智能美设计测量

智能在线电导率分析仪的设计与实现林晓梅 尤文 李慧 金星 王盛慧(长春工业大学电气与电子工程学院，130012) 摘 要：介绍了一个利用单片机技术的智能在线电导率分析仪的设计，给出了系统的硬件结构和软件设计的思路。本设计符合工厂应用的要求，可以由用户自己定义、自己设计，以满足不同的要求。 关键词：电导率 专家系统0引言 近年来，随着饮用纯净水、药用蒸馏水、生物制品用水、动力锅炉及大型发电机组冷却用水需求量的急剧增加，以及木材烘干、粮食水份检测等技术的广泛应用，越来越多的产品、技术开始对介质的导电性能、成份要求给出准确的分析和评价，而且在实时性、准确度等方面提出了更高的要求。基于上述原因，国内外许多著名公司如美国的罗斯蒙特、中国石家庄科达仪表厂等相继开发了相应的产品。国外产品的价格明显偏高，如美国的1054B电导率分析仪离岸价为1600美元，不适于量大面广的使用。国内产品采用纯硬件结构，对影响测量结果的介质温度只能作分段象征性的补偿，效果不好、准确度低、稳定性差。更有甚者，国内外同类产品对介质流速变化产生的测量误差均没有补偿措施，仪表在不同条件下也需要人工多次调整才能使用，不仅影响了生产效率，而且增加了维护成本。基于上述背景，我们提出将专家系统和模糊推理应用于介质的在线电导率测量过程中，提出了在线补偿和在线学习推理的测量方法，这种方法同国内外同类产品中的技术相比，人工参与的机会少，仪表自调整自学习的能力强。同时，这种方法也为其它相关领域的研究提供了可借鉴的方案。1智能在线电导率分析仪的结构与功能 智能在线电导率分析仪的结构如图1所示。这个系统以普通计算机为基础，用硬件、软件实现测量系统的功能。图中激励信号电路为自制电路，采用交流方波驱动电路来驱动电导率传感器，与现有产品中所采用的桥式电路相比较，不仅在线性度、准确度和测量范围上都有显著提高，而且，交流驱动方式与现有产品中的直流驱动方式相比，彻底克服了电导率传感器的极化现象，从根本上保证了测量的精度。通过TCP/IP协议把采样数据送往上位机，上位机软件采用LabVIEW程序设计，可以由用户自己定义、自己设计，以满足不同的要求。 智能在线电导率分析仪的功能为： （1）能对本质情况进行实时在线检测，提供故障诊断依据，检测参数为电导率和温度值； （2）建立网络数据库，记录电导率历史运行数据，判断报警状态和报警数据； （3）利用数字信号处理和统计技术，提供反映电导率的图谱和统计分析结果； （4）提供系统参数组态功能，根据现场具体情况定义相关系统参数，完成系统重构，以满足不同用户的要求； （5）在企业网内对水质的运行实现远程监控与分析； （6）实现虚拟仪器的网页发布。2智能在线电导率分析仪的硬件介绍2.1程控放大部分 程控放大部分由1片CD4051、1片OP07和4个反馈电阻组成。采样信号进入OP07的正向输入端，CD4051的X（3脚）接OP07的负向输入端，A端（11脚）B端（10端）分别与单片机的P3.6与P3.7连接，C（9脚）接地。程序通过对CD4051不同通道的选择，来构成不同增益的同向放大器，实现对不同范围的温度与电导率信号的测量。2.2AD部分 AD部分由1片CD4040、1片ICL7135、电阻与电容组成。本系统利用ICL7135进行模数转换与时间成比例的关系，实现单片机与ICL7135的最简连接。将AT89C52的ALE通过CD4040做8分频后得到ICL7135所需500K的时钟。将ICL7135的BUSY和POL分别与单片机的INT0和T1连接。程序将INT0设成门控方式工作，即当INT0脚为高电平时，T0工作在计时方式来计高电平的时间。当ICL7135进行模数转换时，BUSY信号为高电平，转换结束时BUSY为低电平。由于T0、ALE与系统时钟频率之间有一定的比例关系就可以计算出要转换结果。2.3单片机部分 单片机部分由AT89C52、AT24C08、12M晶振和复位电路构成。其中AT24C08中存储着系统参数以及温度补偿数据表。 多路开关部分电路如图2所示，由1片CD4051、电阻、电容和稳压管等组成。CD4051的X接程控放大部分OP07的正向输入端，A端和B端分别与单片机的P1.7和P1.6连接,C接地。程序通过对CD4051不同通道的选择，选择不同的输入信号，实现对温度与电导率信号的测量。其中X3通道是电导率信号输入，X1通道是温度信号输入。2.4激励电路部分 激励信号由CD4052的Y通道经分压电阻后激励电导率传感器，同时在U1点得到与电导率信号成正比的信号。该信号经CD4053的X通道在经阻容滤波后，进入CD4051的X0通道后进入程控放大部分。