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監測儀范文1

目前，紅外自動夜視監測儀已成為各保護區、科研院所、林業濕地等各類單位對生物多樣性進行監測的必備儀器，是監測陸生脊椎動物，特別是監測獸類和地棲性鳥類多樣性、種群動態和行為、以及各種動植物的重要技術手段。要利用紅外自動夜視監測儀拍攝到動物們的寶貴照片和視頻，必須學會科學使用。

選購權威品牌

最好選擇經過很多大學科研單位檢驗的權威品牌。如“夜鷹”品牌之“Bestguarder” “SuperScouter” “ScoutGuard” “BolyGuard” 系列，都是自有40多項專利開發而成。

因放置監測儀的地點位處野外山林，環境惡劣，經常多霧雨大，冬季嚴寒且外出取一次不易，要求相機密封性能好，結實耐用。盡量裝8節電池，以增強續航時間，SD卡容量至少應選擇16G，保證有足夠的存儲空間。否則無存儲空間會錯失好多記錄，造成記錄分析方面數據中斷。

一定要按照項目要求，認真設置設備外殼到相機的參數，避免低級錯誤。時間設置，一定要分開好早晨和晚間，仔細檢查時間戳設置是否開啟，為每個相機設置不同的位點編號。

位置選擇有講究

建議按樣地公里網格法或重點動物或區域通道進行雙向雙機結合。

選擇開闊區域時，應注意清除鏡頭前的雜物和小灌木、蒿草之類的遮擋物，鏡頭盡量不要對著易晃動矛草、樹葉、竹林等，以免改變紅外感溫器對溫度變化的感應并導致觸發拍攝，致使電量耗盡，或SD卡絕大多數都是樹葉飄動的無價值照片。

根據所拍攝的對象來確定安放的高度角度，盡可能綁大樹上。沒樹安裝，亦可將相機釘在巖石上。在空曠平地或草原沙漠，則需發揮創造性，搭建個小石頭屋，離地一般是0.5米～2米高，具體高度根據動物大小確定，上坡略高，下坡略低，留出動物通道。

植物生長季尤其特別注意灌草的迅速生長。最佳是雙向安放2個，有條件或記錄珍稀保護動物，側向也可增加1部～2部，確保一個相機陣360度無死角。保證動物離儀器3米～6米內最佳，野外布點時隨手做1.5米長的樹棍，一則利于叢林行走，同時布設時可用來丈量距離。如大型貓科動物活動軌跡特別大，安放位置的選擇尤其重要。結合不同時間，如在東北監測虎豹應是春秋為宜，東北虎偏愛廢棄的運材道、河谷，東北豹偏愛山崗、石粒子生境。

應根據動物留下的食痕、足跡、蹭跡、臥跡、糞便及具體生態環境等因素，盡量將監測儀放置在獸道、步道、水源地鹽井、倒木、求偶地、巖石或地形突出部，或在動物取食、休息場所及動物活動的通道上。

在動物通道上放置時，相機的鏡頭盡量順著通道方向放置，延長野生動物在儀器鏡頭前通過的時間，以增加對種群個體的鑒定，根據需要，可設2張～5張連拍不等，并在不同角度和位置再增加1部～2部相機。不同相機結合拍照與攝像功能。根據動物大小及行走速度選擇拍照間隔時間，錄像長度一般是10秒～30秒不等，拍照或錄像會非常連貫。如是生物多樣性動植物監測，建議進行樣地公里網格化類，1千米×1千米網格或根據核心區、緩沖區的大小不同而改變，設置50套～60套儀器的位點。

放置儀器位置要隱蔽，避免陽光直射，在安放設備時應注意避免陽光照射到的影子投射到設備上。安裝時要考慮到太陽早晨升起、中午、下午落山的陽光照射問題，盡可能避免儀器鏡頭對著太陽光照射面。

設備安全

設備丟失主要是安放地點如保護區與社區接壤邊界，不同程度存在人為干擾。根據季節特征和野生動物活動規律，要安放在中低海拔、動物通道等區域。為防止丟失要加大巡查打擊及普法宣傳力度，并做好項目的保密及安放設備的隱蔽工作。

相機本身是迷彩色，可加鎖以保護SD卡，機身后部可加鎖鏈以防被盜，亦可購買仿生迷彩防水膠布，貼在儀器上，以便更吻合安放環境的偽裝需要，如紅土、巖石、枯樹葉等各類色，降低丟失概率。

由于野外的不可見因素和不可抗因素較多（包括野生動物進行破壞、盜獵等），在收取和投放過程最好準備個裝相機的汽泡袋，避免發生磕碰使設備外殼內的自動裝置出現故障。

防水防潮及電池選用

監測儀范文2

Abstract： The automobile interior air quality attracts more and more attention of the drivers and passengers. The automobile interior environment monitoring instrument can be used to monitor the automobile interior environment， it can monitor PM2.5， temperature， humidity， formaldehyde， CO and other air quality parameters. The automobile interior environment monitoring instrument has import PM2.5 sensor， temperature sensor， humidity sensor， formaldehyde sensor， CO sensors and CO2 sensor. The single chip microcomputer and collecting system can real-timely monitor the current air quality inside the car， circularly shows that air quality index. When the pollution of automobile interior environment is serious， the product will prompt or voice alarm in time， it can activate protective measures when necessary to protect the life and health and safety of the people in the car.

