温度监测系统

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温度监测系统范文第1篇

关键词：潜油电泵井下温度压力监测；星点等势法；电流传输信号'

1 概述

潜油电泵井下压力和温度参数的监测对提升采油技术水平，实现对机组进行故障预测与健康管理，保证潜油电泵持续高效稳定的工作，具有着重要的实际价值。

2 总体方案

综合潜油电泵的特点，系统利用星点等势法为井下供电。在井上制作一个三相电抗器作为工星点，并且保证该电抗器的三个绕组各相的参数相同，在电抗器的对称性足够好的情况下，星点相当于零点，电机绕组的中性点与地面电抗器的中性点等电势，三相电抗器可以消除三相高电压不平衡对系统造成的损害，同时在地面星点处叠加直流电压，可以对井下进行直流供电。信号传输通道原理如图1所示。在潜油电泵井下工作环境下，电压容易受到干扰，而且在远距离传输时电缆的阻抗会对传输信号有所影响，而电流信号相对稳定，因此潜油电泵井下温度压力参数监测系统采用两线制4～20mA电流信号进行数据传输。本系统利用铠皮作为地线进行信号传输通道，具有较强的抗干扰能力，无需单独铺设电缆，降低成本。

潜油电泵井下温度压力参数监测系统内部硬件按功能主要可分为供电电路、通道切换电路、滤波电路和数据采集电路等。如图2所示为系统原理图。地面对井下电路进行分时供电，对数据进行采集；滤波单元减小交流电压对监测系统的危害；井下通道切换电路根据地面供电电压不同来切换测量通路；温度和压力变送器输出的电流信号分时通过电缆铠皮传输至地面，并通过三相动力电缆和铠皮连成一个回路。

3 系统硬件设计

3.1 温度压力变送器选型

变送器的性能对潜油电泵井下参数监测系统的信号检测精度和稳定性有着极大的影响，对变送器的选型应满足工作温度下稳定工作，且满足系统设计的性能指标。本文选用西安新敏电子科技有限公司生产的CYB15压力变送器和SBYW温度变送器，这两款变送器均为直流电压供电，二线制4～20mA电流信号输出，适合石油化工领域的工业检测和控制使用。

3.2 通道切换电路

由于系统需要采集温度和压力两个信号量，因此需要在井下设计一个通道切换电路。本系统采用的通道切换电路是由多通道模拟选择开关和电压检测电路两部分所组成。以电流信号作为传输媒介，对温度和压力进行分时数据采集。如D3所示为通道切换电路。ADG5404是一款互补金属氧化物半导体（CMOS）模拟选择开关，内置4个单通道。并且它具有转换时间快、小于10欧姆导通阻抗、工作输入电压范围宽等特点。导通电阻曲线在整个模拟输入范围都非常平坦，可确保开关信号时拥有出色的线性度和低失真性能，完全符合本系统研制要求。

采用LM293芯片是因为其产生的时序时间可控，本系统设置切换时间为20s。在上位机程序上采用的是切断井下供电延时1s再重新启动来达到消除时间累积的目的。ADG5405芯片通过加载在A0与A1端的时序信号来选通具体的导通端口。本系统应用的是两个参数，只需要两路导通即可，所以应用LM293作为ADG5404的时序触发信号，在LM293的第3引脚输出信号并连接到ADG5405的A0与A1管脚，如此便产生了00与11的时序信号，以此来导通S1与S4两个端口，从而实现通道的选择，使得温度和压力可以分时段切换传输。

3.3 滤波电路设计

潜油电泵井下监测系统需要滤波器来消除变频供电在电机星点中产生的高电压和三相短路接地时在星点产生的极高脉冲电压，保证装置的长时间高效稳定的工作。滤波电路如图4所示。本文采用串联电抗及并联电容的方法来抑制高电压和高脉冲电压，从而有效地保护井下温度压力变送器。

