电压监测仪范文

时间:2023-04-04 21:19:16

导语:如何才能写好一篇电压监测仪,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

电压监测仪

篇1

关键词: GPRS;电压监测仪;应用

中图分类号:TM933.2文献标识码:A文章编号:1671-7597(2012)0110150-01

为了保证电网的安全运行,了解电网运行状况,需要对电网的电压运行参数进行实时监测。而电压是电能质量的主要指标之一,电压质量对电网稳定及电力设备安全运行具有重大的影响,给用户提供优质的电能是保证用户安全生产、产品质量和设备使用寿命的前提条件之一。电压监测仪就是一种用于监测电压变动的仪表,可应用于各类电压等级的电压实时监测功能,具有报警不可靠电压及不合格电压的功能。

1 电压监测仪的选用

电压监测仪是电压监测的主要手段,早期采用的是走字表底型记录电压时间的电压监测仪,它自TV引入被测电压交流为100V,用电压比较器判断电压超上限、超下限,有三排走字轮分别累计电压总监测时间、超上限时间及超下限时间,由人工计算求出电压合格率。20世纪80年代国内开始使用了第二代电压监测仪——统计式电压监测仪,这种电压监测仪以数码管显示电压的最大值、最小值、超上限率、超下限率、合格率等数据。抄表方式从人工抄表、IC卡抄表、掌上电脑抄表,发展到通过MODEM电话线远传,一直到近几年采用GSM短信、GPRS传输数据的抄表方式,提高了电压监测管理的自动化水平。

现代的电压监测已从模拟电路完全过渡到数字电路,从单纯的电压监测发展到具有谐波测量,分析的功能,从单纯的电压合格统计到分时、多时段的电压合格的监测分析。储存的历史数据达到两个月的每5分钟电压值,叁年的月有效电压、谐波畸变率。电压监测仪已不仅是作为合格率的单一统计仪表,已发展成具有多功能的监测,分析的仪表。在电压监测仪上使用GPRS通讯与其它通讯方式比较有取数快捷,方便的特点,因此目前广西电网公司梧州供电局采用的是GPRS电压监测仪。

2 电压监测仪的组成及原理

GPRS电压监测仪的框架结构上说分为交流信号采样,有效值运算放大器,压频转换,单片机运算、统计,大容量不挥发静态存储器,显示分为数码管和液晶两大类。面板上有薄膜按键作为手动查询数据和仪表各项参数的设定。

交流采样部分:主要功能是隔离交流高电压与内部电路。用坡莫合金的电压互感器无畸变地进行物理上安全隔离,利用交流有效值运算放大器作为前置放大,然后用V-F变换成数字信号。

单片机部分:仪表选择用AT89C55WD增强性能的单片机作为处理数据的核心,程序固化在内部20K Flash存储器中,高精度的时钟芯片产生的秒脉冲作为单片机中断源。达到每天误码率差在1S之内。根据国家对电压监测仪的标准要求,采样的电压数据是每秒一次,再对60秒作算术平均,取60秒的平均值进行相关的统计的基本样本值,记录电压超标的累计时间,和极值发生时刻。单片机作为数据处理的核心,编制严密的程序是保证仪表能准确、稳定的保证。

3 电压监测仪的安装流程

由于作者亲自参与了GPRS电压监测仪的校验、安装和调试,所以对安装整个流程非常熟悉,现简单介绍其安装流程。

1)检查仪表外观无破损,侧面系数标签和仪表标识应完整,附件中有天线一根。

2)确认SIM卡已开通GPRS和拨号语音功能。

3)打开仪表面板,插上SIM卡,检查卡座是否锁紧,卡在卡座内是否位置正确。

4)对照小面板内侧的接线图指示,以实际电压插好S4跳线。打开仪表下方的接线盖,左下方的白色方框内是跳线夹,插在左侧监测380V、中间监测220V电压,右侧监测110V电压。在本局安装的电压监测仪选用380V、110V两档电压值。

5)仪表大面板装上,表后的挂板螺丝松开拉开挂板后拧紧螺丝,挂表在安装位置。

6)在仪表上面的天线座内拧上附件中的天线,检查是否拧紧到位。

(注意事项:上述操作时应无电操作。)

7)两根电源线接入相应电压的接线孔内,拧紧螺丝。把小面板装上。如不能在无电下接线,应先用绝缘胶带包好线头,不要发生短路,火线碰壳等事故。

监测不同电压,将电源线接入相应的端子内。

RS232为掌抄通讯口。

8)通电后仪表应有显示,观察网络指示灯应闪亮(600ms亮-600ms灭),然后是单闪(75ms亮-3s灭),表示仪表在寻找网络,几分钟后开始双闪(75ms亮-75ms灭-75ms亮-3s灭),表示仪表已成功登陆GPRS网络。在信号不好的地区,可能登陆的时间会长一点,有时达十几分钟。可断一次电,再重新上电,并换用长天线。

9)做好额定电压,上限电压,下限电压,仪表系数,仪表号等参数设定。如果不符合要求应更改,更改后的数值是在设定全部结束后才能生效。否则是不能生效的。注意如果设了密码,在设定开始应输密码,否则参数更改也是无效的。

10)设定后应再检查所有参数正确无误。等一分钟后面板才能以新设定的电压值显示。

11)检查时钟的时间是否当前时间。误差大应当重新设定,应再次检查是否正确。

12)用手机拨打SIM卡的卡号。在一声振铃后,关掉手机。网络指示灯应长亮(0.5s)一下,紧接着继续长闪一下,其余时间都应当双闪。表示网络基本上是通的。

13)服务器软件的安装,并在用户电脑上进行使用测试。

4 结论

通过两年时间的平稳运行,GPRS电压监测仪的应用提高了电压监测数据的准确性、真实性和完整性,有效地减少了管理人员统计和录入数据的时间,加大了分析,便于对合格率较差的监测点制定相应的整改措施,有效地提高了供电电压合格率的管理水平。运行两年一直控制着良好的电能质量,电压综合合格率都超过95%,保证了电网的安全运行。

篇2

关键词:电压力锅;传感器;压力检测

中图分类号:TP206+.3 文献标识码:B DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.05.055

目前,市面上的压力锅主要分为机械式和微电脑式。机械式由于没有控制功能,所以存在功能单一、能源利用率低、安全性差等缺点;与其相比,微电脑式的电压力锅功能全面、操作简单、能源利用率高、安全可靠,故越来越得到了人们的青睐。当前生产电压力锅厂家很多,基本上都是采用微控制器的方式[1]。总体来说,都具备了很好的测温性能,但是在测压方面,很少做到压力的测量,要么是通过温度进行折算,要么测量的是相对压力。

为此,本文研发了一款用于电压力锅的精确测压装置,利用该装置,可以做到对锅内压力的绝对值的准确测量,实现了对压力的精确控制。当然也可以应用于气体、液体等其他方面的测量。集处理部件两部分组成。