關鍵詞：PM2.5；環境監測；傳感器

Key words： PM2.5；environmental monitoring；sensor

中圖分類號：S625.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）01-0140-03

0 引言

隨著人民生活水平的不斷提高，汽車進入家庭的步伐日益加快。但是汽車進入家庭給人們帶來方便的同時，也帶來了車內空氣污染這個“無形殺手”，污染問題逐步顯現。特別是隨著我國工業規模的不斷擴大，當前各大城市的PM2.5值高居不下，對車內環境也造成了嚴重污染[1]。車內空氣質量問題逐漸成為媒體和廣大車主關注的焦點，車內空氣環境質量已經越來越引起車主的關注，人們的健康意識也隨之不斷增強。有鑒于此，本文設計了一種車載PM2.5監測儀，該監測儀主要用于車內PM2.5的監測，同時還可以監測車內溫濕度、甲醛、CO等其他空氣質量參數，能夠實時監測車內當前空氣質量狀況。當車內空氣污染嚴重，危害到人的生命安全時，產品將及時啟動防護措施，保障車內人員的生命健康和安全。

1 車內環境監測儀的系統結構

車內環境監測儀以單片機為主控制器，單片機控制采樣系統循環采集PM2.5傳感器、溫濕度傳感器等幾種傳感器數據，通過運算測量各種空氣質量參數，然后通過液晶屏顯示所測各種參數，實現對車內環境進行實時監測。當車內空氣污染嚴重時，報警模塊可以進行語音播報，安全控制模塊能夠及時開啟車窗，進行安全防護。該監測儀的系統結構圖如圖1所示。

2 車內環境監測儀的硬件設計

2.1 控制單片機

車內環境監測儀采用STC12LE5A60S2單片機，該單片機是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8～12倍，價格便宜。內部集成MAX810專用復位電路、2路PWM、8路高速10位A/D轉換（250K/s），針對電機控制，強干擾場合。單片機最小系統電路圖如圖2所示，包括單片機芯片、晶振電路、復位電路、電源幾部分，滿足單片機工作的基本要求。

本系統的電源分為+3.3V電源和+5V電源兩部分。利用車載12V直流電源得到+12V電壓，通過AMS1117-5.0轉換成+5V電壓，+5V電壓通過AMS1117-3.3后轉換成+3.3V電壓。+3.3V電源和+5V電源可以分別為傳感器、單片機供電，電源電路如圖3所示。

2.2 液晶顯示技術

車內環境監測儀采用TFT-2.8作為顯示器件，能較好的實現人機接口界面。Thin Film Transistor（薄膜場效應晶體管），是指液晶顯示器上的每一液晶象素點都是由集成在其后的薄膜晶體管來驅動。從而可以做到高速度高亮度高對比度顯示屏幕信息。目前在手機上TFT使用最為廣泛，中高端彩屏手機中普遍采用的屏幕，分65536色及26萬色，1600萬色三種，其顯示效果非常出色。隨著技術的進步，TFT不僅應用在手機上，許多智能儀表，工控人機界面也都在使用TFT取代之前的黑白屏。顯示電路如圖4所示。

2.3 環境監測技術

車內環境監測儀測量車內環境中的PM2.5、溫濕度、甲醛、CO和CO2參數值。目前傳感器技術發展迅速，傳感器種類很多。本方案中為控制監測儀的體積與耗電，在傳感器選擇時要求傳感器的體積小、功耗低、價格便宜。其中關鍵參數PM2.5的測量采用夏普粉塵傳感器DN7C3JA001。

夏普PM2.5檢測傳感器DN7C3JA001首先通過濾網將PM2.5微粒和其他懸浮顆粒物分流，排除PM10等大顆粒的測量干擾，然后使用光傳感器測量。目前普遍采用的儀器結構復雜，需要定期維護，并且價格不菲。但是DN7C3JA001模塊將分流器和利用LED的高精度傳感器結合并小型化，體積僅為53×40×51mm，可以實現免維護，大大降低了使用成本，適宜于安裝在空氣凈化器等家用電器中使用。各參數測量電路如圖5所示。

2.4 語音報警技術

車內環境監測儀中語音報警電路采用ISD1820語音錄放芯片。該部分電路將ISD1820語音錄放芯片的PLAYE引腳和單片機的P1.3引腳連接，用于控制語音播報。芯片上用于錄音的REC引腳受按鍵控制，按下“錄音”鍵便可錄音，人們可以錄下自己需要提醒的語音，錄音結束后，再次按下“錄音”鍵就已經成功錄音了。語音報警電路如圖6所示。

2.5 安全保護控制技術

車內環境監測儀具有車內環境監測安全保護啟動功能。當車內環境污染嚴重，危害到人的生命安全時，監測儀在及時發出報警信號的同時，控制車窗開關，使車窗自動打開，保障車內人員的生命健康和安全。安全保護電路如圖7所示。當單片機采樣系統采集到車內某一環境參數或多個環境參數超出閾值，單片機將通過P1.2端口向電動車窗開關和空調風扇開關發送信號，打開車窗和空調風扇，使車內環境得以改善，保護人體健康。

