、E、F，A測區(qū)為平面中部測區(qū)取在平面對角線的交點處，D為角位置處的測區(qū)取距離長軸上距角點位置1000mm處，B為側邊部點取在短軸上距側模500mm處，C測區(qū)為長半軸上距中心測區(qū)A距離為長半軸長度的1/2處的測區(qū)，E測區(qū)為長半軸上距中心測區(qū)A距離為另一長半軸長度的1/2處的測區(qū)；F測區(qū)為長半軸上距中心測區(qū)A距離為另一長半軸長度的1/2處的測區(qū)；中心區(qū)A區(qū)與C區(qū)為7個傳感器的測區(qū)，其它各測試區(qū)均為5個傳感器的測區(qū)。

5 測溫傳感器的安裝及保護

測溫傳感器的安裝及保護應符合下列規(guī)定：

安裝與測試：

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)檢驗合格后，按布置圖進行編號，以5～6個傳感器作為一個測區(qū)，每個傳感器均得按結構縱向位置編號，編號可按方案確定編號方法對應編號。建議傳感器導線采用不同顏色導線標記，防止布設時產(chǎn)生錯誤。

5.2 測溫傳感器安裝位置應按3.3.4節(jié)位置準確布設，固定牢固；

5.3 固定后立即測試線路的通暢性；

5.4 測溫傳感器與導線連接處應采用錫焊連接，并進行絕緣處理，切記一定要確保絕緣質量，大量工程測試表明，如果出現(xiàn)絕緣不良現(xiàn)象將導致整個使用同一臺儀器的所有測試點的測量數(shù)據(jù)嚴重受到影響，而且查找故障點的工作非常困難；

5.5 導線連接完畢再次進行線路工作性測試，確保線路的連接正確性與通暢性；

5.6 引出導線應集中布置，加鋼管等保護措施進行保護，確保在整個測試過程中線路的安全性，防止因線路問題出現(xiàn)斷路、短路及絕緣性問題出現(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 整個安裝完成后應進行聯(lián)機驗證測試，測試整個測溫系統(tǒng)的工作情況。

線路保護：

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

6 測溫制度

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

6.2 本工程規(guī)定從混凝土澆筑后的10h起，開始混凝土的溫度監(jiān)控工作，測試周期2h一個周期至7d，共計測試時間14d，可根據(jù)工程實際降溫情況調整。

6.3 在混凝土的澆筑過程中每8h測試一次混凝土的入模溫度，做好記錄工作。

7 測試結果分析與控制方法

7.1 溫度控制處理系統(tǒng)

根據(jù)溫度測試結果分析大體積混凝土內部的溫度及其變化情況，必須要求對邊緣進行保溫，以達到內外溫度差不超過25℃的控制條件。

7.2 控制指標

7.2.1 混凝土澆筑塊體的內表溫差（不含混凝土收縮的當量溫度）為25℃；

7.2.2 混凝土澆筑塊體的降溫速率為1.5℃/d；

7.2.3 所計算出的溫度應力σ應滿足：

式中：ftk――混凝土抗壓強度標準值；

K――防裂安全系數(shù)，取為1.15。

8 結束語

篇2

關鍵詞：高壓開關柜；在線監(jiān)測；溫度；狀態(tài)維修

1引言

高壓開關柜設備是非常重要的輸配電設備，主要用于電力系統(tǒng)的控制和保護，保證電網(wǎng)中無故障部分的正常運行及設備、運行維修人員的安全。大多數(shù)高壓開關設備采用封閉結構，散熱條件差，而且長時間工作于高電壓、大電流等惡劣環(huán)境中，很容易引起熱量的積累而導致其內部溫度升高。開關柜溫度過高可能會引起大范圍停電嚴重者還會誘發(fā)火災，這些都將給社會造成巨大的經(jīng)濟損失。因此設計出一套可靠有效的開關柜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)對電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運行具有十分重要的意義。

目前高壓開關柜溫度在線監(jiān)測方法主要有CCD攝像頭監(jiān)測示溫蠟片測溫法、紅外測溫法、光纖測溫法和無線網(wǎng)絡法，這些方法沒有考慮開關柜實際運行環(huán)境和負荷等信息，都只孤立地對溫度進行測量，屬于預防性維修和試驗的范疇。本系統(tǒng)分析了傳統(tǒng)開關柜監(jiān)測方法的缺點和不足，并且為達到狀態(tài)維修的目的，提出兩組新的監(jiān)測量，系統(tǒng)結構簡單、性能可靠，能夠很大程度上提高高壓開關柜運行水平，降低事故發(fā)生率。

2系統(tǒng)設計方案

高壓開關內部結構分為母線室、開關室、電纜室，本設計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊分別采集和實時監(jiān)測三室的溫度、外界環(huán)境溫度以及通過開關柜的電流，并在這五組參數(shù)的基礎上根據(jù)溫度和電流的關系以及一定時間內溫度變化對三室的影響提出了兩組新的監(jiān)測量進行實時監(jiān)測。

2.1系統(tǒng)結構

本設計系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集模塊，通訊模塊，上位機監(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、開關室溫度、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，傳輸開關柜的三相交流電。整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊和上位機監(jiān)控中心通過RS-485總線通信，上位機監(jiān)控中心提供友好的交互界面，供用戶進行監(jiān)控和操作。

2.2監(jiān)測量

對開關柜各室溫度進行單獨越限報警雖然簡單，但通常情況下某室出現(xiàn)溫度異常時，開關柜已接近或處于故障狀態(tài)。為盡早發(fā)現(xiàn)各種隨機因素引起的故障，降低維修成本，我們提出兩組新的監(jiān)測量：

（1）監(jiān)測系統(tǒng)上電開始采集后每1h內每隔6min分別對各室測一次溫度t，同時記錄此刻通過開關柜的電流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原理，提出參數(shù)P：

P=（P8+P9+P10）/3

其中，各室P取每小時后三個記錄點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)報警（P0表示監(jiān)測系統(tǒng)開始采集后第一個小時內P的計算值）。

（2）監(jiān)測系統(tǒng)上電開始采集后每隔1h分別對母線室、開關室、電纜室各測一次溫度記為：t0、t1、t2，同時記錄此刻開關柜外部環(huán)境溫度t環(huán)溫。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)開關柜內部相鄰兩室之間溫度變化的比值對開關柜的運行也會造成一定影響，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、開關室、電纜室的K值，n=1，2，3。

若Kn>（1+9%）K0，則觸發(fā)報警（K0表示監(jiān)測系統(tǒng)開始采集后第一個小時內K的計算值）。

3系統(tǒng)硬件設計

系統(tǒng)硬件主要負責溫度和電流的采集，并把數(shù)據(jù)通過RS485總線傳輸給上位機，進行后續(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計，處理器采用的是意法半導體推出的STM32F103ZET6微控制器。該微控制器采用高性能的ARM Cortex-M3內核，它的最高工作頻率為72MHz，內置高速存儲器。整個電流采集模塊由AD轉換電路、信號調理電路、通信狀態(tài)指示燈、電源電路、RS485電路、前端濾波電路等組成。模塊硬件結構如圖2所示。

