無線測溫系統(tǒng)在高山臺監(jiān)控中的設(shè)計與應(yīng)用

鄭云玲

（作者單位：江西七0六電視調(diào)頻臺）

無線測溫系統(tǒng)在高山臺監(jiān)控中的設(shè)計與應(yīng)用

鄭云玲

（作者單位：江西七0六電視調(diào)頻臺）

隨著高山臺監(jiān)控技術(shù)的提高，對溫度進(jìn)行實時跟蹤有助于提前預(yù)防播出故障?；诖?，探討無線測溫系統(tǒng)在高山臺監(jiān)控中的設(shè)計與應(yīng)用，旨在利用現(xiàn)有的技術(shù)和設(shè)備低成本對現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造，實現(xiàn)對溫度的實時監(jiān)控。

無線測溫系統(tǒng)；高山臺；監(jiān)控系統(tǒng)

1　無線測溫系統(tǒng)的設(shè)計

1.1無線或有線

無線通信是現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展的新趨勢，在數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)測方面越來越有著重要的地位。有線技術(shù)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和實時監(jiān)測，但是天饋線系統(tǒng)接頭在發(fā)射塔的高位，有線既增加了塔的整體重量，風(fēng)吹雨淋也增加了漏電的安全隱患，高山臺天線和機(jī)房所在的范圍非常廣，采集的節(jié)點多，作用范圍也廣，布線繁瑣成本高。隨著無線技術(shù)的提高，高山臺測溫采用無線方式成為解決這一問題的最佳選擇。

1.2采用無線方式的難點

高山臺通常都有大功率的調(diào)頻信號，所使用的設(shè)備要有一定的抗干擾能力和抗高磁場的能力。

1.3無線測溫系統(tǒng)的架構(gòu)

無線測溫系統(tǒng)包含了數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲和處理，是把計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)進(jìn)行融合，涉及了微傳感器和微機(jī)械、通信、自動控制以及人工智能等多學(xué)科的應(yīng)用，系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集和處理模塊、數(shù)據(jù)監(jiān)控和處理模塊

1.4數(shù)據(jù)采集和處理模塊

數(shù)據(jù)采集模塊是整個無線測溫系統(tǒng)的基礎(chǔ)，包括溫度傳感器和采集器組成，系統(tǒng)的運(yùn)行必須依賴于數(shù)據(jù)采集模塊所采集的數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)采集模塊必須選用安全可靠的數(shù)據(jù)傳感器。

1.4.1溫度傳感器

電子文檔是記錄圖書館生產(chǎn)的良好憑證，通過對電子文檔的分析和整理，容易發(fā)現(xiàn)圖書館業(yè)務(wù)和讀者使用的規(guī)律，從而改進(jìn)服務(wù)方式和手段，為圖書館管理人員提供決策支撐材料。電子文檔存貯在計算機(jī)中，通過檢索軟件進(jìn)行檢索，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳播，方便用戶對文檔資源的搜索，節(jié)省查閱資料的時間。

本系統(tǒng)采用DS18B20溫度傳感器，這種傳感器物理化學(xué)性非常穩(wěn)定，溫度測量范圍為-55～+125 ℃，測溫分辨率可達(dá)0.062 5 ℃，工作電源為3～5.5 V可采用寄生電源等多種方式。無線傳感器中的無線溫度采集模塊采用單總線的數(shù)據(jù)傳輸，電路結(jié)構(gòu)簡單，硬件由64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器這4部分組成。功能上：傳感器模塊進(jìn)行采集信息和進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理器模塊既要對傳感器進(jìn)行處理還要對其他節(jié)點傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時要兼對自身采集和接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；無線通信模塊對用于無線數(shù)據(jù)的的傳送無線的方式完成信息的交換和數(shù)據(jù)的接收；能量供應(yīng)模塊，在天饋線系統(tǒng)中的溫度傳感器處于鐵塔上日照充分，為了避免頻繁更換電源，采用小太陽能電池板供電，而在功分器的饋管接頭和配電柜以及發(fā)射機(jī)中的采用內(nèi)置鋰電池為電源，電源有效期為8年，具有電量告警功能。

安裝方式上，天饋線系統(tǒng)中，天線上的饋線接頭很粗大采用“面”方式，在饋線頭上按4個方位進(jìn)行并聯(lián)布置成一個水平面。在配電柜和發(fā)射機(jī)中由于是檢測單個連接接頭采用“點”方式分布。為了減少調(diào)頻信號的干擾，定制了小金屬盒，將溫度傳感器放入小金屬盒內(nèi)，外面用手表形狀的樹脂帶進(jìn)行扣壓引出I/ O線與外接電源和閱讀器連接。

1.4.2無線傳輸采集器

對于溫度傳感器的信號采集采用Nrf24L01單片射頻發(fā)射器。主要由內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器和調(diào)制器等功能模塊，工作頻率在2.4～2.5 GHZ ISM頻段，工作電流在9～12 mA之間，有多重低功率模式耗電低，供電電源通過電容隔開有利于得到穩(wěn)定的電源。系統(tǒng)工作時上位機(jī)定時發(fā)送讀取溫度命令，通過串口將命令傳到單片機(jī)，經(jīng)過處理后通過無線模塊發(fā)送命令，在下位機(jī)端的無線模塊發(fā)生中斷，在中斷中處理處理收到的數(shù)據(jù)，下位機(jī)通過控制得到的溫度數(shù)據(jù)通過無線模塊發(fā)送到上位機(jī)；同時，還能通過鍵盤設(shè)計提供人機(jī)交互，顯示采用液晶屏顯。

1.5數(shù)據(jù)監(jiān)控處理模塊

數(shù)據(jù)的監(jiān)控和處理模塊主要是通過監(jiān)測軟件直觀的進(jìn)行監(jiān)測和處理，該軟件主要有以下一些功能

1.5.1采樣監(jiān)控處理模塊

采樣監(jiān)控所取得的溫度數(shù)據(jù)通過串口傳輸給PC，PC采用QT軟件進(jìn)行處理，串口數(shù)據(jù)讀出后用QT軟件數(shù)據(jù)庫QSQLite進(jìn)行存儲。在生成新的數(shù)據(jù)庫的同時產(chǎn)生一個表，能在窗口部件中進(jìn)行顯示。窗口中可以直觀地看到天饋線，配電柜和發(fā)射機(jī)3個部分的溫度信息，每個部分里可查看到子信息顯示溫度上限和下限，太陽能電池板和鋰電池板的電壓以及ID；同時，能以曲線顯示選定的溫度傳感器的溫度變化也能顯示同一時間段各傳感器實時溫度；可以查詢到歷史和通信故障數(shù)據(jù)以及越限故障數(shù)據(jù)，如果有越限現(xiàn)象能及時顯示紅色并以提示音形式加以提示。

1.5.2設(shè)置

監(jiān)控軟件不僅能對用戶名和密碼進(jìn)行管理，還能對軟件的一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如對報警參數(shù)、通訊參數(shù)、語音報警參數(shù)還曲線顏色等進(jìn)行設(shè)置，還能添加和管理子信息，并能對曲線圖形進(jìn)行打印。

2　結(jié)語

利用現(xiàn)有的技術(shù)和設(shè)備低成本對現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造，實現(xiàn)對溫度的實時監(jiān)控，避免發(fā)生更重大的安全事故。