3 車內環境監測儀的軟件設計

車內環境監測儀的軟件設計部分采用C語言進行編程[4]，主流程如圖8所示。通電運行之后，首先進行系統初始化，然后從單片機端口讀取各參數的測量值；單片機將讀取的參數值傳輸給液晶屏顯示出來，同時對測得的值進行比較，如果測量值大于標準值，則啟動語音模塊進行報警信息播報，并且啟動安全保護電路，打開車窗，啟動空調風扇，保護車內人員安全。

4 總結

本文設計的車內環境監測儀，包括傳感器采樣部分和單片機控制部分。傳感器可以采用市場現有的各種相應參數傳感器，如溫度傳感器可以采用Pt100鉑電阻溫度傳感器，體積小，便于安裝，可以實現溫度

-35℃～100℃的測量；濕度傳感器可以采用CHR02型高分子濕度傳感器，穩定性好，精度高，測量范圍在20%～90%RH；PM2.5測量傳感器可以選用夏普公司的粉塵傳感器DN7C3JA001，可以在10秒鐘內快速測量出空氣中PM2.5的濃度；汽車尾氣含有一氧化碳，可能會進入車廂內，一氧化碳濃度可以采用電化學式一氧化碳傳感器，檢測范圍在1～1000ppm。各種傳感器輸出的電壓信號，經A/D采樣，輸入到以單片機為核心的主控制器。主控制器包括電源電路、晶振電路、復位電路、傳感器采樣電路、液晶顯示電路、語音報警電路和安全保護控制電路。單片機分時循環采樣，，并可以將各信號循環顯示在液晶顯示器上。當單片機系統采集到車內某一環境參數或多個環境參數超標時，能夠通過語音報警，及時提醒車內人員注意，必要時，可以自動開啟車窗、啟動空調風扇，給車廂內送入新風，以保護車內人員健康和安全。

該系統各種傳感器集中安裝在同一殼體內，用戶安裝簡便。傳感器與主控制器之間使用電纜連接，未來可改進成信號無線傳輸。控制車窗開啟功能需與汽車車窗電機的控制電路連接，該功能可以作為用戶選用功能。車內環境監測儀，功耗小，安裝簡單，能夠實現車內環境參數的監測與報警。

參考文獻：

[J]馮進.PM215監測技術的發展及測量數據準確性的保障[J].計量與測試技術，2014，41（2）：52-57.

[2]李麗珍，劉輝.PM2.5監測技術要點及意義探討[J].資源節約與環保，2014，2：95.

監測儀范文3

通過傳輸方式的不同，可以將射孔分為電纜傳輸式射孔和油管傳輸式射孔，油管傳輸式射孔因為具有以下的優點，近年來被廣泛應用于大慶油田。其特點為：

（1）可采用各有有槍身射孔器，以便實現高孔密、大孔徑、深穿透、多相位射孔的需要，從而獲得最佳的油氣井產能；

（2）可以實現較高的負壓值射孔，保護油氣層，提高產能；

（3）一次下井可以同時射開較長的井段或多個層段的地層；

（4）可以進行電纜射孔難以實現的大斜度井、水平井、稠油井及復雜井的射孔作業；

（5）對于高壓油氣井射孔，安全可靠，可防止井噴；

（6）可以地層測試聯作，縮短試油周期，準確錄取地層資料。

由于引爆后是否全部順利起爆，若是多級射孔（兩級以上），是否可靠傳爆，在判斷上都有著一定的困難。通過在射孔槍串的尾部安裝尾聲彈和使用射孔監測儀就能夠準確的判斷射孔槍串是否全部起爆。

二、監測儀的工作原理及技術參數

它由兩部分組成：井口監控裝置和地面接收裝置。帶有磁性的監控儀可以固定在鉆桿、電纜和油管上，最直接的監控井下震動，并利用無線寬帶技術把數據實時地無線傳輸到地面接收裝置，無線傳輸距離120米。接收裝置可以實時發出聲音，提示用戶井下射孔是否發生，并直接把模擬信號轉換成數字信號存儲到U盤上，以便于后期回放分析。同時允許用戶把電腦直接連接到接收裝置上，而導出聲波信號進行實時監控。

使用無線射孔監測儀，可在射孔任務中給用戶創造更加安全的工作環境，并且因為其高靈敏度，可以記錄幾乎任何的井下震動，對用戶的整個工作流程提供后期參考。技術參數：

三、監測儀在現場施工中的監測情況

為了驗證射孔監測儀能否準確的監測井下射孔槍的起爆情況并且能否滿足不同起爆方式的監測要求，在現場施工中，選擇了三類油管輸送式射孔的生產井進行監測：（1）新井單級，采用投棒起爆方式；（2）新井兩級，采用環空加壓起爆方式；（3）補孔井三級，第一級采用投棒起爆方式，后兩級采用增壓裝置傳遞壓力起爆方式。