3.2.1AD7606芯片與STM32的接口設計

模數(shù)轉換芯片采用8通道16位同步采樣的AD7606，其所有通道均能以高達200kSPS的速率進行采樣，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雙電源并支持真正的雙極性信號輸入，而且輸入端箝位保護電路可以承受最高達±16.5V的電壓。

本設計使用前三個通道進行同步采集，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通過對D組GPIO口整體操作很容易讀取一個通道的數(shù)據(jù)。把AD7606的RANGE端接地，使其采集電壓范圍為±5V。由下位機程序來控制過采樣。AD7606與STM32的連接如圖3所示。

3.2.2STM32與RS485接口的設計

STM32收發(fā)TTL電平信號而RS485總線收發(fā)差分信號，因此需要設計一個接口使兩者無障礙傳輸數(shù)據(jù)。本模塊中把RS-485通信模式設置成半雙工工作模式，把STM32F103的串口1接口轉化成RS-485接口，用STM32的GPIOA7口來作為控制數(shù)據(jù)傳輸方向，我們選用的電平轉換芯片是SN75LBC184，在差分輸出間接一個100歐的電阻。電路連接如圖4所示。

4系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)的上位機監(jiān)控軟件基于Delphi 2007完成，通過發(fā)送相關指令，采用輪詢的方式對總線上不同地址的采集模塊進行操作。監(jiān)控軟件運用模塊化設計思路，如圖5所示。系統(tǒng)設置模塊主要用于設置各硬件模塊地址、額定電流、各監(jiān)測量報警閾值等信息；串口通信模塊負責命令的發(fā)送和數(shù)據(jù)的接收及解析；數(shù)據(jù)分析模塊基于五個直接監(jiān)測量算出p、k值，達到越限報警的在線監(jiān)測目的；數(shù)據(jù)存儲模塊完成數(shù)據(jù)存儲、回放、制表打印等功能。經(jīng)過多次試驗測試，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，如圖6所示，截取了部分現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)。

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【關鍵詞】ZigBee;星形網(wǎng);溫度采集;遠程監(jiān)控

1.引言

溫度監(jiān)測系統(tǒng)廣泛應用于對溫度敏感的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學等現(xiàn)場，如通信基站機房、礦井、糧倉、智能家居等環(huán)境中。傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)需在所監(jiān)測區(qū)域布置大量的信號傳輸線，體積寵大，成本相對較高，且不能實現(xiàn)遠程監(jiān)測。如何解決傳統(tǒng)溫度監(jiān)測系統(tǒng)采用的有線網(wǎng)絡所帶來鋪設、維護等諸多不便已成為目前研究的熱點。本文提出一種基于ZigBee技術的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)，能有效解決上述的問題。ZigBee技術是一種低功耗、低成本、低速率、低復雜度的雙向的無線通信技術，它是無線傳感網(wǎng)絡的主流技術[1-5]。以ZigBee技術組成無線溫度傳感器網(wǎng)絡，由部署在監(jiān)測范圍內的微型溫度傳感器節(jié)點通過無線電通信構成的一個多跳的自組織網(wǎng)絡[6]，能夠實時地感知、收集和處理網(wǎng)絡覆蓋范圍內的溫度信息，并通過匯聚節(jié)點處理并在服務器Web網(wǎng)頁上，用戶可以登陸網(wǎng)頁進行實時監(jiān)控。

2.系統(tǒng)總體結構

2.1 系統(tǒng)的結構

本系統(tǒng)采用ZigBee技術自組網(wǎng)的特性，測溫節(jié)點與協(xié)調節(jié)點節(jié)點自動組成一個星型網(wǎng)進行通信[5]，移動終端（手機、平板電腦以及個人電腦）通過連接指定網(wǎng)絡后通過Web瀏覽器訪問溫度數(shù)據(jù)的網(wǎng)頁面顯示界面。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)無線采集功能：測溫節(jié)點自動采集所探測環(huán)境的溫度數(shù)據(jù)，通過無線傳輸?shù)姆绞桨巡杉降臏囟葦?shù)據(jù)都發(fā)送給協(xié)調器節(jié)點。2）環(huán)境溫度數(shù)據(jù)遠程實時監(jiān)測功能：系統(tǒng)采用的是B/S（Browser/Server）結構，只需一個可以訪問網(wǎng)頁的終端即可遠程監(jiān)測環(huán)境溫度數(shù)據(jù)。另外可以在網(wǎng)頁顯示界面上按需設置監(jiān)測環(huán)境溫度的上限值和下限值，環(huán)境溫度一旦超過所設置的上限值或者低于設置的下限值就會有相對應警報提醒。

3.硬件設計

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

CC2530 結合了領先的RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標準的增強型8051 CPU，系統(tǒng)內可編程閃存[2]，8-KB RAM 和許多其他強大的功能。CC2530 具有不同的運行模式，使得它尤其適應超低功耗要求的系統(tǒng)。CC2530具有21個可用I/O、4個定時器、ADC 、隨機數(shù)發(fā)生器、AES加密/解密內核、DAC、DMA、Flash控制器、RF射頻收發(fā)器等眾多外設[4]。

圖2 CC2530電路

節(jié)點硬件設計：

測溫的節(jié)點由CC2530與DS18B20數(shù)字溫度傳感器組成，采用電池進行供電[7]。CC2530通過單總線通信協(xié)議控制DS18B20數(shù)字溫度傳感器并獲取實時的環(huán)境溫度值，再發(fā)送到協(xié)議器節(jié)點。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)調器節(jié)點直接由上位機通過USB數(shù)據(jù)線供電。協(xié)調器節(jié)點接收所有測溫節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，經(jīng)過片內程序進行數(shù)據(jù)處理后，通過CC2530 ZigBee開發(fā)底板USB口把數(shù)據(jù)上傳到上位機。

4.軟件設計

系統(tǒng)實現(xiàn)ZigBee星形拓撲結構的網(wǎng)絡通信，涉及到協(xié)調器與終端節(jié)點的編程[7]。協(xié)議器負責建立網(wǎng)絡并進行維護，接收各不同的終端節(jié)點發(fā)送過來的溫度信息融合后再進行控制。終端節(jié)點必須加入?yún)f(xié)調器組建的網(wǎng)絡中，并開始定期采集溫度并發(fā)送到協(xié)調器上。協(xié)調器把融合后的溫度經(jīng)過串口在Web服務器上，供指定用戶登陸站點進行訪問。

協(xié)調器上電后，根據(jù)編譯時指定的參數(shù)，選擇適合當前通信環(huán)境的網(wǎng)絡號以及信道來建立星形網(wǎng)[6]。協(xié)調器的程序圖如圖4所示。

終端節(jié)點上電并初始化硬件以及協(xié)議棧后，會搜索是否存在著對應編號的ZigBee網(wǎng)絡[3]，如果存在則加入對應的無線網(wǎng)絡，然后啟動定期采集溫度數(shù)據(jù)，并發(fā)送至協(xié)調器。

