高壓開(kāi)關(guān)柜溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

摘要開(kāi)關(guān)柜是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要設(shè)備之一，但是經(jīng)常因?yàn)殚_(kāi)關(guān)柜局部過(guò)熱，而引起事故，造成損失。在以往的開(kāi)關(guān)柜過(guò)熱故障檢測(cè)中，采用人工巡檢，不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故。開(kāi)關(guān)柜過(guò)熱故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅克服了開(kāi)關(guān)柜內(nèi)高溫、高壓、強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下溫度不易監(jiān)測(cè)的難題，而且通過(guò)監(jiān)控軟件實(shí)時(shí)顯示開(kāi)關(guān)柜內(nèi)測(cè)點(diǎn)的當(dāng)前溫度值，并做出報(bào)警處理，節(jié)省了大量人力、物力，提高了事故預(yù)判的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性。本文從硬件和軟件兩個(gè)方面介紹了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。硬件方面設(shè)計(jì)了兩種不同的溫度傳感系統(tǒng)：中壓開(kāi)關(guān)柜過(guò)熱故障監(jiān)測(cè)采用光纖式溫度傳感器，同時(shí)采用光纖傳輸數(shù)據(jù)；低壓開(kāi)關(guān)柜采用單總線(xiàn)數(shù)字式溫度傳感器，數(shù)據(jù)采用無(wú)線(xiàn)傳輸。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件主要實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)顯示測(cè)點(diǎn)溫度，并對(duì)溫度數(shù)據(jù)做出分析、報(bào)警、保存等功能。及時(shí)提醒工作人員對(duì)報(bào)警情況做出處理,避免事故的發(fā)生。關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件MFCADOAbstractAsthemostimportantequipment,Metal-cladswitchgearguaranteethesafeoperationofelectricpowersystem.Sometimes,thetemperatureofpartofMetal-cladswitchgearmaybeoverthelimitofsafeoperation,andthenarouseaccident,bringlosing.Inpast,workerscheckuptheMetal-cladswitchgearonschedule,whichtakestimeandhardsledding,cannotworkefficiencyandbetimes.On-linereal-timemonitoringfortemperatureovercomethedifficultiesofhightemperature,highvoltageandhighmagneticfield, tobeanewmethodofcheckinguptheMetal-cladswitchgear.Itcanshowthetemperatureofthespotofbeingmonitored,judgethetemperatureandgiveanalarm.Thesystemsaveslotsofresourceandimprovestheveracity.Thepaperpresentsthedetailabouttheprocedureofthedesignforthesystemfrombothhardwareandsoftwareaspects.Therearetwodefferentdesignofhardware:opticalfibertemperaturesensorisusedformiddle-voltageMetal-cladswitchgear,whichdataistransferredbyopticalfiber;anotheroneis1-WireDigitalThermometer,itisusedforlower-voltageMetal-cladswitchgear,andthedataistransferredbyunwired.ThesoftwareofOn-linereal-timemonitoringfortemperaturecanshowthetemperaturereal-time,analysethedata,gaveanalarm,savethedata,andsoon.Thesystemcanawoketheworkersaboutthealarmintime,avoidingtheaccident.Theresultoftheaxperimentindicatesthenewsystemworkswell,ithasaccomplishedthedesignaimsofanticipating,providingagoodguaranteeofthesafeoperationofMetal-cladswitchgearKeywords:Metal-cladswitchgear.Keywords:monitoringsoftwareon-linemonitoringMFCADO目錄錯(cuò)誤！未指定書(shū)簽昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。錯(cuò)誤！未指定書(shū)簽昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。課題背景和意義 開(kāi)關(guān)柜溫用監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)軟件的設(shè)計(jì)需求 課題主要任務(wù)

2開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì) 3監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 光纖式溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 光纖式溫度傳感器 光纖溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀 Nsmart接口通信協(xié)議 單總線(xiàn)數(shù)字式溫度傳感器電心計(jì) 單總線(xiàn)數(shù)字式溫度計(jì) 溫度監(jiān)測(cè)模塊的其他外圍元件 單總線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 兩種溫度監(jiān)測(cè)硬件設(shè)計(jì)比較總結(jié) 4監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)介紹 軟件總體設(shè)計(jì) 多線(xiàn)程的編程模式 線(xiàn)程間的通信 多線(xiàn)程編程設(shè)計(jì)要點(diǎn) 軟件功能模塊設(shè)計(jì) 溫度報(bào)警功能的實(shí)現(xiàn) 通信模塊編程 本章小結(jié) 5監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行及調(diào)試 5.1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的功能調(diào)試 6總結(jié) 參考文獻(xiàn) 翻譯部分 英文原文 錯(cuò)誤！未指定書(shū)簽昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。錯(cuò)誤!未指定書(shū)簽昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。錯(cuò)誤！未指定書(shū)簽錯(cuò)誤！未指定書(shū)簽昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。錯(cuò)誤!未指定書(shū)簽昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。錯(cuò)誤！未指定書(shū)簽昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。昔誤！未指定書(shū)簽。錯(cuò)誤！未指定書(shū)簽-j曰/XIHAv.o錯(cuò)誤！未指定書(shū)簽錯(cuò)誤！未指定書(shū)簽錯(cuò)誤！未指定書(shū)簽1緒論課題背景和意義“高低壓開(kāi)關(guān)柜過(guò)熱故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”是為減輕人工巡檢的負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)光柜溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、提前報(bào)警而合作開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。發(fā)電廠、變電站的中低壓開(kāi)關(guān)柜是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要設(shè)備之一。但在運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常因?yàn)榘l(fā)熱引起設(shè)備燒毀或突然停電等事故，導(dǎo)致大量的經(jīng)濟(jì)損失。現(xiàn)代電力系統(tǒng)對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，相應(yīng)地對(duì)開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行的可靠性也提出了更高的要求。同時(shí)，隨著傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，使得對(duì)開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患并對(duì)累計(jì)性故障做出預(yù)測(cè)成為可能。它對(duì)于保證開(kāi)關(guān)柜的正常運(yùn)行，減少維修次數(shù)，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠和自動(dòng)化程度具有重要意義。在設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，開(kāi)關(guān)柜中的觸點(diǎn)和母線(xiàn)排連接處等部位因老化或接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱，或母線(xiàn)與觸點(diǎn)在載流過(guò)大時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)溫升過(guò)高，使相鄰的絕緣部件性能劣化，而這些發(fā)熱部位的溫度無(wú)法監(jiān)測(cè)，由此最終導(dǎo)致?lián)舸┥踔粱馂?zāi)而造成事故。電氣設(shè)備的外部熱故障主要指裸露接頭由于壓接不良等原因，在大電流作用下，接頭溫度升高，接觸電阻增大，惡性循環(huán)造成隱患，此類(lèi)故障占外部熱故障的 90%以上。統(tǒng)計(jì)近幾年來(lái)檢測(cè)到的外部熱故障的幾千個(gè)數(shù)據(jù)，可以看到線(xiàn)夾和刀閘觸頭的熱故障占整個(gè)外部熱故障的 77%。電氣設(shè)備內(nèi)部熱故障的特點(diǎn)是故障點(diǎn)密封在絕緣材料或金屬外殼中，如電纜。內(nèi)部熱故障一般都發(fā)熱時(shí)間長(zhǎng)而且較穩(wěn)定，與故障點(diǎn)周?chē)鷮?dǎo)體或絕緣材料發(fā)生熱量傳遞，使局部溫度升高，因此可以通過(guò)檢測(cè)其周?chē)牧系臏厣齺?lái)診斷電氣設(shè)備的內(nèi)部故障。根據(jù)電力事故分析，電氣設(shè)備過(guò)熱故障可引起火災(zāi)導(dǎo)致大面積設(shè)備燒損，造成被迫停電，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法恢復(fù)生產(chǎn)，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。近年來(lái)，在發(fā)電廠和變電站已經(jīng)發(fā)生多起開(kāi)關(guān)柜過(guò)熱事故，造成火災(zāi)和大面積的停電事故，解決開(kāi)關(guān)柜局部過(guò)熱問(wèn)題是杜絕此類(lèi)事故發(fā)生的關(guān)鍵。因此，必須采取有效措施監(jiān)控開(kāi)關(guān)柜內(nèi)母線(xiàn)與觸點(diǎn)等的溫度。為了提高供電可靠性，減少停電時(shí)間和次數(shù)，保證用戶(hù)長(zhǎng)期、穩(wěn)定、安全的用電，有必要設(shè)計(jì)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄電力設(shè)備關(guān)鍵點(diǎn)的溫度變化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，預(yù)測(cè)可能引起火災(zāi)或設(shè)備故障的局部過(guò)熱情況，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行提供可靠保證。同時(shí)又可以作為電氣設(shè)備故障的溫度記錄器，能在設(shè)備故障發(fā)生之前發(fā)出報(bào)警及檢修建議，讓管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障前兆，提前采取防患措施，變“定期檢查”為“按狀態(tài)檢修”減少大量的人力物力。