传感器信号采集部件内部集成了压力传感器和温度传感器,它可安装于锅盖上部或者侧面,用于感知锅内实时压力和温度并将其转换成电信号;信号采集处理部件负责采集传感器电信号,通过温度补偿算法完成压力、温度电信号转换成数字压力值并通过串口送出,其压力数值可以在数码管上实时显示、更新。

在将来的实际应用中电压力锅的主控通过接收信号采集处理部件的串口输出得到电压力锅内的压力值,并送到液晶显示器显示。用户则可以通过电压力锅外的控制面板任意设置锅内压力值,从而极大地方便了电压力锅完成精确烹饪控制。同时当锅内压力超过设定安全值的时候,就会自动切断电源,启动报警功能,发出报警信号提示用户,让用户安全、放心使用,从而制造出智能,环保,更人性化的厨房家电。

此部件主要由感知压力和温度的压力传感器组成,直接接触在压力发生变化的部位,可以将实时变化的压力和温度转换成电信号后送往后续的信号采集处理部件。此部件会与食材接触,故而对部件组成材料的无毒性要求很高,同时传感器与空气接触表面要求具有很高灵敏度能快速扑捉变化,又能耐高温、湿热,整个部件必须具有一定的可靠性和使用年限。

理电路转换成电压值;通过大量的实验,能找到电压值和压力值之间的折算关系,加之另外的一个传感器值即温度值,通过温度补偿可以达到很好的计算效果。最终压力值将按照一定的规约形式通过串口输出在液晶上显示,将来使用本装置的厂家可以通过此串口规约实时获取电压锅内动态压力,实现对压力的精准控制。

在信号调理电路上有一块单片机,软件运行在此单片机上。通过对采集到的温度值、电压值按照一定的算法完成压力计算,最终转换成锅内压力值输出,电压力锅厂商的主控板可以直接控制此压力值完成整个烹饪过程的压力控制。此算法是经过大量实验统计出的经验值,与应用场合非常一致,而且又考虑温度补偿,计算出压力结果与真实压力值相当,误差在-1.5%~+1.5%之间,符合电压力锅对压力精度的要求。

篇3

1、截止2019年,胎压监测装置费用加上安装费用大概需要700元(胎压监测装置为普通款)不同的地区不同的4S店的价格有所差异。

2、截止2019年胎压监测器十大排名有德国ANGOTAN(安格特)、Orange橙的、铁将军、安沃(AirOne)、AVE华丽、美国ACCUTIRE、VICTON伟力通、SCHRADER协瑞德、Tyredog胎压狗、ORO。

(来源:文章屋网 )

篇4

【关键词】电子血压仪;监护仪;监测失准

当前,电子血压仪已经在医院及家庭中广泛应用,而很多参数监护仪也已经成为医院病房及手术室的常用设备,但是,经过长时间的使用发现,很多电子血压仪及监护仪对于无创血压的检测不准确,容易受到干扰,由此对患者的血压测量产生了影响[1]。现在对电子血压仪及监护仪中血压监测不准确的原因及改进策略进行分析,并将分析结果报告如下。

1资料与方法

1.1一般资料针对电子血压仪及监护仪中血压监测不准确的原因进行分析,并提出相应的改进策略。

1.2方法

1.2.1不准确的原因

1.2.1.1比较基准通常情况下,采用电子血压仪及监护仪进行监测主要是依据一个固定的基准进行分析,这个基准的设定与大部分人的体征都是适合的,但是并不能够适用于所有人群,尤其是对于血压不正常或者是心功能异常的患者,对于心脏起搏的患者,测量值更容易出现较大的离散性,这是导致电子血压仪监测出现不准确的重要原因。

1.2.1.2干扰影响在对患者进行血压监测的过程中,由于周围环境影响,容易导致监测不准确,如环境振动、噪音较强等,都可能导致出现异常性的压力波动,从而对监测结果产生制约。如果是人耳听柯氏音,能够从众多噪音中鉴别所需要的声音,但是如果采用电子血压仪进行监测,是无法将这些干扰声音屏蔽的,由此导致对于患者的血压监测不准确[2]。此外,如患者脉率异常、变动、温度变化等也会导致电路参数出现漂移,由此造成监测不稳定。

1.2.1.3其他因素在一些监护仪中,有些主机和袖带之间的管路连接较长,有时候会出现卷曲或者受压的情况,从而导致气压传导较为滞后,而柯氏音或者是压力波动值被阻止,使得监测准确度大大降低。

1.2.2改进措施

1.2.2.1直接监听动脉搏动声在进行血压监测的过程中,可以在袖带位置安放一个微型话筒,确保话筒结构能够贴近肱动脉,以对收缩压和舒张压进行检测,这样就可以在很大程度上客户振荡法带来的误差,确保血压监测的准确性。

1.2.2.2改进算法对于血压监测,可以采用与脉率同步的时间间隔,间歇性的对压力变化及压力波动峰值进行分析和量化处理,然后根据数据分析建立相应的数据库,以根据不同人群的曲线变化情况进行修正,优化基础算法,然后再进行分析处理,最后得出舒张压和收缩压,这样就可以将比较值建立在综合取样后得出的数据基础上,从而有效减少监测不准确情况的发生[3]。

1.2.2.3强化仪器使用和维护在日常工作过程中,对于电子血压仪及监护仪的应用应当加强维护和保养,很多时候都是由于零件松动或其他问题导致监测不准确的,因此,工作人员应当定期对这些仪器进行全方位检查,对于出现损坏的地方应当及时进行维修,并定期进行保养,以确保检测仪的良好性能,从而有效降低监测不准确情况的发生。

1.2.2.4采用双袖带血压测量技术双袖带血压测量技术是建立在传统血压测量技术基础上的,结合了示波法、柯氏音测量的优点,是对电子血压测量的有效改进,通过应用此种测量方法,可以讲大袖带作为阻断袖带,将小袖带作为听音袖带,从而明确判断出收缩压的位置,在监测过程中也能够更加准确的读出舒张压和收缩压,由此大大提高了监测准确率[4]。

2结果

血压监测不准确的原因主要有应用原理、比较基准、干扰影响及其他因素等,对此主要采用直接监听动脉搏动声、改进算法、强化仪器使用和维护、采用双袖带血压测量技术等。通过对这些原因和改进措施进行分析,能够更好的满足患者的应用需求,也更好的推广到家庭当中,提高应用效率。

3讨论

随着社会发展越来越快,电子血压仪及监护仪的应用越来越广泛,对于人们的影响也越来越大,如何确保电子血压仪及监护仪的准确监测度提高是当前急需解决的重要问题,通过对电子血压仪及监护仪中血压监测不准确的发生原因进行分析,并制定相应的改进策略,能够有效促进电子血压仪及监护仪的血压监测准确度,从而更好的服务于广大消费者。

参考文献

[1]郭亮梅,王锦玲,田黎,陈晨.不同方法测量血压的对照研究[J].护理研究,2009,84(27):98-99.

[2]李天钢,卞正中.监护仪中振荡法无创血压测量方法的研究[J].中国医疗器械杂志,2011,62(04):94-95.

