温度监测系统精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇温度监测系统范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

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

[1] 薛清华.高精度多通道温度测量技术研究[D].武汉：华中科技大学，2007.

[2] 付立华，张晓玫，潘龙飞.基于LabVIEW的多通道温度实时监测系统[J].仪表技术，2012（12）：38?40.

[3] 汤锴杰，栗灿，王迪，等.基于DS18B20的数字式温度采集报警系统设计[J].传感器与微系统，2014，33（3）：99?102.

[4] 张拓.无线多点温度采集系统的设计[D].武汉：武汉理工大学，2009.

[5] 任志华，李永红.基于DS18B20的多路温度检测系统设计[J].电子测试，2012（7）：39?42.

[6] 潘方.RS 232串口通信在PC机与单片机通信中的应用[J].现代电子技术，2012，35（13）：69?71.

[7] 李菲，江世明.基于LabVIEW的温度测量系统设计[J].现代电子技术，2014，37（6）：114?116.

[8] 杨高科.LabVIEW虚拟仪器项目开发与管理[M].北京：机械工业出版社，2012.

篇(2)

关键词：温度传感器DS18B20，实时性

 

1、前言

一直以来，温度都是人类生存、物品存储的必要考虑条件。随着科技的发展，温度控制也越来越要求精确化、智能化、网络化和大型化，比如大型库房仓储系统和楼宇火警智能化系统，还有一些对温度要求较高的生产流程也需要对温度进行多点采集和实时控制等。采用单任务循环编程模式设计的温度监测系统已经不能满足这种需要。本文提出并设计了一个以μC/OS-II为操作系统，由多片DS18B20组成的多点温度巡回监测系统有实时性好、硬件电路简单、可扩展性好等优点。

2 方案选择

该系统要完成的基本功能是对多点温度的实时监测。从降低系统功耗集简化线路方面考虑，选用的温度传感器是DALLAS公司生产的单总线可组网的数字式温度传感器DS18B20。相比于最多8片级联的AD7416，DS18B20可扩展的测温点就多的多。每片DS18B20具有唯一的64位序列号，可以多片同时挂接在同一根总线上。DS18B20可以采用寄生电源方式，从数据线上获取能源，降低了系统功耗。DS18B20与单片机的连接如图1所示。。

DS18B20在进行温度转换时，首先要主控制器选定传感器，然后发温度转换指令。在温度转换结束后，DS18B20会将所测的温度与预先设置的报警温度相比较。如果超限，就设置报警标志。在收到主控制器发出的报警搜索指令后，该DS18B20就会响应。这整个过程，对于监测点较多的巡回监测系统，所花费的时间不容忽视。因而，要是找到一种方法，只让系统监测可能超限的点，就可以减少时间，同时降低系统的功耗了。采用模糊推理决策方法，设立8个监测点，每个监测点放3片DS18B20。。这样的话，可以根据每片DS18B20每次测得的温度计算出温度偏差和一个采样间隔内的温度变化，然后根据一个双输入单输出的模糊控制器得到一个控制决策量。根据这个控制决策量，就可以来设置报警级数、增加搜索频率等。故障检测和这个过程差不多，当这个监测点及周围的监测点的温度都有变化时，可以发出报警搜索指令，而只有这片DS18B20异样时，就可能是故障了。

可以说，这个系统的软件代码较复杂，而这个正好可以交给μC/OS-II来实现多任务管理。

3、μC/OS-II在Ateml89c52上的移植

μC/OS-II在Atmel89c52上移植必须满足5个条件，89c52的硬件资源：8051 CPU 32 I/O 口, 3 个定时/计数器, 8个中断源，8 K Flash , 256 BytesRAM。μC/OS-II内核代码最小可以达到2k，使用外扩RAM，在Keil C编译器支持下，89c52完全满足C/OS-II移植及多任务运行要求。。μC/OS-II的移植工作主要包括以下几个内容：

（1）用#define设置一个常量的值 OS_TASK_GROWTH

（2）声明几个数据类型（编译器相关）

（3）用#define声明三个宏

OS_ENTER_CRITICAL OS_EXIT_CRITICAL OSCtxSw

（4）用C语言改写OS_CPU.C中六个简单的函数

主要是任务堆栈初始化函数OSTaskStkInit（），用来初始化任务的堆栈结构，返回的堆栈指针保存在一个全局变量中，最后存储到任务的任务控制块（OS_TCB）。其它5个扩展函数OSTaskCreateHook()、OSTaskDelHook()、OSTaskSwHook（）、OSTaskStatHool()、OSTaskTickHook()必须得声明但没必要包含代码。

（5）改写OS_CPU_A.ASM中四个汇编语言函数

分别是OSStartHighRdy()、OSCtxSw()、OSIntCtxSw()和OSTickISR()。这几个函数主要目的是运行任务和执行任务切换，在任务进入运行态或者退出运行态时，将任务的当前状态值从任务堆栈中恢复或者保存到任务堆栈中。