1.單級起爆新井現場監測情況

該井采用投棒起爆方式引爆，射孔井段為841.5米-886.5米，射孔槍底部裝有尾聲彈。

通過圖1可以說明監測儀監測到了該井現場施工時的投棒過程和射孔槍起爆的整個過程，通過波形圖上端的時間軸可以說明：1分11秒85時，成功監測射孔起爆；1分12秒70時，成功監測尾聲彈起爆。整個監測過程中通過音頻輸出的耳機可以監聽到起爆器和尾聲彈起爆的響聲。

2.兩級起爆新井現場監測情況

該井射孔井段為1092.6米-1210.7米，由于該井存在一個43.8米的夾層，所以采用環空加壓分兩級起爆的方式起爆射孔槍，槍串底部沒有安裝尾聲彈。

圖二為監測儀監測到的整個起爆過程的波形圖，包括泵車打壓的過程和兩個起爆器起爆的過程，整個過程被完全記錄了下來。

圖三是圖二放大后針對起爆器起爆過程的截圖，從監測儀顯示的波紋可以很清楚地辨認兩級射孔間隔0.25秒，耳機傳遞的聲音很清晰可以分辯。通過以上三口井現場射孔監測實例，可以說明射孔監測儀可以完整的監測到油管輸送式射孔中的新井（單級、多級）、補孔井（單級、多級）的起爆過程。

監測儀范文4

doi：10.3969/j.issn.1004-7484（s）.2014.04.580文章編號：1004-7484（2014）-04-2262-01糖尿病嚴重影響患者的身心健康，在對患者進行積極治療的同時，做好血糖監測的意義同樣重要。近年來，血糖監測是糖尿病診斷和指導胰島素治療的主要依據，多次末梢血糖能很好的反映患者血糖的變化曲線，但是這樣的方法會消耗大量的人力物力，增加患者的痛苦，所以檢測血糖方法的準確性和頻次一直都是臨床上治療糖尿病十分關注的問題[1]。動態血糖監測系統（CGMS）是近年來應用于臨床能夠連續監測血糖波動的系統工具，此系統在國內外已廣泛應用[2]。為了確保使用動態血糖監測儀的糖尿病病人的效果，科學、規范地觀察病人的使用情況，我科于2012年8月起，開始使用自行設計的動態血糖監測儀床邊交接表，對使用動態血糖監測儀的糖尿病病人進行觀察，經過臨床使用，收到了滿意的效果，現介紹如下。1表格設計

動態血糖監測儀床邊交接表評估內容由兩部分組成，第1部分為病人的基本信息、使用的動態血糖監測儀類型及型號，第2部分為病人使用動態血糖監測儀的觀察內容，見表1。

表1動態血糖監測系統床邊交班表

床號 姓名住院號動態血糖類型動態血糖型號交班內容交班時間1血糖

情況1電池

電量1運行

狀態1穿刺點皮

膚情況1傳感器或針

頭是否脫落1備注1護士簽名2應用方法

糖尿病患者的血糖監測是糖尿病治療中的一項重要內容，近年來，動態血糖監測系統在糖尿病領域的應用日益受到關注。此種新型皮下埋入式動態血糖監測系統在國內已廣泛臨床應用，它為我們提供了一種可以連續監測患者血糖工具（每24小時能獲得288個血糖值），能詳細記錄患者72h的血糖波動及曲線，較確切的了解糖尿病病人治療中血糖波動狀態，可以發現傳統血糖監測方法不能監測到的高血糖事件及無感知的低血糖波動，更好的指導藥物的調整。我們采用動態血糖監測系統對一組臨床控制良好的糖尿病患者進行連續72h的血糖監測，旨在了解其血糖波動情況及動態血糖監測系統的優勢。

2.1使用動態血糖監測儀前的應用護士用通俗易懂的語言向病人及家屬講解動態血糖監測儀的基本知識，消除其緊張心理，使病人以一種輕松、平和的心態配合治療。操作前要檢查動態血糖監測儀性能是否完好，電池電量是否充足，校對時間，并填寫動態血糖監測儀床邊交接表中的病人基本信息、使用的動態血糖監測儀類型及型號。

2.2使用動態血糖監測儀后的應用血糖監測儀安裝好后，將動態血糖監測儀床邊交接表掛在病人床尾，每班護士對使用動態血糖監測儀的患者認真執行床邊交接班制度，班班交接，床邊交班。交接內容包括：用動態血糖監測儀病人數，病人病情，動態血糖監測系統的型號，觀察患者使用動態血糖監測儀后的血糖情況，電池電量、運行是否正常，注意觀察局部皮膚情況，是否有出血，紅腫、感染、過敏反應等情況，妥善固定動態血糖監測儀探頭及管道，避免打折、牽拉、脫落，護士站備用探頭、電池、敷貼，發生報警及時處理。若使用正常，護士只需在相應內容欄內劃“√”；若有局部皮膚改變則根據實際情況記錄，并在備注中記錄動態血糖監測儀發生報警的原因及血糖情況，直至病人停用動態血糖監測儀。3優點