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[关键词] 特发性血小板减少性紫癜;T淋巴细胞亚群;B淋巴细胞;NK细胞

[中图分类号] R558+.2 [文献标识码] C[文章编号] 1674-4721(2011)04(c)-083-02

特发性血小板减少性紫癜(idiopathic thrombocytopenic purpura,ITP)发病机制尚不完全明了,目前认为可能与机体免疫功能失调、血小板相关抗体产生、免疫细胞介导的血小板凋亡等有关[1-2],但确切机制仍未完全明确。本文就淋巴细胞亚群与ITP发生的关系及其临床意义进行了分析。

1 资料与方法

1.1 一般资料

2010年3月~2011年2月在本院血液科住院的ITP患者60例,男25例,女35例;年龄1~14岁,平均(6.1±2.3)岁,诊断均符合文献标准[3]。将其分为:新诊断ITP组(诊断后3个月以内血小板减少)35例,持续性组(诊断后3~12个月血小板持续减少)15例,慢性ITP组(血小板减少持续超过12个月)10例,所有患儿在采集标本1周内均未接受糖皮质激素等任何免疫相关治疗。对照组为30例为健康体检者,男18例,女12例;年龄1~11岁,平均(5.8±6.1)岁。两组年龄、性别差异无统计学意义,具有可比性。

1.2 方法

本实验各单抗及相应的同型对照及试剂盒均为由美国BD公司提供,流式细胞仪为美国Beckman-Coulter公司产品。Th/Ts淋巴细胞亚群、B淋巴细胞及NK细胞为抽取晨起空腹外周血2 ml,用流式细胞仪进行淋巴细胞亚群测定,分析计算CD19+、CD16+CD56+细胞百分率及CD4+/CD8+细胞比值。调节性T细胞检测为采集外周静脉血5 ml,送检并计算CD4+CD25+T细胞、CD4+CD25+Foxp3+T细胞占CD4+T细胞的比例。

1.3 统计学方法

采用SPSS 13.0软件包进行处理,计量资料以表示,数据资料呈正态分布,组间比较采用t检验,P

2 结果

2.1 Th/Ts细胞亚群、B淋巴细胞和NK细胞检测结果

见表1。

2.2 CD4+CD25+T细胞和CD4+CD25+Foxp3+T细检测结果

见表2。

3 讨论

ITP为一种自身免疫性疾病,其中急性ITP为急性、自限过程,免疫状态好,随病原菌清除而恢复,不需要治疗,可自行恢复;慢性ITP为慢性病程,存在免疫失调和异常,细胞因子产生增强、淋巴细胞活性增加和特殊的自身抗体产生,需免疫治疗[4]。Cines DB等[5]认为,尽管B细胞产生针对血小板的自身抗体是ITP发病的直接原因,但T细胞异常导致B细胞激活可能是ITP真正的发病机制。

T淋巴细胞在免疫反应中起重要作用,是细胞免疫和体液免疫的重要环节,按免疫应答中的功能不同,可将T细胞分成辅T细胞(Th)和抑制性T细胞(TS)。最新的研究表明,辅T细胞(Th)和抑制性T细胞(TS)中不是所有的CD4+CD25+T细胞均具有抑制自身免疫的功能,部分CD4+CD25+T细胞并不具有调节性T细胞的功能。CD4+CD25+T细胞发挥抑制自身免疫的功能需要达叉头/翼状螺旋转录因子基因的稳定持续和高水平表达,而其表达降低不仅使得CD4+CD25+T细胞调节丧失,还使得CD4+T细胞更易于分化为Th2细胞,从而诱发多种重大免疫相关性疾病,其中与自身免疫性疾病的生理病变进程密切相关[6]。

本研究结果显示,CD4+CD25+细胞/CD4+T淋巴细胞和CD4+CD25+Foxp3+T细胞/CD4+细胞在持续性ITP组和慢性ITP组降低,在新诊断ITP组CD4+CD25+Foxp3+T细胞/CD4+细胞降低,提示CD4+CD25+和CD4+CD25+Foxp3+Treg免疫调节功能异常是ITP发病的重要机制。故笔者认为,T、B淋巴细胞免疫功能失衡在儿童持续性和慢性ITP的发病机制中起着重要作用。对于ITP患儿,尤其儿童持续性和慢性ITP具有重要的临床意义。

[参考文献]

[1]罗桂英,钟立群,梁昌达,等.特发性血小板减少性紫癜患儿血小板膜糖蛋白特异性抗体水平检测的意义[J].实用儿科临床杂志,2008,23(15):1179-1180.

[2]Provan D,Stasi R,Newland AC,et al.International consensus report on the investigation and management of primary immune thrombocytopenia[J].Blood,2010,115:168-186.

[3]杨仁池.免疫性血小板减少症的命名、定义与疗效评价的标准化[J].中华血液学杂志,2009,30(3):215-216.

[4]吴海,廖钦晨,贺慧娟,等.扩张型心肌病患者CD4+CD25+Foxp3++细胞的检测及意义[J].临床心血管病杂志,2010,26(25):90-94.

[5]Cines DB,McMillan R.Pathogenesis of chronic immune thrombocytopenic purpura[J].CurrOpin Hematol,2007,14(5):511-514.

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【关键词】电力变压器;变压器运行;异常问题;检查维护策略

0 引言

随着现代技术在电力行业的深入发展,对电力变压器的技术要求和安全要求越要越高,因变压器是发电厂和变电站的重要设备,对整个电力系统的正常运转有重要影响。一旦电力变压器在运行中出现故障,就和可能影响整个电力系统的运转,甚至可能会导致局部停电事故。因此,保证对变压器的定期检查和维修是变电工作中一项最为重要的技能和工作,对电力变压器运行中的异常问题与检修策略探讨成为了当前电力行业最重要的课题。

1 电力变压器运行中的异常问题及其原因

1.1 变压器温度过高与油位异常

按照国际电工委员会制定的相关规范显示,虽然电力变压器的运行温度是根据其所带符合大小和身边环境温度变化而定的,但是一般情况下,主变压器的上层油温不得超过95℃且不宜经常超过85℃,温升一般不得高于55℃[1]。普遍意义上来讲,变压器正常运行时内部温度和内部构件的温度是相差无几的,如果温度比正常温高出很多的话,就表明已经发生温度过高故障了。主要原因有:绕组的绝缘体受损引起过热、导电回路故障引起过热、铁芯多点接地引起过热、冷却系统异常引起过热、散热条件恶劣引起过热、严重漏磁引起油箱、箱盖等引起过热等。此外,变压器绝缘受潮、变压器超负荷运行以及变压器制造材料不好等也会引起变压器温度升高。

变压器油位异常主要是指变压器的油温正常,而油标管内的油位变化不正常。引起油位异常的主要原因是:低温过低导致油位过低,变压器严重渗油引发油位异常,防爆管通气孔堵塞,油枕呼吸器堵塞或有空气,油标管堵塞,检修人员未及时注油或未按照标准的油位线注油导致油位不当。