4、μC/OS-II具体功能的实现

根据本温度巡回监测系统所要实现的功能及工作原理，将应用程序划成6个不同的任务：

1.DS18B20序列号搜索任务

2.DS18B20报警温度设置任务

3.PC机单片机通信任务

4.温度转换任务

5.模糊决策控制任务

6.DS18B20报警故障搜索任务

根据任务的优先级以及完成功能的逻辑顺序，确定任务状态切换如图2所示：

图中六个任务由用户所建，括号内的数字对应的是任务的优先级,箭头所示为可能的任务切换顺序。

μC/OS-II初始化后，通过调用OSStart()启动多任务，七个任务（包括六个用户建立的任务和一个OS定义的优先级最低的空闲任务）都处于就绪态，此时任务就绪表中任务1优先级最高，进入运行态。搜索完所有在线传感器序列号后，调用OSTaskSuspend()，挂起任务自己，进入等待挂起状态。时钟节拍中断时，OS判断此时就绪表中任务2优先级最高，切换，任务2进入运行态。任务2主要设置报警温度限，同样，设置完毕后调用OSTaskSuspend()，挂起任务自己，进入等待挂起状态。时钟节拍中断时，OS判断此时就绪表中任务3优先级最高，切换，任务3进入运行态。任务3、任务4与任务5时本系统的主要工作，同时为保证温度转换过程和模糊决策的连贯性，这3个任务使用同一个信号量。通过调用OSSemPost()来引起任务切换。同时，任务5还可以通过调用OSTaskResume()来恢复任务1的运行。

图2 任务状态切换图

四、结论

基于此设计方案，笔者成功地在μC/OS-II内核上设计完成了温度巡回监测系统，准确实现了序列号搜索、温度转换、报警温度设置、报警、与PC机通信、模糊决策控制等功能。该系统具有硬件电路简单、实时性好、可扩展性好等优点。

参考文献：

1.《嵌入式系统设计与实例开发――基于ARM微处理器和μC／OS-II实时操作系统》，作者：魏洪兴，周亦敏。清华大学出版社，2005.9出版。

2.《 单片机实验与实践教程（一）(第2版)》，作者：万光毅严义 邢春香。北京航空航天大学出版社，2006.07出版。

篇(3)

关键词：单片机 温度 前后台系统 液晶显示

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0160-02

在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。温度采集应用非常广泛：从家居环境，到交通运输；从农业生产，到工业控制；从陆地设备，到航空航天。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。本文以基于单片机的温度监测系统为例进行介绍，希望能收到举一反三和触类旁通的效果。

1 系统功能分析

1.1 基本功能

检测温度、时间；实时显示温度、时间；温限设定及参数存储；过限报警。

1.2 主要技术参数

温度检测范围：-20℃-+99℃；测量精度：≤0.5℃；显示方式：温度：四位显示；时间：YY-MM-DD HH：MM：SS；报警方式：温度过高：红色闪灯；温度过低：绿色闪灯。

1.3 其它要求

参数可调可存储，包括温度上限、温度下限、温度采集周期。

2 系统总体设计

2.1 MCU选型及最小系统

STC89C系列单片机具有高可靠、低成本、低功耗的特点。设计中选用的STC89C58RC型单片机具有最高80M外频；片内32KFlash ROM做为程序存储器；片内1280字节RAM做为数据存储器；拥有片内4个8位I/O接口、3个定时器、1个看门狗、UART接口等资源。

2.2 温度采集模块设计

温度采集模块主要使用DS18B20温度传感器。DS1820 是这样测温的：用一个高温度系数的振荡器确定一个门周期，内部计数器在这个门周期内对一个低温度系数的振荡器的脉冲进行计数来得到温度值。计数器被预置到对应于-55℃的一个值。如果计数器在门周期结束前到达0，则温度寄存器（同样被预置到-55℃）的值增加，表明所测温度大于-55℃。同时，计数器被复位到一个值，这个值由斜坡式累加器电路确定，斜坡式累加器电路用来补偿感温振荡器的抛物线特性。然后计数器又开始计数直到0，如果门周期仍未结束，将重复这一过程。斜坡式累加器用来补偿感温振荡器的非线性，以期在测温时获得比较高的分辨力。这是通过改变计数器对温度每增加一度所需计数的的值来实现的。因此，要想获得所需的分辨力，必须同时知道在给定温度下计数器的值和每一度的计数值。 DS1820内部对此计算的结果可提供0.5℃的分辨力。温度以16bit 带符号位扩展的二进制补码形式读出。数据通过单线接口以串行方式传输。

2.3 实时时钟模块设计

2.4 参数存储模块设计

这里使用非易失EEPROM存储器AT24C64芯片来实现参数的存储功能。它同样采用了IIC总线进行通信。如此将AT24C64与PCF8563做为IIC从机器件共同接入IIC总线，使用两条I/O引脚P2.6和P2.7分别与IIC的SCL和SDA相连。这样既节约了I/O资源，同时也减少了程序设计的工作量。

2.5 报警指示模块设计

3 软件设计

系统中的软件设计采用了前后台系统的思想。利用单片机的中断处理能力，完成前台工作，主要功能是按周期采集温度和中断检测按键输出。后台程序循环处理其它功能，包括界面的显示，时间获取，具体按键码的响应，数据远程传输，参数调整及存储等。

下面，结合总体设计思路，把四个主要模块的软件设计进行简要说明。

3.1 EEPROM存储程序

3.3 温度采集程序

采样周期定时器触发了温度的一次采集。在采集温度过程中主要使用DS18B20的驱动程序进行温度值的获取。函数为：unsigned int ReadTemperature（）；函数的执行过程对DS18B20进行了操作，这些操作包括：温度传感器复位；跳过序列号读取；启动温度转换；等待转换完毕；重新复位温度传感器；跳过序列号读取；启动读取命令；读取温度低有效位；读取温度高有效位；计算温度，返回温度值。