糖尿病是由于胰島素絕對缺乏或胰島素的生物效應降低引起的體內代謝失調和高血糖狀態。是一種慢性終身性疾病，是繼腫瘤之后的第三類非傳染病，是嚴重威脅人類健康的世界性公共衛生問題。高血糖是糖尿病的標志，也是導致慢性并發癥的主要原因，其不良作用主要通過慢性持續高血糖和血糖水平波動2種方式體現，目前認為，波動性高血糖相對于持續性高血糖更能增加糖尿病患者發生慢性并發癥的危險性。我們觀察的23例糖尿病患者，雖然按傳統的清晨空腹血糖、早餐后2h血糖和HbA1C判斷均屬控制良好，但CGMS結果卻顯示有高血糖事件發生，表明這些患者的血糖控制并未完全達標，這也提示這些患者仍有進一步調整治療方案以期更好地控制血糖的余地。應用CGMS動態監測糖尿病患者的血糖是近年新使用的一種血糖監測手段，其監測、顯示的血糖結果和靜脈血糖及指端毛細血管血糖結果之間有良好的相關性，是一種可靠、實用的方法。在此方法中對床邊交接表的使用，加強了護士的責任心，護士能主動觀察病人使用動態血糖監測儀的情況，及時給予護理干預，防止動態血糖監測儀機械故障。通過專科護士對動態血糖監測儀操作的掌握及臨床密切觀察等方面的安全管理及護理干預，能保證糖尿病病人使用動態血糖監測儀安全。參考文獻

監測儀范文5

關鍵詞：電力監控；交流采樣；單片機

中圖分類號：TP368文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)14-3462-02

Development of Power Detector Based on SCM

HU Peng

(Department of Computer Technology and Application, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430074, China)

Abstract: In this paper ,introduce a way to design the Power Detector based on the microcontroller AT89S52, this Detector can also figure out the effective number of phase voltage and electric current and power factor ,monitoring the run parameter of the electrical network anytime by adopting phase voltage and electric current of the electrical network. It was detailed to described the total construction principle of the system, hardware electric circuit and the design of the software of the system. The experiments show that the instrument possess such advantages as high accuracy, high reliability, being used easily and so on.

Key words: electric power monitor; AC adopting; single chip microcontroller

隨著電網規模的日益擴大，系統運行方式的頻繁變化，使得電力系統穩定性問題越來越突出，為了保證電力系統安全可靠地運行,提高系統的運行經濟性，為了更好地了解電力系統運行狀況,研制出具有電力參數測量、顯示、數字通訊等功能的電力監測儀勢在必行。本文設計的電力監測儀是將計算機技術、數據測量技術、數據通信技術及顯示技術融為一體，通過對電網的交流電壓、電流進行采樣可實時監測電網的電壓、電流、無功功率、有功功率及功率因數等參數，當電網出現過壓過流時及時發出報警信號，供值班人員處理，該監測儀對用戶和電力部門都具有重要的實際意義。

1 硬件設計

根據交流電壓電流和的測量原理，電力監測儀由微處理器模塊、電壓電流采樣模塊、LED顯示模塊、鍵盤模塊、RS485總線接口模塊和過壓過流報警模塊等組成，其硬件結構原理圖如圖1所示。

1.1 主處理器

主處理器的選擇要使片內資源能適合系統的需求，系統采用At89s52作主處理器，AT89S52是一種高性能、低功耗的 8位微控制器，與工業80C51產品指令和引腳完全兼容，具有8K 的Flash 存儲器。AT89S52具有以下標準功能：256字節RAM， 8k字節Flash， 32位I/O口線，2個數據指針看門狗定時器，三個16位定時器/計數器，全雙工串行口，一個6向量2級中斷結構，片內晶振及時鐘電路。

1.2 E2PROM模塊

E2PROM模塊用來實時記錄存儲相關測量數據、故障記錄及設置參數等，系統采用AT24C02作為E2PROM芯片，AT24C02是一個2K位串行CMOS E2PROM，內部含有256個8位字節，CATALYST公司的先進CMOS技術實質上減少了器件的功耗。AT24C02有一個16字節頁寫緩沖器。該器件通過IC總線接口進行操作，有一個專門的寫保護功能。

1.3 交流電流電壓采集

A/D 轉換是系統設計的第一個重要的環節，本設計需要對三相電壓和三相電流進行采樣，共需 6 個通道，采用1片A/D 轉換芯片MAX125組成8通道同時采樣、每通道采樣率76KSPS、分辨率14位、輸入范圍±5V的模擬輸入部分。來自電網的電流、電壓經CT、PT變換成滿足要求的模擬輸入量，然后由A/D 轉換芯片 MAX125，將模擬信號轉換為數字信號。模擬輸入通道實際可達到8個通道，只不過這8個通道不是完全同時采樣的，而是4通道/4通道同時采樣，在合理安排采樣通道數的情況下，可以滿足電力系統同相電壓/電流同時采樣的要求。

1.4 鍵盤模塊

系統鍵盤是一個4*4的行列式鍵盤，總共定義了16個按鍵。鍵盤輸入采用動態掃描中斷工作方式，采用的是“鍵盤掃描”的方法，用戶通過鍵盤可以對電力監測參數進行設置。

1.5 顯示模塊

系統使用LED數碼顯示器來顯示采集到的電壓電流功率等信息，LED顯示器價格低廉、發光較強，機械性能好，在普通單片機系統中應用廣泛，LED數碼顯示器通過動態掃描顯示，它是把所有顯示器的8個筆畫段a~h的各同段名端互相并接在一起，并把它們接到字段輸出口上，系統通過段碼來控制顯示的字形，使用位碼來選擇第幾位顯示器工作。