通過(guò)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)觸點(diǎn)溫度的運(yùn)行情況，可有效防止開(kāi)關(guān)柜的火災(zāi)發(fā)生，由于開(kāi)關(guān)柜內(nèi)高壓狹小的結(jié)構(gòu)，很難進(jìn)行人工巡查測(cè)溫，因此實(shí)現(xiàn)溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)是保證變電站開(kāi)關(guān)柜安全運(yùn)行的重要手段。開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究由于開(kāi)關(guān)柜觸頭及母線(xiàn)處于高電壓、高溫度、強(qiáng)磁場(chǎng)以及極強(qiáng)的電磁干擾環(huán)境中，要實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的測(cè)溫，必須解決電子測(cè)量裝置在上述惡劣環(huán)境條件下的適應(yīng)性，解決溫度傳感器的電位隔離、抗電磁干擾、小尺寸和便于安裝等問(wèn)題。目前常用的溫度監(jiān)測(cè)方法有下列幾種：1．熱敏電阻式測(cè)溫系統(tǒng)：熱敏電阻具有體積小、溫度響應(yīng)快、產(chǎn)品成熟、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以顯示溫度值，但由于每個(gè)熱敏電阻都需要獨(dú)立的接線(xiàn)、布線(xiàn)復(fù)雜且熱敏電阻易損壞、維護(hù)量大，傳感器不具備自檢功能，需要經(jīng)常校驗(yàn)，因此不常采用。2．紅外探頭測(cè)溫系統(tǒng) :紅外測(cè)溫有著響應(yīng)時(shí)間快、非接觸、使用安全及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。紅外測(cè)溫儀器主要有 3種類(lèi)型:紅外熱像儀、紅外熱電視、紅外測(cè)溫儀（點(diǎn)溫儀）。非接觸紅外測(cè)溫儀包括：便攜式、在線(xiàn)式和掃描式三大系列，可以在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。但由于系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，體積較大，受安裝空間限制，外加受環(huán)境影響嚴(yán)重，誤報(bào)較多，也不常采用。3．示溫蠟片 /試溫蠟片溫：采用“示溫蠟片/試溫蠟片”存在一些問(wèn)題，一是在粘貼時(shí)普遍采用清漆將“示溫蠟片/試溫蠟片”粘貼在電氣設(shè)備需要測(cè)試的部位，這樣粘貼牢固后，待測(cè)點(diǎn)溫度達(dá)到“示溫蠟片/試溫蠟片”相同溫度時(shí)，不能脫落下來(lái)，只有溫度超過(guò)很大程度才會(huì)脫落下來(lái)，這樣很容易給操作人員造成誤導(dǎo)，判斷不及時(shí)。二是 :“示溫蠟片/試溫蠟片”只能靠熔化現(xiàn)象表示發(fā)生了過(guò)熱，現(xiàn)象不直觀也不易發(fā)現(xiàn)。三是 :電氣設(shè)備的負(fù)荷是隨用戶(hù)需求量變化的，接點(diǎn)溫度也是隨之變化的，當(dāng)被監(jiān)視的電氣設(shè)備接點(diǎn)發(fā)生了不同程度的過(guò)熱，使用“示溫蠟片/試溫蠟片”不能隨之不同程度熔化或脫落下來(lái)。4．使用示溫記錄標(biāo)簽 :“示溫記錄標(biāo)簽”是以膠粘貼固定的，只要在測(cè)溫范圍內(nèi)發(fā)生了過(guò)熱，就可以繼續(xù)保留在貼片接點(diǎn)部位。“示溫記錄標(biāo)簽”表面涂一層隨溫度變化而改變顏色的發(fā)光材料，通過(guò)觀察其顏色變化來(lái)大致確定溫度范圍，這種方法準(zhǔn)確度低、可讀性差，不能進(jìn)行定量測(cè)量，因此也不能滿(mǎn)足現(xiàn)在系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的需要。其它還有：采用雙CC齒色CCDRNICCD成像技術(shù)，基于比色測(cè)溫原理，研制生產(chǎn)可以實(shí)現(xiàn)大范圍目標(biāo)溫度全面實(shí)時(shí)測(cè)量的高溫測(cè)量電視系統(tǒng)。提高了測(cè)溫的靈敏度、線(xiàn)性度、檢測(cè)速度，而且大大地減少了檢測(cè)過(guò)程對(duì)目標(biāo)物體發(fā)射率的依賴(lài)性，做到了不受檢測(cè)距離的影響，成功地解決了溫度場(chǎng)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)的技術(shù)難題。但是這種方法成本太高，并不利于大面積推廣。或者采用新興ZigBee組網(wǎng)技術(shù)，研制、生產(chǎn)的ZBT1.0型無(wú)線(xiàn)測(cè)溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的高壓和超高壓母線(xiàn)、高壓開(kāi)關(guān)接點(diǎn)（以2及人員無(wú)法接近的其他危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境 ）的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測(cè)，經(jīng)過(guò)與電力自動(dòng)化系統(tǒng)連接，在中心監(jiān)控室內(nèi)就可以監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)，真正做到了遠(yuǎn)距離遙測(cè)，當(dāng)被測(cè)點(diǎn)溫度超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閥值時(shí)，就發(fā)出報(bào)警信號(hào)及時(shí)提醒有關(guān)人員采取措施。國(guó)內(nèi)ZigBee無(wú)線(xiàn)傳輸系統(tǒng)仍然處于實(shí)驗(yàn)階段，技術(shù)并不成熟，而且對(duì)于單片機(jī)、無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊在高溫、高壓、高磁場(chǎng)的環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行并不能保證。根據(jù)以上分析，電力系統(tǒng)中需要一種高性能、穩(wěn)定、低成本、安裝方便、不需外供電源的開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)設(shè)備，并組成相應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的功能，現(xiàn)有兩種不同的溫度傳感系統(tǒng)滿(mǎn)足需求。一種是分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)。分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)原理是同時(shí)利用光纖作為溫度傳感敏感元件和傳輸信號(hào)介質(zhì)，采用先進(jìn)的 OTDRK術(shù)，探測(cè)出沿著光纖不同位置的溫度和應(yīng)變的變化，實(shí)現(xiàn)真正分布式的測(cè)量。溫度測(cè)量原理是基于Ramar?射效應(yīng)的分布式溫度傳感系統(tǒng),光纖光柵溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用布置在各個(gè)觸點(diǎn)的光柵傳感器將溫度信號(hào)通過(guò)光纖傳至網(wǎng)絡(luò)分析儀。由于利用了光纖光柵固有的絕緣性和抗電磁場(chǎng)干擾性能，并具有極高的可靠性和安全性，因此從根本上解決了開(kāi)關(guān)柜內(nèi)母線(xiàn)及觸點(diǎn)運(yùn)行溫度及柜內(nèi)環(huán)境溫度不易監(jiān)測(cè)的難題。對(duì)于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)包括母線(xiàn)連接處的溫度及斷路器等觸頭溫度的另一種溫度傳感器，常用的還有單總線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器、石英傳感器、光微薄硅溫度傳感器和吸收型光纖溫度傳感器，它們分別以石英晶體、硅片及玻璃構(gòu)成的Fabryperot槽和GaAs晶體作為感溫元件，并對(duì)數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸，這就有效地解決了電磁干擾問(wèn)題。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)軟件的設(shè)計(jì)需求變電站中低壓開(kāi)關(guān)柜過(guò)熱故障在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是基于分布式溫度測(cè)量、數(shù)據(jù)采集與傳輸、顯示及報(bào)警等部分組成的計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。此系統(tǒng)采用分布式、可組網(wǎng)、隔離性能良好的高精度溫度傳感器，對(duì)變電站中低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的母線(xiàn)、斷路器與隔離開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)、互感器 （包括電纜接頭）等這些易產(chǎn)生異常溫升的部件實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)溫度測(cè)量與監(jiān)控。利用溫度采集單元采集多路溫度信號(hào)并通過(guò)RS232或RS485總線(xiàn)上傳到監(jiān)控主機(jī)，主機(jī)采用巡檢式（查詢(xún)式）工作方法，逐一巡檢每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的溫度，并可統(tǒng)計(jì)、打印、報(bào)警，設(shè)定工作溫度范圍，顯示每個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)測(cè)量點(diǎn)的溫度及歷史數(shù)據(jù)。系統(tǒng)軟件需要實(shí)現(xiàn)多種報(bào)警方式，當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，主監(jiān)控計(jì)算機(jī)能自動(dòng)彈出報(bào)警窗口，顯示出報(bào)警時(shí)間、報(bào)警測(cè)點(diǎn)名稱(chēng)和安裝部位，同時(shí)發(fā)出聲、光報(bào)警并可以打印報(bào)警記錄，提醒運(yùn)行人員檢查。所有的報(bào)警信息都被記錄數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備查閱。系統(tǒng)能提供完善的分析功能，包括超溫分析、溫升趨勢(shì)分析、相間溫差分析，并能做出報(bào)警、對(duì)比、歷史記錄統(tǒng)計(jì)與分析等處理，保障工作人員在開(kāi)關(guān)柜發(fā)生事故之前做出及時(shí)處理。測(cè)控軟件可以建立開(kāi)關(guān)柜設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)，幫助工作人員監(jiān)測(cè)和分析開(kāi)關(guān)柜內(nèi)母線(xiàn)與觸點(diǎn)的過(guò)熱情況，預(yù)測(cè)出故障發(fā)生的部位，保證開(kāi)關(guān)柜設(shè)備的安全運(yùn)行。監(jiān)測(cè)結(jié)果可通過(guò)本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)，監(jiān)測(cè)結(jié)果和統(tǒng)計(jì)報(bào)表可通過(guò)屏幕和打印機(jī)與網(wǎng)絡(luò)等多種方式進(jìn)行輸出。課題主要任務(wù)根據(jù)項(xiàng)目的要求，開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)方面：溫度測(cè)量、信號(hào)隔離與傳輸對(duì)于中高壓開(kāi)關(guān)柜的過(guò)熱故障監(jiān)測(cè)采用光纖式溫度傳感器，用光纖進(jìn)行高壓隔離和信號(hào)傳輸。利用光纖固有的絕緣性和抗電磁場(chǎng)干擾性能，從根本上解決了開(kāi)關(guān)柜內(nèi)母線(xiàn)與觸點(diǎn)溫度不易監(jiān)測(cè)的難題。對(duì)于低壓開(kāi)關(guān)柜的過(guò)熱故障監(jiān)測(cè)采用單總線(xiàn)數(shù)字式溫度傳感器，數(shù)據(jù)傳輸采用無(wú)線(xiàn)傳輸方式，以實(shí)現(xiàn)高、低壓側(cè)的電隔離。溫度的數(shù)據(jù)采集光纖式溫度傳感器將母線(xiàn)與觸點(diǎn)的溫度值轉(zhuǎn)換為模擬量，通過(guò)數(shù)據(jù)采集變換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)通訊總線(xiàn)，上傳到控制計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)溫度在線(xiàn)監(jiān)側(cè)。系統(tǒng)采用完全的總線(xiàn)測(cè)量方式，使系統(tǒng)的擴(kuò)展和與其它網(wǎng)絡(luò)互連變得很方便。單總線(xiàn)數(shù)字式溫度傳感器直接測(cè)量母線(xiàn)與觸點(diǎn)的溫度，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器，然后傳送到監(jiān)控中心。多只數(shù)字式溫度傳感器可直接連接到一條總線(xiàn)電纜上，在擴(kuò)展測(cè)點(diǎn)時(shí)不受布線(xiàn)的限制。軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件有在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)分析兩個(gè)主要功能。軟件具有在線(xiàn)采集、監(jiān)測(cè)、分析現(xiàn)場(chǎng)溫度的功能，實(shí)時(shí)分析則包括超溫分析、溫升趨勢(shì)分析、相間溫差分析等，并能做出報(bào)警、對(duì)比等處理，保障工作人員在母線(xiàn)或觸點(diǎn)發(fā)生事故之前做出處理。