3.4 报警输出程序

报警输出采用I/O控制单色灯闪烁来完成控制。报警的判断在温度监测状态完成，主要工作是将当前采集的温度与参数结构体中的温度上下限进行对比判断，从而决定是否闪灯报警。

4 调试

4.1 IIC总线调试

系统中EEPROM芯片和PCF8563实时时钟芯片均采用IIC总线与单片机通信，在电路设计时采用两条I/O引脚分别与IIC的SCL和SDA相连，在程序设计时首先根据两个器件的特性选定了总线的通信速率范围。

4.2 按键调试

本系统中设计了4个按键。按键的功能在不同界面是复用的，这在程序设计上带来了一定的复杂度。最初按照设计阶段的方案进行编码，程序运行时按键功能并未完全实现，总会出现按键无响应和花屏现象。经过对程序进一步的跟踪，发现了问题出现在按键码处理后未及时清除的错误。更正后问题得到了解决。

4.3 联合调试

当多个模块的驱动程序完成后，系统开发进入了集成阶段。这时也是问题出现最多的一个阶段。每当有新的模块驱动程序加入系统，实现其功能时，就会出现一些符号冲突问题和接口不统一的问题。经过联合整理和优化，问题逐一解决。

4.4 参数设置调试

系统中涉及到了一些参数的设置，如温度上限、下限、采温周期、串口开关。由于现实中这些参数的调整是有一定范围限定和约束的，在代码最终测试阶段完善了这些约束。

5 结语

基于单片机的温度监测是当前工业生产中温度控制的重要组成部分，本系统的设计与实现，可以为进一步开发基于单片机的实用型温度控制系统提供较好的设计基础，具有一定的实际应用价值。

参考文献

[1]高洪志.MCS-51单片机原理及应用技术教程[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[2]赵亮，侯国瑞.单片机C语言编程与实例[M].北京：人民邮电出版社，2003.

[3]1602数据手册.

[4]DS18B20数据手册.

篇(4)

关键词：高压设备；无线无源；温度监测系统

中图分类号： TM855 文献标志码 A

第一章 高压设备建立无线无源温度监测系统的必要性分析

变电站维持日常运行最为基本的就是高压设备，而高压设备在运行过程中会因为环境的不断恶化、线头接口处磨损过度或者开关触点出现松动等情况导致出现故障，从而引发设备发热，而高压设备因为是特殊设备，不能够认为进行监测，所以就必须建立无线无缘温度监测系统对高压设备进行实时监测，以便在出现发热的时候及时发现进行解决，避免因为设备过热导致运行障碍，甚至火灾。

在实际的运行过程中，变电站的高压设备比较容易发生局部温度上升而导致设备运行异常故障，这类故障必须及时发现，否则会出现恶化，设备也会因为温度太高而作废，那样就会产生不必要的损失。造成高压设备出现过热最为主要有三个方面：第一是高压设备的部分触点承受的最大电流过大，有的高达4000A，那么在正常运行的时候会因为时间过长导致温度过高，最终导致全部设备出现故障。第二是高压设备在进行长期的运行过程中，设备的开关触点会因为电阻过大而产生过热，造成内部热循环，最终导致内部温度过高，设备运行发生故障。第三是高压设备在高压柜中会存在裸漏高压，并且高压设备中内部空间过小，会产生各种故障，这也是导致高压设备温度过高最为关键的原因之一。

第二章 高压设备无线无源温度监测系统的建设分析

2.1系统总体建设分析

基于无线无源的高压设备温度监测系统主要是由智能温度监测系统以及警报系统构成，智能温度监测系统是通过传感器进行温度实时监测，在进行传感器的安装前期会对在设置一个标准值，假若内部温度高于标准值就会触发警报系统，假若内部温度没有高于标准值，那么警报系统还是处于休眠状态。

鉴于高压设备是有很多零部件所组成的，所以在进行智能温度监测系统的建设的时候，就必须对高压设备中容易产生温度过高的几个点进行了解，比如高压设备的触点、接口母线或者电路电阻等零部件，在对故障点进行明确之后就可以将设置到标准值的传感器安装在各个部分。在传感器安装完毕之后，就需要通过对高压设备无源无线温度监测系统进行最低值的设置，只要高压设备内部温度超过了这个设置的最低值，那么高压设备无源无线温度监测系统就会发生警报，在系统中并没有专门安装警报系统。

通过对高压设备进行传感器监测模块以及警报系统的建设，可以对高压设备过热进行很好的控制，在一定程度上可以节约部分人力资源，对于高压设备的温度监测成本也是一种降低。

2.2系统软硬件建设分析

高压设备无线无源温度监测系统在运行的过程中使用的主要硬件是SAW传感器、无线传输（天线）以及温度采集器。

SAW传感器是一种温度传感器，会因为外界温度的变化而导致表面固有谐振频率的变化，从而对温度实行测量。这种传感器最为核心的部分就是表面波谐振器，在高压设备的材料基片中央位置放置一个交叉换能器，在其两侧配置两组周期性组成的多种条件反射器，这样的设计会使得交叉换能器既可以作为输出模块，还可以在有电磁波进入的时候作为接收模块。通过合理选择叉指换能器几何尺寸、基片晶体材料及切向，可以使温度系数的高阶项近似为零，实现固有谐振频率与温度的近似线性关系，只要获得固有谐振频率就可确定其温度。当有入射波进入设备内部的时候，在入射波消失之后就会产生一种逐渐衰减的震荡信号，从而进行温度检测，所以SAW传感器可以作为高压设备的无线无源温度监测系统中的监测器件。