1.2 变压器声音异常

正常变压器在运行时会产生连续、均匀的低沉声音,如果发出一些特殊的响声或者声音断断续续不均匀的话,就表明变压器出现了声音异常故障。主要表现及原因为:①变压器发出“嗡嗡”声,这是由变压器过负荷造成的;②变压器发出“噼啪”放电声,这是变压器内部或表面出现局部放电造成的;③变压器的声音比正常情况下大,有明显的杂音,这是有变压器铁心螺栓和夹紧件松动造成的;④变压器声音超大,这是由过电压造成的;⑤变压器运行声音夹杂水沸腾的声音,这是由变压器绕组短路故障造成的;⑥变压器的声音夹杂不均匀的破裂声,这是由变压表面或内部绝缘体受损造成的。

1.3 铁芯绝缘和接地不良

按照《电力设备预防性试验规程》中油浸式电力变压器关于铁芯及其夹件绝缘电阻相关要求显示,运行中的变压器铁芯接地电流一般不应超过0.1A[2]。变压器的铁芯是由硅钢片叠装形成的,各个硅钢片之间有层绝缘漆膜,铁芯的一点接地是通过硅钢片的铜片与夹件、地螺栓三者之间而成的。一旦硅钢片没有固定好就会造成绝缘漆膜受损,铁芯在接地后内部产生一定的涡流使得铁芯过热导致铁芯的绝缘漆膜老化。如果铁芯接地不良的话,就会导致变压器产生连续发电的问题,使得电压升高,影响了电压器的正常运行。

1.4 过电压和过负荷

过电压故障是指变压器在进行操作分合闸时或者被雷击时产生的操作过电压或者大气过电压,大气过电压一般很少出现,因为一般电厂都安装了避雷针,而操作过电压出现的概率较大,因变压器长时间处于超负荷运行工作中。一般而言,操作过电压的数值为额定电压的2-4.5倍。过负荷是指变压器长时间运转导致变压器温度过高,绝缘体受损,加速了变压器的老化程度过负荷也是导致过电压问题的原因之一。如我厂使用的型号为SFP10-370000/220主变压器的额定电压为242/20kV,超过了这个额定电压的2-4.5倍,就会导致变压器出现过电压故障。

1.5 套管故障

套管的常见故障主要有闪络放电、炸毁、漏油等,主要原因有:开关触头放电使得开关表明出现熔化和灼烧,呼吸器不合理优化配置,对呼吸器吸入的水分没有及时处理,套管的密封效果不好使得绝缘受损,有水分渗入套管使得套管受潮。这其中套管闪络放电是最常见、最严重的套管故障,套管闪络放电会损害套管绝缘,加剧变压器的老化程度,甚至导致爆炸事故,主要有套管制造不良、焊接工作不到位导致绝缘体受损以及套管表面不干净或不光滑导致的。

1.6 渗漏油问题

渗漏油是变压器最常见的问题,渗油和漏油差别不大,这只是在大小上有所区别,在变压器运行中一般变压器的阀门系统会出现渗漏油现象,主要原因是阀门的材质安装不到位以及放油阀进度不准使得其无法满足螺纹处渗漏。同时在胶垫接线也会出现渗漏油现象,主要因为小瓷瓶破裂、胶垫的密封性不好以及高压套管基座流出线桩头等。此外,变压器的安装材质不良、制造不精也会导致变压器出现渗漏油现象。

1.7 其他异常问题

变压器外观异常,如防爆管的防爆膜破裂、压力释放阀拒动或误动等,是因防爆膜材质不佳、呼吸器堵塞以及阀门系统的密封性不好导致的。颜色、气味异常问题,如线夹处颜色变暗、套管较脏引发放电产生大量的臭氧气味以及呼吸器硅胶受潮变色等,其中呼吸器硅胶变色的原因是空气湿度大使得吸湿变色大,硅胶玻璃罩有裂痕使得水分进入,油封罩油位过低以及呼吸器容量太小。瓦斯动作问题,这主要是因为其他继电器中的气体异常所致,一旦气体继电器内的气体过低聚集时,就很可能导致瓦斯动作。

2 电力变压器运行中对异常问题的检修维护策略

2.1 电力变压器的正确安装及科学操作

正确安装电力变压器保障变压器正常运行的前提,在安装变压器过程中要做好变压器设备的安装工作,注重对变压器相关的设备安装。主要考虑三方面:要在建造标准和设备设计的基础上选择合适的安装地点,确保变压器安装地点附件的环境良好,保证变压器的负荷设计在合理的范围内[3]。

科学的操作运行是为了防止人为操作不当而引发的变压器故障,在很大程度上能保证变压器的可靠运行。工作人员在操作前要对变压器的电压和直流电阻进行测试比较、测试变压器的短路和空载、检查变压器的运行条件是否满足基本要求等,在操作时要严格按照操作规程,避免错误操作导致变压器出现故障。

2.2 变压器温度过高的检修维护策略

针对绕组过热而导致的变压器过热检修策略就是采用双螺旋结构的低压绕组。针对冷却系统或者散热系统异常引起过热的检修策略是定期对冷却器和散热器进行清洁,确保其不被异物堵塞,我厂利用每次检修机会都会对冷却器进行冲洗,以保证变压器冷却系统高效稳定运行。检查变压器的负载和冷却介质的温度并进行温度核对,如果一旦发现不是冷却系统或者通风系统引起的变压器升温就要立即停运变压器,并进行全面的维修;如果不能立即停止变压器运行,值班人员或相应的工作人员要按照规定调整变压器的负载,以确保其能在合理的温度范围内运行。此外,正确衔接分接开关和引线、加强电力变压器色谱分析工作、定期展开电力变压器的远红外测温工作、加大对变压器运行温度的测量和监控、加强对变压器的管理、制定严格的检修维护制度、在更换电力变压器时要选择损耗参数低的变压器等都是检查维修变压器温度过高的有效对策[4]。

2.3 变压器声音异常的检修维护策略

针对变压器发出“嗡嗡”声,要及时对超负荷情况进行简单并加大监管力度;针对变压器发出“噼啪”放电声,要对变压器进行全面的检查再做定夺,或者直接停止使用变压器,让专业的技术人员检修;针对变压器的声音比正常情况下大,有明显的杂音,这种情况一般不是很严重,工作人员可酌情处理;针对变压器声音超大,要通过对测量仪表计有摆动和是否有接地信号来断定;针对变压器运行声音夹杂水沸腾的声音,要及时停止使用变压器,让专业的技术人员进行检修;针对变压器的声音夹杂不均匀的破裂声,要及时停止使用变压器,让专业的技术人员进行检修。

2.4 变压器套管问题的检修维护策略

首先,在天气好的情况下,定期检查变压器的套管,检查其在端部有没有密封好,如果一旦发现没有密封好就要及时改造。其次,要定期对套管进行清洁,保障套管保持干净,使用砂纸定期摩擦套管,保持套管的光滑。最后,时刻保持套管干燥,以防水分进入套管,一旦套管受潮的话,就要及时吸干套管的水分,经过多年实践和经验总结,目前保持套管干燥的最有效方法是采用热油真空雾化干燥处理技术。