1.6 RS232通信

RS-232是PC機與通信工業中應用最廣泛的一種串行接口，系統采用MAX232實現PC機與單片機的通信，用于向單片機下載程序。

1.7 RS485通信

采用Maxim公司的一種RS－485芯片MAX485實現單片機與485通信設備之間的通信，MAX485采用半雙工通訊方式，其中，MAX485的RO和DI端分別為接收器的輸出和驅動器的輸入端，/RE和DE端分別為接收和發送的使能端，RO和DI與單片機的RXD和TXD相連即可；/RE和DE端與單片機的一個管腳相連，通過控制/RE和DE即可控制MAX485的接收和發送即可。

2 軟件設計

軟件設計的主要任務是完成對交流信號，如:電壓、電流的數據采集，以及有功功率、無功功率、視在功率、功率因數等的計算，并根據鍵盤輸入的顯示項目，在 LED顯示管相應地把結果顯示出來，同時，通過RS232串行通信傳送到上位機，一旦電流和電壓超限時，立即發出報警聲音并不斷閃爍LED燈。在系統的軟件設計中，整個系統的應用軟件用C51編寫，編程開發環境采用Keil uVison2，用結構化程序編程，可使各功能程序模塊化，這些模塊包括：主程序、電壓電流采樣程序、數據處理程序、定時器中斷服務程序、鍵盤中斷服務程序、LED顯示程序、E2PROM讀寫程序和通信程序等。

在主程序里，首先對各種芯片進行初始化，設置各種寄存器; 完成初始化工作后，打開中斷，之后就進入主程序循環等，在循環過程中，不斷進行鍵盤掃描，得到鍵值，來確定在LED顯示器上顯示的菜單內容，軟件流程圖如圖2所示。

電壓電流采樣程序的功能主要是對交流電壓、電流進行采樣、數字濾波、采樣數據存儲。采樣中斷到達后，首先關閉中斷，然后讀取 A/D 轉換芯片MAX125的 轉換值，并存儲到內部數據緩沖，接著，判斷是否已經對 6 路信號采樣完成，若巳完成，則把這 6 個數據轉存到外部數據存儲區。系統在每個采集過程中，還進行報警處理，即將采樣處理后的電流值和電壓值與設定的超限保護值(越限值儲存在 E2PROM)進行比較，超限時報警并采取保護動作。

2.1 交流電壓電流采集

在電力監測儀設計中，最關鍵的環節是交流電流電壓采集。交流輸入包括A、B、C三相電壓和電流。電流接入電流端子，一共6個電流端子，分別為IA入、IA出、IB入、IB出、IC入、IC出，分別接三相電流輸入。電壓接線端子一共7個端子，有3個是空端子，不允許連線，有效接線端子4個，分別為UA，UB，UC和UN；對于中性點不接地的系統，UA，UB，UC可以直接與電網的A相、B相、C相連接，UN可以浮空或者在需要絕緣監視的系統中直接接大地或者通過一個高阻值電阻接入大地，這樣系統可以非常準確的計算3U0。

交流輸入可以接成兩表法，接線方式是電壓A相接UA，C相接UC，B相接UN，電流輸入僅接A相和C相。

輸入的交流電壓信號通過小型的PT（電壓互感器），變換為交流0.5V的信號，經過濾波處理，濾除干擾信號，然后進行電平平移，使得原來的交流信號，疊加1/2的VREF，直接送到A/D轉換，進行采樣。

輸入的電流信號，通過導線穿入小CT（電流互感器），CT的輸出接一個精密電阻，變換成電壓信號，經過濾波處理，濾除干擾信號，然后進行電平平移，使得原來的交流信號，疊加1/2的VREF，直接送到A/D轉換，進行采樣; 采樣好的信號存入單片機的RAM中供軟件處理。

在軟件中，設置每個周期采樣24個點，根據采樣定理，可以計算出輸入信號的16次諧波。對于6路輸入信號，進行FFT變換，得出各次諧波的幅值和相角，并且計算零序電流和負序電流。計算的結果存入RAM中，供通信程序、保護程序等其他程序使用。

由于三表法測到的電壓都是相電壓，有時候需要計算線電壓，可以按照如下公式進行計算：

3 試驗結果

對設計的監測儀的電壓、電流測量結果分別進行了試驗驗證，結果如表1所示，結果表明，該裝置電量參數測量結果的準確性很高，滿足要求。

4 結束語

對一種電力監測系統作初步和基本的研究，該監測具有可編程功能、自動化測量、數碼管顯示、電能累加、數字通訊等功能為一體的智能監測儀表。該監測儀集智能化、數字化、網絡化于一身，自動完成數據采集程及數據分析處理，可廣泛應用于電站、電廠、變電所等各電力系統的輸配電路及機電設備。

參考文獻：

[1] 劉希民.基于AD7492和P89LPC9000單片機的4096多道分析器設計[J].電腦知識與技術,2011(5).

[2] 吳健.基于STC89C52單片機的溫度控制系統[J].電腦知識與技術,2011(4).