圖4 協(xié)調器與終端節(jié)點軟件流程圖

Web服務器顯示界面是基于MyEclipse Enterprise Workbench 9.0平臺的，用Jsp技術實現(xiàn)的基于Web的串口通信方法。頁面利用Jsp技術實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的顯示功能，然后利用JavaBean和Servlet在后臺獲取串口的數(shù)據(jù)，并通過Json對象將數(shù)據(jù)傳送到前端頁面。最后利用Ajax技術實現(xiàn)了頁面的定時自動刷新更新數(shù)據(jù)，以及利用JavaScript技術實現(xiàn)了頁面按鈕和功能事件的觸發(fā)。

5.顯示界面

網(wǎng)頁顯示界面分為數(shù)據(jù)顯示區(qū)域和參數(shù)設置區(qū)域兩大部分。顯示區(qū)域內分別顯示傳感器編號、獲取時間以及溫度值共三項數(shù)據(jù)內容。參數(shù)設置區(qū)域里需要設置的主要參數(shù)有四個，分別是串口號、波特率、高溫警告和低溫警告，其他均保持默認即可。顯示界面可以獲取各個節(jié)點發(fā)送回來的溫度數(shù)據(jù)，且用戶通過高溫警告與低溫警告來進行溫度保護。

圖5 工作界面

6.結論

本文通過實現(xiàn)基于ZigBee的遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對溫度敏感的環(huán)境實施遠程監(jiān)控?？梢酝ㄟ^布置多個終端節(jié)點來監(jiān)控多個區(qū)域的溫度，可以應用的范圍的很廣，該系統(tǒng)具有低功耗，低成本，結構簡單，無人值守，檢測準確度高，抗干擾能力等優(yōu)點，能夠長時間穩(wěn)定地工作，具有很高的應用價值。

參考文獻

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本文屬廣州市教改項目（No.2013A022）資助;華軟校級項目（No.ky201206）資助。

作者簡介：

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【關鍵詞】接收機；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，用戶入站信號在到達地面中心站前須經(jīng)衛(wèi)星轉發(fā)，遠距離傳輸后到達接收機的信號是很微弱的，如何使接收機的噪聲盡可能低，從而使信號與噪聲的功率比盡可能滿足后端信號處理單元的工作要求，是系統(tǒng)設計的一個至關重要問題。而從研究通信系統(tǒng)的角度看，接收機線性或準線性放大器、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，繼而對級聯(lián)網(wǎng)絡的等效噪聲溫度進行求解，在此基礎上對RDSS系統(tǒng)地面監(jiān)測接收機的等效噪聲溫度給予分析。

2.熱噪聲基本概念

熱噪聲是由于傳導媒質中帶電粒子（通常是電子）隨機運動而產(chǎn)生的。其功率譜密度試驗結果及熱力學和量子力學的分析表明，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，當此電阻與線性網(wǎng)絡匹配連接即R=Rin時，熱噪聲源輸出的是最大噪聲功率。匹配負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f

n0=kT（W/Hz） （3）

從（3）式可以看出，此時的噪聲單邊功率譜密度n0與T成正比、與R無關，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線性網(wǎng)絡來描述。無論是有源的線性網(wǎng)絡如放大器、變頻器，還是無源的線性網(wǎng)絡如濾波器，其內部總是會不同程度地產(chǎn)生噪聲。這些內部噪聲可能是熱噪聲也可能不是，而為了分析、設計線路的方便，我們希望能把它們統(tǒng)統(tǒng)等效成熱噪聲來處理，因而引入等效噪聲溫度的概念。

如圖2左圖所示，網(wǎng)絡內部產(chǎn)生噪聲。把內部產(chǎn)生的噪聲功率歸算到網(wǎng)絡的輸入端，并用DN表示，則由（4）式，網(wǎng)絡輸出的噪聲功率應為：

N=（kTiBn+DN）Gp （5）

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

我們假想有一個溫度Te，如果一個輸入匹配電阻在這個溫度所產(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Te為等效噪聲溫度，也就是DN等效為由一個溫度為Te的熱噪聲源產(chǎn)生的功率。這樣式（5）就可以寫成：

N=kBnGp（Ti+Te） （7）

式中，Ti是物理溫度，而Te則完全是一個等效的溫度。如果令：

Te’=Ti+Te （8）

則：

N=kT’BnGp （9）

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

4.級聯(lián)網(wǎng)絡等效噪聲溫度的求解

考慮到地面監(jiān)測接收機是一個級聯(lián)網(wǎng)絡，我們首先對級聯(lián)網(wǎng)絡總的等效噪聲溫度進行求解。如圖3所示，畫出了3個網(wǎng)絡級聯(lián)的情況。圖中輸入、輸出及網(wǎng)絡間均匹配連接，G、B、Te分別代表各網(wǎng)絡的功率增益、噪聲等效帶寬、等效噪聲溫度，并用B1-2、B2-3分別標記第一、二兩級及第二、三兩級的總噪聲等效帶寬，B1-3則為三級的總噪聲等效帶寬。這樣，第一級網(wǎng)絡的輸出噪聲功率為：

kB1G1（T1+Te1）

把它作為第二級網(wǎng)絡的輸入噪聲功率，則第二級網(wǎng)絡的噪聲輸出為：

kB1-2G1G2（T1+Te1）+kB2G2Te2

第三級的輸出噪聲功率為：

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

為了求級聯(lián)網(wǎng)絡總的輸入端等效噪聲溫度Te，我們把三級網(wǎng)絡看成一個增益為G1G2G3、噪聲等效帶寬為B1-3的網(wǎng)絡，那么其輸出噪聲功率應為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)測接收機等效噪聲溫度分析

如圖4所示，地面站接收機由低噪聲放大器，下變頻器，中頻單元級聯(lián)而成。在這個級聯(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），即對于圖3，滿足B1≥B2≥B3。這意味著前級輸出噪聲的頻譜寬度大于后級網(wǎng)絡的帶寬，最后一級帶寬最窄，故整個帶寬決定于最后一級，可以把它看成是整個網(wǎng)絡的帶寬。也就是對于（11）式，滿足等式B1-3=B2-3=B3，故（11）式可化簡為：

Te=Te1+Te2/G1+Te3/G1G2 （12）

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

因此，由上面分析，我們可得出如下結論：為降低RDSS系統(tǒng)地面監(jiān)測接收機的等效噪聲溫度Te，應降低接收機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.結束語

目前，從衛(wèi)星導航系統(tǒng)需要出發(fā)，通過對熱噪聲基本概念、等效噪聲溫度的引入和級聯(lián)網(wǎng)絡等效噪聲溫度的求解，對RDSS系統(tǒng)監(jiān)測接收機等效噪聲溫度進行了分析研究，決定該系統(tǒng)地面監(jiān)測接收機前端低噪聲放大器采用的是低噪聲場效應晶體管放大器，其等效噪聲溫度約40K，增益約60分貝，它由六個管子級聯(lián)而成，噪聲性能好，增益高。作為接收機的前端設備，低噪場放很好地完成了將天線接收到的微弱入站信號進行低噪聲、高增益放大的任務，從而提高了整個RDSS系統(tǒng)的接收靈敏度。