3.4 温度压力采集电路设计

温度压力采集电路主要通过AD7705芯片和LPC2378单片机来完成。AD7705采用了Σ-Δ技术，可以获得16位无误码数据输出。具有两个全差分输入通道，可编程单极性或双极性输入，前端可编程增益等功能。AD7705具有高分辨率、抗噪声、自校准、低功耗等特点，十分适合仪表测量和工业控制等领域的应用。图5所示为本系统数据采集电路。

LPC2378是通过模拟的SPI通信方式以普通I/O接口与AD7705进行连接。D1是稳压管，D2是肖特基二极管，其作用是为了防止电流过大将AD芯片烧坏。选择R1、R2是为了增加采样精度。AIN（+）为信号输入端，AIN（-）通过+5V电压、固定电阻R4、R5和可调电阻R3形成一个伪差分通道。通过调节R3可防止数据在输入端和输出端边界时导致转换的数据失真，使AD转换的精度到达最高从而使其适应每套系统下不同的电流。

4 系统软件设计

本系统软件部分采用C语言编程实现，程序采用模块化研制，具有可读性强、移植性高的特点。潜油电泵井下温度压力参数监测系统使用NXP公司的LPC2378，该芯片具有抗干扰性强、支持在线编程、低功耗、价格低等特点。其软件部分主要分为两部分，其中一部分控制井下电源信号的变化，用于数字滤波、参数采样和数据发送。另一部分主要完成信号采样、故障处理等功能。如图6所示就是主程序的软件流程图。系统上电后，先进行初始化系统配置，然后开始读取当时的时间参数，此时单片机控制继电器接通60V直流电，开始测量温度参数，测量20s后，将采集到的时间和温度参数进行发送。然后将继电器切换到90V直流电通道，开始测量压力参数。再将压力参数进行发送。

5 实验结果

本文设计的潜油电泵井下温度压力参数监测系统在实验室中进行了模拟工作试验。试验采集了大量有效数据，数据分析表明该系统具有较高的精确度和稳定性，可以证明本文中所研究的系统可以在正常的工作环境下稳定工作，并且能够保持温度压力测量的准确性。经过多次测试，该系统表现稳定可靠。所测得的数据如表1所示。

6 结束语

本文对潜油电泵井下温度压力参数监测的硬件主要模块和软件主程序做了详细讲述。结合潜油电泵的特点，提出采用两线制电流信号传输井下数据，通过地面系统对井下监测系统进行供电，通道切换电路对温度和压力进行分时采集。电路调试已经完成，实验所得数据满足需求，并且具有较高的稳定性和精确度，具备现场的试验条件。

参考文献

[1]张文.井下信号传输与调理方法研究[D].哈尔滨工程大学，2013.

[2]叶欣.潜油电泵井下温度压力在线监测系统研究[D].西安石油大学，2013.

[3]付岳峰.潜油电泵井井下压力温度测试系统研究[D].西安：西安石油大学，2008.

[4]王志平.井下数据采集与传输方法研究[D].黑龙江：哈尔滨工程大学，2011.

[5]蒙丽娜.电泵井下测试系统研究[D].西安：西安石油大学，2010.

作者简介：白山（1959-），男，教授级高工，硕士生导师，研究方向为特种电机及其控制。

温度监测系统范文第2篇

关键词： 光纤传感器； 拉曼散射； 电力电缆； 载流量/温度

中图分类号： TP 212文献标识码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2013.01.015