无线传输部分是利用天线来进行传输的，天线可以看成是一种温度变换器，将高压设备内部温度进行传输，将其和前文所述的温度传感器进行连接，就可以使高压设备内部温度通过天线传输到温度传感器，一旦温度过高就会触发后面的警报结构，使之发出警报声。但是这种传输方式也存在一定的不足，天线自身在进行温度传输的时候会消耗部分热能，会导致温度传感器最终接受的温度和高压设备内部温度存在部分误差。

温度采集器在高压设备无线无缘温度监测系统中主要是负责接受来自温度传感器发出的温度数据，并且通过对应的科技手段将这些数据传输到温度监测中心，这样就可以使得工作人员随时随地的对高压设备内部温度进行精确掌握，对于高压设备温度平衡也可以进行很好的调节。

编程开发工具是利用QT平台来进行程序的编写的，在进行程序编写的时候不需要重新编写源代码，只需要对应用程序进行一次性开发，就可以实现高压设备无源无线温度监测系统实现其功能，QT通过其强大的强大的控制功能，对空间资源进行比较方便的控制。

第三章 系统测试

在高压设备无线无源温度监测系统建设完成之后，可以构建出一个模拟的高压设备运行机构，然后将设计的监测系统进行安装，认为的将高压设备中的易出现问题的故障点进行温度调整，然后通过显示屏观察高压设备内部各种温度所对应的固有频率，然后对临界温度进行监测，将临界温度设置在SAW传感器中，以便日后进行实地监测。通过系统测试还可以对建立的无线无源温度监测系统进行检查，对其中的设计不足之处进行完善。

结论

高压设备因为其使用环境的特殊性，容易因为运行时间过长，导致内部接点出现各种故障，所以必须针对这种现象进行温度监测系统的建设，而且因为高压设备内部电压较高，所以监测系统必须满足无线无源，这样才能保证最终监测结果的精确性。本文所建立的无线无源温度监测系统由于技术的问题，肯定还是存在不足，所以各种性能还有待进一步完善。鉴于本人学识有限，在本文的撰写过程中存在一些不足之处，望各位同仁能够及时指出，以便日后及时做出修正。

参考文献

[1]骆岩. 高压设备无线温度监测系统的建设[J]. 科技创业家，2014，09：216.

篇(5)

关键词：配电台区；无线自组网；APN；温度远程监测

中图分类号：TM76 文献标识码：A

电力设备安全运行的重要原则是有效的提前预测并做好预防，而不仅是被动的反应。电力设备安全可靠性是超大规模输配电和电网安全保障的重要环节。随着经济快速增长，国家电网的电力供电负荷日益增加，给电网设备带来一系列的安全问题。

配电台区分布广、环境复杂，元件常常因过载、过流、断线或环境等各种因素，造成设备长时间在极端工况下运行、设备元件烧毁、线路烧断等情况，造成较大区域停电甚至更恶劣的情况，因此实现配电台区状态监测是电力企业运行管理部门的重要职责，温度监测是其中最重要内容之一。

1国内现状

电力企业以往进行带电测温主要有三种方法，红外测温仪测温法、接触点贴蜡片测温法和光纤通讯测温法。

手持红外测温仪是由人每天数次去采集每次上百个点的温度，工作量大，极易受光照、气流、灰尘影响，精度低，有些机构空间受限，根本无法测到。

蜡片测温是将蜡片贴在节点上，当温度过高时蜡片变色，需要人眼观察，也存在与红外测温仪测温同样的问题。

光纤测温改进很多，精度最高。测温点单片机将温度数字化后通过光纤传输至集中器，集中器连接到计算机系统，定时数据存储和超温报警。缺点在于光纤在运行几个月后会沉积灰尘等杂质，降低绝缘强度，反而给电力设备安全运行带来更大威胁甚至威胁到人身安全。主要应用在电缆等不带电管道测温，用于配电装置测温时较为复杂，且成本较高。

2设计方案

鉴于以上分析，洛宁供电公司提出电力无线测温的方法，联合南京德软信息科技发展有限公司研发了基于无线自组网传输的配变台区温度远程监测系统，成功解决目前存在的上述问题。

基于无线自组网传输的配变台区温度远程监测系统主要由无线测温终端、无线汇聚终端和主站软件构成。系统可在高压环境下精确测量温度，准确有效地实现实时监测与告警。

3组成介绍

（1）无线测温终端

无线测温终端由高能电池供电，减少高低压之间的电气联系，采用全数字方式工作，温度传感器附着在发热点上，并由一段数据线和无线数据变换器相连接，该终端附着在发热点上并长期工作在高压环境中。无线测温终端把温度信号传送给无线汇聚终端。

（2）无线汇聚终端

无线汇聚终端可以接收多个测温终端发送来的数据，并将数据上传给主站软件。

（3）主站监控软件

主站软件采用C/S与B/S混合架构，主要包括系统建模、数据接口、运行监视、事项监控以及曲线报表等模块，构建成专用的配变台区远程测温软件，实现温度的在线监测和告警。