參考文獻

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篇5

關鍵詞：監(jiān)測高爐爐缸溫度；變化

近十年來，高爐爐缸爐底是決定高爐一代壽命的限制性關鍵環(huán)節(jié)，及時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)生嚴重侵蝕甚至燒穿等重大事故，開發(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)量的測溫元件，每個測溫元件由長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)過程中，用最前端的熱電偶測量爐內溫度及其變化，并通過測溫元件各支熱電偶的溫度測量值，用傳熱模型在線辨識和修正導熱系數(shù)。當前端熱電偶損壞后，通過后面幾支熱電偶測量的溫度用傳熱反問題的方法求解出爐襯前端的溫度。每個測溫元件的前端熱電偶損壞時，其埋人爐襯的長度即為該處爐襯的殘存厚度。根據(jù)專家經(jīng)驗，判斷出此處的爐襯損壞程度，采取相應措施進行處理。

1.2 電阻法爐襯測厚

1.2.1 斷路型電阻測厚元件。由保護層、連接線路、引線和若干個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 短路型電阻測厚元件。由若干個按一定距離排列的電阻所組成，它適用于爐缸部位厚度測量。隨著爐襯不斷被侵蝕，元件前端將被鐵水熔蝕掉，鐵水將成為導電回路的一部分，元件的總電阻也隨之減少。

1.2.3 復合型電阻測厚元件。上述兩種元件按需要進行組合而成，適用于爐腰和爐腹部位厚度測量。

2 系統(tǒng)軟件的設計及功能要求

2.1 系統(tǒng)軟件的設計

2.1.1 數(shù)據(jù)庫的建立和數(shù)據(jù)傳輸接口軟件設計。采用在WindowsXP服務器上安裝SQL SERVER7.0關系型數(shù)據(jù)庫，建立爐缸監(jiān)控實時數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)長期、可靠地保存，十分有利于程序設計。為了把實時數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，使用FORTRAN、JAVA等語言設計應用程序。設計的數(shù)據(jù)傳輸接口軟件又稱為數(shù)據(jù)網(wǎng)關，它完成了VAX機DECnet網(wǎng)絡中實時數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)通訊計算機的采集、處理。

2.1.2 實時監(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，應用Delphi程序設計語言，設計了實時監(jiān)控軟件。該軟件通過調用SQL語言設計的數(shù)據(jù)庫存儲過程，克服了數(shù)據(jù)查詢等待時間長、容易出現(xiàn)用戶等待超時等故障。為維護數(shù)據(jù)庫的安全性，分別定義所有用戶的使用權限，并定時備份數(shù)據(jù)庫，便于系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可迅速恢復。

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，在線實時測量、記錄爐內不同位置溫度的數(shù)據(jù)，通過對這些記錄數(shù)據(jù)及控制系統(tǒng)內其它控制點數(shù)據(jù)的采樣，并設計、運行相關的模型，實現(xiàn)高爐爐缸侵蝕的實時監(jiān)控與分析。

高爐爐缸內襯侵蝕狀態(tài)定制系統(tǒng)的功能要求如下；（1）以分鐘時間間隔采集、記錄高爐爐缸各溫度檢測點的瞬時值，通過數(shù)據(jù)預處理并建立相關的歷史數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫中設計有上、下限監(jiān)視值、模型要求的相關數(shù)據(jù)和狀態(tài)。（2）具有分層棒狀圖、歷史趨勢等圖形顯示功能。顯示圖形可以向前、后自由翻頁，可以壓縮或拉伸，能夠自由定義時間坐標。（3）根據(jù)各點溫度及傳熱理論建立爐底、爐缸等溫線數(shù)學模型，并用5個剖面圖形畫面顯示。（4）利用原有的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、本項目采集的數(shù)據(jù)和部分人工輸入數(shù)據(jù)，完成部分數(shù)據(jù)處理和技術計算，如熱負荷計算。（5）實現(xiàn)報表打印，圖形、畫面拷貝。

3 治理措施及其效果

3.1 強化爐外、爐內操業(yè)

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

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；二是開鐵口時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風；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。五是提高炮泥質量，穩(wěn)定鐵口操作，適當做深鐵口。

3.2 壓漿處理

消除氣隙，杜絕煤氣竄動，降低耐材溫度，最有效的方式是進行嚴格受控條件下的壓漿維護。壓漿是一項高風險措施。因此，實施前要制定詳細的方案，包括灌漿料種、開孔的位置、開孔的直徑及深度、灌漿的壓力和保壓時間等等。

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

4 結語

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

（2）休風、堵響應區(qū)域風口的措施對急劇上升的側壁溫度有叫明顯的控制效果，但對整個生產(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，控制側壁溫度，但風險較大，選擇合理的灌漿孔和科學控制灌漿過程十分重要。

參考文獻

篇6

關鍵詞：大體積混凝土；溫度監(jiān)測；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

中圖分類號：TU37文獻標識碼：A 文章編號：

隨著混凝土結構的應用越來越廣泛，混凝土結構的質量問題也成為人們關心的重點?；炷两Y構問題一般都是指混凝土結構出現(xiàn)裂紋，從而影響了混凝土工程的整體質量。在大型設備基礎的施工過程中，由于混凝土結構具有澆筑量大、體型大、施工條件復雜以及技術標準高等問題，除了保證混凝土自身配比控制的混凝土強度、耐久性等質量指標外，還應該注意由溫度裂縫造成的混凝土自身的質量問題。

一、混凝土芯部測溫系統(tǒng)功能

（1）連續(xù)測溫功能。對于混凝土自身的溫度的變化而言，只是一個簡單的內部反應熱，然后進行熱傳導的瞬態(tài)變化過程。期間不會有其他反應發(fā)生，因此，就不會出現(xiàn)溫度突變的情況。所以，目前混凝土的研究沒有對于實時溫度的測量要求。在確定測定溫度的時間間隔時，只要根據(jù)自身采樣標準并保證可以詳細看出混凝土溫度變化就可以。

（2）超溫報警。大體積混凝土的質量問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)生溫度裂紋的問題。因此，在混凝土芯部的溫度達到臨界值，如果能夠對工作人員進行適當?shù)奶崾?，及時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，提高混凝土澆筑質量。

（3）數(shù)據(jù)查詢。測溫系統(tǒng)在進行測量工作的同時，還能同時將測出的數(shù)據(jù)儲存起來。這樣不但可以為相同結構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)要求生成報表，還可隨著時間變化繪制溫度曲線，從而使大體積混凝土芯部的溫度測量結果數(shù)據(jù)化和形象化。

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

（6）各溫度采集點數(shù)據(jù)循環(huán)顯示。

二、混凝土芯部測溫系統(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干擾強烈影響溫度測量結果的情況。因此，選擇數(shù)字傳感器就可以有效保證上述問題，提高測量的精確度。

在選擇溫度傳感器時，主要考慮以下幾個方面：①連接電路簡單，易于鋪設；②針對不同等級的要求，選擇合理的溫度傳感器的測量精度，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；④在進行多點溫度測量時，如果測量點數(shù)大于輸入通道時，就會因為增加多路復用器而增加開發(fā)成本；⑤與MCU的通信協(xié)議應盡量簡單，從而有效降低軟件開發(fā)難度和開發(fā)成本。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸

