船舱温度监测系统的设计与实现

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。船舱温度监测系统的设计与实现　　摘要：一般情况下舰船工作环境恶劣，为提高舰船内信号采集的高可靠性和连续不间断的工作要求，许多测控装备常常需要采取措施进行数字化传输。为解决船舶舱内实时温度测控问题，文中设计了一种温度监测系统。系统信息采集采用冗余设计，在系统架构及软硬件设计方面提出了可靠性设计及措施，解决了舰船用温度监测系统信号采集的可靠性问题。　　关键词：温度监测；可靠性；监测系统；数

2、字化　　中图分类号：TP274+.2文献标识码：A文章编号：2095--00-02　　0引言为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　随着我国国力的不断提升，人们愈加重视各种交通、运输工具等的安全性，对交通工具中装备的可靠性、稳定性要求更加

3、严格[1]。船舶作为海上有效的运输工具，其安全性、舒适性得到人们的广泛关注。为保证乘客和有温度要求货物的环境温度，需要随时了解和监控船舱内温度变化情况。舰船内温度监控系统也从简单到复杂、从人工监控记录向自动化发展，其智能化程度与准确度越来越高[2-6]。但因为风浪、天气等客观原因，一般情况下舰船工作环境恶劣。为提高舰船内信号采集的高可靠性和连续不间断的工作要求，许多测控装备常常需要采取措施，并进行数字化传输[7]。在此所设计的温度监控系统采用冗余设计，传感器负责收集各种信息，之后进行表决，使数据采集在相对恶劣甚至传感器部分失效的情况下，数据采集仍然可靠有效，实

4、现对船舱内温度的实时性和高可靠性监控。　　1系统架构　　船舱温度监测系统主要由多个数据采集节点单元和主控机单元组成。主控机可以采用通用的PC或服务器以提供更丰富的控制功能并提升可靠性。主控机采用通信接口与连接在总线上的各监测节点通信，负责对整个系统中分布于各舱的检测节点进行监控，发送控制命令和参数配置信息，并接收来自各节点的状态信息和测量数据，监视船舱环境参数。数据采集节点控制单元主要由传感器、表决器、单元主控制模块和通信单元组成。数据采集节点控制单元通过参数传感器实时采集船舱中的主要温度信息，经表决器获得可靠数据，再交由单元主控器处理信号，由通信单元生成协议

5、报文，并经由总线将数据发送到主控机，同时接收主控机的控制命令和参数配置信息，并及时给予反馈。系统总体结构如图1所示。　　图1系统结构图为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　系统所有数据采集控制单元通过总线与主控机相连，对监控对象实现信息

6、采集。工业传感器有较强的抗干扰能力和可靠性[4]，但由于机舱环境极为恶劣，作业期间维修困难，一旦出现故障很难及时修复，所以对监控系统的可靠性要求很高，故采取冗余设计。数据采集单元将相同功能的传感器设计为3个，每次对采集到的数据进行表决，一个设备有问题不会影响整体采集结果。由此可见，冗余保证了系统工作的连续性、稳定性。　　2系统硬件设计　　传感器模块　　数据采集节点选择DS18B20作为温度传感器，具有可实现高精度控温、转换速度快、具有极强的抗干扰纠错能力等特点，该传感器首先采集周围环境的温度信息，然后把它们存储在自己的内存中。由单元主控器进行数据采集、处理和采

7、集点显示等。DS18B20将温度采集后转换成输出的16位二进制数，存储在DS18B20的两个8位的RAM中。二进制数的前5位是符号位，如果温控量的温度不小于0，那么这5位为0，然后将得到的二进制数值乘以5就可得到温控量的实际温度；反之，若温度小于0，那么这5位为1，然后将得到的数值取反加1再乘以5就可得到温控量的实际温度。选用数字温度传感器DS18B20，省去了采样/保持电路、运放、数/模转换电路以及进行长距离传输时的串/并转换电路，从而简化了电路，缩短了系统的工作时间，降低了系统的硬件成本。数据采集节点结构如图2所示。　　温度采集模块的可靠性计算为了充分发挥

8、“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的