[3] 陳懷忠.一種基于AT89S51型單片機的智能溫濕表研制[J].電腦知識與技術,2010(29).

[4] 徐飛.低壓無功功率補償裝置的應用[J].科技致富向導,2010(20).

[5] 馬宏忠.電機狀態監測與故障診斷技術[M].北京:機械工業出版社,2008.

監測儀范文6

凝汽器是火力發電廠的大型換熱設備，其作用是將汽輪機做功后的低溫蒸汽凝結為水，以提高熱力循環的效率。圖1為表面式凝汽器的結構示意圖。

凝汽器運行時，冷卻水從前水室的下半部分進來，通過冷卻水管（換熱管）進入后水室，向上折轉，再經上半部分冷卻水管流向前水室，最后排出。低溫蒸汽則由進汽口進來，經過冷卻水管之間的縫隙往下流動，向管壁放熱后凝結為水。在此工作過程中，由于冷卻水質的不潔凈，致使銅管內壁積聚了一些不利于傳熱的固態混合物（稱之為污垢）。污垢的存在降低了換熱面的傳熱能力，從而降低了汽輪機效率，因此必須對其進行清洗。如何定量地測定凝汽器的污臟程度，以便為凝汽器的合理清洗提供依據，是許多學者都在探討的問題。歸納起來，已提出的方法大致有以下幾種：

（1）通過測量污垢熱阻來判斷凝汽器污臟程度。

（2）通過測量凝汽器出口、入口水室之間的水流阻力來判斷凝汽器污臟程度。

（3）通過計算傳熱系數來判斷凝汽器污臟程度。

熱阻法能較準確地測定凝汽器的污臟程度，但需在換熱管上埋設鎧裝熱以檢測管壁溫度，凝汽器換熱管數量眾多，在工程上較難實現；水流阻力可反映污垢的數量，但不能體現出污垢的導熱性質，用該方法確定凝汽器污臟程度顯示不夠準確；傳熱系數體現了凝汽器的換熱性能，但目前計算傳熱系數均采用傳統的經驗公式，而且未考慮蒸汽中不凝結氣體（空氣）對傳熱效果的影響，因而當凝汽器變工況運行時，存在較大誤差。

    傳熱端差是反映凝汽器熱交換狀況的重要性能指標，與傳熱系數相比，該參數容易測量，能夠連續觀察其變化而積累數據，因而本文選用它來體現凝汽器的污臟狀態。但傳熱端差除了主要取決于換熱面的污臟程度外，還與凝汽器的工況參數如蒸汽流量、冷卻水量等密切相關，因此，如何從眾多參數中分離出換熱面污臟對端差的影響，成為準確測定凝汽器污臟程度的關鍵。

1 測量原理

傳熱端差定義為：

δt=ts-two   （1）

式中，δt——凝汽器的傳熱端差

ts——凝汽器壓力所對應的飽和蒸汽溫度

two——冷卻水出口溫度

分析換熱過程可知，當冷凝器的冷卻面積一定時，δt可表示為：

δt=f(Dc,Dw,c,ε，twi)   （2）

式中，Dc——蒸汽流量

Dw——冷卻水流量

c——凝汽器的污臟系數

ε——蒸汽中不凝結氣體（空氣）的含量

twi——冷卻水入口溫度

設凝汽器被徹底清洗后，在某一給定的蒸汽流量Dc、冷卻水流量Dw、冷卻水入口溫度twi、空氣含量ε下測得的端差為δtd（δtd可看作清潔狀態下該工況對應的端差），改變工況并運行一段時間后測得的端差為δtf，顯然，δtd與δtf之間的差值Δδ既有因換熱面污臟引起的，也有因工況參數變化而引起的，可表示為：

Δδ=Δδc+Δδg    （3）

式中，Δδc——換熱面污臟引起的端差變化，稱之為污垢端差

Δδg——變工況引起的端差變化，稱之為變工況端差定義污臟系數為：

c=(Δδc)/δtd=(Δδ-Δδg)/δtd      (4)

由上式可看出，要確定c，需求出Δδg。由于Δδg=f(ΔDs,ΔDw,Δtwi，Δε)描述的是一非常復雜的傳熱過程，其精確數學模型很難獲取，為此本文根據輸入、輸出測量數據，采用神經網絡建立變工況端差模型，實現了凝汽器污臟程度的準確測量。

2 神經網絡建模

變工況端差Δδg=f(ΔDs,ΔDw,Δtwi,Δε)可由三層前饋神經網絡來逼近，如圖2所示。

選擇Sigmoid函數作為隱層神經元的激勵函數：

式中，a=1.716

b=2/3

以凝汽器在清潔狀態下不同工況的試驗數據作為訓練數據，采用BP算法訓練神經網絡。學習的目標函數為：

式中，n——樣本個數

yi——模型輸出

di——期望輸出

神經網絡的權值修正采用速梯度下降法。神經網絡訓練好后即可投入應用。根據由神經網絡求得的變工況端差及（4）式，即可計算出污臟系數。

3 儀器結構

3.1 硬件設計

在線監測儀以DSP為核心，實時采集各有關參數，計算出污臟系數并作動態顯示。其硬件結構如圖3所示。

圖中，tp為汽氣混合物在測量處的溫度；p為汽氣混合物在測量溫度處的壓力。空氣含量由如下方法求得：

在凝汽器抽氣設備的出口處測量汽水混合物的壓力，并同是測出汽水混合物的溫度，測汽水混合物中的空氣含量由下式得出：

ε=(p-ps)/(p-0.378ps) （7）

其中，ps——汽氣混合物出口溫度所對應的水蒸氣飽和壓力，可通過查表求得。

DSP選用TMS320F240，其結構為：（1）32位CPU；（2）554字的雙口RAM，16K字的FLASH EEPROM；（3）兩個10位的A/D轉換器；（4）串行通訊接口。該芯片通過串行通訊接口可與控制室主機交換數據。

