淺析無線射頻溫度測量系統(tǒng)在溫度計量中的應用

李良

【摘要】在眾多的物理量中，溫度應用是最為常見的，在科學實驗、醫(yī)療衛(wèi)生、培育種苗、工業(yè)生產(chǎn)等各行各業(yè)中，都有溫度監(jiān)控的應用，在產(chǎn)品質(zhì)量、工藝流程的保障等方面，溫度監(jiān)測起到了極為重要的作用。

【關(guān)鍵詞】無線溫度測量系統(tǒng)溫度計量環(huán)境監(jiān)測應用

在當前的自動化行業(yè)中，無線溫度傳感器的應用極為廣泛。設備具備了多個種類，在環(huán)境監(jiān)測、溫度計量等方面，傳統(tǒng)有線溫度測溫儀目前已經(jīng)無法滿足上述的使用需求。本論文粗略的闡述了無線射頻溫度測量系統(tǒng)的相關(guān)信息，如組成、特殊環(huán)境下如何應用，并總結(jié)了其優(yōu)缺點，最后對其未來的發(fā)展進行展望。對比傳統(tǒng)的有線通信而言，如下的優(yōu)勢是無線通信技術(shù)所具備的：首先，以電磁波作為傳輸介質(zhì)，光纖以及電纜不需要被架設起來，使得傳統(tǒng)運輸中固定的周期長、高成本等問題得以避免；其次，是有線通信構(gòu)成的單片機多機通信系統(tǒng)，總線上掛接的收發(fā)器的數(shù)量受接地址編碼，收發(fā)器的數(shù)量不受限制；第三，成本、功耗都比較低、體積小、電路簡單等優(yōu)勢。同時在無線通信系統(tǒng)中，其還采用了多字節(jié)的方式。在無線遙控系統(tǒng)、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等方面，極為適用[1]。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了許多無線溫度測量系統(tǒng)，它們具備了許多完善的功能，同時使用上也極為便捷。同時在PC機上，它們還能夠進行保存、顯示、統(tǒng)計等操作，甚至還可以實現(xiàn)遠程控制以及警報功能。布線成本由此得以減少，同時有限傳感器存在的一些問題也得以解決。

一、無線射頻溫度測量系統(tǒng)的組成[2.]

結(jié)合功能來對無線射頻溫度測量系統(tǒng)進行劃分，主要可以劃分為如下兩大部分：首先是無線測控終端，具體包括了如下模塊：溫度采集、處理以及發(fā)送模塊，另外部分設備為具備程序運行功能的，如數(shù)據(jù)的接受、處理模塊、PC機以及串口通訊模塊等。兩大部分的聯(lián)系主要結(jié)合無線數(shù)據(jù)通訊來實現(xiàn)，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時存儲、接收，還可以實現(xiàn)綜合分析、計算。以射頻技術(shù)為基礎的此套系統(tǒng)，具備了如下的工作過程：無線數(shù)據(jù)采集方面，對環(huán)境溫度的采集，交由數(shù)字溫度傳感器來實現(xiàn)，并向數(shù)據(jù)處理部分直接傳送；數(shù)據(jù)處理，數(shù)字信號被接收之后，會向?qū)缔D(zhuǎn)換。隨后結(jié)合特定的協(xié)議格式，來打包數(shù)據(jù)，向無線收發(fā)模塊發(fā)送緩沖區(qū)寫入，在天線的幫助下，經(jīng)由無線收發(fā)模塊來傳輸數(shù)據(jù)，無線主機方面，接收數(shù)據(jù)仍然由無線收發(fā)模塊來實現(xiàn)，數(shù)據(jù)由處理模塊處理，再結(jié)合串口，向PC機傳輸；此外，無線收發(fā)模塊中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理模塊還將對數(shù)據(jù)進行處理，結(jié)合相應的協(xié)議格式，來解析數(shù)據(jù)，結(jié)合獲取到的指令值開展相應的處理，進而實現(xiàn)控制采集端的目標。

這一系統(tǒng)具備的功能如下：

（1）以移動設備為基礎，可以實現(xiàn)現(xiàn)場的檢測、分析；

（2）對檢測信號的傳輸為無線形式，檢測終端可以同時、多個連接；

（3）移動設備、探頭等之間的連接形式為無線，檢測人員可以不必身處現(xiàn)場，盡量避免因為自身的呼吸、活動，而影響測試結(jié)果，另外對于這部分人員的人身安全也可以得到保證。