2.5 启动瓦斯保护动作

瓦斯保护动作能够对变压器内部的部分故障提供一些有效的保护,不同于继电保护动作,一旦变压器出现故障时,瓦斯保护动作就会启动,发出故障信号,紧接着瓦斯动作跳闸,这样就能有效防止变压器故障带来的一连串不利影响。工作人员可以在瓦斯保护动作启动后就意识到变压器发生故障,能够及时对变压器进行检查,从电压或电流过高、负荷是否过重、油位降低等异常问题一个个排除,最终明确变压器具体故障。启动瓦斯保护动作对工作人员的要求较高,当瓦斯动作跳闸时,要综合考虑故障原因,以明确是否应该停止变压器运行。如检查瓦斯继电器内部的气体是否为可燃气体,如果是可燃气体,应立即停止变压器运转;反之,如果明确了不是可燃气体,可让变压器继续运转。

2.6 注重对变压器的定期检查维护

防止电力变压器运转中的异常问题的重要措施一是,按周期完成各项预防性试验工作,并认真对试验数据进行分析记录,建立健全试验记录台帐,通过历史数据的对比分析设备有无故障隐患。通过试验数据的变化趋势,判断设备健康水平或者设备隐患的劣化趋势。二是,利用日常点检机会记录变压器油面温度、绕组温度等重要的运行数据,建立设备在各负荷状态下的运行数据记录,通过点检数据的动态对比来分区判断变压器运行状态。三是,充分利用大小修机会对变压器冷却系统进行双电源失电切换试验和冷却器清洗维护,对各接头、连接部位进行检查,对器身进行漏点检查消除工作,以保证变压器以最佳状态投入运行。

3 结语

总之,电力变压器关乎整个电力系统的正常运转,必须加强变压器的日常检查维护,对产生的故障及时采取有效的措施,从而促进变压器运行功能的最大化实现,促进我国电力行业的持续发展。

【参考文献】

[1]岳福军.电力变压器常见故障处理及预防措施[J].能源与节能,2012,17(11):22-23.

[2]冯媛媛,张晓荣.变压器日常维护及故障处理技术分析[J].科技与企业,2012,09(20):11-12.

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【关键词】自动检定;指针式仪表;数字式仪表装置;电压监测仪

随着科学技术的高速发展,电测量仪器也在不断地向数字化、智能化、高度集成化、可程控化、多功能化发展。但是随着现代通讯技术的发展,许多仪器配备多种通讯接口,从外部用计算机可以对其进行控制和读数,这就为电测仪表的自动检定带来了契机[1,2]。

1、指针式仪表的自动检定

按照JJG 124-2005《电流表、电压表、功率表及电阻表检定规程》的要求,电测量指示仪表的检定方法一般是通过一台标准源输出相应电量使指示仪表的指针指向某一刻度线,读取标准源的读数(一般化为格数)与指针指示的刻度值,并计算两个值之差,根据指示仪表的等级判断是否合格。这样一套系统用来检定指示仪表。成本过高,而且性能也不够稳定。所以,现在指示仪表的检定一般采用半自动:取消成像系统,由人工来观察表针示值,手动调节标准源,使指针指示在某一刻度线上,以手动确认使系统进行下一个点的检定。系统自动计算误差,判断是否合格,并出具报告。

2、数字式仪表装置的自动检定

数字式仪表装置自动检定系统结构框图中最主要的部分可归纳为——控制源的输出,自动读取原始数据,所以其关键技术和难点是通讯方面,即对仪器实现程序控制。随着科学技术的发展,同类型产品的通讯协议也在不断改进,在控制装置输出这一块就相对较复杂。

2.1数据库的应用。为了使系统具有高的扩展性和可移植性,使程序不会因修改仪表类型或修改测试参数而需要重新编码,就要充分利用数据库的优越性,将各种型号仪器的程控命令、测试参数都存储于数据库中而非固化在程序流程中.使系统的数据部分与测试部分独立运作。系统可采用OFFICE办公软件里的ACCESS数据库组件,将检定需要用到的各类参数、函数关系和程控命争等数据保存在数据库相关的数据表和对应的数据字段中,把对各种数据的分类,分别存放于不同的数据表中,通过各数据表之间的关键字,使各个数据表之间的数据能够相互关联,并且保证数据的唯一性和安全性,减少数据冗余。在建立新的检定方案时,通过设置,将此方案需要用到的新参数和关系写入数据库中。

2.2通讯设计。自动检定系统中的通讯设计主要负责PC机与标准仪器及被检仪器的通信,包括驱动设备、发送控制命令及接收原始数据。不同仪器设备的通讯协议存在差异,当然控制程序也不相同,将各类仪器的通讯设计函数用以仪器型号命名的数据表格形式写入数据库中,在设置了仪器的型号、表源模式、运行模式、波特率、延时等参数后,通过调用数据库中仪器控制所需的函数和过程,实现仪器的在线检查、系统同步处理、设置仪器初始值(例如接线方式、输出电量)或控制仪器进行某项操作(例如暂停、中断、输出等)、接收仪器回送信息、查询仪器状态等自动操作。

2.3检定过程及数据管理。根据规程的规定,仪表装置的检定流程是控制源(标准源或被检源)发送不同检定项目各量程的数据到表中,即根据选定仪器的检定项目执行自动检定。并把从被检仪器中读回的数据与标准装置中读回的数据进行比对,计算误差,根据被检仪器准确度等级和规程定义的超差公式判断是否合格,并将不合格点用特殊颜色标记;提示检定人员干预,同时自动保存检定数据和结果。每台仪器的检定数据可根据仪器编号等形式命名存储在特定的数据表格中,供将来查询或将数据库中的数据转移到按照仪器的检定项目预先编制的检定证书模板中,生成标准检定证书。对有功率检定的项目中,功率是电流电压选择性的组合,并不是所有电流电压的组合,需要在数据库中查找所检功率对应的编码来更改证书模板中的编码,避免数据转移时出错。

2.4主程序设计。主程序是整个软件系统的框架,它作为整个系统人机交互的主要部分,是数据的中转站,被测仪器的各项参数需要通过它定位到数据库,而数据库中的数据信息也需要通过它传递给测试模块,通过调用测试程序完成资源管理、驱动调用、数据处理、报表生成以及其他用户接口的功能,最终得到检定结果。

3、电压监测仪自动检定技术

电压监测仪可对多种电压信号进行采集、显示、分类统计,是电力系统监测、考核电网电压质量的必备手段之一。为了确保电压监测仪记录的准确性,需要定期对其基本误差、综合测量误差、电压监测总时间、电压超上限时间、电压超下限时间、灵敏度测试、谐波影响等项目进行检定。电压监测仪的检定项目除了电量准确度的检定外,还有综合测量误差、灵敏度等与前面所述的仪表装置的检定不同的项目,所以自动检定的实现也比较复杂。灵敏度检定:在统计误差的检测中,对电压监测仪在电压合格区域的上、下限点的统计灵敏度提出了要求,统计灵敏度是指电压监测仪在被测电压超越其设定的电压上、下限值时的反映能力。软件控制硬件系统自动调整输出值,当被检表开始报警或从报警状态停止报警,请按“Enter”键确认当前的输出值,依次测得下限返回值、上限启动值、上限返回值和下限启动值,自动计算灵敏度并显示。