軟件還具有歷史記錄分析、查看等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)測(cè)點(diǎn)歷史運(yùn)行狀態(tài)的查看，評(píng)估。本課題在完成以上研究的同時(shí)，要實(shí)現(xiàn)完整的系統(tǒng)調(diào)試。2開(kāi)關(guān)柜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)方案中，變電站中低壓開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以微型計(jì)算機(jī)作為監(jiān)測(cè)核心，結(jié)合高精度的溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集變換器及可靠的通訊技術(shù)，構(gòu)成功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)便、工作安全可靠的在線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，充分考慮系統(tǒng)的可操作性、可靠性等，使系統(tǒng)能夠應(yīng)用于實(shí)踐并加以推廣。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件由溫度傳感器、信號(hào)傳輸線(xiàn)纜 (光纖或者無(wú)線(xiàn)通信)、數(shù)據(jù)采集變換器、RS-485總線(xiàn)、RS-485/RS232轉(zhuǎn)換器以及監(jiān)測(cè)中心構(gòu)成，系統(tǒng)總體連接示意圖如2-1所示:圖2-1系統(tǒng)總體連接示意圖其中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求每個(gè)開(kāi)關(guān)柜有 6個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即每個(gè)溫度采集模塊連接6個(gè)溫度傳感器。系統(tǒng)采用兩種不同的溫度監(jiān)測(cè)方式，分別利用不同的數(shù)據(jù)傳輸方式，并需要設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的溫度采集模塊。在高溫、高壓以及強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境下，必須保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常工作，測(cè)溫和信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。各硬件模塊的選擇和功能如下：溫度傳感器：溫度傳感器是組成整個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)底層的工作單位，保證傳感器長(zhǎng)期、穩(wěn)定的工作是系統(tǒng)運(yùn)行的保證。基于綜合考慮，對(duì)于中高壓開(kāi)關(guān)柜的過(guò)熱故障監(jiān)測(cè)采用光纖式溫度傳感器，并采用光纖傳輸數(shù)據(jù)。對(duì)低壓開(kāi)關(guān)柜的過(guò)熱故障監(jiān)測(cè)采用單總線(xiàn)數(shù)字式溫度傳感器 DS1820監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用無(wú)線(xiàn)傳輸。在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，傳感器通常緊貼需要監(jiān)測(cè)的母線(xiàn)排、開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)等安裝。要求傳感器測(cè)溫精度不小于 100。溫度采集模塊每個(gè)開(kāi)關(guān)柜設(shè)置一個(gè)溫度采集模塊，實(shí)現(xiàn)該開(kāi)關(guān)柜內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集，并將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)測(cè)中心。對(duì)于兩種不同的溫度傳感器，需要設(shè)計(jì)不同的溫度采集模塊光纖式數(shù)據(jù)采集器采用Nsmart光纖式溫度監(jiān)測(cè)儀接收光纖信號(hào)，完成溫度數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化。單總線(xiàn)數(shù)字式溫度傳感器 DS1820通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)，需要無(wú)線(xiàn)接收模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收與轉(zhuǎn)發(fā)。溫度采集模塊可安裝在開(kāi)關(guān)柜面板，并需要外部提供24V直流電源供電。RS-485總線(xiàn)在溫度采集模塊和監(jiān)測(cè)中心之間采用 RS-485電纜進(jìn)行通訊連接，以保證信號(hào)可靠的傳輸，RS-485通信在1200m內(nèi)可以保證可靠的通信質(zhì)量，因此監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)與最遠(yuǎn)的開(kāi)關(guān)柜間距離應(yīng)小于 1200m監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)一般采用工控機(jī)，而工控機(jī)只帶有RS-232接口，故RS-485總線(xiàn)末端需要用RS-485/RS-232轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)化，方便系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)采集。監(jiān)測(cè)中心監(jiān)測(cè)中心是由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)構(gòu)成(含不間斷電源UPS),保證對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。監(jiān)控中心通過(guò)系統(tǒng)軟件對(duì)接收到的溫度信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚瓿娠@示、報(bào)警等功能。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)使用MicrosoftVisualC++6.0的基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)MFC,MFC乍為大型的工程編程語(yǔ)言，已經(jīng)大量的應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中。它提供了大量預(yù)先編寫(xiě)好的類(lèi)及支持代碼，大大減少了工程開(kāi)發(fā)的時(shí)間，提高了工作效率。系統(tǒng)軟件由在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)分析兩個(gè)主要部分組成。軟件具有在線(xiàn)采集、監(jiān)測(cè)、分析現(xiàn)場(chǎng)溫度的功能，這些分析包括超溫分析、溫升趨勢(shì)分析和相間溫差分析，并能做出報(bào)警、預(yù)報(bào)警 (包括溫升預(yù)報(bào)警，三相相間溫差預(yù)報(bào)警等)、報(bào)警日志記錄等處理。可以在數(shù)據(jù)庫(kù)中保留歷史數(shù)據(jù)，作查看與分析使用。系統(tǒng)功能模塊可大致分為開(kāi)關(guān)柜自檢模塊、溫度管理模塊、數(shù)據(jù)顯示與分析統(tǒng)計(jì)模塊、溫度報(bào)警模塊、日志記錄和系統(tǒng)安全模塊等組成。各模塊功能如下:自檢模塊為了使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠可靠的工作，系統(tǒng)在第一次上電時(shí)對(duì)溫度采集模塊、傳感器等硬件設(shè)備進(jìn)行自檢。同時(shí)在系統(tǒng)工作中，也可以通過(guò)比較采集到的數(shù)據(jù)，提示可能發(fā)生的故障：如采集器通信故障、光纖故障 (含溫度傳感器故障)等。自檢模塊通過(guò)在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的自檢，方便設(shè)備的檢查、維修工作，同時(shí)保證設(shè)備正常有效的工作。溫度管理模塊溫度管理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度報(bào)警限值的設(shè)置。系統(tǒng)需要根據(jù)報(bào)警限值來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和報(bào)警。根據(jù)開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)的實(shí)際需求，溫度報(bào)警限值主要有三種:溫度上限報(bào)警值，溫升趨勢(shì)報(bào)警值和相間溫差報(bào)警值。溫度報(bào)警限值的設(shè)置需要用戶(hù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，并且溫度報(bào)警限值的設(shè)置和修改需要具有管理員操作權(quán)限。數(shù)據(jù)顯示與分析統(tǒng)計(jì)模塊該模塊可對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示與分析，各測(cè)點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)顯示可以用數(shù)碼管顯示框或溫度實(shí)時(shí)變化曲線(xiàn)來(lái)反映，同時(shí)也可以實(shí)時(shí)顯示溫升曲線(xiàn);相間溫差也可用數(shù)碼管顯示框或溫差實(shí)時(shí)變化曲線(xiàn)圖來(lái)反映。此外該模塊可通過(guò)讀取保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)所有測(cè)點(diǎn)溫度的數(shù)據(jù)和變化情況進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)。如可查看測(cè)點(diǎn)溫度的日平均值、最高值、最低值及對(duì)應(yīng)的檢測(cè)時(shí)間;可查看各測(cè)溫點(diǎn)的溫度歷史曲線(xiàn)，溫升歷史曲線(xiàn)，相間溫差歷史曲線(xiàn)。溫度報(bào)警模塊系統(tǒng)通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與報(bào)警限值的比較來(lái)做出報(bào)警判斷。系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)顯示與報(bào)警狀態(tài)指示燈都會(huì)變成橙色，同時(shí)激活聲音報(bào)警系統(tǒng)，提示操作人員檢修。操作人員可以通過(guò)點(diǎn)擊實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)按鈕來(lái)查看報(bào)警傳感器，并可以通過(guò)點(diǎn)擊報(bào)警傳感器彈出報(bào)警對(duì)話(huà)框，查看報(bào)警測(cè)點(diǎn)的準(zhǔn)確位置、測(cè)點(diǎn)名稱(chēng)以及這次報(bào)警的詳細(xì)時(shí)間。報(bào)警對(duì)話(huà)框還可以顯示最近一個(gè)小時(shí)內(nèi)的溫度變化曲線(xiàn)圖。由于系統(tǒng)能指示出故障發(fā)生的準(zhǔn)確部位，因此能有效指導(dǎo)檢修工作。報(bào)警信息可被長(zhǎng)期記錄。日志記錄模塊考慮到安全操作的需要，在系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后，所有與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有關(guān)的操作都將被記錄，如什么時(shí)候開(kāi)始登錄監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，何時(shí)執(zhí)行了何種操作等。如果出現(xiàn)問(wèn)題，操作人員就可以查看歷史日志，完成修復(fù)工作。系統(tǒng)安全模塊考慮到系統(tǒng)運(yùn)行的安全問(wèn)題，系統(tǒng)對(duì)操作做了分級(jí)控制，普通操作員一般只能進(jìn)行常規(guī)操作 (如讀取數(shù)據(jù)并查看 )，而對(duì)報(bào)警的上下限、一些重要的參數(shù)等設(shè)置只能由系統(tǒng)管理員完成。上述對(duì)系統(tǒng)軟、硬件的大體設(shè)計(jì)。它的功能設(shè)計(jì)基本上滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)柜系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的需要，避免了開(kāi)關(guān)柜內(nèi)惡劣環(huán)境對(duì)溫度監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽Ｏ到y(tǒng)監(jiān)測(cè)軟件能夠很好的完成報(bào)警，分析，設(shè)置等功能，使工作人員不必再對(duì)開(kāi)關(guān)柜執(zhí)行巡檢，大大減少了工作量，提高溫度監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化程度。3監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1光纖式溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)光信號(hào)，將其解碼為標(biāo)準(zhǔn)的攝氏溫度數(shù)值。