为了去掉CD4052中通道电阻带来的误差，在U2点处测得直接加在分压电阻与电导率的激励信号，由CD4051的X4、X5通道经CD4053的Z通道在经阻容滤波后，进入CD4051的X2通道后进入程控放大部分。这样用U1、U2和分压电阻的阻值就可以计算出电导率的值。采用CD4094将CPU传来的转行控制信号，转换成并行的控制信号来控制多路开关选通的通道。2.5通讯部分 仪表使用异步串行通讯接口,接口电平符合RS232C或RS485标准中的规定。数据格式为1个起始位、8位数据、无校验位。1个或2个停止位。通讯传输数据的波特率可调为1200～19200bit/S。仪表采用多机通讯协议，如果采用RS485通讯接口，则可将1～101台的仪表同时连接在一个通讯接口上。采用RS232C通讯接口时，一个通讯接口只能联接一台仪表。RS485通讯接口通讯距离长达1km以上，只需两根线就能使多台AI仪表与计算机进行通讯，优于RS232通讯接口。为使用普通个人计算机PC能作上位机，可使用RS232C/RC485型通讯接口转换器，将计算机上的RS232C通讯口转为RS485通讯口。3结束语 首先，该仪表采用交流方波信号作为激励信号，提高了测量结果的线性度和精度，防止电导率传感器在使用过程中的极化现象，延长了使用寿命；其次，该仪表采用专家系统技术和在线可编程技术对介质温度和介质流速变化带来的测量误差进行的补偿，使得测量结果更为精确，体现了仪表的智能化。在不增加制造成本的情况 下，用软件技术降低了测量误差，提高了测量精度。另外，虽然整个补偿方法采用软件进行，但是由于是按预置表进行的，因此计算量不大，程序执行时间较短，从而保证了测量过程的实时性。为该仪表进入自动控制系统奠定了基础。参考文献1方初良.电导式分析仪表.北京:水利电力出版社,1983.72王永红.过程检测仪表.北京:化学工业出版社,1999.93林晓梅等.利用虚拟仪器设计的智能在线电导率分析仪.中国仪器仪表,2002.2

一种智能温湿度控制器的设计蔡昀羲 （上海安科瑞电气有限公司 上海嘉定 201801）摘 要：介绍了一种智能温湿度控制器的设计方法及应用，最多实现三路温湿度的测量与控制；结合RS485总线技术及上位机软件，可实现数据及状态信息远传，满足低压配电智能化及网络化发展的需求。关键字：SHT11，STC89C58RD+，温湿度控制，RS4850　 引言　　随着电力系统规模越来越大、电压等级越来越高，供电可靠性也要求更加严格。供配电设备环境的温度、湿度是影响设备运行的重要因素。温度过高会加速仪器设备元器件老化，缩短其使用寿命，甚至直接导致设备损坏；低温、潮湿，设备表面产生凝露则有可能发生爬电、闪络等事故。　　基于以上考虑，在中高压开关柜、箱变、端子箱等供配电设备中进行温度、湿度控制是十分必要的。本文将介绍一种WHD型智能温湿度控制器的设计方法，最多实现三路温度、湿度的测量与控制；结合RS485总线技术及上位机软件，可实现数据及状态信息远传，满足低压配电智能化及网络化发展的需求。1　 硬件电路设计1.1 硬件设计的总体思路　　硬件系统以单片机为核心，按功能可划分为：电源供电、温湿度测量、控制输出、人机对话以及通讯五个部分，如图1所示。　　电源供电电路将AC220V或其他类型辅助电源转化为系统工作所需的直流电源。单片机将传感器测得的温湿度值进行比较、处理，确定输出控制部分继电器的工作状态，并显示和发送温湿度数值及输出控制部分的工作状态信息。人机对话部分具有按键信息录入功能，用户可根据实际情况，通过按键编程设置系统的工作参数。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/21/93834hw.jpg1.2 硬件的具体电路及原理　　核心器件单片机选用STC公司的STC89C58RD+型单片机，它是一款兼容51内核的增强型8位机，片上资源丰富，抗干扰能力突出。STC89C58RD+（D版本）支持6时钟/机器周期，内含32K字节用户程序空间，片上集成1280字节RAM，16K字节EEPROM空间；支持ISP/IAP功能，无须专用编程器；片上还集成了看门狗电路及MAX810专用复位电路。　　温湿度的测量选用SENSIRION公司开发的数字式温湿度一体传感器芯片SHT11。该传感器可同时测温度、湿度，并提供全程标定的数据输出，所以使用该传感器既可以降低硬件成本，又方便了整机测试。