2.2.1 現(xiàn)場數(shù)據(jù)短距離傳輸

由于在實際的溫度測量的過程中，有線的測量方案會受到線路限制，而其它無線測量方式，如：藍牙的成本太高、IrDA只能完成點對點的通信。而且在測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x上也因為實際的不同情況而有所區(qū)別?；谏鲜鰡栴}，本測量系統(tǒng)采用nRF401的無線數(shù)傳模塊PTR2000，在合理的成本范圍內，完成了點對多點的無線通信系統(tǒng)，并且可以根據(jù)溫度采用需求向采集節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸請求來獲得測量溫度。

2.2.2 遠程數(shù)據(jù)傳輸

傳統(tǒng)的遠程數(shù)據(jù)傳輸利用INTERNET進行數(shù)據(jù)傳輸，但INTERNET使用花費較高，而應線路鋪設成本較高。隨著GSM網(wǎng)絡的發(fā)展，其本身具有的覆蓋范圍廣、傳播信息量大、使用用戶多的特點，已經(jīng)逐漸成為了遠程數(shù)據(jù)采用的最好選擇。

三、實測設備基礎中心溫度曲線

利用系統(tǒng)針對太重科寶設備基礎進行實際的溫度測量。太重科寶設備基礎位于太重一期重型裝備廠房內，基礎外輪廓尺寸72米*24.5米，基礎底標高—10.2米，為了降低混凝土內外部的溫度差，采用外層覆蓋基礎，同時在基礎內部利用冷卻水管進行降溫。這樣相對較低的溫度差可以引起較低的溫度應力。

為了保證測量結果的可靠性，同時降低測量的工作量。本試驗采用如下的溫度測量方法：從混凝土澆筑完成開始，在混凝土內部溫度上升的階段，每三個小時間對其進行一次巡回監(jiān)測；當發(fā)現(xiàn)混凝土內部溫度達到最高值后開始下降時，就可以每六個小時對其進行一次巡回監(jiān)測；此種監(jiān)測一直持續(xù)7—9天，當混凝土內部的溫度值不再發(fā)生明顯化時，停止對其進行檢測，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，其內部溫度在60h內，發(fā)生劇烈變化，溫度最大值接近55℃；在混凝土澆筑約60h后，混凝土芯部溫度達到最大值并開始下降；由于冷卻管停止供應冷卻水，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，其內部問題呈現(xiàn)平穩(wěn)下降的趨勢。

圖1 實測拱座混凝土芯部溫度變化曲線

四、結語

由于混凝土結構質量對于建筑質量的影響是非常巨大的，因此，如何保證混凝土結構的質量就成為建筑工作者必須解決的問題。在規(guī)范混凝土施工的同時，還同時應該關注混凝土澆筑后的養(yǎng)護，只有這樣才能保證混凝土結構的質量。本文為解決混凝土溫度裂紋問題，提供了一種測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。

參考文獻

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篇7

關鍵詞：大體積混凝土；施工；溫度監(jiān)測；裂縫控制；措施

中圖分類號：TV331文獻標識碼： A

溫度裂縫是大體積混凝土施工不可避免的常見問題之一，無可避免，則反當主動出擊，采取有效的技術措施來防止裂縫的發(fā)生。對材料準備、施工準備及施工技術等進行嚴格監(jiān)督審查，仔細每一個施工環(huán)節(jié)，認真做好混凝土澆筑完工后保溫、測溫、降溫的一整套工作。通過對混凝土內部溫度與環(huán)境溫差進行計算，及時調整混凝土養(yǎng)護措施，將溫度裂縫發(fā)生的概率降到最低，確保建筑物的結構穩(wěn)定性和耐久性達到最佳狀態(tài)。

一、大體積混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因

1、 水泥水化熱

大體積混凝土內部熱量主要是從水泥水化過程中產(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構內不易釋放出來，將會引起急驟升溫。混凝土單位體積內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)關系增長，最終絕熱溫升的時間一般在10d左右，但是由于結構自然散熱的原因，實際上混凝土內部的最高溫度大多發(fā)生在混凝土澆筑后的3～5d左右。

2、混凝土的導熱性能

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

3、 外界氣溫變化

在大體積混凝土結構施工中，大體積混凝土開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部溫度而來的（即混凝土的入模溫度，它是混凝土水化熱溫升的基礎，可以預見，混凝土的入模溫度越高，它的熱峰值也必然越高。工程實踐中在高溫季節(jié)澆筑大體積常采用骨料預冷，加冰拌和等措施來降低澆筑溫度，控制混凝土最高溫升，原因在此）、水化熱的絕熱溫升和結構散熱降溫等各種溫度的疊加之和。當外界溫度升高時，混凝土的澆筑溫度也會升高；如果外界溫度降低，將會增加混凝土的降溫幅度，尤其是在外界氣溫急降時，將會增加外層混凝土和內部混凝土的梯度，這將會對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：化學結合水、物理-化學結合水以及物理力學結合水。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程中，多余的水分蒸發(fā)將會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有關。引起混凝土體積收縮的一個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)生收縮應力即可引起硅的開裂，而且還會隨齡期的增加而發(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。水泥需要滿足低水化熱和抗裂要求，同時為達到設計強度，要有高強度要求。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號的水泥比較適合。

(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，延長放熱時間，降低絕熱溫升值，以減少溫度裂縫?；旌喜牧习ǚ勖夯?、礦渣、燒粘土等。一些外加劑的使用也可以降低絕熱升溫。

2、 配合比的設計

大體積混凝土一般都是通過泵送澆筑，因此根據(jù)泵送要求和降低單位水泥用量兩個方面來考慮配合比的設計。水泥用量一般為 280-300kg/m3，最多不超過 400 kg/m3，根據(jù)資料顯示，水泥用量每減少 10kg，溫度相應降低 1℃。水泥用量砂宜用中粗砂，砂率控制在 40%-50%。石子要求天然級配良好，且骨料的最大粒徑和泵管直徑比應滿足 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。另外細砂的和易性較好，可在粗砂中按粗細比為4:1的比例摻入細砂，塌落度可控制在12-18cm。

3、 合理分縫分塊澆筑

在施工前的設計階段，除了考慮到大體積混凝土施工特點外，還應該綜合考慮大體積混凝土結構的施工方法，采用增配鋼筋和分層澆筑來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、合理分層促進熱量散發(fā)、減少地基約束等方面。跟要慎重對待結構混凝土的結構配筋情況、底面約束情況及施工縫和變形縫的設置位置。

4、 降低混凝土的澆筑溫度

這種方法簡單易行，在工程中使用較廣，有預冷骨料、加冰拌和以及冷卻拌和水等來降低混合料溫度降低石子的溫度，拌和用水加冰塊等方式。當施工季節(jié)氣溫較高時，為了減少澆筑過程中混凝土溫度升高，采取優(yōu)化施工組織，增加澆筑速度。陽光直射導致的，可以采取避光措施，降低施工環(huán)節(jié)中溫度升高。對于季節(jié)不同，在冬季施工時要加以區(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；在夏季施工時，重點在于控制施工過程中混凝土的吸熱。