引言 随着经济社会的发展，对电的需求量越来越大，水电、火电、可再生发电系统、城市变电的大规模建立，电缆输电任务随之加大，如何来保证电缆的安全正常有效的运营，保障电缆资产价值，成为一种迫切需要解决的问题。电缆运行不安全因素主要为电缆在运行时电缆发热，导致电缆温度过高致使电缆发生火灾。光纤传感技术是伴随着光导纤维和光纤通信技术发展而另辟新径的一种崭新的传感技术。光纤传感具有抗电磁干扰、灵敏度高、安全可靠、耐腐蚀、可进行分布式测量、便于组网等诸多优点。目前国内外研究机构用光纤传感监测技术对电力电缆在线测温及载流量[1]的安全监测的研发和应用大多还处于初期研究阶段，应用也基本停留在对个别设备和某个部件的监测上。比如Micron Optics公司推出的光纤点式测温系统实现对风力发电机组的温度检测。基于拉曼分布式光纤温度传感技术的分布式光纤载流量/温度安全监测系统，不仅具有普通光纤传感器的优点，而且还具有对光纤沿线各点的载流量/温度的分布式传感能力。利用这种特点可以连续实时测量光纤沿线几十公里内各点的温度。定位精度≤1 m，测温精度可达1 ℃，非常适用于高压电力电缆的载流量/温度传感监测的应用场合。1系统工作原理分布式光纤载流量/温度安全监测系统由拉曼分布式光纤测温传感器、感温光缆、载流量软件以及电流记录仪组成。拉曼分布式光纤测温传感器[24]能对电力电缆全线温度进行周期性实时在线监测，对极易出现故障的电缆接头进行重点监测。该项技术利用光纤作为传感器，将光纤直接敷设在被测物体表面，在一定条件下被测物体各个位置的温度信号会以光波的形式回传到光纤端部，最终被提取并显示出来。这种技术只需一根或几根光纤就可以监测长达数十公里的线型设备或点式设备。光纤的拉曼散射与温度有着密切的关系。依据光时域反射测定法[5]，将短促的激光脉冲按精确的时间间隔注入光纤之中。在同一根光纤中，散射光的强度随时间呈现出指数衰减。如果知道光在光纤中的传播速度，就能计算出距离。从该指数衰减的偏差就能得出温度。光纤既是该信号的生成器，又是该信号的渠道。反射光被分流到传感器中来加以解码。在光纤测温系统连接的监控屏上能同时显示距离和温度数据。利用此技术把光纤与被测高压电缆采用接触方式安装，测出高压电缆表面温度，根据表面温度，电缆结构，辐射环境等因素，精确计算出电缆的线芯温度，通过线芯温度计算出通过线芯的载流量，并给出电缆对应分区的最高温度，电缆的运行温度和电缆的负荷水平，对温度异常点进行报警。光学仪器第35卷

第1期杨斌，等：分布式光纤载流量/温度安全监测系统的研究

温度监测系统范文第3篇

关键词：igBee；无线通信；CC2430；温度监测

Warehouse Temperature Monitoring System Based on igBee Technology

CHEN Weige1,YAN Youyun1,CHEN Chaojun2

(1.Electrical Engineering and Autornation School,Henan Polytechnic University,Jiaozuo,454003,China;[J]2.Jiaozuo Sanhelizhong Power Co.Ltd.,Jiaozuo,454003,Chinaオ

Abstract：The development of communication and sensor technology speeds up the stride in industrial automation forward.As a communication means,wireless technology has broad application perspective.This paper focuses on the study of igBee technology network topology and research on CC2430,using igBee technology to the storage temperature monitoring to remote monitoring purposes.eywords：igBee;wireless communication;CC2430;temperature monitoringオ

我国是一个农业大国，每年都有大量的新粮收获也有部分陈粮积压，由于储存不当造成大量的粮食浪费，给国家和人民造成巨大的经济损失。为了减少损失，以往采取用人工的办法定期对粮食进行晾晒、通风、喷洒药剂等，防止因存储不当引起虫害，但这样做消耗人力和财力，且效果不佳，发霉变质等现象仍然仔在。

随着科学技术的发展，传统的人工定期定点查看粮仓温度的方法，已逐渐被电子监测温度设备所取代。本文设计了一套粮仓温度监测系统。采用igBee技术的无线通信网络对仓库各点温度进行监测，管理者可以在控制室随时了解仓库现场的信息，使粮仓管理实现自动化、智能化。