其技术参数如下表所示：　　温度参数：　　 参数条件典型单位分辨率0.01℃精度0～60±1℃量程范围-40～120℃　　湿度参数：　参数条件典型单位分辨率0.03％RH精度20％～80％±3％RH量程范围0～100％RH　　该传感器与CPU之间的通讯采用二线制方式，即DATA（数据）线和CLK（同步时钟脉冲）线。测量三路温度、湿度时，CPU与传感器的连接电路如图2所示。CPU通用I/O口中的P1.0和P1.1，P1.2和P1.3，P1.4和P1.5分别与三路温湿度传感器SHT11连接，其中P1.0、P1.2、P1.4分别作为各路通讯的DATA（数据）线，P1.1、P1.3、P1.5分别作为各路通讯的CLK（同步时钟）线，DATA线需外加10KΩ的上拉电阻将信号提高至高电平（详情请参考SHT11数据手册）。实际使用时，传感器与控制器之间（即图中虚线部分）以屏蔽线连接，经验证，CPU与传感器之间的最大通讯距离为10米。如果使用74HC245或其他芯片提高I/O口的驱动能力，可增加通讯距离，但会降低系统的抗干扰性能，因此不予采纳。 http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/11/151636j0.jpghttp://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/11/152021lg.jpg　　系统采用LED数码管显示温度、湿度值，界面简洁明了。三路传感器测得的温度、湿度值以循环方式依次显示，显示部分共有7位数码管，其中4位用于显示温度值（显示范围：-40.0～100.0），并在编程状态下显示菜单及参数，2位用于显示湿度值（显示范围：0～99），1位用于显示当前显示或操作对应的传感器的编号（1～3）。数码管显示采用动态扫描方式，其驱动电路由集成电路74HC595及74HC164构成。74HC595是一款带有输出门锁功能的8位串行输入、并行输出（或串行输出）的移位寄存器，用于数码管的段驱动；74HC164的串行输入、并行输出功能用于扫描显示每一位数码管，如图3所示。　　系统采用继电器或可控硅作为控制输出，电源部分采用开关电源方案，通讯部分采用RS485接口，具体电路设计请参考相关书籍，此处不予赘述。2　 软件设计方法　　系统软件设计包括以下四个部分：主程序、测量控制模块、显示模块及通讯模块。　　主程序完成上电或复位初始化，复位看门狗，查询按键信息等功能，程序设计流程如图4所示。 http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/11/15341zh.jpg　　程序初始化包括配置CPU的SFR，设置I/O口初始状态，从EEPROM读取工作参数，设置看门狗定时器的复位时间等。需要注意的是，一般只在主程序中喂狗，看门狗的复位时间时要设置的比测量程序中可能出现的最长等待时间还要长。以下给出主程序的部

摘 要：介绍了一种智能温湿度控制器的设计方法及应用，最多实现三路温湿度的测量与控制；结合RS485总线技术及上位机软件，可实现数据及状态信息远传，满足低压配电智能化及网络化发展的需求。关键字：SHT11，STC89C58RD+，温湿度控制，RS4850　 引言　　随着电力系统规模越来越大、电压等级越来越高，供电可靠性也要求更加严格。供配电设备环境的温度、湿度是影响设备运行的重要因素。温度过高会加速仪器设备元器件老化，缩短其使用寿命，甚至直接导致设备损坏；低温、潮湿，设备表面产生凝露则有可能发生爬电、闪络等事故。　　基于以上考虑，在中高压开关柜、箱变、端子箱等供配电设备中进行温度、湿度控制是十分必要的。本文将介绍一种WHD型智能温湿度控制器的设计方法，最多实现三路温度、湿度的测量与控制；结合RS485总线技术及上位机软件，可实现数据及状态信息远传，满足低压配电智能化及网络化发展的需求。1　 硬件电路设计1.1 硬件设计的总体思路　　硬件系统以单片机为核心，按功能可划分为：电源供电、温湿度测量、控制输出、人机对话以及通讯五个部分，如图1所示。　　电源供电电路将AC220V或其他类型辅助电源转化为系统工作所需的直流电源。单片机将传感器测得的温湿度值进行比较、处理，确定输出控制部分继电器的工作状态，并显示和发送温湿度数值及输出控制部分的工作状态信息。人机对话部分具有按键信息录入功能，用户可根据实际情况，通过按键编程设置系统的工作参数。1.2 硬件的具体电路及原理　　核心器件单片机选用STC公司的STC89C58RD+型单片机，它是一款兼容51内核的增强型8位机，片上资源丰富，抗干扰能力突出。