3.2 軟件設計

軟件設計采用模塊化結構，主要包括：（1）數據采集、處理模塊；（2）神經網絡計算模塊；（3）顯示模塊；（4）通信模塊。

4 試驗結果

4.1 神經網絡模型的獲取

現場試驗在湘潭電廠N-3500-2型凝汽器上進行。

在保證凝汽器清潔的情況下，以Dc=135t/h、Dw=9400t/h、twi=15℃、ε=0.015%作為設定工況，獲取凝汽器在不同工況下的試驗數據來訓練神經網絡。表1為在凝汽器清潔時部分工況下神經網絡的輸出與實測數據的比較結果。從比較的結果可以看出，神經網絡輸出與實測端差基本一致，表明基于神經網絡的建模方法能夠獲得具有較高精度的變工況端差模型。

表1 不同工況下的神經網絡模型輸出與實測數據的比較結果

蒸汽流量Dc(t/h)冷卻水量Dw（t/h）入口水溫tsi(℃)空氣漏入量ε（%）實測端差

(℃)模型輸出端差(℃)誤差

(℃)135

81.6

54.1

188.5

108.2

108.2

81.6

161.39400

9400

9400

9400

12350

12350

6800

680015.0

10.2

5.5

20.8

22.2

17.4

7.8

13.30.015

0.015

0.015

0.054

0.033

0.075

0.015

0.0156.1

4.8

4.4

10.3

6.8

12.1

5.0

6.36.1

4.7

4.4

10.4

6.9

11.9

5.0

6.20

-0.1

0.1

0.1

-0.2

-0.14.2 污臟程度的在線監測

神經網絡模型確定后，即可進行在線監測。為了驗證該方法的準確性，在凝汽器的不同位置埋設了16只鎧裝熱偶，以便與熱阻法進行比較。試驗分為兩個部分：

（1）將凝汽器徹底清洗，測取清洗后24小時內的污臟系數變化。

（2）重新投運清洗裝置，測取清洗時的污臟系數變化。

試驗結果如表2、表3所示。其中，表2為停運清洗裝置后，冷凝器的污臟系數變化情況；表3為重新投運清洗裝置后，冷凝器的污臟系數變化情況。Dw=9400/h及ε=0.015%在試驗過程中保持不變。清潔狀態時，在設定工況下測得的端差為δtd=6.1℃。

表2 停運情況裝置后冷凝器的污臟系數變化情況

距清洗后時間(h)蒸汽流量Dc(t/h)入口水溫twi(℃）出口水溫two(℃)蒸汽溫度ts(℃)端差δtf(℃)污垢端差Δδ（℃）污臟系數

本文方法   熱阻法0

2

4

6

8

10

12

14

16

20

24108.2

108.2

108.2

108.2

108.2

108.2

108.2

108.2

108.2

135.0

135.013.5

13.5

12.8

12.3

12.0

11.6

11.1

11.1

10.9

12.3

14.223.5

23.5

22.6

22.1

21.7

21.3

20.7

20.6

20.4

23.7

25.529.0

29.4

29.3

29.1

29.0

28.8

28.4

28.3

28.3

32.3

33.85.5

5.9

6.7

7.0

7.3

7.5

7.7

7.7

7.9

8.6

8.30.00

0.48

1.02

1.44

1.52

1.71

1.78

1.84

1.93

1.99

2.150.00

0.079

0.167

0.236

0.25

0.28

0.291

0.302

0.316

0.326

0.3520.000

0.063

0.164

0.225

0.265

0.282

0.288

0.318

0.327

0.339

0.341表3 重瓣投運清洗裝置后凝汽器的污臟系數變化情況

清洗時間（h）蒸汽流量

Dc(t/h)入口水溫twi(℃)出口水溫two(℃)蒸汽溫度ts（℃）端差δtf(℃)污垢端差Δδc（℃）污臟系數

本文方法  熱阻法0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5135.0

135.0

135.0

135.0

135.0

135.0

135.0

135.014.2

14.3

14.2

14.1

14.0

14.0

13.8

13.725.5

25.8

25.9

25.9

25.8

25.8

25.6

25.533.8

33.3

32.9

32.5

32.2

32.2

32.0

32.08.3

7.5

7.0

6.6

6.4

6.4

6.4

6.52.15

1.22

0.71

0.29

0.11

0.06

0.03

0.030.352

0.2

0.20.116

0.047

0.018

0.01

0.005

0.0050.341

0.223

0.116

0.053

0.027

0.005

0.004