1 igBee技术的分析与研究

在工业控制、环境监测、商业监控、汽车电子、家庭数字控制网络等应用中，系统所传输的数据通常为小量的突发信号，即数据特征为数据量小，要求进行实时传送，如采用传统的无线技术，虽然能满足上述要求，但存在着设备的成本高、体积大和能源消耗较大等问题，针对这样的应用场合，人们希望利用具有成本低、体积小、能量消耗小和传输速率低的短距离无线通信技术。igBee技术就是在这种需求下产生的。它是具有成本低、体积小、能量消耗小和传输速率低的无线通信技术，其中文译名通常称为“紫蜂”技术。

igBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。在igBee技术中，其体系结构通常由层来量化它的各个简化标准。每一层负责完成所规定的任务，并且向上层提供服务。各层之间的接口通过所定义的逻辑链路来提供服务。igBee技术的体系结构主要由物理(PHY层、媒体接人控制(MAC层、网络/安全层以及应用框架层组成，其各层之间如图1所示。

PHY层的特征是启动和关闭无线收发器，能量检测、链路质量、信道选择、清除信道评估，以及通过物理媒体对数据包进行发送和接收。MAC层的具体特征是信标管理、信道接入、时隙管理、发送确认帧、发送连接及断开连接请求，且为应用合适的安全机制提供方法。

igBee技术有星型和对等两种拓扑结构，每种都有自己的组网特点。本设计根据系统特点，选用组网结构简单的星型网络结构，尽管该方式只能组建包含较少的无线接点的无线网络，但已经能够满足系统的需要。

星型拓扑结构有一个叫作PAN主协调器的中央控制器和多个从设备组成，主协调器必须是一个具有完整功能的设备，从设备可以使完整功能设备，也可以是简化功能设备。当一个具有完整功能的设备(FFD第一次被激活后，它就会建立一个自己的网络，让自身成为一个PAN主协调器。所有星型网络的操作独立于当前其他星型网络的操作，通过选择一个PAN标识符确保网络的惟一性。―旦选定了―个PAN标识符，PM主协调器就会允许其他从设备加入到它的网络中，无论是具有完整功能的设备，还是简化功能的设备都可以加入到这个网络中。在星形拓扑结构中，PAN主协调器是主要的耗能设备，而其他从设备均采用2节干电池供电。

2 系统硬件设计

2.1 igBee芯片介绍

CC2430出自挪威Chipcon公司,是一款真正符合IEEE802.15.4标准的片上igBee产品。该芯片延用以往CC2420芯片的结构，在单个芯片上集成igBee射频(RF）前端、内存和微控制器。它使用一个8位MCU(8051，具有32/64/128 kB可编成闪存和8 kB的RAM，还包含模/数转换器(ADC、几个定时器、AES-128安全协处理器、看门狗定时器、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路。

CC2430还有21个可编程的I/O口引脚，P0、P1口是完全的8位口，P2口只有5个可使用的位。通过软件设定一组SFR寄存器的位和字节，可使这些引脚作为通常的I/O口或作为连接ADC、计时器或USART部件的设备I/O口使用。其I/O口引脚功能如下：

1～6脚（P1.2～P1.7）：具有4 mA输出驱动能力；

8，9脚（P1.0，P1.1）：具有20 mA的驱动能力；

11～18脚（P0.0～P0.7）：具有4 mA输出驱动能力；

43～46，48脚（P2.0～P2.4）：具有4 mA输出驱动能力。

CC2430芯片采用0.18 μm CMOS工艺生产，工作时的电流损耗为27 mA；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27 mA或25 mA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。

2.2 系统硬件电路

该系统采用星状无线网络系统，系统只有一个网络协调器和若干个RFD节点。网络协调器安装在有人值守的监控室，负责建立网络和管理网络，并显示当前整个网络的状况，且把收到的数据发送到计算机中。RFD负责安装在各个仓库中，负责采集温度值，然后定期或有中断时，把数据发送给网络协调器。监控人员在控制室通过显示器就可以对仓库温度进行监视，无须到仓库现场。

网络协调器有CC2430、串口部分、天线、按键和显示模块组成。天线用的是非平衡天线，它与非平衡变压器连接，使天线性能更好。CC2430模块通过天线接收到信号后，通过SPI口直接输出到液晶显示器上。串口部分用UART模块，UART再外接一个RS 232模块用于连接计算机，给计算机传输数据，将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用。所连接的计算机的作用是用来观察串口输出的数据。