5、 加強混凝土初期養(yǎng)護

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度增長緩慢，其彈性模量的發(fā)展也相應的增長緩慢。如果初期養(yǎng)護措施不到位，則極易出現(xiàn)裂縫。對于大體積混凝土的初期養(yǎng)護，主要在于保溫和保濕?；炷羶韧鉁夭钏斐傻臏囟忍荻纫鸬膽κ窃斐苫炷帘砻媪芽p的主要原因之一，故在澆筑混凝土后應及時采取保溫措施以降低結構物內外溫差，減少混凝土表面的裂縫?；炷恋氖湛s也是混凝土表面產(chǎn)生細小裂縫的主要原因，為防止混凝土水分過快的散失產(chǎn)生干縮裂縫，避免混凝土結構外界環(huán)境的干濕交替，應在混凝土澆筑后，及時的采取保濕措施，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鍵之一。為保證混凝土施工質量，在澆筑完成后，需要專業(yè)人員隨時對混凝土的溫度變化動態(tài)進行記錄和掌握，對混凝土溫度進行合理監(jiān)控，使養(yǎng)護工作更加的科學有效。

1、測溫設備

在實際工程測量中，常用的測溫方法主要包括兩種：（1）預留測溫孔，使用玻璃溫度計進行測量，該測量方法技術含量低、精準度差、操作不便；（2）采用熱電阻、熱電偶等進行測量，通過現(xiàn)場逐點測量或將測溫點引至中控室實現(xiàn)集中測量，保證了測量的準確性和連續(xù)性高。

2、溫度測點的設置

溫度測點的平面設置要堅持“突出重點，兼顧全面”的原則，將底板內部溫度最高的部位作為重點，布置較密集的測點，同時，兼顧板的邊緣、坑、井邊等部位均勻布置測點。

3、溫度傳感器立面布置

溫度傳感器的設置視底板厚度進行具體分析，一般在底板的底面、中間部位、頂面等不同位置設置3～4 個溫度傳感器。通常來說，板內最高溫度多出現(xiàn)在中間部位偏下的位置。

4、 測溫方式

在混凝土澆筑成型后，派專人對混凝土表面溫度和結構中心溫度進行檢測，測溫時間不少于14d。初期每1～2h 測溫一次，持續(xù)到溫升趨于平衡的降溫階段，每3～4d 測溫一次，此后逐漸延長時間。當混凝土內部溫度與外界溫差超過25℃時，則需要采取措施降溫；若小于25℃時，則可停止測溫。

5、溫度控制措施

（1）依據(jù)監(jiān)測到的溫度情況和外界氣溫變化，及時調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）對于底板集水坑、電梯井側壁等不易保溫的部位，要加強保溫。

（3）養(yǎng)護期間，根據(jù)實測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，應立即補水養(yǎng)護。

（5）遇寒潮時應相應調整養(yǎng)護方案。否則混凝土的徐變變形來不及

發(fā)揮出來，應力松弛較少，表面極易開裂。

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，我們應該明白裂縫的出現(xiàn)不僅會降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，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，我們在施工中，應充分認識到裂縫的出現(xiàn)對建筑物的危害性，采取各種有效的措施和合理的處理方法來預防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，不斷提高混凝土的澆筑質量，以滿足建筑結構安全穩(wěn)定的要求。

參考文獻：

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關鍵詞：高壓設備；無線無源；溫度監(jiān)測系統(tǒng)

中圖分類號： TM855 文獻標志碼 A

第一章 高壓設備建立無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)的必要性分析

變電站維持日常運行最為基本的就是高壓設備，而高壓設備在運行過程中會因為環(huán)境的不斷惡化、線頭接口處磨損過度或者開關觸點出現(xiàn)松動等情況導致出現(xiàn)故障，從而引發(fā)設備發(fā)熱，而高壓設備因為是特殊設備，不能夠認為進行監(jiān)測，所以就必須建立無線無緣溫度監(jiān)測系統(tǒng)對高壓設備進行實時監(jiān)測，以便在出現(xiàn)發(fā)熱的時候及時發(fā)現(xiàn)進行解決，避免因為設備過熱導致運行障礙，甚至火災。

在實際的運行過程中，變電站的高壓設備比較容易發(fā)生局部溫度上升而導致設備運行異常故障，這類故障必須及時發(fā)現(xiàn)，否則會出現(xiàn)惡化，設備也會因為溫度太高而作廢，那樣就會產(chǎn)生不必要的損失。造成高壓設備出現(xiàn)過熱最為主要有三個方面：第一是高壓設備的部分觸點承受的最大電流過大，有的高達4000A，那么在正常運行的時候會因為時間過長導致溫度過高，最終導致全部設備出現(xiàn)故障。第二是高壓設備在進行長期的運行過程中，設備的開關觸點會因為電阻過大而產(chǎn)生過熱，造成內部熱循環(huán)，最終導致內部溫度過高，設備運行發(fā)生故障。第三是高壓設備在高壓柜中會存在裸漏高壓，并且高壓設備中內部空間過小，會產(chǎn)生各種故障，這也是導致高壓設備溫度過高最為關鍵的原因之一。

第二章 高壓設備無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)的建設分析

2.1系統(tǒng)總體建設分析

基于無線無源的高壓設備溫度監(jiān)測系統(tǒng)主要是由智能溫度監(jiān)測系統(tǒng)以及警報系統(tǒng)構成，智能溫度監(jiān)測系統(tǒng)是通過傳感器進行溫度實時監(jiān)測，在進行傳感器的安裝前期會對在設置一個標準值，假若內部溫度高于標準值就會觸發(fā)警報系統(tǒng)，假若內部溫度沒有高于標準值，那么警報系統(tǒng)還是處于休眠狀態(tài)。

鑒于高壓設備是有很多零部件所組成的，所以在進行智能溫度監(jiān)測系統(tǒng)的建設的時候，就必須對高壓設備中容易產(chǎn)生溫度過高的幾個點進行了解，比如高壓設備的觸點、接口母線或者電路電阻等零部件，在對故障點進行明確之后就可以將設置到標準值的傳感器安裝在各個部分。在傳感器安裝完畢之后，就需要通過對高壓設備無源無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)進行最低值的設置，只要高壓設備內部溫度超過了這個設置的最低值，那么高壓設備無源無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)就會發(fā)生警報，在系統(tǒng)中并沒有專門安裝警報系統(tǒng)。

通過對高壓設備進行傳感器監(jiān)測模塊以及警報系統(tǒng)的建設，可以對高壓設備過熱進行很好的控制，在一定程度上可以節(jié)約部分人力資源，對于高壓設備的溫度監(jiān)測成本也是一種降低。

2.2系統(tǒng)軟硬件建設分析

高壓設備無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)在運行的過程中使用的主要硬件是SAW傳感器、無線傳輸（天線）以及溫度采集器。