STC89C58RD+（D版本）支持6时钟/机器周期，内含32K字节用户程序空间，片上集成1280字节RAM，16K字节EEPROM空间；支持ISP/IAP功能，无须专用编程器；片上还集成了看门狗电路及MAX810专用复位电路。　　温湿度的测量选用SENSIRION公司开发的数字式温湿度一体传感器芯片SHT11。该传感器可同时测温度、湿度，并提供全程标定的数据输出，所以使用该传感器既可以降低硬件成本，又方便了整机测试。其技术参数如下表所示：　　温度参数：　　 参数条件典型单位分辨率0.01℃精度0～60±1℃量程范围-40～120℃　　湿度参数：　参数条件典型单位分辨率0.03％RH精度20％～80％±3％RH量程范围0～100％RH　　该传感器与CPU之间的通讯采用二线制方式，即DATA（数据）线和CLK（同步时钟脉冲）线。测量三路温度、湿度时，CPU与传感器的连接电路如图2所示。CPU通用I/O口中的P1.0和P1.1，P1.2和P1.3，P1.4和P1.5分别与三路温湿度传感器SHT11连接，其中P1.0、P1.2、P1.4分别作为各路通讯的DATA（数据）线，P1.1、P1.3、P1.5分别作为各路通讯的CLK（同步时钟）线，DATA线需外加10KΩ的上拉电阻将信号提高至高电平（详情请参考SHT11数据手册）。实际使用时，传感器与控制器之间（即图中虚线部分）以屏蔽线连接，经验证，CPU与传感器之间的最大通讯距离为10米。如果使用74HC245或其他芯片提高I/O口的驱动能力，可增加通讯距离，但会降低系统的抗干扰性能，因此不予采纳。　　系统采用LED数码管显示温度、湿度值，界面简洁明了。三路传感器测得的温度、湿度值以循环方式依次显示，显示部分共有7位数码管，其中4位用于显示温度值（显示范围：-40.0～100.0），并在编程状态下显示菜单及参数，2位用于显示湿度值（显示范围：0～99），1位用于显示当前显示或操作对应的传感器的编号（1～3）。数码管显示采用动态扫描方式，其驱动电路由集成电路74HC595及74HC164构成。74HC595是一款带有输出门锁功能的8位串行输入、并行输出（或串行输出）的移位寄存器，用于数码管的段驱动；74HC164的串行输入、并行输出功能用于扫描显示每一位数码管，如图3所示。　　系统采用继电器或可控硅作为控制输出，电源部分采用开关电源方案，通讯部分采用RS485接口，具体电路设计请参考相关书籍，此处不予赘述。2　 软件设计方法　　系统软件设计包括以下四个部分：主程序、测量控制模块、显示模块及通讯模块。　　主程序完成上电或复位初始化，复位看门狗，查询按键信息等功能，程序设计流程如图4所示。　　程序初始化包括配置CPU的SFR，设置I/O口初始状态，从EEPROM读取工作参数，设置看门狗定时器的复位时间等。需要注意的是，一般只在主程序中喂狗，看门狗的复位时间时要设置的比测量程序中可能出现的最长等待时间还要长。以下给出主程序的部分C语言源代码。　　void Main ()　　{　　WDT_CONTR = 0x00;//关闭看门狗　　InitialEeprom();//读EEPROM　　InitialIO();//初始化I/O状态　　InitialSFR();//设置SFR

通过测量劳易测传感器实现智能监控测量劳易测传感器能够主动检测距离，定位系统部件，并监控其他参数，以便可以智能、独立地采取行动，如在工艺过程中进行控制性干预。在此区域，您可以找到各种技术和设计，使您的系统尽可能高效、无故障地运行。劳易测致力于成为测量传感器技术驱动力之一，并以完善齐全的杰出产品功能为基础，包括...广泛的集成接口，通过这些接口，劳易测的设备可毫无问题地与各种常用现场总线系统通信。工作范围高达10,000米的创新型条码定位系统，可以毫米级的精度绝对定位移动对象。激光距离测量系统，按照PTB校准标准，最高可以毫米级的精度测量300米。测量劳易测传感器十分适合各种复杂检测任务。除了典型的功能（例如，高精度、高分辨率或大检测距离）之外，[url=http://www.china-leuze.com/]劳易测传感器[/url]还具有如集成智能数据评估和各种接口技术、运行轻松、安装简单等多种特性。这使得劳易测电子传感器对于特定的任务特别有吸引力。”