RFD节点有CC2430、温度传感器和天线组成。节点通过温度传感器TC77检测所处环境的温度，然后通过天线发送给网络协调器。温度传感器使用TC77，它是Microchip公司生产的串联可访问数字温度传感器，特别适合于廉价，小尺寸的应用中。温度数据从内部温度敏感元件转换而来，随时都可以转化成13位数字。

为了减少对其他设备和系统的干扰和影响，在保证设备能够正常地工作的条件下，每个设备的发射功率应尽可能地小。通常，igbee的发射功率在0～+10 dBm,通信距离范围为10 m，可扩大到约300 m，其发射功率利用设置的相应服务原语进行控制。本设计中RFD节点的最小发射功率为-3 dBm。

在网络协调器端，为保证设备能正常接收到RFD节点发射的信号，其有用信号不能太大，否则，将造成接收信息堵塞，不能正常地接收。通常接收端的有用信号的最大输入电平就是有用信号的最大功率值，本设计接收机的最大输入电平值为-20 dBnb。

3 系统软件流程

系统软件分主机和分机两部分，主机作为全功能系统，负责网络协调和人机对话，分机作为简单功能系统，等待主机命令，传输本机点数据。其系统流程如图2所示。

4 结 语

igBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，其有广泛的应用前景。该系统是在归纳国内外研究成果的基础上，采用igBee技术构建的无线传感器网络，实现对仓库温度的监测，具有组网简单、系统花费少、扩展网络容易、通讯稳定、无需支付网络费用等优点。在实际中有很好的应用价值。

参 考 文 献

［1］李文仲，段朝玉.igBee无线网络技术入门与实战［M］.北[LL]京:北京航空航天大学出版社,2007.

［2］蒋挺，赵成林.紫蜂技术及其应用［M］.北京：北京邮电大学出版社,2006.

［3］孙利民，李建中，陈渝,等. 无线传感器网络［M］.北京：清华大学出版社，2005.

温度监测系统范文第4篇

【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】

［1］高人伯.数据仓库和数据开采相结合的决策支持新技术.计算机世界.

［2］任玉珑,王建,牟刚.基于ca模型的电力设备全寿命周期成本研究.工业工程与管理，2008,(5)：56-70.

［3］赵新民.智能仪器原理及设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1990.

［4］吴正毅.测试技术与测试信号处理.北京：清华大学出版社，1988.

［5］陈焕生.温度测试技术及仪表.北京：水利电力出版社，1987.

温度监测系统范文第5篇

关键词 DS18B20；以太网；温度采集

中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）91-0218-02

在生活和生产过程中有很多时候需要根据实时的温度值来做一些决策。比如：森林防火，实验室科学研究等，尤其在工业生产中，对温度数据的实时掌握更显得尤为重要。本系统设计主要以温度传感芯片（DS18B20）为核心， DS18B20芯片是一个单总线驱动模式，以时序电路的方式进行复位与读写寄存器。下面就系统设计涉及到的主要技术分为四部分进行分析。

1 DS18B20单总线通信协议

单总线协议是主机与采集芯片通信的唯一方法。它主要是靠时间片产生不同脉冲信号来相互传送数据。DS18B20可以单总线控制多个采集芯片工作，通过不同的64位ROM标识进行分别控制。

由图可以看出与DS18B20的通信经过一个单线接口，在单总线接口方式下，在ROM操作未建立之前不能使用寄存器操作和控制操作。主机首先要进行下面五种操作：1）Read ROM；2） Match ROM；3）Search ROM；4）Skip ROM；5）Alarm ROM这五种操作中的一种之后才能对其进行功能操作。

2 Linux操作系统驱动

Linux操作系统的最基本功能就是提供一种统一操作驱动硬件的方式，这种操作方式类似于为软件与硬件之间搭建一个接口，使得应用程序可以用很普通的方式去对硬件设备进行操作