二、無線射頻溫度測量系統(tǒng)的特殊應用

國內(nèi)中國安防提供了SmartNodeWTS01無線溫度傳感器，測溫范圍：-50～+150℃，主要應用于環(huán)境監(jiān)測、溫度采集以及食品、醫(yī)藥行業(yè)溫度監(jiān)測等；上海搜博實業(yè)有限公司SLWT1-1系列ZIGBEE無線溫度傳感器，測溫范圍：-25～+125℃，實現(xiàn)低成本溫度狀態(tài)在線監(jiān)測方案的實用型無線組網(wǎng)傳感器模塊，可廣泛應用于實時溫度數(shù)據(jù)采集監(jiān)測的各種場合。

本文具體進行如下歸納，不論是在房間、醫(yī)院，或是在實驗室、倉庫，亦或是運輸進程中，無線測溫儀都可用來對溫濕度進行監(jiān)控。接下來將具體討論，起在日常監(jiān)測中，還能夠解決哪些有線傳感器解決不了的問題，比如說下列較為特殊的環(huán)境試驗設備。

（1）高壓密封。比如說壓力蒸汽滅菌器，如果檢測工具為有線傳感器，一旦溫度上升，會出現(xiàn)極為嚴重的漏氣問題，導致壓力無法達到目標，在面對滅菌設備時，也無法實現(xiàn)法蘭密封。

（2）真空設備。比如說熱壓真空罐等，因為使用這部分設備時，都必須要對真空進行抽取，而使用有線傳感器時，無法達到真空度要求。

（3）低溫設備、大空間。比如說大養(yǎng)護池等。如果使用的傳感器是有線的，會導致較長的布線，這和普通溫度記錄采集儀的使用環(huán)境溫度范圍不符，如果長期處于異常環(huán)境中，會導致儀器不工作，另外儀器供電難等問題也時有發(fā)生。

（4）環(huán)境惡劣，如噪聲、粉塵污染較為嚴重時，普通設備、人員無法長期停留，要想解決這一問題，就必須要運用無線溫度測量儀。

（5）自動化設備，如帶式輸送機，不論是經(jīng)濟效益，還是生產(chǎn)效率，都必須要以持續(xù)的運行為基礎，檢測過程中開展有線傳感器的布線工作并不現(xiàn)實。設備具有較好的密封性，且不存在測試孔，將對有線傳感器產(chǎn)生影響，所以無線傳感器開展測量將是最佳選擇。

三、無線射頻溫度測量系統(tǒng)的優(yōu)勢與不足

在進行日常溫度校準時，布線是一項極為繁重的工作，如果布線時間較長，將會對穩(wěn)定的環(huán)境產(chǎn)生影響，要想檢測溫度濕度等，在必須要在環(huán)境再次穩(wěn)定后進行，工作效率受到影響，并且檢測進程中，傳感器受到破壞的紀律較高。上述諸多問題，如果能夠采用無線溫度測量儀，必將得以解決。在其他方面，這一設備也存在較為顯著的優(yōu)勢：如存儲記錄、傳感器的一體化；距離不會對傳輸產(chǎn)生影響；電源方面因為使用了內(nèi)置電池，所以不會存在限制；儀器設備如果可以由有線溫度測量儀去測量，那么必然也可以應用無線溫度測量儀；和上位機通訊時，具備了如下功能，能夠自動對數(shù)據(jù)進行采集、處理、判定結(jié)果等。

但仍然有一些問題存在：就當前的技術(shù)水平來說，其溫度記錄的范圍并不廣。要想具備較高的準確定、同時還要具備穩(wěn)定的性能，就需要對一些價格昂貴的進口測量系統(tǒng)進行購買。內(nèi)置電池雖然減少了電源方面的限制，但是生命有限，需要經(jīng)常更換。紅外輻射等設備不可應用該測量設備，如果設備為微波加熱，同樣也不可應用，因為不易散熱的金屬外殼，會導致爆炸問題的出現(xiàn)。

四、結(jié)語

目前，無線溫度測量儀還存在一些不足，比較常見的溫度記錄范圍在-40℃～+135℃，高溫段的技術(shù)問題難以解決，需要進一步的研究探索，以便推廣使用。

參考文獻

[1]王代華，薛云朝，任立宗.無線遙控觸發(fā)系統(tǒng)研究[J].中北大學學報，2007（28）：171-177.

[2]李余慶，張華，劉繼忠.基于DS1820的無線溫度采集系統(tǒng)的設計[J].計算機信息，2009（26）：187-189.

[2]JJF1366-2012.溫度數(shù)據(jù)采集儀校準規(guī)范[S].

[3]JJF1101-2003.環(huán)境試驗設備溫度、濕度校準規(guī)范[S].

[4]JJF1308-2011.醫(yī)用熱力滅菌設備溫度計校準規(guī)范[S].