主站软件遵循CDT规约，支持向调度自动化系统、视频监控系统等提供数据，便于电力企业进行监控集成。

4组网方案（图1）

系统采用国际先进的433组网技术，短程无线自组网，多个测温终端分布在无线汇聚终端的周围，在有效的通讯范围内可以随意添加、删除、移动测温终端。

无线汇聚终端实现和多个无线测温终端采集温度数据的通讯，并可以向无线测温终端发送指令，在整个测温系统中其处于核心地位，由它来调节整个无线通讯的网络。对于是否使用中继站是由测量环境和整个测量的范围以及各无线测温终端所处的测量点位置所决定的，如果所有的无线测温终端与无线汇聚装置在有效的通讯距离内，那么就可以不增加中继站，否则就需要增加中继站。

无线汇聚终端通过APN无线加密网络与主站软件进行双向数据通讯。

5应用分析

系统在洛宁十余个台区进行了安装和现场运行测试，该系统完全符合高压环境仪表的要求，运行稳定，能在高压环境下准确及时处理数据、数据传输和超限告警，如图2所示。

配变台区温度无线远程监控系统可在高温环境下精确测量温度，准确有效地实现了实时监控，将会提高企业工作效率、降低企业运营成本，为企业带来可观的经济效益。同时为达到状态检修而提高供电可靠性，多供少损，改善供电企业形象，增加企业的社会效益。

结语

变电站等具有专用信道条件的场所通讯方式一般为光纤或有线。配电台区等不具有专用信道而需要远距离传输条件场所通讯方式采用运营商提供的APN网络，任何一种都可以将测温数据实时稳定地传到监控中心。

配变台区温度无线远程监控系统能应用到常规变电站、综自站、箱式变、配电台区及站外远距离线路电缆接头等各种形式，500kV及以下等各种电压等级，应用前景十分广阔，全面支撑电力企业设备温度监测，现实意义十分深远。

篇(6)

（1.广州供电局有限公司变电管理一所，广东广州510001；2.常州森隆电力科技有限公司，江苏常州213014；3.上海市电力公司，上海200120）

摘要：MLX90614具有体积小、测温范围宽、高精度、无接触测量等优点，在此提出一种基于MLX90614非接触式母线测温开关柜在线监测预警系统，其采用MLX90614BCI红外传感器模块测量开关柜母线温度，再利用ZigBee无线通信方式将温度数据传递至本地终端。经过实践测试表明，该测温点终端能准确测量母线温度，同时将该温度反馈到本地开关柜终端，通过校正红外发射率进行温度校正的方法，可使测温精度达到±0.5%，能够实现对开关柜母线温度的高精确温度测量和预警，并且能对柜内母线温度异常位置进行准确定位，便于故障状态检修，提高了开关柜运行的可靠性，保障了开关柜系统的安全。

关键词 ：MLX90614；非接触式母线测温；开关柜；在线监测

中图分类号：TN911-34 文献标识码：A 文章编号：1004-373X（2015）12-0105-05

收稿日期：2014-12-15

基金项目：广州供电局有限公司科技项目：基于全生命周期管理的开关柜在线监测预警系统的开发和应用（K-GZM2014-010）

电力系统中，开关柜母线是电气主接线的重要环节，其将配电装置中各个载流分支回路连接在一起，起着汇集、分配和传输电能的作用。高压载流母线常因接触点氧化、接触松动、负荷过大、相间短路、散热环境差等原因而使温度升高，造成开关柜过热故障[1]。由于开关柜内的空间结构狭小，同时母线运行处于高电压状态，直接人工巡查测温不太方便[1]，因此采用一种合适的温度监测方法对开关柜的高压载流母线的温度进行在线实时监测预警是保证开关柜安全运行的重要手段。

采用非接触式母线无线测温对开关柜母线温度监测预警相比其他测温方式具有一定的优势。无线测温系统在实际应用中可靠稳定、体积小巧、结构简单、便于安装且不影响开关柜的结构。无线测温模块在开关柜上应用时，开关柜结构不需要改变，只需在定位安装处打上安装定位孔安装即可，不影响开关柜的各种性能。

目前，国内外电力设备厂家及科研院校都研制出了各种开关柜母线测温无线传输的在线监测预警系统。开关柜无线测温是基于无线测温技术开发的针对开关柜进行测温的系统，可对开关柜的母线排、上下触头、电缆接头等部位温度进行实时在线监测预警，方便运维人员及远程监控中心掌握现场开关设备运行情况。

1 总体设计方案

本文介绍一种基于MLX90614非接触式母线测温开关柜在线监测预警系统，测温点终端采用锂电池供电加上体积小巧的MLX90614BCI 红外测温传感器测温及ZigBee发射模块构成。测温点终端测到温度后，再通过ZigBee无线通信传输到本地终端的ZigBee接收模块，同时本地终端能够显示温度及报警信息。不同的开关柜本地终端通过网络组网将各个开关柜的温度及报警信息上传到数据库服务器中存储管理，客户端可同时监控不同开关柜的温度及报警信息，系统可以采用这种方式组网构成分布式在线监测预警系统。系统分布式框图如图1所示。

2 测温点终端硬件设计

测温点终端硬件原理为主芯片ARM 驱动MLX90614BCI 红外测温传感器采集母线上定位点的母线温度，主芯片再将温度通过ZigBee 无线发送模块发送给开关柜本地终端。开关柜本地终端将收到的母线温度值与系统设置各个开关柜的报警预警温度值进行比对来实现预警报警功能。