SAW傳感器是一種溫度傳感器，會因為外界溫度的變化而導致表面固有諧振頻率的變化，從而對溫度實行測量。這種傳感器最為核心的部分就是表面波諧振器，在高壓設備的材料基片中央位置放置一個交叉換能器，在其兩側配置兩組周期性組成的多種條件反射器，這樣的設計會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入的時候作為接收模塊。通過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)的高階項近似為零，實現(xiàn)固有諧振頻率與溫度的近似線性關系，只要獲得固有諧振頻率就可確定其溫度。當有入射波進入設備內部的時候，在入射波消失之后就會產(chǎn)生一種逐漸衰減的震蕩信號，從而進行溫度檢測，所以SAW傳感器可以作為高壓設備的無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)中的監(jiān)測器件。

無線傳輸部分是利用天線來進行傳輸?shù)?，天線可以看成是一種溫度變換器，將高壓設備內部溫度進行傳輸，將其和前文所述的溫度傳感器進行連接，就可以使高壓設備內部溫度通過天線傳輸?shù)綔囟葌鞲衅鳎坏囟冗^高就會觸發(fā)后面的警報結構，使之發(fā)出警報聲。但是這種傳輸方式也存在一定的不足，天線自身在進行溫度傳輸?shù)臅r候會消耗部分熱能，會導致溫度傳感器最終接受的溫度和高壓設備內部溫度存在部分誤差。

溫度采集器在高壓設備無線無緣溫度監(jiān)測系統(tǒng)中主要是負責接受來自溫度傳感器發(fā)出的溫度數(shù)據(jù)，并且通過對應的科技手段將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔囟缺O(jiān)測中心，這樣就可以使得工作人員隨時隨地的對高壓設備內部溫度進行精確掌握，對于高壓設備溫度平衡也可以進行很好的調節(jié)。

編程開發(fā)工具是利用QT平臺來進行程序的編寫的，在進行程序編寫的時候不需要重新編寫源代碼，只需要對應用程序進行一次性開發(fā)，就可以實現(xiàn)高壓設備無源無線溫度監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)其功能，QT通過其強大的強大的控制功能，對空間資源進行比較方便的控制。

第三章 系統(tǒng)測試

在高壓設備無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)建設完成之后，可以構建出一個模擬的高壓設備運行機構，然后將設計的監(jiān)測系統(tǒng)進行安裝，認為的將高壓設備中的易出現(xiàn)問題的故障點進行溫度調整，然后通過顯示屏觀察高壓設備內部各種溫度所對應的固有頻率，然后對臨界溫度進行監(jiān)測，將臨界溫度設置在SAW傳感器中，以便日后進行實地監(jiān)測。通過系統(tǒng)測試還可以對建立的無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)進行檢查，對其中的設計不足之處進行完善。

結論

高壓設備因為其使用環(huán)境的特殊性，容易因為運行時間過長，導致內部接點出現(xiàn)各種故障，所以必須針對這種現(xiàn)象進行溫度監(jiān)測系統(tǒng)的建設，而且因為高壓設備內部電壓較高，所以監(jiān)測系統(tǒng)必須滿足無線無源，這樣才能保證最終監(jiān)測結果的精確性。本文所建立的無線無源溫度監(jiān)測系統(tǒng)由于技術的問題，肯定還是存在不足，所以各種性能還有待進一步完善。鑒于本人學識有限，在本文的撰寫過程中存在一些不足之處，望各位同仁能夠及時指出，以便日后及時做出修正。

參考文獻

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

篇9

關鍵詞 DS18B20；以太網(wǎng)；溫度采集

中圖分類號TP39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）91-0218-02

在生活和生產(chǎn)過程中有很多時候需要根據(jù)實時的溫度值來做一些決策。比如：森林防火，實驗室科學研究等，尤其在工業(yè)生產(chǎn)中，對溫度數(shù)據(jù)的實時掌握更顯得尤為重要。本系統(tǒng)設計主要以溫度傳感芯片（DS18B20）為核心， DS18B20芯片是一個單總線驅動模式，以時序電路的方式進行復位與讀寫寄存器。下面就系統(tǒng)設計涉及到的主要技術分為四部分進行分析。

1 DS18B20單總線通信協(xié)議

單總線協(xié)議是主機與采集芯片通信的唯一方法。它主要是靠時間片產(chǎn)生不同脈沖信號來相互傳送數(shù)據(jù)。DS18B20可以單總線控制多個采集芯片工作，通過不同的64位ROM標識進行分別控制。

由圖可以看出與DS18B20的通信經(jīng)過一個單線接口，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。主機首先要進行下面五種操作：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其進行功能操作。

2 Linux操作系統(tǒng)驅動

Linux操作系統(tǒng)的最基本功能就是提供一種統(tǒng)一操作驅動硬件的方式，這種操作方式類似于為軟件與硬件之間搭建一個接口，使得應用程序可以用很普通的方式去對硬件設備進行操作

Linux內核是一個整體是結構，因此向內核添加任何東西?；蛘邉h除某些功能 ，都十分困難。為了解決這個問題。引入了內核機制，從而可以動態(tài)的想內核中添加或者刪除模塊。模塊不被編譯在內核中，因而控制了內核的大小。然而模塊一旦被編入內核，就和內核其他部分一樣。這樣一來就會增加一部分系統(tǒng)開銷。同時，如果模塊出現(xiàn)問題，也許會帶來系統(tǒng)的崩潰。

3交叉開發(fā)環(huán)境

嵌入式開發(fā)有其局限性，因其硬件資源過于貧乏，不適合在現(xiàn)有的設備上建立一套適合開發(fā)的系統(tǒng)，所以更多的時候都是采用的開發(fā)模式是交叉開發(fā)（Cross Developping）來開發(fā)嵌入式系統(tǒng)。比較受大多數(shù)開發(fā)人員接受的方式是在PC機（或者工作站）上進行應用程序的開發(fā)工作，而在嵌入式設備上進行應用程序的終端運行。前者稱為宿主機（Host），后者則是目標機（Target）。通常，調試工作也是在宿主機和目標機之前交互進行。

我們通常用Host上的操作系統(tǒng)（如：Wdindows，Linux等）來對嵌入式應用進行支撐，因其有豐富的軟件資源可以提供開發(fā)者進行更便利的開發(fā)。 而Target可用的軟件資源較少，一般用來運行專用的嵌入式操作系統(tǒng)。

基于上述的在Host機與Target機之間進行嵌入式開發(fā)的模式我們稱之為嵌入式交叉開發(fā)系統(tǒng)，主要工具包括以下兩個：

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

2）交叉調試工具：指在Host機上，能夠對Target機上運行的程序進行源碼或匯編級調試的軟件。

GCC（GNU Compile Collection）是一個包含了預處理器、編譯器、匯編器、連接器等組件的強大的工具集合。它在需要的時候調用其他的組件（預處理器、編譯器、匯編器、連接器）。輸入文件的類型和傳遞給GCC的參數(shù)決定了GCC調用具體的哪些組件。對于一般或初級的開發(fā)者，它可以提供簡單的使用方式，即只給它提供C源碼文件，它將完成預處理、編譯、匯編、連接所有工作，最后生成一個可執(zhí)行文件。而對應中高級開發(fā)者，它提供了足夠多的參數(shù)，可以讓開發(fā)者全面控制代碼的生成，這對于嵌入式系統(tǒng)級軟件開發(fā)相當重要。