圖3-1顯示了光纖測(cè)溫儀的結(jié)構(gòu)組成：在開(kāi)關(guān)柜溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，傳感器是底層的硬件設(shè)備。開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部是高電壓、高溫度、以及強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境，在這種環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)觸頭以及母線(xiàn)等的溫度測(cè)量，必須解決電子測(cè)量裝置在上述環(huán)境條件下的工作可靠性，解決溫度傳感器的電位隔離、抗電磁干擾、小尺寸和便于安裝等問(wèn)題。光纖式溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀采用光纖進(jìn)行高壓隔離和信號(hào)傳輸，利用光纖固有的絕緣性和抗電磁場(chǎng)千擾性能,從根本上解決了高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)觸點(diǎn)溫度不易監(jiān)測(cè)的難題。Nsmart光纖式溫度監(jiān)測(cè)儀是北京安伏電子技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的，用于監(jiān)測(cè)高溫,高壓設(shè)備的光纖溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。采用先進(jìn)的光纖和光電子技術(shù)，在溫度測(cè)點(diǎn)和測(cè)溫儀表之間使用光導(dǎo)纖維進(jìn)行高壓隔離和信號(hào)傳輸，因此具有極強(qiáng)的抗干擾性能。溫度監(jiān)測(cè)儀接受來(lái)自光纖傳感器的圖3-1Nsmart光纖測(cè)溫儀的結(jié)構(gòu)組成Nsmart光纖式溫度監(jiān)測(cè)儀單個(gè)單元裝置包括溫度傳感器、傳輸光纖、監(jiān)測(cè)儀主機(jī)三個(gè)部分。測(cè)量電路轉(zhuǎn)換測(cè)溫點(diǎn)采集的溫度量為相應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)邏輯控制電路產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)并傳給光調(diào)制器調(diào)制后由光纖傳給監(jiān)測(cè)儀主機(jī)，由LCD屏顯示各測(cè)點(diǎn)溫度。監(jiān)測(cè)儀主機(jī)可以將溫度數(shù)據(jù)通過(guò) RS-485通訊總線(xiàn)傳到監(jiān)控中心作進(jìn)一步處理，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜溫度的集中監(jiān)測(cè)、處理。3.1.1光纖式溫度傳感器1）光纖光柵溫度傳感器原理光纖光柵就是一段光纖。光纖光柵是利用光纖中的光敏性制成的。所謂光纖中的光敏性是指激光通過(guò)摻雜光纖時(shí)，光纖的折射率將隨光強(qiáng)的空間分布發(fā)生相應(yīng)變化的特性。而在纖芯內(nèi)形成的空間相位光柵，其作用的實(shí)質(zhì)就是在纖芯內(nèi)形成一個(gè)窄帶的（透射或反射 ）濾波器或反射鏡。利用這一特性可制造出許多性能獨(dú)特的光纖器件。這些器件具有反射帶寬范圍大、附加損耗小、體積小，易與光纖禍合，可與其它光器件兼容成一體，不受環(huán)境塵埃影響等一系列優(yōu)異性能。光纖光柵的種類(lèi)很多，主要分兩大類(lèi)：一是Bragg光柵（也稱(chēng)為反射或短周期光柵）；二是透射光柵（也稱(chēng)為長(zhǎng)周期光柵）。光纖光柵從結(jié)構(gòu)上可分為周期性結(jié)構(gòu)和非周期性結(jié)構(gòu)，從功能上還可分為濾波型光柵和色散補(bǔ)償型光柵，色散補(bǔ)償型光柵是非周期光柵。光纖沿徑向從里向外分為纖芯、包層、涂覆層三部分，用特殊的紫外光照射工藝，光纖纖芯折射率受到永久的周期性微擾而形成一種光纖無(wú)源器件。它能將入射光中某一特定波長(zhǎng)的光部分或全部反射。滿(mǎn)足布拉格條件的波長(zhǎng)被光纖光柵反射，相關(guān)公式如下：b2n其中b是被反射的波長(zhǎng)是光纖光柵的有效折射率為光柵周期通過(guò)拉伸和壓縮光纖光柵，或者改變溫度，可以改變光纖光柵的周期和有效折射率，從而達(dá)到改變光纖光柵的反射波長(zhǎng)的目的。反射波長(zhǎng)和應(yīng)變、溫度、壓力物理量。溫度變化量根據(jù)這些特性，可將光纖光柵制作成應(yīng)變、溫度、壓力、加速度等多種傳感器。光纖光柵傳感系統(tǒng)主要由光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)和傳感器三個(gè)主要部分組成。對(duì)光芯進(jìn)行照射，使得光纖纖芯的一段區(qū)域折射率發(fā)生周期性變化，從而制成光纖光柵。光纖光柵傳感器獲取物理變化量。以光波長(zhǎng)為載體，通過(guò)光纖傳輸系統(tǒng)傳至解調(diào)系統(tǒng)，由解調(diào)系繞對(duì)光信號(hào)進(jìn)行處理分析，獲取物理變化量數(shù)據(jù)。2）Optic-3000光纖式溫度傳感器光纖式溫度傳感器用于測(cè)量帶電物體表面的溫度，如高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的裸露觸點(diǎn)和母線(xiàn)連接處的運(yùn)行溫度。Optic-3000光纖式溫度傳感器，如圖3-2所示，探頭體積小巧，耐壓高，工作范圍大，不受磁場(chǎng)干擾，可以直接安裝在開(kāi)關(guān)柜測(cè)溫點(diǎn)測(cè)量溫度。它由測(cè)溫點(diǎn)、光纖調(diào)制器和光纖接口（ST接口）3部分組成。測(cè)溫點(diǎn)采用感溫石英晶體材料，直徑通常4mm測(cè)溫點(diǎn)與光纖調(diào)制器封裝成一體化結(jié)構(gòu)，由后者的一個(gè)側(cè)面檢測(cè)溫度，其工作電源為一節(jié)3.6V鋰電池，應(yīng)用時(shí)間達(dá)到兩年以上，能夠滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)需要，可結(jié)合設(shè)備檢修適時(shí)更換。圖3-2Optic-3000型光纖溫度傳感器Optic-3000光纖式溫度傳感器利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號(hào)介質(zhì)，有效地解決了在高電壓，高溫度，強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境中，溫度難以監(jiān)測(cè)得難題。Optic-3000光纖式溫度傳感器的主要性能指標(biāo)為：測(cè)溫范圍:-55C~+100C測(cè)量誤差：小于0.5C（全量程范圍）測(cè)溫分辨率：士0.1C光纖長(zhǎng)度：小于50m接口方式：標(biāo)準(zhǔn)ST接口外觀尺寸：6.0（長(zhǎng)）cm*3.2（寬）cm*2.2（高）cm該光纖式溫度傳感器有一個(gè)測(cè)面是感溫面，傳感器測(cè)得的溫度就是該感溫面的溫度，若傳感器放置在空氣中，則測(cè)到的就是環(huán)境溫度。為了準(zhǔn)確測(cè)量物體表面的溫度，應(yīng)保證傳感器的感溫面與被測(cè)物體的表面緊密接觸。安裝光纖傳感器之前，首先要找到傳感器的測(cè)溫面，每一個(gè)Optic-3000光纖式溫度傳感器的光纖接口都有一個(gè)定位缺口， 和定位缺口相反的一面就是傳感器的感溫面。傳感器的傳感頭與光纖設(shè)計(jì)為可拆卸的結(jié)構(gòu)，即通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)ST光纖接口與多模光纖連接。Nsmart光纖式在線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)儀組成溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器溫度數(shù)據(jù)的采集，并通過(guò)RS-485總線(xiàn)將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心。檢測(cè)儀安裝可以直接嵌入到開(kāi)關(guān)柜的前柜門(mén)上，也可以放置在其他易于觀察的地方。在方便安裝的同時(shí)，可以現(xiàn)場(chǎng)觀察溫度數(shù)據(jù)。它的系統(tǒng)指標(biāo)如下:光纖通道:6ch（支持1到6個(gè)光纖式溫度傳感器 ）;光纖接口 :標(biāo)準(zhǔn)ST光纖接口 ;光纖類(lèi)型 :多模光纖;巡檢周期:小于60s/6光纖通道（典型值:45s）;溫度顯示：LCD液晶顯示器，帶背光；報(bào)警輸出:1個(gè)（無(wú)源接點(diǎn) ）250Vac,0.6A或24Vdc,5A;網(wǎng)絡(luò)接口：隔離RS485工業(yè)總線(xiàn)接口；TOC\o"1-5"\h\z工作電壓:直流10-30V或交流220V（外接電源適配器 ）;工作溫度 :-10 ℃— +80℃;存儲(chǔ)溫度 :-40 ℃— +85℃;安裝方式 :掛裝或嵌入式盤(pán)裝。主要功能為：溫度顯示功能監(jiān)測(cè)儀具有 6個(gè)ST光纖接口，能夠同時(shí)支持 6個(gè)光纖溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)最多6通道的溫度測(cè)量。帶背光的LCD顯示屏能夠同時(shí)顯示6個(gè)通道的溫度數(shù)值，并具有溫度報(bào)警和溫度測(cè)點(diǎn)故障指示等功能。運(yùn)行狀態(tài)指示當(dāng)Nsmart光纖溫度監(jiān)測(cè)儀運(yùn)行時(shí)，可以通過(guò)儀表的LCD顯示屏了解當(dāng)前的運(yùn)行情況。在儀表LCD顯示屏上，有一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)指示（run）,該指示在顯示屏的右上角。運(yùn)行狀態(tài)指示是一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)棒，每測(cè)到一個(gè)通道的溫度值時(shí)，該狀態(tài)棒即旋轉(zhuǎn) 450。報(bào)警功能Nsmart光纖溫度監(jiān)測(cè)儀具有多種報(bào)警功能，每個(gè)光纖測(cè)溫通道都可以設(shè)置獨(dú)立的定溫報(bào)警值和溫升報(bào)警值，報(bào)警值可以通過(guò) RS-485通訊接口下載。當(dāng)發(fā)生超溫報(bào)警時(shí)，報(bào)警狀態(tài)在 LCD液晶屏上指示，一個(gè)繼電器型的報(bào)警輸出，可以控制外部設(shè)備動(dòng)作或用于報(bào)警指示。RS-485網(wǎng)絡(luò)接口Nsmart光纖溫度監(jiān)測(cè)儀具有一個(gè)RS-485接口，該接口用于與上位計(jì)算機(jī)的通信，接口可以支持 64個(gè)Nsmart光纖溫度監(jiān)測(cè)儀聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，使用網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器可以增加聯(lián)網(wǎng)的光纖溫度測(cè)量?jī)x的數(shù)量，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可連接 254臺(tái)光纖溫度測(cè)量?jī)x。光纖溫度監(jiān)測(cè)儀采用可插拔接線(xiàn)端子，方便儀表的電氣連接。這是一個(gè)8位端子，可以帶電插拔，它包括電源供電、通訊接口和報(bào)警輸出，其功能定義如表3-1所示：

表3-1Nsmart光纖式溫度監(jiān)測(cè)儀接線(xiàn)端子功能定義名稱(chēng)功能說(shuō)明1NCstate報(bào)警輸出的無(wú)源接點(diǎn)，常閉接點(diǎn)2Com.報(bào)警輸出的公共端子3Nostate報(bào)警輸出的無(wú)源接點(diǎn)，常開(kāi)接點(diǎn)4Noused未使用5Rs485(一)Rs485訊訊接口正端子（）6RS485(+)Rs485通訊接口正端子（+）7Power(—)直流供電電源正端子（）8Power(+)直流供電電源正端子（+）3.1.2Nsmart接口通信協(xié)議Nsmart光纖溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀作為光纖溫度傳感器的接入設(shè)備，通過(guò)RS-485網(wǎng)絡(luò)接口與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。Nsmart在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀設(shè)備的RS-485通信接口采用標(biāo)準(zhǔn)異步串行通信方式，格式由1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位組成，無(wú)校驗(yàn)位。位格式如圖3-3所示。每個(gè)Nsmart設(shè)備都具有一個(gè)唯一的設(shè)備地址號(hào)，這個(gè)設(shè)備地址號(hào)用于nsmart可用地址nsmart可用地址主機(jī)與設(shè)備通訊時(shí)使用，它可以由用戶(hù)自己設(shè)定。每個(gè)設(shè)備地址由一個(gè)字節(jié)組成，這表明設(shè)備地址的整個(gè)分布空間為 256個(gè)地址可供使用，但對(duì)于Nsmart又有不同的限制，其設(shè)備地址分配表如圖 3-4圖3-4Nsmart設(shè)備地址空間分布為使Nsmart設(shè)備能與主機(jī)通信，它們應(yīng)該設(shè)定相同的通信速率，即波特率。這樣運(yùn)行在主機(jī)上的軟件才能采集到 Nsmart設(shè)備中的溫度數(shù)據(jù)。Nsmart設(shè)備RS-485通訊接口的波特率可以由用戶(hù)設(shè)定，其波特率可以選擇為以下四種：1200bps,2400bps,4800bps,9600bpsoNsmart設(shè)備RS-485通訊接口初始波特率為2400bps。