4、结论

电测仪表装置自动检定技术的应用不但使检定过程更加客观、公正,科学规范,提高了检定质量,避免了人工过程的失误。而且减少了数据抄写、计算等重复性劳动,大大降低了劳动强度,提高了检定效率。

参考文献

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关键词: 蓄电池; 核对性放电; 短时容量测试; PID

中图分类号: TN914?34; TP273 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2013)17?0093?03

0 引 言

蓄电池组广泛应用于电力、通信、金融、铁路等行业,作为可靠的后备电源,为各行业提供直流或交流不间断电源系统。在蓄电池维护过程中,需要对蓄电池的性能准确、及时的测量,提前判断电池的质量,找出落后电池,并加以处理和维护[1]。本文针对蓄电池充放电过程,设计一种智能监测系统,能够完成多种规格单体电池和蓄电池组的核对性放电实验、蓄电池容量测试、停电后在线监测蓄电池容量及充电电压检测和数据管理功能。本文着重介绍监测系统的主机模块的电路结构和软件设计。

1 系统概述

监测系统主要由主机模块、采集分机模块和上位机数据管理模块等组成,系统结构图如图1所示。主机模块是监测系统的核心,负责蓄电池放电控制、本机数据显示、采集分机的管理和与上位机的通信,测量电池组电压、电流和容量等任务;采集分机模块负责单体电池电压和电流的测量,并通过网络将数据传递给主机;上位机对蓄电池数据进行分析、处理,实现综合管理。蓄电池放电过程中,主机模块通过总线控制采集分机模块测量各电池电压并读回电压值,以实现监测功能。与此同时,主机还将各电池电压、总电压、总电流等数据实时传给PC机,PC机的软件又可对放电数据进行实时监测。放电结束后,数据还将保存到主机内部E2PROM中,用户可以直接查看数据,也可通过U盘转存数据后到PC上分析数据。

2 主机电路结构

主机模块以ARM芯片LPC2132[2]为核心,扩展电路构成,电路结构如图2所示,对蓄电池放电进行控制,测量蓄电池总电压和总电流。LPC2132是32位ARM7TDMI?STM CPU,具有很强的数据处理能力,配置了丰富的接口资源,内部多通道10位精度A/D接口,完全满足电池电压、电流数据的采集精度要求,不需要增加A/D芯片,简化了电路设计。监测仪采用新型PTC陶瓷电阻作为蓄电池放电负载,避免了红热现象,安全可靠无污染,LPC2132扩展I/O接口连接放电控制板,MOSFET与PTC电阻串联[3],放电控制板控制MOSFET控制蓄电池流过PTC电阻上的放电电流。

主机模块通过LCD液晶显示器和按键构成人机交互电路。LCD12864液晶显示器能够显示4×8个汉字,通过总线与ARM芯片连接,检测仪的操作、参数设置、数据显示、通信设置等,都能够通过LCD显示电路和按键电路完成。

监测系统支持多种存储和通信方式,需要掉电保存的一些参数,存储在E2PROM芯片24C1024中,通过I2C总线与LPC2132连接通信;测试数据可以通过U盘电路保存在U盘中,也可以通过RS 485总线传输给上位机。

蓄电池组的总电压和总电流测量,由LPC2132内部A/D模块完成,外接信号调理电路,信号调理电路采用仪表放大器INA128UA和低通滤波电路[4],将蓄电池电压和电流信号信号幅度调理到A/D输入的合适范围,噪音干扰减小到最低,输入A/D模块,提高测量精度。

3 主机软件设计

主机软件是监测系统软件设计的核心部分,负责蓄电池的放电控制、电压采集、存储、分机采集控制、通信管理和上位机数据传输等任务[5]。

程序开发采用了ARM Developer Suite V1.2编译系统。程序编译后下载到ARM芯片LPC2132内的FLASH ROM中。代码编写采用模块化设计,包括低层驱动、用户接口控件、用户应用三个类型的代码,菜单管理,层次分明,实现菜单设置、放电控制、测试控制、存储控制等功能,主机软件功能结构示意图如图3所示。

控制蓄电池放电并进行测试是监测仪的主要功能,需要完成本机放电、核对性放电和短时容量测试[6]。本机放电时,为了准确控制放电电流的大小,需要循环检测实际电流大小,再与设定值比较,根据误差通过PID计算来调节控制量[7],从而使得实际放电电流不断逼近设定的放电电流,放电控制流程图如图4所示。

核对性放电,就是蓄电池放电要满足一定条件,只有当这些条件都满足时才可以控制放电,有一个条件不满足都会停止放电[8]。这些条件大致可分为以下几个:

(1)完成放电时间没到;

(2)蓄电池每节电池电压不低于最低电池电压;

(3)蓄电池总电压不低于设定的最低总电压;

(4)蓄电池放电容量没达到设定的允许放电容量值;

(5)用户不强制终止放电。

蓄电池容量测试的方法有很多,最直接的方法是:对蓄电池进行放电,按照额定电流放电,测量出蓄电池按额定电流放电到终止电压的时间,测出蓄电池容量[9]。但这种方法存在着缺点,一是测到容量后,蓄电池电已经放完;二是测试时间较长。为克服这些缺点,监测仪采用短时放电容量测试的方法用来测试容量[10],方法是:对蓄电池进行大电流放电10~20 min,监测其放电电压下降趋势。由于电池容量和电压有一定的关系,所以通过分析电压下降趋势,估算出容量下降的趋势,进而估算出电池容量,此种方法需要进行大量数据实验,建立数学模型,才能保证测试的准确性。

4 测量界面与数据

监测系统数据主要是核对性放电和短时容量测试采集的电压、电流数值。核对性放电需要设置电池组类型、电池类型、电池数量、放电电流、总终止电压、单节终止电压、放电容量、放电时间等参数。其中,电池组类型有24 V,48 V,110 V,220 V四种选择。电池类型有2 V,4 V,6 V,12 V等选择不同电流。

进入到放电界面后,监测仪等待1 min后才会开始放电,主要是为了在放电前先测量各电池电压,以便让测试人员了解这组电池的状况。然后,选择核对性放电,进入放电设置界面,如图5所示,设置电池组类型为48 V,电池类型为2 V/1 000 A·H,电池数量24节,放电电流100 A,放电终止电压43 V,单节终止电压1.83 V,放电容量100 A·H,放电时间1 h。

设置完毕后,进入放电界面,电池组总电压和电流测试结果示意图如图6所示,其中,电池容量是已放出的电池组的容量,已放电容量为40 A·H,电压是电池组总电压,为45.2 V,电流是实际放电电流,为5.5 A,最低电池电压是指在放电过程中电压最低的单节电池,16#电池的放电电压为1.9 V。

进入相关的页面可以查看分机单体电池的放电情况,如图7所示,显示1#~8#电池的放电电压。

5 结 语

本文主要介绍了蓄电池性能监测仪主机的电路结构和软件设计,能够很好地完成核对性放电和短时容量测试等蓄电池性能测试,具有测试精度高,操作简单灵活,可靠性好等特点,能够很好的满足蓄电池性能测试和维护的需要。

参考文献

[1] 何忠韬,朱常琳.铁道车辆电气装置[M].北京:中国铁道出版社,2012.