在目前的油库油罐液位的测量设计中，差压变送器比较流行的是采用雷达液位计或浮球、浮标、钢带式液位计等。雷达液位计虽然精度高但成本也高，而浮标、浮球等液位计，安装、维护比较麻烦。差压式液位计，在锅炉汽包等密闭容器中应用广泛，但测量结果并非真正液位，因此在油罐液位测量的设计鲜有应用。其实油库油罐的精确液位，并不十分重要，用户实际要了解的并不是液位，而是通过测量液位来了解油罐中油品的实际数量（即吨数），从而防止满溢。由此分析采用差压法来测液位（实际为吨数）也不失为一个好的选择。因为目前差压变送器的应用十分成熟，象1151、3051以及EJA等差压变送器，技术十分完善，精度可达0.075级，而且价格大幅下跌，性能价格较高。差压变送器的注意问题 　　(1) 设计和安装时应考虑油罐底部的取压开孔尽可能放低，以消除温度变化而造成的误差，必要时引入温度补偿。 　　(2) 在油罐的罐体水平截面不等的情况下（如上小下大），要考虑补偿措施。如二次表选用WP-H80系列液位-容量控制仪。 　　(3) 为达到一定精度，如油罐顶部装有呼吸阀时，必须采用差压变送器而不能采用压力变送器。对敞口油罐或精度要求不高时，可直接采用压力变送器以方便安装。 　　(4) 二次表尽量采用智能表，可方便改变量程，实现温度补偿等。

【作者】： 【题名】：—智能光电浊度仪的设计【年、卷、期、起止页码】：【全文链接】：https://max.book118.com/html/2022/0815/8023126131004127.shtm

高炉煤气具有管径大、流速低、粉尘大、易堵塞等特点，其流量用常规装置测量效果不尽理想。近来，一种新型煤气流量计———煤气流量计采用独特的结构设计，在高炉煤气流量测量中取得了不少进展。本文对煤气流量计的基本原理和应用于高炉煤气测量的突出优点进行了分析，并给出了安装使用时的一些建议。1前言 在冶金企业中，高炉煤气等含杂质煤气的测量相当普遍。但是由于其具有管径大（可至2m-3m）、流速低、粉尘多、易堵塞等特点，准确测量煤气流速较为困难。常见的测量装置有标准孔板、圆缺孔板和文丘利管。用孔板测量时，尽管理论与实际应用资料丰富，但实际应用中仍有容易堵塞、流量系数长期稳定性差（漂移可超过20%）、压损大（可达40%-80%△P ）、维修工作量人等问题。文丘利管尽管压力损失有所减小（15%-29%△P ），但仍不能从根木上解决防堵问题，而且安装制作麻烦。由于这些缺点，造成有些煤气流量测量不准，有时测量值仅能供参考。又因煤气运行压力一般较低，节流装置时间一长，堵塞、结垢非常厉害，严重时甚至影响工艺设备运行。 近来一种新型流量计—煤气流量计，采用独特的弹头形结构设计，保证了探头的高强度、低压损 （2%~15%△P）和实现本质防堵，在高炉煤气测量中取得了较大进展。下面对其基本原理和特点以及用于高炉煤气测量的优越性进行分析，并给出安装使用时的一些建议。2煤气流量计原理及特点 煤气流量计是均速管流量计的一种，非常适合大管道气体的流量测量。它的探头是一种差压、速率平均式流量传感器。它通过传感器在流体中所产生的差压进行气体流量测量，其取压方式如图1. 煤气流量计在高、低压区按一定准则排布多对取压孔，通过所得差压准确地检测流体的平均流速，其流量和差压的关系满足下式:式中:Q——体积流量 K——流体系数 C——流体常数在特定流体条件下是常数） △P——差压。 煤气流量计采用了根据空气动力学原理设计的弹头形探头，其工作原理如图2所示。 煤气流量计这种独特的结构设计，使得探头所受到的牵引力zui小，并且流体与探头的分离点固定。低压孔取在探头侧后两边、探头与流体分离点之前，既避免了低压孔受涡流影响，又避免了低压孔被堵，使信号稳定、。探头采用前部表面粗糙处理和防淤槽，这样，无论对高速还是低速流体，都会产生稳流边界层，使其达到降低牵引力和涡街脱洛力的目的，并在很宽的范围内保证了的流量系数。它的流量系数K在一个相当大的范围内是常量，不受雷诺数、节流面积比的影响。煤气流量计从理论上建立了K值的分析模型，精度可达±1%，且经大量测试证明，实测值和理论值之间的偏差在±0.5%以内。 煤气流量计的测量精度可达±1.0%，重复性达±0.1%，它还能够保证精度的长期稳定，因为其不受磨损、污垢和油污的影响，结构上没有可移动部件，从设计上排除了堵塞现象的发生。 流量计探头的发展经历了圆形、钻石形、机翼形、弹头形等几种形式，但除弹头形的煤气探头外，其他几种类型的流量计探头均未能胜任含杂质煤气的测量。这是因为其他类型的流量计探头在设计时忽略了临界流体的流动情况和空气动力学原理，存在着取压孔易堵塞、信号波动大、精度不高、受流体牵引力影响大等缺点，从而使其应用范围受到很大的限制。3测量高炉煤气的优点 同孔板等常规流量装置相比，煤气流量计用于高炉煤气的测量时，有着很大的优越性: 1）探头具有优越的防堵设计。