多臺(tái)Nsmart設(shè)備通過(guò)RS-485接口構(gòu)成總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)采用主從通信方式，Nsmart設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)中的從設(shè)備工作，主設(shè)備（可以為上位機(jī)）發(fā)出命令幀，與其相匹配的Nsmart設(shè)備會(huì)響應(yīng)該命令幀，并發(fā)出響應(yīng)幀。響應(yīng)幀是由網(wǎng)絡(luò)中的Nsmart設(shè)備響應(yīng)主設(shè)備的命令幀的數(shù)據(jù)時(shí)， 用于傳輸Nsmart設(shè)備測(cè)量到的溫度數(shù)據(jù)。每個(gè)響應(yīng)幀由41個(gè)字節(jié)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如下圖3-5所示。圖3-5命令幀結(jié)構(gòu)Nsmart光纖式溫度監(jiān)測(cè)儀已經(jīng)通過(guò)中國(guó)電力科學(xué)研究院高壓所的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，能夠滿(mǎn)足高溫、高壓和強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下的溫度監(jiān)測(cè)功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3-2所示：氣象條件b=100.2kPa,ta=25.5C,tw=210C電壓等級(jí)KV光纖長(zhǎng)度mm規(guī)定電壓KV校正值KV試驗(yàn)電壓KV耐受時(shí)問(wèn)min實(shí)驗(yàn)結(jié)果61002525251通過(guò)10125353535 11 1通過(guò)[352508586861通過(guò)665001401411411通過(guò)1108502002022021通過(guò)122020003603623621通過(guò)50045006806836831通過(guò)表3-2光纖式溫度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀工頻耐受電壓試驗(yàn)結(jié)果3.2單總線(xiàn)數(shù)字式溫度傳感器電路設(shè)計(jì)對(duì)于低壓開(kāi)關(guān)柜的過(guò)熱故障檢測(cè)我們采用單總線(xiàn)數(shù)字式溫度傳感器， 數(shù)據(jù)傳輸采用紅外線(xiàn)傳輸方式，以實(shí)現(xiàn)高、低壓側(cè)的電隔離。由 DALL隊(duì)司生產(chǎn)的DS1820溫度傳感器就是常用的一種單總線(xiàn) 1W/工RE數(shù)字溫度傳感器,可以廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。DS1820溫度傳感器DS182激字溫度計(jì)提供9位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過(guò)單線(xiàn)接口送入DS1820或從DS1820送出，因此從中央處理器到DS1820I需連接一條線(xiàn)（地線(xiàn)也需要連接 ）。讀寫(xiě)和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線(xiàn)本身提供，而不需要外部電源。每一個(gè) DS1820都有唯一的系列號(hào)（siliconserialnumber）,因此多個(gè)DS1820可以存在于同一條單線(xiàn)總線(xiàn)上。這允許在許多不同的地方放置溫度靈敏器件。此特性的應(yīng)用范圍包括 HVA斗境控制，建筑物、設(shè)備或機(jī)械內(nèi)的溫度檢測(cè)，以及過(guò)程監(jiān)視和控制中的溫度檢測(cè)。其主要特性有 :獨(dú)特的單總線(xiàn)接口方式：DS1820與總線(xiàn)連接時(shí)，只需1個(gè)接口引腳即可實(shí)現(xiàn)雙向通信 ;多點(diǎn)Multidrop能力使分布式溫度檢測(cè)應(yīng)用得以簡(jiǎn)化;在使用中不需要任何外部元件可以用正常供電，也可以使用IO寄生供電方式工作，電壓范圍:+3.0V—+5.5V.測(cè)量范圍從 -55℃至+125℃，增量值為0.5C,等效的華氏溫度范圍是-670F至2570F,增量值為0.90F;以9位數(shù)字的方式讀出溫度 ;在1秒（典型值）內(nèi)把溫度變換為數(shù)字 ;用戶(hù)可以自設(shè)定EEPROM報(bào)警上下限值；告警搜索命令識(shí)別和尋址溫度超過(guò)報(bào)警上下限值之外的器件（溫度告警情況）;支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS182cM以并聯(lián)在一起工作，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫 ;負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。DS182?度傳感器具有體積小，接口方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。DS1820有三個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件 :1）64位激光ROM,2）溫度靈敏元件， 3）非易失性溫度告警觸發(fā)器TH和TL。器件從單線(xiàn)的通信取得其電源，在信號(hào)線(xiàn)為高電平的時(shí)間周期內(nèi)，把能量貯存在內(nèi)部的電容器中，在單信號(hào)線(xiàn)為低電平的時(shí)間期內(nèi)斷開(kāi)此電源，直到信號(hào)線(xiàn)變?yōu)楦唠娖街匦陆由霞纳娙蓦娫礊橹埂Ｗ鳛榱硪环N可供選擇的方法，DS182他可用外部5V電源供電。與DS1820的通信經(jīng)過(guò)一個(gè)單線(xiàn)接口，可以將單片機(jī)串行輸出口與DS182S專(zhuān)感器DC8I腳相連接。在單線(xiàn)接口情況下，在ROMM乍約定未建立之前不能使用存貯器和控制操作。如果在單線(xiàn)上有許多器件那么可以挑選出一個(gè)特定的器件并給總線(xiàn)上的主機(jī)指示存在多少器件及其類(lèi)型。一個(gè)控制操作命令指示 DS1820完成溫度測(cè)量。該測(cè)量的結(jié)果將放入DS1820的高速暫存（便箋式）存貯器（Scratchpadmemory）,通過(guò)發(fā)出讀暫存存儲(chǔ)器內(nèi)容的存儲(chǔ)器操作命令可以讀出此結(jié)果。每一溫度告警觸發(fā)器 TH和TL構(gòu)成一個(gè)字節(jié)的EEPROM如果不對(duì)DS1820施加告警搜索命令，這些寄存器可用作通用用戶(hù)存儲(chǔ)器。使用存儲(chǔ)器操作命令可以寫(xiě)TH和TLo對(duì)這些寄存器的讀訪(fǎng)問(wèn)通過(guò)便箋存儲(chǔ)器，所有數(shù)據(jù)均以最低有效位在前的方式被讀寫(xiě)。DS1820的電源與通信DS1820的電源供電主要有兩種方式，一種是外部5V電源供電，將電源接在VD/I腳即可。第二種是器件從單線(xiàn)的通信總線(xiàn)取得電源，即寄生電源。為了使DS1820能完成準(zhǔn)確的溫度變換，當(dāng)溫度變換發(fā)生時(shí)，I/O線(xiàn)上必須提供足夠的功率。因?yàn)镈S1820的工作電流高達(dá)1mA寄生電源供電將使I/O線(xiàn)沒(méi)有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，如果幾個(gè)DS1820ft同一條I/O線(xiàn)上而且企圖同時(shí)變換，那么這一問(wèn)題將變得特別尖銳。解決問(wèn)題的方法是通過(guò)使用連接到VDDSI腳的外部電源供電。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在I/O線(xiàn)上不要求強(qiáng)的上拉，總線(xiàn)上主機(jī)不需要上拉引腳以便在溫度變換期間使線(xiàn)保持高電平。這就允許在變換時(shí)間內(nèi)其它數(shù)據(jù)在單線(xiàn)上傳送，此外在單線(xiàn)總線(xiàn)上可以放置任何數(shù)目的DS1820而且如果它們都使用外部電源，那么通過(guò)發(fā)出跳過(guò)(SkipROM)命令和接著發(fā)出變換(Convert)T命令可以同時(shí)完成溫度變換。需要注意的只是外部電源處于工作狀態(tài)， GN刖引腳不可懸空。我們?cè)谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)中就采用外部電源供電。圖3-664位激光ROM8位CR編碼48位序列號(hào)8位系列產(chǎn)品編碼MSB LSBMSB LSBMSB LSB最高有效位 最低有效位每一個(gè)DS1820包括一個(gè)唯一的64位長(zhǎng)的ROMS碼，如圖3-8.64位ROMSROMM乍控制部分允許DS1820乍為一個(gè)單線(xiàn)器件工作，并遵循單線(xiàn)總線(xiàn)系統(tǒng)的單線(xiàn)協(xié)議，直到ROM操作協(xié)議被滿(mǎn)足，DS1820控制部分的功能是不可訪(fǎng)問(wèn)的。總線(xiàn)上的主機(jī)根據(jù)64位ROM勺前56位計(jì)算CRC勺值并把它與存儲(chǔ)在DS1820內(nèi)的值進(jìn)行比較以決定ROM勺數(shù)據(jù)是否已被主機(jī)正確地接收。CRC勺等效多項(xiàng)式函數(shù)為：CRC==X8+Xs+X4+1DS1820ft使用CRO確認(rèn)數(shù)據(jù)傳送的每一種情況中，總線(xiàn)主機(jī)必須使用上面給出的多項(xiàng)式函數(shù)計(jì)算CRC的值并把計(jì)算所得的值與存儲(chǔ)在64位ROM部分中的8位CRCfi（ROMW數(shù)），或者與DS1820中計(jì)算彳#到的8位CRCS（在讀暫存存儲(chǔ)器中時(shí)，它作為第九個(gè)字節(jié)被讀出），進(jìn)行比較。當(dāng)存儲(chǔ)在DS1820內(nèi)或由DS1820計(jì)算得到的CRCfi與總線(xiàn)主機(jī)產(chǎn)生的值不相符合時(shí)，在DS1820內(nèi)設(shè)有電路來(lái)阻止命令序列的繼續(xù)執(zhí)行。校驗(yàn)碼CRCM以使用如圖3-7所示，由一個(gè)移位寄存器和“異或"（XOR）門(mén)組成的多項(xiàng)式產(chǎn)生器來(lái)產(chǎn)生。移位寄存器的所有位被初始化為零，然后從產(chǎn)品系列編碼的最低有效位開(kāi)始，每次移入一位，接著移入序列號(hào)。在序列號(hào)的第48位進(jìn)入之后，移位寄存器便包含了CRCfi。移入CRC的8位應(yīng)該DS1820的報(bào)警功能DS18201過(guò)使用在板（（on-board）溫度測(cè)量專(zhuān)利技術(shù)來(lái)測(cè)量溫度。溫度測(cè)量電路的方框圖見(jiàn)圖所示。DS182C?過(guò)門(mén)開(kāi)通期間內(nèi)低溫度系數(shù)振蕩器經(jīng)歷的時(shí)鐘周期個(gè)數(shù)計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)量溫度，而門(mén)開(kāi)通期由高溫度系數(shù)振蕩器決定。同時(shí)計(jì)數(shù)器用斜率累加器電路所決定的值進(jìn)行預(yù)置。 為了對(duì)遵循拋物線(xiàn)規(guī)律的振蕩器溫度特性進(jìn)行補(bǔ)償，這種電路是必需的。斜率累加器用于補(bǔ)償振蕩器溫度特性的非線(xiàn)性，以產(chǎn)生高分辨率的溫度測(cè)量。通過(guò)改變溫度每升高一度，計(jì)數(shù)器必須經(jīng)歷的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)行補(bǔ)償。此計(jì)算在DS1820內(nèi)部完成以提供0.5攝氏度的分辨率。溫度讀數(shù)以16位、符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供。 DS1820以0.5攝氏度的增量值，在-55攝氏度至++125攝氏度的范圍內(nèi)測(cè)量溫度。對(duì)于應(yīng)用華氏溫度的場(chǎng)合，則需要使用查找表或變換系數(shù)。注意，在DS1820中，溫度以1/2攝氏度LSCB俄低有效位）形式表示時(shí)，產(chǎn)生以下9位格式，見(jiàn)下圖3-8:圖3-8DS1820內(nèi)數(shù)據(jù)表示格式