[2] 周立功.深入浅出ARM7?LPC213X/214X[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.

[3] 宋东升,闫利伟,刘冀.基于PTC陶瓷电阻的大容量蓄电池组恒流放电[J].蓄电池,2009(3):137?139.

[4] 刘登峰.蓄电池内阻测试仪的设计[J].电源技术,2011,35(3):305?307.

[5] 储开斌,陈树越,何宝祥.蓄电池容量性能测试仪的设计[J].电测与仪表,2011,48(6):7l?74.

[6] 李钧.小型风电系统蓄电池组充放电控制器的设计及仿真研究[J].中山大学研究生学刊:自然科学、医学版,2009,30(3):90?99.

[7] 李立伟,刘斌,段雄英.智能型蓄电池恒流放电装置的研制[J].仪表技术与传感器,2006(12):60?62.

[8] 曹江海.蓄电池的维护与检测[J].通信电源技术,2012,29(1):75?77.

[9] 王吉校,钱希森.阀控铅酸蓄电池容量测试技术研究[J].蓄电池,2007(2):57?63.

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关键词:火电生产;热力仪表;维护保养;检修作业

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.156

伴随着我国国民经济建设的持续繁荣,社会上的生产生活用电规模在陆续扩大,火电机组的产电能力日益增大以及生产过程中智能化控制水平的持续增高,对此类热力型仪表设施在检测其各类工艺运行数据的精准度要求上亦愈来愈严格化。热力型监测仪表设施是产电装置运行数据测定和衡算的基本器具,热力型监测仪表设施使用的周期及平稳工作性能对于整个产电机组中的各机构稳定长效运行可发挥出无可替代的保障。火电生产机组是属于蒸汽式动力驱动系统,由于机组产电规模及运行数据的持续强化,其系统中的运行压力、操作温度已经逼近或超越了工程规范中设定的临界常数,万一操作失态,必将会引发不可预料的生产责任事故。而热力型检测仪表作为现场区域内监测生产运行状态的“火眼金星”装置,其精准性是发电装置在特定条件下实现安全作业的必要条件。

1 火电机组热力仪表装置类别划分及其效能

火电机组中的热力型检测仪表装置重点涵盖有在生产现场中对系统运行压力、操作温度、介质流量、系统成分、微量浓度等一系列(约二十余种)紧密关联到生产运行状态的参数进行有效控制的连续性、即时性检测和显示的仪器仪表、测定器具等。

火电生产机组中的热力型检测仪表一般情况下主要测量的工艺运行状态参数是温度控制指标、压力控制指标、流量运行指标以及液位控制指标这四种重点工艺参数。对此四项生产工艺运行指标的监测控制是现场操控人员实施生产工艺控制的基本框架需求,是实现生产装备安全运行的基本要素。现阶段主体发电设备的工艺控制很严格,在具体设计环节中为了整体权衡安全价值及经济价值,选取设备工件的性能裕量均设定在一定幅度之内,倘若其工艺运行压力、操作温度的变化范围超出了材料本身的容许限度,即极有可能引发不堪设想的的生产事故;汽包内水位线的控制对锅炉设备的安全控制具有根本性的决定作用,汽包设备水位控制在合理区间内是真正实现锅炉装备及汽轮机装置稳定运转的基本条件。倘若锅炉汽包内水位控制太高,即必然在很大程度上关联着其汽包中的汽水两态分离的品质,造成其饱和态蒸汽中水分浓度增加,所含盐分浓度增加。在锅炉汽包内水位线超出一定限度时,即可引发蒸汽夹水情况发生,由于液态水中的盐分含量必然远远大于蒸汽体系内的盐分含量,进而引发蒸汽纯度降低。

2 火力发电企业热力型监测仪表常见故障

2.1 工艺压力监测仪表故障

工艺压力监测仪表装置的常见故障重点涵盖:(1)外界气候温度变化导致的仪表显示误差波动:现场压力监测仪表的设计工作温度具备相应的适宜区间,一般控制在-45~62℃,当工作温度超过此区间之后,即很容易导致其仪表结构中弹簧管本身力学品质的改变,进而引发监测压力指标的刻度值不能精准显示。所以在测定某些温度很高区域的压力大小时,需把压力表装置设置在现场温度比较合适的部位;(2)设置部位引发的测定偏差:在压力传感机构和采样点的实际高度不相称时,在低压体系内极容易造成因为液柱差距的存在而导致额外的偏差,形成测定偏差。所以对于火电生产装置中的负压体系,其压力监测设施需要最大限度靠近检测部位。

2.2 流量监测仪表的故障

火力发电厂的工艺介质涵盖水及其他液体物料及水蒸汽、周边大气等气态物料。对于液态物料,通常选取的是孔板型(喷嘴式)机构配置差压传导机制组合而成的流量监测仪表机构和电磁感应流量测定装置展开具体的工艺流量测定过程;对于气态物料,通常是采用差压型测量机构配置差压传导机构而组合成的流量检测仪表展开流量测定过程,气态物料的差压测定机构存在多类模式。

(1)电磁型流量表。在运用环节中,电磁型流量表易出问题包括:表针摆动、流量示值过大、示值不定等情况。

(2)差压型流量表。差压型流量表是火电装置中普遍采用的一类流量表,重点涵盖孔板型、喷嘴型、及风速测定仪等多种类型。常出问题包括示值过低或过高。

(3)液(料)面测试表。液面线是电力制造环节中必须密切监测的基本指标之一。测试液面的手段较多,测试机理是依托测定液面波动导致的电器容量数值、传播速度、浮力数值等数据的改变来表现液面变化。火电装置中,液面测定传导仪通常是选取差压型测量机构、智能型电磁液面测定仪等。

3 火电厂热工仪表的检修与维护工作

热工仪表有效使用是锅炉运行的重要监控措施,也是保证整个系统安全运行的有效手段,其重要性不言而喻。在火电厂实际生产中,一定要按照国家相关法律法规的要求对压力表、变送器、温度计等进行定期的校验,保证其测量精度。另外要看热工仪表的信号传递是否稳定。

(1)观察法。热工仪表检修中较为常用的方法是观察法。主要通过观察来分析元件接触是否有问题、导线有无断线损坏、线头接触是否完整等。

(2)电压法。电压法是利用热工仪表的电压结构进行检测,测量各部件电压强度并与正产值对比,进而进行故障判断。

(3)敲击法。通过对仪表进行轻轻敲击来检验故障的接触不良有否的方法是敲击法,如设备与热工仪表之间的漏焊、仪表电源指示灯忽亮忽暗等,都可以通过敲击法进行详细的问题查找。

4 结语

总而言之,热力型检测仪表的精准度、测量精度以及稳定高效投入是总体火电系统中各类设备及机构稳定、高效运转的基本型保障。电厂热力仪表测量参数很多,各种热力仪表种类也很多,为了保证热力仪表的正常运行,需要热力仪表维修人员具有丰富的经验与精湛的技术。

参考文献:

[1]于永安.浅谈火电厂热工仪表的检修与维护[J].科协论坛(下半月),2013(09).