弹头截面的探头能够产生的压力分布，固定的流体分离点位于探头侧后两边。流体分离之前的低压侧取压孔，可以生成稳定的差压信号，并有效防堵，内部一体化结构能避免信号渗漏，提高探头结构强度，保持长期高精度。 2）结构简单，安装方便，可在线开孔插拔。高炉煤气管线停产机会少，选用在线插拔式的结构，给安装和维护带来了极大方便。 3）煤气流量计直管段要求较低。高炉煤气管径一般较大，有时难以满足标准直管段要求。煤气流量计在较低的直管段要求下，前7D后3D仍能保证1%的测量精度，zui小直管段要求为弯管后2D. 4）压力损失很小。煤气流量计采用非收缩节流设计，比孔板的*压力损失至少降低95%以上。例如，在直径为1 000mm的管道上，煤气压力为12kPa，用圆缺孔板测量时，其zui大压力损失竟达6kPa，极有可能影响用户点压力。而用威力巴流量计，压损仅有20Pa左右，其影响完全可以忽略不计。高炉煤气压力较低，管道上压力一般在lOkPa左右，而用户热风炉、烧结机等）点压力也只有6kPa-8kPa，因此减少节流件的压力损失非常重要。4应用建议 煤气流量计一般都有供方技术人员现场指导安装，但在开始设计和日常使用时仍应注意以下问题: 1）选型时务必提供准确的工艺参数，如流量、煤气成分、含尘量、温度、压力、湿度等参数。这一点对于选用任何类型的差压式煤气流量计都非常重要。 2）要配用质量较好的变送器。同其他流量计一样，煤气流量计用于煤气测量时差压值较小，一般在20OPa-2 000Pa之间，有时需要配用微差压变送器，因此变送器的好坏直接影响到输出信号的稳定性，目前广泛使用的EJA. 3051. 1151等变送器均可满足测量要求。 3）连续工作的煤气流量计从根本上杜绝了堵塞的可能，但当系统频繁开停机或管道处于停产时，仍有可能发生堵塞，此时应注意及时采取有效的防护措施。 4）尽管煤气流量计维修简便，但是为了保证其使用效果更好，作为一次取源部件，仍建议对其进行定期维护，有条件者亦可加入反吹管路。

摘 要：电力系统中高压开关柜的一次开关设备工作状态、温湿度控制、高压带电指示等功能一般是由信号灯和独立的电气元件实现的，这势必会带来集成度低、配线复杂、可靠性差的缺点。本文介绍了一种开关柜智能测控装置，适用于3～35kV户内高压开关柜，用于一次开关设备状态模拟显示、高压带电指示、防凝露温湿度控制、电参数测量等，大大提高了开关柜操控和测显的集成度和智能化程度。关键词：MC9S08AW32；开关柜；一次系统图；智能测控装置Abstract: According to the survey, working state of the switching device, control of temperature and humidity and high-voltage live instruction are usually achieved by some signal lamps and several independent electronic devices in a high-voltage switchboard of power system, which will inevitably bring about the shortcomings of low integration, complex wiring, and lower reliability. An intelligent monitoring and control device for switchboard named ASD is introduced in this paper, which is used in 3 ~ 35kV indoor high voltage switchboard. The device is used for the indicate of switching device status, high-voltage live instructions, anti-condensing temperature and humidity control, electrical parameter measurement and so on, which is highly increased the integration and intelligence of manipulation and measurement of the switchboard.Key words: MC9S08AW32; switchboard ; primary system diagram; intelligent monitoring and control device0　 引言　　开关柜一般有断路器（负荷开关）、隔离刀闸、接地刀闸等一次开关设备。