最高有效（符號(hào)）位被復(fù)制到存儲(chǔ)器內(nèi)兩字節(jié)的溫度寄存器中較高的 MSB的所有位，這種“符號(hào)擴(kuò)展”產(chǎn)生了如表3-3所示的16位溫度讀數(shù)。溫度數(shù)字輸出（二進(jìn)制）安息字輸出（十六進(jìn)制）+125C00FAh+25C00000000001100100032h+1/2C00000000000000010032h+0C00000000000000000032h-1/2C0032h-25C0032h-55C0032h表3-3溫度/數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)表=-25攝氏度11=-25攝氏度11001110LSBg低有效位在DS1820完成溫度變換之后，溫度值與貯存在TH和TL內(nèi)的觸發(fā)值相比較。TH或TL的最高有效位直接對(duì)應(yīng)于16位溫度寄存器的符號(hào)位，如果溫度測(cè)量的結(jié)果高于TH或低于TL,那么器件內(nèi)告警標(biāo)志將置位。每次溫度測(cè)量更新此標(biāo)志。只要告警標(biāo)志置位，DS182CB對(duì)告警搜索命令做出響應(yīng)。這允許并聯(lián)連接許多DS1820同時(shí)進(jìn)行溫度測(cè)量。如果某處溫度超過(guò)極限，那么可以識(shí)別出正在告警的器件并立即將其讀出，而不必讀出非告警的器件。CC1000射頻芯片的應(yīng)用在單總線(xiàn)數(shù)字式溫度傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)采用無(wú)線(xiàn)傳輸方式。為了避免強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懀詈貌捎酶哳l波段傳輸。為此我們采用了CC100味實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。CC100Q1Chipcon公司推出的單片可編程RF收發(fā)芯片,它基于ChipconISSmartRF技術(shù)，是一種高性能、低損耗、高靈敏度的射頻芯片。CC100北用于低功率和低電壓類(lèi)無(wú)線(xiàn)電產(chǎn)品，并且很容易通過(guò)編程使其工作頻率在300-1000MHz范圍內(nèi)，完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的需求。CC1000的結(jié)構(gòu)示圖見(jiàn)圖3-9:圖3-9CC1000簡(jiǎn)化模塊圖CC1000I勺主要工作參數(shù)可由三個(gè)串行接口（PDATA,PCLKF口PALE編程設(shè)定來(lái)控制CC100眥于發(fā)送或接收模式。CC1000ft一個(gè)電路中只能在一種模式下工作。芯片提供信號(hào)接口DIO和DCLK用于收發(fā)數(shù)據(jù)。DIO是雙向數(shù)據(jù)線(xiàn)，dclKI供數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收的同步時(shí)鐘。在接收模式下，CC1000可看成是一個(gè)傳統(tǒng)的超外差接收器。射頻（RF）輸入信號(hào)經(jīng)低噪聲放大器（LNA）放大后翻轉(zhuǎn)進(jìn)入混頻器，通過(guò)混頻器混頻產(chǎn)生中頻（IF）信號(hào)。在中頻處理階段，該信號(hào)在送入解調(diào)器之前被放大和濾波。可選的RSSI信號(hào)和IF信號(hào)也可通過(guò)混頻產(chǎn)生于引腳RSSI/IF。解調(diào)后，CC1000從引腳DIO輸出解調(diào)數(shù)字信號(hào)，解調(diào)信號(hào)的同步性由芯片上的 PCLK提供的時(shí)鐘信號(hào)完成。在發(fā)送模式下，壓控振蕩器（VCO購(gòu)出的信號(hào)直接送入功率放大器（PA）。射頻輸出是通過(guò)加在DIO腳上的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制的，稱(chēng)為移頻鍵控（FSK）0這種內(nèi)部T/R切換電路使天線(xiàn)的連接和匹配設(shè)計(jì)更容易。當(dāng)調(diào)制數(shù)據(jù)時(shí)，CC1000能被設(shè)置成三種不同的數(shù)據(jù)形式，分別為同步NRZ模式、同步曼徹斯特碼模式、異步傳輸（DART濮式。為了滿(mǎn)足電池供電情況下嚴(yán)格的電源損耗要求，CC100眥供了十分方便的電源管理方法。通過(guò)MAIN寄存器控制低電平模式，有單獨(dú)的位控制接收部分、發(fā)射部分、頻率合成以及晶振。這種獨(dú)立控制可用來(lái)優(yōu)化在某個(gè)應(yīng)用中最低可能達(dá)到的電流損耗。CC100OE片的其他外圍元件較少，且對(duì)精度要求不高，所以 CC100叫一個(gè)微控制器和少數(shù)幾個(gè)外接元件便可組成一個(gè)完整的 RF收發(fā)系統(tǒng).圖3-10RS485傳輸模塊的選擇我們通過(guò)RS-485通訊標(biāo)準(zhǔn)組成設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。可供選擇RS-485芯片是很多的，我們選用了Maxim公司生產(chǎn)比較成熟的MAX48駿口芯片。MAX485R口芯片采用單一電源+5V工作，額定電流為300p.A,采用半雙工通訊方式。它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-485電平的功能。其引腳結(jié)構(gòu)圖如圖3-13所示。從圖中可以看出，MAX485K片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡(jiǎn)單，內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器。RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需分別與單片機(jī)的RXDffiTO相連即可;EF和DE引腳分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)EF為邏輯0時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE為邏輯1時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)镸AX485r作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可^和B引腳分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端，當(dāng)A引腳的電平高于B時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)A的電平低于B端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 0。在與單片機(jī)連接時(shí)接線(xiàn)非常簡(jiǎn)單。只需要一個(gè)信號(hào)控制MAX485勺接收和發(fā)送即可。同時(shí)將A和B端之間加匹配電阻，一般可選1000的電阻。我們采用ATME公司生產(chǎn)的AT89C205仰片機(jī)與DS1820ffl成母線(xiàn)溫度測(cè)量系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸采用CCl000無(wú)線(xiàn)傳輸，這樣就實(shí)現(xiàn)了高低壓側(cè)的電壓隔離。整個(gè)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分 :溫度監(jiān)測(cè)模塊和數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)發(fā)模塊。溫度監(jiān)測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)母線(xiàn)溫度的測(cè)量，并將測(cè)量溫度通過(guò) CCl000無(wú)線(xiàn)傳輸模塊發(fā)送出去。數(shù)據(jù)接收模塊接收溫度監(jiān)測(cè)模塊傳送過(guò)來(lái)的溫度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)RS-485總線(xiàn)送到監(jiān)控中心。它同樣使用CC1000實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收AT89C205俾片機(jī)是一個(gè)帶有2K字節(jié)EEPROM讀存儲(chǔ)器的低壓、高性能8位CMO微型計(jì)算機(jī)，電路設(shè)計(jì)中除了供給5V電源外，不再需要增加其他外圍電路。而CC1000除了與AT89C2051連接外，還需要單獨(dú)提供14MHz的晶振和工作在接收、發(fā)射模式下的輸入/輸出配置電路。AT89C205俾片機(jī)的P1口是8位雙向I/0口，口引腳 P1.0,Pl.1,Pl.2連接到CC1000的三個(gè)串行接口（PDATA,PCLKf口PALE）,完成對(duì)CC10oOl勺工作模式編程。CCl000發(fā)送模式下，采用同步曼徹斯特碼模式，弓唧DIO接AT89C2051的串行輸出引腳TXD同步時(shí)鐘信號(hào)由AT89C2051的引腳P3.2接DCLKI供。同樣，在接受工作模式下，DCLKI供同步接收時(shí)鐘，DIO輸出數(shù)據(jù)。DS1820專(zhuān)感器封裝類(lèi)似于普通三極管，見(jiàn)圖3-14中CON配件。在溫度監(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì)中，DS182（fi接采用5V電源供電，數(shù)據(jù)引腳DQ接AT89C2051串行輸入引腳（RXD）,這樣需要連接多只DS1820#感器，組成單總線(xiàn)溫度監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，只要將DS1820的電源引腳VDM數(shù)據(jù)引腳DQ分別并接在5V電源和串行輸入引腳（RXD）上即可。這兩個(gè)模塊組成了實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。我們?cè)谙到y(tǒng)安裝調(diào)試中，可以擴(kuò)展多個(gè)DS1820傳感器，共用一個(gè)數(shù)據(jù)接受轉(zhuǎn)發(fā)模塊。由于擴(kuò)展DS1820傳感器時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)容易受到電壓、磁場(chǎng)等外部干擾，易使溫度傳輸出錯(cuò)，實(shí)際應(yīng)用有一定的局限性。它的實(shí)際工作性能和抗干擾能力還需要在工作環(huán)境下來(lái)驗(yàn)證。3.3兩種溫度監(jiān)測(cè)硬件設(shè)計(jì)比較總結(jié)開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)的硬件電路主要采用了上述兩種方式 :光纖式溫度傳感系統(tǒng)和單總線(xiàn)數(shù)字式溫度測(cè)量系統(tǒng)。兩種檢測(cè)方式分別對(duì)應(yīng)于不同的電壓環(huán)境，各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)于中壓開(kāi)關(guān)柜的溫度測(cè)量，采用光纖式溫度傳感系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與安全性。而且溫度測(cè)量準(zhǔn)確，抗干擾性，耐壓性好。但是開(kāi)關(guān)柜內(nèi)大量的光纖走線(xiàn)，可能影響開(kāi)關(guān)柜的正常應(yīng)用。單總線(xiàn)數(shù)字式溫度測(cè)量系統(tǒng)只能在低壓環(huán)境下工作，但是抗干擾性好，容易組成大范圍的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。利用CC1000組成監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要編寫(xiě)大量的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度監(jiān)測(cè)模塊的識(shí)別，這樣就形成了ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單模型，增加了工作難度。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中，采用溫度監(jiān)測(cè)模塊和數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)發(fā)模塊一一對(duì)應(yīng)的模式，降低了開(kāi)發(fā)難度。單總線(xiàn)數(shù)字式溫度測(cè)量系統(tǒng)成本低廉，安裝簡(jiǎn)單，是光纖式溫度傳感器不具備的優(yōu)勢(shì)。4監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)介紹開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件是整個(gè)系統(tǒng)與工作人員溝通的平臺(tái)，系統(tǒng)需要長(zhǎng)期地運(yùn)行，并強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，穩(wěn)定性和易操作性。我們采用MicrosoftWindows2000作為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。Windows2000在易使用程度、易管理性、可擴(kuò)展性、可靠性、靈活性等方面都有相當(dāng)突出的表現(xiàn)。Windows2000通過(guò)三種途徑來(lái)確保最大的可靠性和可用性 :統(tǒng)一處理硬件和軟件系統(tǒng)錯(cuò)誤 ;保護(hù)用戶(hù)程序不會(huì)相互干擾和系統(tǒng)干擾 ;提供數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的恢復(fù)機(jī)制。至今，Windows2000仍然得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，充分說(shuō)明了Windows2000是一個(gè)高性能的操作系統(tǒng)。軟件開(kāi)發(fā)使用MicrosoftVisualC++6.0.MicrosoftVisualC++的核心是Microsoft的基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù) (MicrosoftFoundationClassLibrary,MFC)oMFG目當(dāng)徹底白封裝了Win32軟件開(kāi)發(fā)工具包(SDK)中的功能和結(jié)構(gòu)，提供了大量預(yù)先編寫(xiě)好的類(lèi)及支持代碼，用于處理多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的Windows編程任務(wù)。它為應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)應(yīng)用程序框架 (ApplicationFramework)，這使得可以完全使用面向?qū)ο蟮姆椒▉?lái)開(kāi)發(fā)Windows應(yīng)用程序。軟件總體設(shè)計(jì)對(duì)于企業(yè)應(yīng)用于安全性領(lǐng)域的系統(tǒng)軟件，不僅需要應(yīng)對(duì)各種突發(fā)性情況，還要考慮到用戶(hù)的可操作性，最重要的是軟件在運(yùn)行中的穩(wěn)定性與可靠性。溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件是個(gè)多任務(wù)操作軟件，例如通過(guò) RS-232串行總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的控制與通信 ;實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) ;以曲線(xiàn)形式實(shí)時(shí)顯示測(cè)試數(shù)據(jù) ;歷史數(shù)據(jù)的查詢(xún)、曲線(xiàn)顯示以及操作記錄等。