2.1 测温点终端硬件设计

测温点终端硬件设计电路图如图2所示，硬件电路主要由电源硬件电路、红外测温硬件电路、测温点激光定位硬件电路、看门狗硬件电路、ZigBee无线发射硬件电路组成。

2.1.1 电源硬件电路

由于测温点终端比较小，因此采用3.7 V大容量锂电池对测温点终端供电。电源硬件电路如图3 所示。锂电池经过C18和C19对输入电源进行滤纹波处理后，经过LM1117-3.3 V的DC-DC转换为主芯片ARM的3.3 V的供电电压，同样输出3.3 V 经过C20~C23进行滤波处理对整个系统进行稳定可靠的供电。其中R6为电源LED供电指示灯。

2.1.2 红外测温硬件电路

MLX90614 采用体积小的4 脚罐形（T0-39）封装。MLX90614BCI型传感器为3.3 V供电的红外传感器，芯片的SCL和SDA经过22 kΩ的上拉电阻后与ARM的I/O连接，ARM 通过驱动SCL 和SDA 口线进行模拟SMBus时序驱动MLX90614进行读/写红外传感器设置及测温处理，如图4所示。

2.1.3 测温点激光定位硬件电路

由于采用非接触测温方式，红外传感器本身不带定位测量点功能，测温点模块结构上将红外传感器与激光头并行绑在一起，故在安装定位时需要采用激光辅助定位准确后再将激光定位关闭以实现对被测物体准确定位功能，如图5 所示，采用ARM 芯片的一个I/O 口LA-SER_SWITCH 经过PNP三极管开关控制驱动小功率激光管，使用激光来准确定位被测物体作用。

2.1.4 看门狗硬件电路

由于测温点终端安装在开关柜内部，开关柜内部环境较复杂，对ARM系统会产生一定的干扰作用，影响测温点终端正常工作，因此采用看门狗电路使测温点终端即使受到严重干扰的情况，也能通过看门狗电路确保系统重启来保证测温点终端能够安全可靠的运行。CAT824TTDI为低电平复位有效的看门狗芯片，WDI引脚如果在1.12 s之内无从低到高或从高到低的有效喂狗信号，则WDO 端则会产生低电平的复位信号，对ARM芯片的RESET进行复位操作，从而实现对ARM芯片重启操作。看门狗硬件电路如图6所示。

2.1.5 ZigBee硬件发射电路

采用Core2530 核心板模块与ARM 芯片，通过串口来实现ZigBee发送功能。Core2530核心板的主控芯片为CC2530F256RHAR，其工作频段为2.4 GHz，ZigBee超过350 m可通信，超过250 m可靠通信，超过120 m可自动重连通信。核心板支持多种串行通信协议的USART，因此可以采用如图7所示电路，通过ARM芯片操作串口实现ZigBee无线发送数据。

2.2 MLX90614红外测温传感器

2.2.1 红外测温传感器原理

红外测温传感器可以捕获所有物体辐射出的红外能量。红外辐射是电磁频谱的一部分。红外线介于频谱可见光和无线电波之间。红外线波长通常以μm 表示，红外频谱范围为0.7~1 000 μm。实践中，红外温度测量使用的波段范围为0.7~14 μm。红外测温传感器正是捕获这个波段的频谱数据的。红外测温传感器由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、信号输出等部分组成的传感器。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，红外能量聚集在光电探测器上并转变为相应的电信号，该信号再经换算转为被测目标的温度值。

2.2.2 MLX90614BCI数字式红外传感器

MLX90614 系列是Melexis 公司生产的数字式高精度红外非接触式测温传感器芯片，芯片采用小体积的TO-39封装，测温传感器温度范围为-40~125 ℃，测量物体温度范围为-70~380 ℃，温度辨析度可达0.02 ℃，芯片内部集成了低噪声放大器、17位模/数转换器和强大的数字信号处理单元，从而实现高精度和高分辨度的温度测量。传感器测量的温度为视场里所有物体温度的平均值。对于辐射温度测量，MLX90614具有内部测量热梯度，进而用所测温度去补偿该梯度保证了测温的精度。MLX90614传感器具有数字PWM 和SMBus输出模式接口，可以方便广泛应用于各种嵌入式产品中。

2.2.3 测温点终端与被测母线的距离要求

使用MLX90614 红外传感器测试温度为其视场FOV内的平均温度，只有在被测物体完全覆盖红外传感器的FOV视场有能保证精度。所以在实际应用中必须保证测温点终端与被测母线之间的距离满足要求才能保障测温的精度要求。为了保证高精度测量，采用了MLX90614中型号为BCI的红外温度传感器，其只有5°FOV。因此tan 5°=被测物体半径÷红外传感器与被测物体之间距离。假设被测母线测温点半径为a=4 cm，则b= 4 tan 5° =45.7 cm。由此可算得假设使用MLX90614 中型号为红外传感器测量半径为4 cm 的物体时，其最大距离不超过45.7 cm 才能保证测试温度的准确性。如果被测物体半径越大则测温的最大距离也相应增加。MLX90614BCI的视场（FOV）如图8所示。