在运行或调试中，监测这些一次开关设备状态是至关重要的。在传统的开关柜上，一般使用信号灯来指示这些状态的，这样做显示不直观，且接线不方便。开关柜智能测控装置将一次设备状态显示与开关柜的一次方案图相结合，LED显示器件置于一次方案图中设备符号所处位置，电路状态一目了然，生动直观，如图1　　同时集成的高压带电显示、自动温湿度控制、电参数测量功能使开关柜盘面简洁大方，降低二次接线工作量。1　 硬件设计方法1.1 设计平台　　中央处理器采用Freescale公司的第一款基于高度节能型S08核的器件MC9S08AW32高性能单片机，该单片机片上资源丰富，支持BDM片上调试功能，片内集成看门狗电路，抗干扰能力突出，具有业内最佳的EMC性能。CPU总线频率最高可达20MHz，最高运行速率可达40MHz。丰富的片上资源：32KB在线可编程FLASH存储器，内部时钟发生器，带有2个可编程定时器，丰富的I/O口：双SCI口，SPI、I2C等接口，极大的方便了硬件的扩展。　　电能计量芯片采用美国ADI公司的高精确度三相电能测量芯片ADE7758。该芯片的测量精度高，功能强大。该IC内嵌高精度的模数转换器和固定模式的数字处理信号处理器( DSP)，具有数字积分、数字滤波、实用电能监测、计量功能。芯片带有一个SPI串行口、有功电能脉冲输出、无功电能脉冲输出，可用于各种三相系统中有功功率、无功功率、电能、电压电流有效值的测量以及以数字方式校正系统误差所必须的信号处理电路。　　ADE7758为各相提供系统校准功能，包括有效值偏移校准、相位校准、功率校准。1.2 设计框图　　装置硬件电路设计框图如下，整个系统以MC9S08AW32为核心，按功能可划分为中央处理单元、电源模块、电压电流采样及运算、开关量控制模块、温湿度采集模块、人机交互模块、通讯模块等。1.3 部分电路1.3.1 中央处理单元　　中央处理单元电路图如图3所示，CPU对采样信号进行处理计算，根据测量得到的电流、电压、温湿度值与预先设定的各种保护数值进行对比，由此来判断开关柜的电压电流是否正常、温湿度状况是否正常，若不正常则输出相应的告警信息。外部扩展了铁电存储器，用于存储一些重要的参数，即使以后升级程序也不会丢失先前的重要数据。1.3.2 开关量控制模块　　开关量控制模块包括开关量输入和告警输出，其电路图如图4所示。开关量输入经光电耦合接入CPU；告警由GPIO口经光电耦合器连接到继电器输出。开关量输入设有8路，依次对应一次图中的断路器合、断路器分、手车工作位置、手车试验位置、接地刀位置以及弹簧储能指示，其余预留。开关量输入对应一次图可编程设置。开关量输出设有6路，依次输出加热器1、加热器2、风扇、告警、照明、闭锁的状态。1.3.3 人机交互单元　　本装置高端产品的人机交互界面采用LCD液晶显示模块。LCD采用128*128点阵显示，初始界面为电参量显示界面，通过按键输入进入菜单设置界面，菜单选项均采用中文显示界面，使得操作直观易懂。通过菜单选项可以设置诸如接线方式、电压变比、电流变比、告警定值、通信地址波特率等参数。低端产品则采用双排四位LED数码管显示来温湿度信息及各种可编程信息。用户可根据实际需要进行设置各种告警定值参数、通信地址波特率等。1.4 评述　　本装置采用的电源模块为开关电源模块。该电源模块输入电压为AC90～285V或DC100～300V，输入频率45～60Hz，输出电压稳定、故障率小，输出纹波＜1％，转换效率≥75％。具有过压、过流保护。该模块经实际现场使用，具有很高的稳定性、可靠性和抗干扰能力。　　温湿度传感器采用SHT10，该系列产品是一款高度集成的温湿度传感器芯片，具有超快响应、抗干扰能力强等优点，提供全标定的数字输出。CPU与SHT10采用串行接口，在传感器信号的读取及电源损耗方面，都做了优化处理。　　高压带电显示模块由高压带电传感器输入电信号，由此判断此高压柜是否带电。由于母线电压较高，所以高压带电显示电路采用了各种过压保护、隔离保护器件来确保装置内部电路的正常工作。　　此外，本装置还集成有操控功能、人体感应功能、语音防误提示功能等。2　 软件设计流程　　系统软件设计包括主程序、通讯模块2个部分。　　主程序完成上电或复位初始化，电能芯片初始化，其他外设初始化，温湿度测量，读取电参数，电量计算，状态显示及报警处理，LCD显示刷新及按键处理等功能，程序设计流程如图5。　　