為了在完成這些任務(wù)的同時(shí)，主控制界面能夠?qū)崟r(shí)的處理用戶(hù)的輸入，始終保持工作狀態(tài)，一種比較好的方法就是采用多線(xiàn)程的編程模式。Q啟動(dòng)輔助線(xiàn)程i*結(jié)束輔助線(xiàn)程啟動(dòng)輔助線(xiàn)程3保存日志相關(guān)操作：數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)Q啟動(dòng)輔助線(xiàn)程i*結(jié)束輔助線(xiàn)程啟動(dòng)輔助線(xiàn)程3保存日志相關(guān)操作：數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)Windows2000是一個(gè)多任務(wù)的操作系統(tǒng)，它支持多線(xiàn)程的應(yīng)用程序。進(jìn)程總是以一個(gè)線(xiàn)程（稱(chēng)為主線(xiàn)程）作為開(kāi)始。如果需要，進(jìn)程可以產(chǎn)生更多的線(xiàn)程，讓CPUS同一時(shí)間執(zhí)行不同段落的彳t碼。當(dāng)然，在只有一個(gè)CPU勺情況下，不可能真正有多任務(wù)同時(shí)執(zhí)行的情況發(fā)生。多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)工作主要是靠調(diào)度程序來(lái)完成的，它在不同的線(xiàn)程之間做快速的切換操作。當(dāng)然，線(xiàn)程并不是越多越好，線(xiàn)程的切換需要耗費(fèi)大量的系統(tǒng)資源。相對(duì)于單線(xiàn)程來(lái)說(shuō)，單線(xiàn)程只能順序的執(zhí)行程序代碼，同時(shí)只能對(duì)一個(gè)任務(wù)進(jìn)行處理，這樣對(duì)多啟動(dòng)輔助線(xiàn)程2數(shù)據(jù)庫(kù)歷史曲線(xiàn)斷開(kāi)串口斷開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)任務(wù)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，單線(xiàn)程就不能滿(mǎn)足系統(tǒng)的需要，只能采用多線(xiàn)程編程。圖4-1主線(xiàn)程的流程圖Windows提供了兩種類(lèi)型的線(xiàn)程：一種是用戶(hù)界面線(xiàn)程；另一種是工作線(xiàn)程，也稱(chēng)為輔助線(xiàn)程。這兩種線(xiàn)程均為 MF暖庫(kù)所支持。用戶(hù)界面線(xiàn)程的特點(diǎn)是擁有單獨(dú)的消息隊(duì)列，可以具有自己的窗口界面，能夠?qū)τ脩?hù)輸入和事件做出響應(yīng)。在應(yīng)用程序中，根據(jù)用戶(hù)界面線(xiàn)程具有消息隊(duì)列這一特點(diǎn)，可以使之循環(huán)等待某一事件發(fā)生后在進(jìn)行處理。 由于Windows200O是優(yōu)先多任務(wù)的操作系統(tǒng)，即使一個(gè)線(xiàn)程因等待某事件而阻塞，其他線(xiàn)程仍然可以繼續(xù)執(zhí)行。工作線(xiàn)程常用于處理后臺(tái)任務(wù)，執(zhí)行這些后臺(tái)任務(wù)并不會(huì)耽擱用戶(hù)對(duì)應(yīng)用程序的使用，即用戶(hù)操作無(wú)需等待后臺(tái)任務(wù)的完成。在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，主線(xiàn)程（用戶(hù)界面線(xiàn)程 ）處于中樞地位，其執(zhí)行流程如圖,此外還有3個(gè)輔助線(xiàn)程，用于處理后臺(tái)任務(wù)，響應(yīng)用戶(hù)的操作命令。執(zhí)行流程如圖4-2所示，當(dāng)程序運(yùn)行后，首先啟動(dòng)主線(xiàn)程。用戶(hù)登錄成功后，主線(xiàn)程啟動(dòng)主控制界面，完成相關(guān)的初始化工作，并啟動(dòng)輔助線(xiàn)程 1。輔助線(xiàn)程 1在程序的運(yùn)行過(guò)程中一直都在循環(huán)執(zhí)行，它根據(jù)需要監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)柜數(shù)目的不同，執(zhí)行一次的時(shí)間也不同，為（60/（開(kāi)關(guān)柜數(shù)目）））So輔助線(xiàn)程1每執(zhí)行一次，只監(jiān)測(cè)一個(gè)開(kāi)關(guān)柜的溫度數(shù)據(jù)，所有開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)的循環(huán)時(shí)間為 60S。輔助線(xiàn)程1采用循環(huán)執(zhí)行的方式，上位機(jī)從 RS-232串口讀取數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并存儲(chǔ)后，主動(dòng)放棄剩余時(shí)間片，跳出線(xiàn)程，等待下一次監(jiān)測(cè)循環(huán)的開(kāi)始。線(xiàn)程3、I開(kāi)始)串口初始化

成功T初始化列表數(shù)據(jù)波形顯示查詢(xún)數(shù)據(jù)記

錄計(jì)算當(dāng)日最高最低溫度串口初始化

成功T初始化列表數(shù)據(jù)波形顯示查詢(xún)數(shù)據(jù)記

錄計(jì)算當(dāng)日最高最低溫度圖4-2輔助線(xiàn)程流程圖輔助線(xiàn)程2和輔助線(xiàn)程3都是通過(guò)用戶(hù)操作來(lái)啟動(dòng)的。這兩個(gè)線(xiàn)程都用于用戶(hù)對(duì)存儲(chǔ)于工控機(jī)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查看。 當(dāng)通過(guò)軟件對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取時(shí)，會(huì)耗費(fèi)大量的系統(tǒng)資源。如果采用主線(xiàn)程操作，用戶(hù)必須等待讀取數(shù)據(jù)后臺(tái)操作完成后，才能進(jìn)行其它操作，因?yàn)榇罅繑?shù)據(jù)的讀取是很慢的。采用輔助線(xiàn)程后，用戶(hù)可以在等待數(shù)據(jù)讀取的時(shí)間內(nèi)做其它的操作。跟輔助線(xiàn)程1不同，輔助線(xiàn)程2和輔助線(xiàn)程3采用順序執(zhí)行的方式，數(shù)據(jù)讀取完畢后，向主線(xiàn)程發(fā)送一個(gè)表示結(jié)束的信息，輔助線(xiàn)程結(jié)束。主線(xiàn)程收到這個(gè)結(jié)束消息后，5秒鐘之后可以再次啟動(dòng)輔助線(xiàn)程2或3進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)操作。當(dāng)操作人員關(guān)閉程序的時(shí)候，主線(xiàn)程需要完成保存數(shù)據(jù)、關(guān)閉設(shè)備、釋放占有的資源等操作，確保進(jìn)程安全結(jié)束。通過(guò)對(duì)軟件的多線(xiàn)程編程，一個(gè)重要的問(wèn)題就是線(xiàn)程之間的相互通信。VisualC++6.0MFCft接支持三種通信方式：使用全局變量；使用用戶(hù)自定義消息:使用事件對(duì)象。在本次軟件設(shè)計(jì)中主要采用了前兩種，下面依次介紹之。一、采用全局變量通信最簡(jiǎn)單、最有效的方法就是采用全局變量，因?yàn)樗械木€(xiàn)程都在它們的進(jìn)程地址空間中執(zhí)行代碼，故都可以訪(fǎng)問(wèn)所有的全局變量。在程序的設(shè)計(jì)中，主線(xiàn)程向輔助線(xiàn)程的通信的采用了全局變量 volatileintkgg(當(dāng)前監(jiān)測(cè)的全部開(kāi)關(guān)柜的數(shù)量 )。在程序運(yùn)行的過(guò)程中，所監(jiān)測(cè)的開(kāi)關(guān)柜的數(shù)目是一定的，在程序的安裝過(guò)程中就已經(jīng)設(shè)置好的變量。主線(xiàn)程開(kāi)啟輔助線(xiàn)程 1以后，需要按照開(kāi)關(guān)柜的數(shù)目kgg依次訪(fǎng)問(wèn)開(kāi)關(guān)柜的溫度采集模塊，并在主窗口循環(huán)顯示當(dāng)前正在監(jiān)測(cè)的開(kāi)關(guān)柜以及采集回來(lái)的溫度值。輔助線(xiàn)程1是循環(huán)執(zhí)行的，kgg設(shè)置好后，輔助線(xiàn)程每執(zhí)行一次的時(shí)間就被定在(60/kgg)S。如果輔助線(xiàn)程在循環(huán)執(zhí)行某個(gè)任務(wù)，而主線(xiàn)程需要向輔助線(xiàn)程傳遞某些信息時(shí)，全局變量是最簡(jiǎn)單、最有效的。需要注意的是，用于通信的全局變量應(yīng)該聲明為volatile，它告訴編譯器不要對(duì)該變量作任何優(yōu)化，并且總是重新加載來(lái)自該變量的內(nèi)存單元的值。如果輔助線(xiàn)程要向主線(xiàn)程傳遞某些信息時(shí)，最好的方式應(yīng)該是采用Windows消息。二、用戶(hù)自定義消息通信方式Windows消息是輔助線(xiàn)程與主線(xiàn)程通信的首選方法，因?yàn)橹骶€(xiàn)程總是有消息循環(huán)。主線(xiàn)程應(yīng)該有一個(gè)窗口(可見(jiàn)或者不可見(jiàn) )。為了向主線(xiàn)程發(fā)送消息，輔助線(xiàn)程必須獲得指向該窗口的句柄。如何獲得該窗口的句柄、怎樣發(fā)送和發(fā)送什么類(lèi)型的消息，是最重要的問(wèn)題。在主線(xiàn)程中可以通過(guò)調(diào)用AfxBeginThread函數(shù)來(lái)啟動(dòng)輔助線(xiàn)程，并向輔助線(xiàn)程傳遞窗口句柄。在此次程序設(shè)計(jì)中，輔助線(xiàn)程 1是在主線(xiàn)程的定時(shí)器函數(shù)中，通過(guò)調(diào)用函數(shù)AfxBeginThread(ThreadFuccom,GetSafeHwnd() ，THREA 幾PRIORITY-ABOVE-NORMAL);來(lái)啟動(dòng)。AfxBeginThread函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是函數(shù)指針，它指向輔助線(xiàn)程1所要執(zhí)行的函數(shù)。該函數(shù)是用戶(hù)自定義的，以輔助線(xiàn)程形式調(diào)用，用于實(shí)現(xiàn)后臺(tái)服務(wù)的。它相當(dāng)于C/C十+程序中的主函數(shù)，且應(yīng)該是全局函數(shù)或者是C+談的靜態(tài)(static) 成員函數(shù)。定義成如下的形式：DINTThreadFuccom(LPVOIDpParam){//pParam參數(shù)是一個(gè) 32位的指向不確定類(lèi)型的指針變量，它可以用來(lái)傳遞刀任何信息。…//完成對(duì)溫度采集模塊的訪(fǎng)問(wèn)工作，采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析、顯示、報(bào)警、存儲(chǔ)Return0}第二個(gè)參數(shù)通過(guò) GetSafeHwnd()函數(shù)獲取主控界面的窗口句柄并將其傳遞給線(xiàn)程函數(shù)，第三個(gè)參數(shù)是線(xiàn)程的優(yōu)先級(jí)代碼。 Windows將根據(jù)線(xiàn)程的優(yōu)先級(jí)來(lái)分配時(shí)間。輔助線(xiàn)程1啟動(dòng)后，需要通過(guò)Windows消息來(lái)跟主線(xiàn)程通信。在開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)軟件程序設(shè)計(jì)中，調(diào)用::PostMessage((HWND)pParam,WM-THREADCOM,0,0)函數(shù)來(lái)發(fā)送消息。PostMessage函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是目標(biāo)窗口的句柄，第二個(gè)參數(shù)是消息類(lèi)型，在一般的應(yīng)用中，這個(gè)消息為用戶(hù)的自定義的消息。第三個(gè)和第四個(gè)參數(shù)是該消息的附帶信息。在這里，消息傳遞沒(méi)有附加任何信息，故設(shè)置為0。輔助線(xiàn)程消息發(fā)送后，目標(biāo)窗口自動(dòng)調(diào)用用戶(hù)自定義的消息響應(yīng)函數(shù)。輔助線(xiàn)程2,3與主線(xiàn)程的通信方式與上述方式類(lèi)似。結(jié)合此次開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)軟件的設(shè)計(jì)過(guò)程，在采用多線(xiàn)程的編程模式時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意如下問(wèn)題。一、線(xiàn)程的優(yōu)先級(jí)設(shè)置在Windows2000下，CPUM度單位是線(xiàn)程。如果所有的線(xiàn)程都具有相同的優(yōu)先級(jí)，那么每個(gè)線(xiàn)程被CPU“照顧”的時(shí)間(即所謂的時(shí)間片)是20ms實(shí)際上線(xiàn)程的優(yōu)先級(jí)是不同的。調(diào)度程序根據(jù)線(xiàn)程優(yōu)先級(jí)的高低，決定下一個(gè)獲得CPU時(shí)間的線(xiàn)程。我們?cè)陂_(kāi)關(guān)柜程序設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用了 4個(gè)線(xiàn)程，如上文所介紹的，其中主線(xiàn)程作為用戶(hù)界面線(xiàn)程，擁有比輔助線(xiàn)程更高的優(yōu)先級(jí)0當(dāng)它調(diào)用GetMessage函數(shù)而其消息隊(duì)列是空的時(shí)候，進(jìn)入暫停狀態(tài)(也稱(chēng)為不可調(diào)度狀態(tài) )。此時(shí)盡管它的優(yōu)先級(jí)很高，但調(diào)度程序不會(huì)給它分配CPU時(shí)間。當(dāng)主線(xiàn)程中有輸入消息等待處理時(shí)，調(diào)度系統(tǒng)會(huì)暫時(shí)提高它的優(yōu)先級(jí)，故在其他 3個(gè)輔助線(xiàn)程運(yùn)行的同時(shí)，主線(xiàn)程能及時(shí)地處理用戶(hù)的輸入請(qǐng)求。