3 测温点终端软件设计

3.1 软件系统概述

结合上述测温点终端硬件原理图，可以将测温点终端软件分为初始化程序模块、MLX90614红外温度采集程序模块、ZigBee无法发送程序模块等。程序进行初始化硬件模块后，定时500 ms读取MLX90614红外温度传感器获取温度值后，再将获取到的母线温度值及母线测温点位置ID 等信息定时500 ms，通过ZigBee无线发送给开关柜的本地终端。

3.2 MLX90614的SMBus协议

ARM软件通过SMBus协议对MLX90614进行驱动，其SMBus 协议如图9 所示，SMBus 接口上提供主设备（Master Device，MD）与从设备（Slave Device，SD）之间进行数据通信方式，且在某一时刻总线上只能有一个主设备有效，数据传输分为主到从传输（Master to Slave）和从到主（Slave to Master）传输方式[2]。

3.3 MLX90614读/写数据格式流程

软件通过SMBus协议对MLX90614进行读/写，发送和接收数据是以字节为单位进行的，发送流程为按位每次从高位到低位发送一个字节，然后判断对方是否有响应，如果有响应就接着按位发送下一个字节；如果没有响应，重发一定次数该字节，直到有响应，再按位发送下一个字节，如果多次重发后，仍然没有响应，就结束[2]。接收流程为接收数据时，每次按位接收一个字节，然后向对方发送一个握手信号，继续接收下一个字节[2]。具体读写流程图如图10 所示。软件正是按流程对MLX90614中的E2PROM及RAM读取写入MLX90614属性和读取被测物体温度值。

3.4 软件校正红外温度传感器发射率进行温度校正

根据前面介绍的红外传感器工作原理可以得知测量物体的温度与物体辐射出来的红外能量有关。由于不同的被测材料的红外发射率不同，红外温度传感器获取到的辐射能量不同，部分物质的发射率如表1所示。

为了能准确的测试出母线的温度值，除了传感器与被测母线保证合适距离外还必须根据被测母线的材料对MLX90614 进行发射率的设置。MLX90614 内部E2PROM中含有相关红外发射率参数设置值。

存储的发射率的地址包含物体的发射率，出厂默认值为1.0 = 0xFFFF，16位数值，如下：

发射率= dec2hex[round（65 535ε）]

其中：dec2hex[round（X）]代表十进制转换为十六进制，四舍五入近似。该情况下，发射率数值为ε=0.1，…，1.0。因此通过软件可以对MLX90614 内部E2PROM 中的红外发射率进行设置来对测温校正操作，从而使得测试的温度更加准确。

4 系统性能测试

将大电流发生器串入开关柜的三相母线，开关柜母线上装有DS18B20接触式有线测温系统为参照，使用接入3个MLX90614BCI测温点终端校对好且安装定位准确，分别对准三相母线进行对比测试，加大电流进行3组测试，每组6次，其中一组的测温结果如表2所示。

从表2可以看出，采用MLX90614BCI红外测温点测试出来的温度与DS18B20接触式测温得到的温度很接近，对比精度可以达到±0.5%，因此基本符合系统测温要求。

5 结语

综上所述，本文简述了红外测温及其传感器的原理，分别从硬件及软件设计方面提出了一种采用MLX90614BCI非接触式母线测温开关柜在线监测预警系统设计方案，采用校正传感器发射率及保持有效测试距离等方式保障了红外测温的精度。经对比测试表明采用该系统能够实现对开关柜母线温度进行高精确及高速响应的在线监测预警功能，同时测温点终端小巧，安装定位方便，采用无线方式易于施工改造，便于运维故障状态定位及排查检修，保证开关柜系统的安全稳定性。

作者简介：陈创（1975—），男，广东茂名人，电气高级工程师。研究方向为电力系统自动化及电力开关设备检修维护和技术。

徐恺（1984—），男，江西抚州人，中级工程师，项目研发主管。研究方向为智能电力设备研发及管理。

王颖韬（1982—），女，浙江奉化人，工程师，技术指标专职。研究方向为生产技术指标管理。

参考文献

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[2] 张日欣.基于MLX90614 的非接触式体温测量系统设计[J].软件导刊，2009（8）：105-107.

[3] 陈振生，周骁威.高电位电流母线异常温升在线实时诊断[J].江苏电器，2003（3）：1-4.

[4] 李志坚.高压开关柜数字式温度在线监测系统[D].合肥：安徽农业大学，2013.

[5] 李娜娜，马游春，李锦明.基于MLX90615和MSP430的红外测温系统的设计[J].传感器与微系统，2011（9）：115-120.

[6] 夏侯凯顺，曾宪金，胡立坤，等.基于MLX90614和ZigBee技术的体温实时监控系统的设计[J].自动化与仪表，2011（11）：23-26.