Linux内核是一个整体是结构，因此向内核添加任何东西。或者删除某些功能 ，都十分困难。为了解决这个问题。引入了内核机制，从而可以动态的想内核中添加或者删除模块。模块不被编译在内核中，因而控制了内核的大小。然而模块一旦被编入内核，就和内核其他部分一样。这样一来就会增加一部分系统开销。同时，如果模块出现问题，也许会带来系统的崩溃。

3交叉开发环境

嵌入式开发有其局限性，因其硬件资源过于贫乏，不适合在现有的设备上建立一套适合开发的系统，所以更多的时候都是采用的开发模式是交叉开发（Cross Developping）来开发嵌入式系统。比较受大多数开发人员接受的方式是在PC机（或者工作站）上进行应用程序的开发工作，而在嵌入式设备上进行应用程序的终端运行。前者称为宿主机（Host），后者则是目标机（Target）。通常，调试工作也是在宿主机和目标机之前交互进行。

我们通常用Host上的操作系统（如：Wdindows，Linux等）来对嵌入式应用进行支撑，因其有丰富的软件资源可以提供开发者进行更便利的开发。 而Target可用的软件资源较少，一般用来运行专用的嵌入式操作系统。

基于上述的在Host机与Target机之间进行嵌入式开发的模式我们称之为嵌入式交叉开发系统，主要工具包括以下两个：

1）交叉编译工具：指在Host机上，能够编写源程序并且编译成可以在Target机上运行的可执行程序的软件；

2）交叉调试工具：指在Host机上，能够对Target机上运行的程序进行源码或汇编级调试的软件。

GCC（GNU Compile Collection）是一个包含了预处理器、编译器、汇编器、连接器等组件的强大的工具集合。它在需要的时候调用其他的组件（预处理器、编译器、汇编器、连接器）。输入文件的类型和传递给GCC的参数决定了GCC调用具体的哪些组件。对于一般或初级的开发者，它可以提供简单的使用方式，即只给它提供C源码文件，它将完成预处理、编译、汇编、连接所有工作，最后生成一个可执行文件。而对应中高级开发者，它提供了足够多的参数，可以让开发者全面控制代码的生成，这对于嵌入式系统级软件开发相当重要。

基本上现在嵌入式系统都是在GNU工具链上来配置交叉工具，并且进行大部分的开发和调试工作。

4根文件系统

根文件系统一直是Linux系统的重要组成部分，主要用于数据文件及存取设备的控制，对文件和目录的分层组织以及数据缓冲等控制。

4.1根文件系统重要目录介绍：/lib目录和/etc目录

/lib目录：该目录包含两类在程序运行必须使用的库文件，即以*.so为后缀的库文件以及以*.so.version为后缀的主修版本链接文件。

/etc目录：该目录的主要组成部分是系统配置文件，主要有两类：

1）Linux引导时必需的

initab：init进程的配置文件，rc.sh，fstab需要mount的文件系统。

2）运行时需要的

Passwd、group：如果不使用多用户，可以不要。

Termcap：终端能力配置文件。

shadow、passwd：文件，可以不要。

inetd.conf：inetd：守护进程的配置文件。

nsswitch.conf：Glibc的nss配置文件。

4.2 Linux 嵌入式系统常用根文件系统类型：Ramdisk上的Ext2fs

Ext2fs是Linux的标准文件系统，是扩展文件系统（或Extfs）的发展版本。原Extfs所能支持的文件的最大长度为2GB，所能支持的最大文件名称为255个字符，不支持节点的索引，并且随着增加、修改文件内容等操作，指向文件的链表会变得混乱无序，给文件系统的稳定性带来很大影响。经过在Extfs的基础上的不断优化、修改和整合，发展成了比较稳定可靠的Ext2fs文件系统，它不仅与原有的UNIX的文件系统保持一致的风格，同时又有了一些新的先进的功能，是事实上的Linux文件系统的标准。

5结论

本文着重对基于局域网的温度监控主要技术的介绍，系统功能的实现主要是对室内温度进行一般性监控以便根据自身的需要进行温度调节或者其他。但局限性毕竟存在，如对温度数据需要高精度掌控的地方可以更换采集芯片，以满足对温度掌控的要求。

参考文献