輔助線(xiàn)程 1需要不停的對(duì)硬件監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，所以將它的優(yōu)先級(jí)設(shè)置為比正常優(yōu)先級(jí)高一個(gè)等級(jí)。輔助線(xiàn)程 2,3主要用于從數(shù)據(jù)中讀取數(shù)據(jù)、并顯示，實(shí)時(shí)性要求不高，故將其優(yōu)先級(jí)設(shè)置為正常的優(yōu)先級(jí)。Windows2000是一個(gè)搶占式的操作系統(tǒng)，高優(yōu)先級(jí)的線(xiàn)程會(huì)搶在低優(yōu)先級(jí)進(jìn)程之前運(yùn)行。因此只要在輔助線(xiàn)程 1中不調(diào)用Sleep函數(shù)進(jìn)入不可調(diào)度狀態(tài)，這個(gè)線(xiàn)程就會(huì)一直運(yùn)行。只有當(dāng)輔助線(xiàn)程 1進(jìn)入不可調(diào)度狀態(tài)后，輔助線(xiàn)程2和3才有機(jī)會(huì)被調(diào)度運(yùn)行。這樣的優(yōu)先級(jí)設(shè)置確保了應(yīng)用程序在實(shí)時(shí)處理外部輸入，完成后臺(tái)任務(wù)的同時(shí)，能夠及時(shí)響應(yīng)用戶(hù)的輸入。二、線(xiàn)程的同步線(xiàn)程的執(zhí)行是異步的，我們無(wú)法預(yù)期線(xiàn)程的執(zhí)行次序，正是由于這種不可預(yù)期性造成了所謂的競(jìng)爭(zhēng)條件 (racecondition)。如果有兩個(gè)線(xiàn)程同時(shí)讀寫(xiě)一個(gè)全局變量，就有可能產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)條件。另一個(gè)可能產(chǎn)生的問(wèn)題就是死鎖(deadlock)。死鎖就是兩個(gè)線(xiàn)程相互占有對(duì)方需要的資源，而互相等待對(duì)方釋放資源，結(jié)果造成線(xiàn)程不能得到資源而停止運(yùn)行。為了解決這些問(wèn)題，必須采用相應(yīng)的措施協(xié)調(diào)各個(gè)線(xiàn)程的執(zhí)行次序。 Windows提供了四種同步機(jī)制，他們分別是臨界區(qū)，互斥體，信號(hào)量和事件。臨界區(qū)只能在某一個(gè)進(jìn)程的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)控制。如果需要在不同的進(jìn)程之間控制數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)，那么就需要互斥體或信號(hào)量。事件是Windows的一種內(nèi)核對(duì)象，它通過(guò)發(fā)信號(hào)表示某一操作己經(jīng)完成。使用事件同步線(xiàn)程的時(shí)候，首先要?jiǎng)?chuàng)立一個(gè)事件，然后調(diào)用等待函數(shù)來(lái)等待另一個(gè)線(xiàn)程完成某一操作。當(dāng)另一個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行完某一操作后，此線(xiàn)程必須通過(guò)設(shè)置事件的信號(hào)位來(lái)通知等待線(xiàn)程。事件同步可以設(shè)置最長(zhǎng)等待時(shí)間，這就不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)橄到y(tǒng)異常而導(dǎo)致死鎖。在本次的程序設(shè)計(jì)中，把程序中使用的全局變量放入臨界區(qū)，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程對(duì)全局資源的同步訪(fǎng)問(wèn)。MFO供的CCriticalSection類(lèi)實(shí)現(xiàn)了臨界區(qū)的功能，其用法如下 :CCriticalSectiong_cs.Lock();g_cs;//全局的CCriticalSection類(lèi)對(duì)象//要保護(hù)的全局變量g_cs.Unlock();當(dāng)有一個(gè)線(xiàn)程正在訪(fǎng)問(wèn)全局變量時(shí)，其余需要訪(fǎng)問(wèn)此全局變量的線(xiàn)程會(huì)阻塞在Lock)的調(diào)用上，直到訪(fǎng)問(wèn)全局變量的線(xiàn)程調(diào)用Unlock()函數(shù)。這就實(shí)現(xiàn)了“以原子操作方式”使用共享資源的一種方法。使用臨界區(qū)要注意以下兩點(diǎn):第一，不要把長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的代碼放入臨界區(qū)中，這樣會(huì)使一些線(xiàn)程長(zhǎng)期處于等待狀態(tài)，影響應(yīng)用程序的性能。第二，盡量為每一個(gè)共享資源使用CCriticalSection對(duì)三、輔助線(xiàn)程不要涉及圖形設(shè)備接口 (GDI)對(duì)象GDI(GraphicsDeviceInterface)是Windows操作系統(tǒng)的核心部分，管理Windows程序的所有圖形輸出。 Windows使用GDI繪制用戶(hù)界面元素，諸如窗口、菜單和對(duì)話(huà)框等。輔助線(xiàn)程不能涉及 GDI對(duì)象意味著不可以查詢(xún)、設(shè)置控件的狀態(tài)，不能創(chuàng)建對(duì)話(huà)框等。要完成這些任務(wù)，唯一的方法就是向主線(xiàn)程發(fā)送消息。在這里，輔助線(xiàn)程 1,2,3只完成一些后臺(tái)的工作，數(shù)據(jù)顯示等與GDI相關(guān)的操作由主線(xiàn)程負(fù)責(zé)。四、確保在進(jìn)程結(jié)束之前，終止所有的輔助線(xiàn)程，終止輔助線(xiàn)程最好的方法就是讓線(xiàn)程函數(shù)返回，即執(zhí)行到return0，這是確保線(xiàn)程所占有的資源被正確清除的唯一辦法。在應(yīng)用程序結(jié)束之前釋放其占有的資源是一種良好的編程風(fēng)格。如果線(xiàn)程函數(shù)能夠返回，就可以確保下列事項(xiàng)的實(shí)現(xiàn)：在線(xiàn)程函數(shù)中創(chuàng)建的所有C++寸象均可通過(guò)它們的結(jié)構(gòu)函數(shù)被正確；操作系統(tǒng)將正確釋放線(xiàn)程堆棧使用的內(nèi)存；操作系統(tǒng)將線(xiàn)程的退出代碼 (在線(xiàn)程內(nèi)核對(duì)象中維護(hù))設(shè)置為線(xiàn)程函數(shù)的返回值；操作系統(tǒng)將遞減線(xiàn)程內(nèi)核對(duì)象的使用計(jì)數(shù)。如果使用計(jì)數(shù)降為 0，線(xiàn)程的內(nèi)核對(duì)象就會(huì)被撤銷(xiāo)。在程序運(yùn)行過(guò)程中，輔助線(xiàn)程 1一直在循環(huán)運(yùn)行，如果不采取措施，線(xiàn)程函數(shù)不會(huì)返回。在線(xiàn)程結(jié)束之前，主線(xiàn)程會(huì)采取措施迫使輔助線(xiàn)程 1跳出循環(huán)，使線(xiàn)程函數(shù)返回。輔助線(xiàn)程 2,3順序執(zhí)行，在進(jìn)程結(jié)束之前，在主線(xiàn)程中可以調(diào)用等待函數(shù) ::WaitForSingleObject(hThread,5000) ，確保輔助線(xiàn)程終止運(yùn)行。該函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)是輔助線(xiàn)程的句柄，第二個(gè)參數(shù)是要等待的時(shí)間，這里要等待 5秒。此時(shí)主線(xiàn)程進(jìn)入等待狀態(tài)，直到輔助線(xiàn)程終止運(yùn)行。輔助線(xiàn)程 2,3終止運(yùn)行后主線(xiàn)程繼續(xù)運(yùn)行，完成相關(guān)操作后，程序執(zhí)行完畢。軟件功能模塊設(shè)計(jì)以上從宏觀方面分析了開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)軟件的總體結(jié)構(gòu)和線(xiàn)程的執(zhí)行過(guò)程，下面我們從功能上來(lái)對(duì)軟件進(jìn)行介紹，更加細(xì)致的分析軟件的設(shè)計(jì)。根據(jù)委托方的要求，為了方便開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用，監(jiān)測(cè)軟件可以通過(guò)設(shè)置，監(jiān)測(cè)3-6個(gè)開(kāi)關(guān)柜。操作人員只需要在第一次安裝軟件時(shí)，設(shè)置好需要監(jiān)測(cè)的開(kāi)關(guān)柜即可，以后軟件的運(yùn)行將不需要重新設(shè)置。開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)數(shù)目設(shè)計(jì)窗口如圖4-3所示。溫度監(jiān)測(cè)軟件對(duì)于不同的開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)數(shù)目，對(duì)應(yīng)不同的操作界面與系統(tǒng)功能，我們以監(jiān)測(cè)三個(gè)開(kāi)關(guān)柜為例介紹系統(tǒng)的功能模塊，監(jiān)測(cè)4,5,6個(gè)開(kāi)關(guān)柜時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)類(lèi)似。圖4-3開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)數(shù)目設(shè)置開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件可以分為溫度顯示控制、溫度報(bào)警、開(kāi)關(guān)柜溫度管理、RS-232通信、數(shù)據(jù)庫(kù)操作5大功能模塊。各個(gè)模塊雖然功能不同,但是模塊之間并非獨(dú)立運(yùn)行的，它們是相互配合的整體，相互通信，相互依存。這些模塊和相應(yīng)的接口共同完成開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)的任務(wù)。溫度顯示，控制模塊圖4-4溫度顯示控制模塊功能圖溫度顯示控制模塊，溫度顯示控制模塊組成了開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)軟件的主界面，也是整個(gè)系統(tǒng)的核心。在程序設(shè)計(jì)中，它對(duì)應(yīng)于C+鐵的CMyDlg,CMyDlg類(lèi)派生于CDialogoCDialog類(lèi)是在屏幕上顯示的對(duì)話(huà)框基類(lèi)。當(dāng)程序開(kāi)始運(yùn)行的時(shí)候，第一個(gè)實(shí)例化的類(lèi)就是CMyDlg類(lèi)，它的功能如圖4-4所示：溫度顯示控制模塊的主要功能是創(chuàng)建程序主窗口，但在主窗口初始化之前，為了程序操作的安全性，需要先進(jìn)行操作人員身份驗(yàn)證，見(jiàn)圖4-5。如圖圖4-5輸入用戶(hù)名和密碼后，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)用戶(hù)名從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取匹配的用戶(hù)名和對(duì)應(yīng)密碼，如果用戶(hù)不存在，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示用戶(hù)輸入錯(cuò)誤。用戶(hù)登錄成功后，系統(tǒng)會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取用戶(hù)的操作權(quán)限，普通登錄用戶(hù)（normal）的功能操作會(huì)受到限制。每次程序運(yùn)行，都有三次登陸機(jī)會(huì)，如果登陸不成功，軟件需要重新運(yùn)行。靜態(tài)文本顯示（類(lèi)CFontStatic實(shí)現(xiàn)此功能）、功能按鈕（此功能由類(lèi)CTrackLookBut七。n實(shí)現(xiàn)）、狀態(tài)燈（由類(lèi)CLight實(shí)現(xiàn)）。按照功能可以將主界面劃分為系統(tǒng)功能、開(kāi)關(guān)柜溫度顯示、報(bào)警檢測(cè)三個(gè)主要區(qū)域。系統(tǒng)功能由六個(gè)功能按鈕組成，其中系統(tǒng)模塊檢測(cè)功能在系統(tǒng)運(yùn)行后，自動(dòng)對(duì)溫度采集硬件模塊進(jìn)行通信檢測(cè)。開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)軟件會(huì)依次向下位機(jī)發(fā)送命令幀數(shù)據(jù)，通過(guò)能否接收到響應(yīng)幀數(shù)據(jù)來(lái)判斷是否硬件通信出錯(cuò)。如果出錯(cuò)，會(huì)彈出錯(cuò)誤報(bào)警窗口，提示工作人員進(jìn)行檢查。系統(tǒng)對(duì)下位機(jī)通信檢測(cè)一遍后，按鈕提示變?yōu)槟K停止檢測(cè)，即系統(tǒng)停止檢測(cè)，如果需要重新檢測(cè)，只需要重新按下按鈕即可。開(kāi)關(guān)柜溫度顯示功能有兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在主控制界面上，開(kāi)關(guān)柜溫度顯示區(qū)域循環(huán)顯示所有正在監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)柜的溫度數(shù)據(jù)。循環(huán)的時(shí)間周期為 60S，每個(gè)開(kāi)關(guān)柜監(jiān)測(cè)溫度的顯示時(shí)間為60/kgg（監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)柜的數(shù)目）S，溫度顯示標(biāo)題會(huì)對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)柜自動(dòng)改變