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

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)文件及存取設備的控制，對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：該目錄包含兩類在程序運行必須使用的庫文件，即以*.so為后綴的庫文件以及以*.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：

1）Linux引導時必需的

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

2）運行時需要的

Passwd、group：如果不使用多用戶，可以不要。

Termcap：終端能力配置文件。

shadow、passwd：文件，可以不要。

inetd.conf：inetd：守護進程的配置文件。

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)類型：Ramdisk上的Ext2fs

Ext2fs是Linux的標準文件系統(tǒng)，是擴展文件系統(tǒng)（或Extfs）的發(fā)展版本。原Extfs所能支持的文件的最大長度為2GB，所能支持的最大文件名稱為255個字符，不支持節(jié)點的索引，并且隨著增加、修改文件內容等操作，指向文件的鏈表會變得混亂無序，給文件系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來很大影響。經(jīng)過在Extfs的基礎上的不斷優(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)保持一致的風格，同時又有了一些新的先進的功能，是事實上的Linux文件系統(tǒng)的標準。

5結論

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

參考文獻

篇10

【關鍵詞】 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)設備檢修經(jīng)歷了故障維修、定期檢修、狀態(tài)檢修三個階段，作為在電力系統(tǒng)輸電、電能轉換和電能消耗中起著控制和保護電路的開關柜，實施狀態(tài)檢修是有必要的。

電網(wǎng)技術的發(fā)展，尤其是傳感器、計算機技術、微電子技術的快速發(fā)展，傳統(tǒng)電力開關柜越來越不能適應現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展要求。網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展使人機對話、系統(tǒng)內各設備間的通信協(xié)作提供了理論基礎[1]。

大多數(shù)高壓開關設備采用封閉結構，散熱條件差，而且長時間工作于高電壓、大電流等惡劣環(huán)境中，很容易引起熱量的積累而導致其內部溫度升高[2]。常規(guī)的測溫方式覆蓋面低、便利性差，有的無法做到實時監(jiān)測，有的引入新的安全隱患，導致事故停電火災頻發(fā)。據(jù)統(tǒng)計，我國每年發(fā)生電力事故，40%由高壓電氣設備過熱所致；而在采用高壓開關柜和電力電纜的供電系統(tǒng)中有70%以上的電纜運行故障是因為連接部位接觸電阻變大、過負荷等引起接頭溫度過高所致。對高壓開關柜連接點的溫度變化進行實時監(jiān)測及預警是非常必要的。

二、系統(tǒng)設計方案

2.1系統(tǒng)設計概述

目前高壓開關柜溫度在線監(jiān)測方法主要有CCD攝像頭監(jiān)測示溫蠟片測溫法、紅外測溫法、光纖測溫法和無線網(wǎng)絡法[3]，由于中壓開關柜內存在大電流、高電壓，電磁環(huán)境極為惡劣等諸多困難因素，現(xiàn)有開關柜測溫技術都存在著各種各樣的局限性。本系統(tǒng)采用聲表面波器件，安裝在開關柜內部，長期運行不會積污，不會引入新的安全隱患。

開關柜從內部結構可分為儀表室、母線室、開關室、電纜室，本系統(tǒng)采集模塊可同時采集和監(jiān)測三室（母線室、開關室、電纜室）的溫度信息。

2.2系統(tǒng)整體方案

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

架構設計。如圖1所示。

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

測量裝置與通訊管理機之間采用CS架構，裝置在接收到管理機主動詢問的測點信息時主動上送各傳感器溫度信息，采用標準Modbus/TC協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信。

為更好的進行數(shù)據(jù)展示，服務器與管理機之間采用BS架構，采用標準Modbus/TCP協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信。

三、硬件設計

3.1溫度傳感器

按照電源供給方式不同，無線傳感器可分為三類，采用特殊設計的聲表（SAW）諧振器，工作時不需要任何電源以及工作在射頻頻段的特性，使得SWA應用于骯臟潮濕、核輻射、有爆炸危險的危險環(huán)境具有很大優(yōu)勢[4]。當有一個特點頻率的電波輸入到聲表諧振器，諧振器輸出的電波信號頻率會隨著環(huán)境溫度的變化而變化，利用諧振器的這個特性，通過采集諧振器輸出頻率，就可以得到對應的環(huán)境溫度。

3.2通訊集中器的設計

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，可以實現(xiàn)串口設備到以太網(wǎng)的自動信息采集和通信協(xié)議轉換，以及基于以太網(wǎng)的通信管理，滿足計算機監(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)場控制的通信擴展 設備。該裝置既可以通過串口也可以通過以太網(wǎng)接口實現(xiàn)與上級系統(tǒng)或與下級設備通信的功能，根據(jù)需要進行組合，給實際工程應用帶來了極大的靈活性。

四、軟件設計

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。模塊結構如下。

數(shù)據(jù)收發(fā)模塊：該模塊主要負責測點數(shù)據(jù)的讀取。

診斷分析模塊：根據(jù)讀取的測點信息進行診斷分析，判斷當前的測點狀態(tài)，給出判斷結果，當達到預設的告警值時，裝置進行聲光告警。

數(shù)據(jù)保存模塊：為方便查看，所有的溫度信息都進行保存。

數(shù)據(jù)回放模塊：可以通過查看保存的歷史溫度信息來判斷開關柜運行情況。

數(shù)據(jù)顯示模塊：通過界面實時查看當前各測點信息及當前各點狀態(tài)，輔助現(xiàn)地人員對開關柜運行狀態(tài)進行基本判斷。

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)、轉發(fā)與上送功能。軟件采用CS架構與溫度讀取器進行交互，采用標準Modbus/ TCP協(xié)議進行數(shù)據(jù)交互?；谝蕴W(wǎng)技術和標準TCP/IP技術發(fā)展起來的Modbus/TCP，直接安插于ISO七層結構中的第四層的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，在物理層進行傳輸[5]。

為更好的進行數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)展示，所有的測溫數(shù)據(jù)都集中到集中器進行統(tǒng)一上送，統(tǒng)一上送的數(shù)據(jù)既可以作為遠端監(jiān)控，也為部署在遠程的云數(shù)據(jù)平臺進行大數(shù)據(jù)分析提供基礎數(shù)據(jù)支撐。

4.3數(shù)據(jù)展示

監(jiān)測計算器在接收到集中器上送的數(shù)據(jù)后，首先把數(shù)據(jù)存入實時數(shù)據(jù)庫進行保存，最后對集中器數(shù)據(jù)進行比較、展示，方便用戶查看。

五、結語

采用SAW測溫傳感器安全性高、抗干擾能力強，使用Modbus/TCP技術，傳輸速度高且實施價格低廉，可更容易地實現(xiàn)實時監(jiān)控與現(xiàn)場設備的通信。開關柜運用在線測溫裝置可有效檢測開關柜內部溫度，預防開關柜內部過熱事故的產(chǎn)生。

參 考 文 獻

[1] 孫健秧，郭建釗，姚良鑄.中壓智能開關柜技術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.高壓開關柜溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].無線互聯(lián)科技， 2015（4）：38-40.

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