篇(7)

关键词：太阳能发电系统 监测系统 RS-485 温度采集

中图分类号：TN274.4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0050-02

目前，光伏发电成为世界上非常重要的清洁能源之一，在光伏发电的过程中，我们需要对光伏发电环境参数进行采集及相关的分析，传输给监控室上位机。通过PC服务器强大的数据处理和分析能力，可以对采集到的环境参数数据进行分析，然后再环境和光伏发电的开发效率之间建立一个数学模型，最后可以根据相关的气象资料就可以对以后光伏发电的效率进行判断，另外还可以成为以后建造光伏发电的选址上提供重要的依据。

但是PC服务器体积大、携带不便、干扰能力差，所以PC服务器无法在露天及光伏发电现场工作。而单片机具有运算速度快、体积小、成本低、集成度高、抗干扰能力和控制能力强等优点。本课题在研究了其他很多环境参数的检测设备的基础上，研发了基于RS-485通信和单片机的太阳能光伏组件温度采集监测系统。

1、系统的组成

系统分为两部分：上位机和下位机。上位机由PC机担任, 主要承担数据的存储与查询, 实现对太阳能光伏各组件背板和表面温度数据的统一管理.下位机主要有ATMEGA8L单片机、温度传感器DS18B20、RS-485通信及电源四部分组成。温度传感器DS18B20采集的温度数字信号传给单片机，然后通过RS-485通信让信号由下位机传给上位机。为了提高研究的准确性及可靠性和采集温度数据的多样性及全面性，系统采集各种材料的太阳能电池板的背板和表面温度，另外也采集了处于不同环境的太阳能矩阵的环境温度。另外系统也可以根据不同的要求随时扩展更多的采集点。

2、下位机的硬件设计

下位机主要由电源、微处理器、温度传感器、RS-485通信接口组成。主要完成温度的采集和传输数据给上位机。

本系统使用的是处理器是AVR的ATMEGA8L,因为它具有高性能、低功耗，并且有先进的RISC结构，工作电压在2.7-5.5V。图1中使用的温度传感器是DALLAS公司的DS18B20，DS18B20是一种一线制数字温度传感器，它具有3引脚小体积封装形式，温度测量范围是-55℃～+125℃，它要求的电源供电范围是3V~5.5V，可编程为9到12为的数字表示温度，DS18B20的测温分辨率可达0.0625℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。

温度采集系统中微处理器ATMEGA8L与温度传感器DS18B20所需要的供电电压为5V，所以需要把市电220V的交流电通过降压，稳压，变成稳定输出的直流5V的电压。图1的原理图中电源的设计首先是采用一个小型的变压器将220V的市电降压成12V的交流电，然后采用的是L7805CV芯片，它能将12V的交流电降压并稳压到5V的直流电供给微处理器ATMEGA48与温度传感器DS18B20。

3、数据通信接口设计

3.1 通信接口硬件设计

采集系统的通信包括两个部分，一是上位机对下位机地址的查询；二是上位机循环接受各个下位机发送的温度参数测量值。由于每个下位机都有一个地址码，因此上位控制机首先要读取这些地址码后才能依照地址对下位机进行轮流控制。

由于RS-232是传输距离有限，存在只能进行距离不超过15m 的数据传送的缺点。为了克服这一缺点，实现远距离数据通信，本文利用了RS-485标准来实现远距离数据通信。RS-485通信模块具有结构简单、价格低廉、通信距离和数据传输速率适当等优点，因此被广泛使用与仪器仪表、智能化传感器集散控制、楼宇控制、监控报警等领域。通信接口原理图如图2。

3.2 RS-485通信的数据格式

温度采集系统的通信数据库为串口波特率为9600，上位机的数据格式一共有5个字节。例如,AA 03 00 FF FF，第一个字节AA为下位机的设备号，第二个字节为功能码，03表示上位机读取下位机寄存器的数据，第三个字节为数据的长度，在此数据长度为0，第四、五字节分别为CRC16校验码的高字节和低字节。

响应数据格式一共有7个字节，例如，AA 03 02 01 12 FF FF，第一个字节为下位机的设备号AA，第二个字节为功能码，03表示上位机读取下位机寄存器的数据。第三个字节为数据的长度，在此数据长度为02，有两个字节来表示温度第四个字节为温度高字节T_H,第五个字节为温度的低字节T_L，实际的温度值为T=(256*T_H+T_L)/1，第六、七字节分别为CRC16校验码的高字节和低字节。

4、软件单元的设计

4.1 下位机程序设计框图

为了方便程序调试和提高可靠性，软件单元采用模块化结构设计，主要由初始化程序、主程序、子程序、中断服务程序等组成。单片机上电后即开始循环执行不同地址的温度采集点测量程序，为降低设备功耗，其程序以中断响应的方式执行。图3下位机软件主程序与中断子服务软件框图。

4.2 上位机软件设计

上位机计算机采用面向对象的可视化集成编程语言Microsoft Visual C++ 6.0编程。另外上位机数据库采用的是Microsoft公司推出的SQL Server 2008。上位机软件系统主要是由系统参数设定、温度数据实时采集监控、数据的历史查询、数据的修改、数据的导入导出五大模块组成。

5、结语

在传统温度监测系统的基础上，根据光伏发电材料的发展，设计了基于RS-485通信的光伏发电环境温度采集检测系统。(1)通过对不同材料的光伏发电设备的温度采集监控，可以通过对采集到的温度数据与光伏发电的发电量数据进行对比和研究，对发电效率的提高与发电量的预报有重大贡献。(2)当更多光伏发电新型材料和发电地点的增加，温度采集点也需要增加时，仅需要增加下位机的个数，不会影响整个系统的软硬件，增删非常简便。

参考文献

[1]赵玉文.光伏发电是未来最重要的战略能源.中山大学讲座,2004,10.

[2]余国卫.基于单片机的温室自动控制系统[J].微处理机,2008(6):159-161.

[3]赵 健.基于传感器DS18B20的温室测温系统设计[J].安徽农业科学,2008,36(25):11140-11142.