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关键词MSP430F449单片机;室内环境监测;设计探讨

对环境质量好坏进行判断的数据可以从室内环境监测的有效性方面收集。对湿度、光照以及温度3个重要室内环境监测数据监测精准度的实际意义十分重要。传统室内环境监测设备通常存在大体积、大功耗、低精准度和较差的实时性等缺点,很难满足现代化经济发展的需求。在现代通信、单片机和传感器技术不断发展的情况下,对室内环境监测的方法和技术也随之加强,各类高实时性、高精度、低功耗且体积适宜的测量系统已经应用到各大领域。根据以上内容进行室内环境监测仪设计,该监测仪测量精度高、功耗低、体积小,还能自动监测湿度、光照和温度,有着十分长远的研究道路。

1室内环境监测仪总体设计

以MSP430F449单片机为核心设计室内环境监测仪,完成数据采集工作时使用湿度传感器、光照度传感器和温度传感器进行。同时,还扩展了日历、液晶显示等外部模块,对各个部分利用软件编程进行协调工作。以MSP430F449单片机为核心设计室内环境监测仪结构图如图1所示为了将整个系统的可靠性提高,使用模块化设计的方法将每个模块特定的功能实现,将系统的数据采集、处理、存储和输出显示等功能利用软件实现。

2系统硬件设计

2.1信号采集模块

在对环境进行标定时,温度、光照度以及湿度是必不可少的三个参数,通常是使用传感器实现参数的测量工作。该监测仪测量湿度时,使用产于Humirel公司的HS1101电容式相对湿度传感器,该传感器拥有可靠性高、稳定性强、脱湿快和响应时间快的优点,以及1%-99%的湿度测量范围;测量温度时,使用产于DALLAS公司的DS18B20一线式数字温度传感器[1],该传感器拥有微型化、低功耗、测量范围广阔、高性能抗干扰能力以及强易配处理器等优点,可以使温度变为串行数字信号并送至单片机进行处理;使用光敏电阻进行光照度的测量,因其十分接近人眼对可见光响应的光谱特性,所以只要通过人眼能够感受到的光都可以造成阻值的变化。

2.2信息传送模块

本文中信息传送的控制端采用4X4矩阵按键,其中包含确定按键、小数点按键、零下温度选择按键、0~9的10个数字按键以及温湿度和光照性能设置按键。该系统采用非编码式键盘以及全局扫描法识别按键。

2.3以MSP430F449单片机作为主控芯片

该芯片软件编程灵活、算术运算功能强、自由度大,可以完成各种算法与逻辑控制,同时由于低功耗、低成本、技术先进、体积较小以及产品性价比高的优势[2],足够满足系统设计要求。本系统中MSP430F449对采集到的湿度、光照信号和温度不断进行检测,同时会对比输入的相应控制值,一旦超过设定范围,那么蜂鸣器就会以警报提醒外界。

2.4声音指示模块

能够选择音乐型、语音提示型和警报型等用于警示外界的声音指示。该设计样机使用成本较低、电路结构相对简单的蜂鸣器,能够实现较好的警报功能。2.5显示模块本设计采用液晶显示器12864作为环境参数显示部分,能在LCD上实时显示三个环境参数值,使用8段共阳极数码管7SEG-MPX4-CA进行环境参数显示模块的设定,能够有效的对参数设定值进行监测。

3室内环境监测仪各模块功能介绍以及元件的选取

3.1光照度传感器电路

本设计采用BPW34硅光电池作为光照度传感器.其光谱峰值在人眼可视范围内,因此普遍使用在仪器测量和仪器分析方面。采样电路是在硅光电池中接入并通过20Ω的电流[3],借助1000Ω的电阻变更为电压信号,流入放大器LM385后增至20倍,并输入位于单片机ADC12内部的P6.0口。光电池温漂现象的抑制使用光敏电阻的温度进行补偿。该电路的设计如图2所示。3.2温度传感器电路本设计以数字式温度传感器DS18B20作为温度测量电路.由于DS18B20串行通信接口仅有一个单线制传感器,所以硬件电路十分简单。而DS18B20是单线制,因此必须以三态特性进行接收、发送,电阻因漏极开路输出的出具口而外接上拉,保持高电平的常态。如图3所示.

3.3湿度传感器电路

该监测仪采用湿度传感器HSI101对湿度进行测量。HSI101传感器为电容性,类似于电容活动在电路中,其容量与湿度成正比扩充。将HSI101湿度传感器添于555震荡电路中,能通过频率值输出的形式将等效的电容值表现出来[4],其呈线性关系的输出频率和相对湿度,便于得出湿度值。测量电路如图4所示。

3.4电源电路设计

在使用单片机和其他传感器过程中都离不开电源。单片机要求3.6V电源,其他传感器电路需要5V,因此必须设计电源电路。把两节锂电池以并联的方式结合为7V的电压,并使5V电压流过三端稳压器7805后输出,然后流入RH5RL36A将电压升至3.6V。键盘电路中普遍设计有功能键、“+”与“-”号键,以便时间参数的校准。以JM12864M液晶显示器使湿度、光照度和温度以及时间等展示出来。应用DS12C887为核心芯片的时钟电路,该芯片可以将世纪、年、月、日、以及时、分、秒等信息自动生成,同时内部还添置了世纪寄存器,易于硬件电路对“千年”问题的处理。而且DS12C887中还备有锂电池,哪怕外部电源停止,内部时间信息也能够保持10年。

4系统软件设计

在利用模块化设计的系统软件中,将Keil公司开发研制的uvision3编译器作为本软件的开发平台,使用包含初始化子程序、键盘检测子程序、温湿度及光照度检测子程序、显示警报子程序的C51语言编写程序进行本软件的编写。

5测量结果及分析

5.1温度测量

以DS18B20数字式温度传感器直接对数字量输出,因为未采取信号调理电路,因此不会出现信号误差,对外界的干扰抗拒更强,其精确度是0.5℃。将得到的数据与标准水银温度计做比较,得到的测量结果如表1所示。

5.2光照度测量

使光照度测量数据受到影响的因素主要包含光电池的温度特性和电路以及标定时的人为原因。在室温25℃的情况下[5],对照度计光的强弱进行调解,使光源能在光电池表明进行照射,其精确度在2%以内,通过室内环境监测仪进行监测得到的数据如表2所示。

5.3湿度测量