CPU初始化主要指对CPU的特殊状态寄存器SFR进行配置，设置I/O口的输入输出状态及初始状态，读取铁电寄存器数据等；电能芯片初始化主要指对ADE7758功能寄存器的配置；主程序其余部分则是对各项功能的完成，只有合理安排程序流程来完成这些功能，装置才能可靠工作。　　通讯模块以中断方式实现，主要完成接收数据，协议处理等功能。通讯协议采用标准MODBUS-RTU规约，便于上位机的通讯，与其他网络仪表组网使用，实现对开关柜状态的实时监测。3　 实现的技术指标及性能　　ASD系列开关柜智能测控装置的技术指标见表1。产品设计时采用优异的电磁干扰PCB设计技术，生产时经过整机带电老化与出厂检验测试，确保了产品的长期工作的稳定性和可靠性。 表1　ASD装置技术指标技术参数指标输入网络三相三线、三线四线频率45～60 Hz[t

摘 要：介绍了AMC系列多回路智能监控单元在智能配电回路中的的应用，将众多配出回路的测量、计量、开关状态监测、控制和数字通讯等功能于一体，大大简化了系统的设计，降低了设备成本，简化了用户投资，方便了用户的使用和检修。具有功能强大、性价比高、方便用户使用、节约用户投资等优点关键字：AMC系列智能监控单元，简化系统，降低投资，性价比高0　 引言　　随着配电系统的发展，智能配电回路中各种仪表向集成化和网络化发展的方向是越来越清晰。目前单回路集成化的优势已经出现，但是对多个回路的集成还未产生。　　本文将要介绍的是最新开发的AMC系列多回路智能监控单元在智能配电出线回路中的应用。该系列监控单元主要应用于多个配电出线回路的电参量的监测，它将回路中的母线电压、多个配出回路的电流、功率、电能和各个回路的开关状态集中测量、显示、并通讯输出，实现了对监控要求较简单的配电出线回路的集中测量和监视，一个AMC多回路监控单元就能实现上述多个回路的监测功能，大大方便了系统的接线、安装、调试；节约了用户的投资，降低了系统成本等优点，必将引领国内外智能配电领域的发展方向，成为智能配电中出线回路监控系统的发展主流。1　 技术背景　　在传统的智能配电出线回路中，要实现对回路中每个负载的各种电参量的全面监测，一般有以下2种组网方式（以三相为例）：　　　　该方案在三相智能配电出线回路中是比较常见的一种方案。在对配电出线回路负载的监控中，用户一般需要监控各路负载的各种电参量，包括每路负载的电流、电压、功率、电能、开关状态等。因此在设计方案时，针对每种电参量，用户需要单独配置可以测量各种电参量的仪表，由图1可以看到，为了监控每路负载，用户必须为每路负载配置1个电流表、1个电压表、1个功率表、1个电能表、1个I/O模块。而且为了实现网络化管理，每个仪表还必须是能够进行通讯的。由图1 可以看出，用于监测每路三相负载的电测仪表达到5个。采用该方案的缺点是需要多个仪表才能监控每路负载的各种电参量，监控路数越多，使用仪表越多，用户安装、维修、管理很不方便。且投资较大。优点是单个仪表出故障不影响对配电回路的其他电参量的监控，测量的精度较高，实时性较强。　　方案2：（图2）　　该方案在三相智能配电出线回路中也是比较常见的一个方案。该方案较上面方案的先进之处在于，用于监控每个回路电参量的仪表由1个多功能的智能仪表代替了多个仪表，1个多功能仪表集测量电流、电压、功率、电能和开关量输入输出于一体，并可进行组网通讯。该方案的优点是每路负载只需配置1个仪表即可实现对该路负载的所有电参量的测量和控制，组网方便，用户投资较方案1少，安装、维护、管理较为方便，测量的精度较高，实时性较强。缺点是一旦仪表出线故障则无法对该负载继续监控。　　以上2中方案在智能配电出线回路中是常用的，但是，以上2中方案的缺点是显而易见的，投资成本太大是一个主要的缺点。且接线、安装、调试等都不方便。2　 AMC系列智能监控单元技术指标　　AMC系列智能监控单元是针对出线回路中一般回路的监控要求，经过充分调研并结合实际需求开发的多回路智能配电监控装置。该监控单元分为单相和三相2大系列，其型号分类见表1。其技术指标见表2。外型及安装尺寸见图3，一般安装在配电柜内。3　 AMC系列智能监控单元的设计简介　　AMC系列多回路智能监控单元的原理设计上，采用多个电子切换开关+1个电能计量芯片+1个CPU来实现对多个回路的监测。其原理框图见图4。　　核心器件CPU选用飞思卡尔公司的MC9S08AW32型单片机，它是第一款基于高度节能型S08核的器件，片上资源丰富，抗干扰能力突出。内含32K字节用户程序空间，片上集成2048字节RAM，支持BDM片上调试功能，片内集成看门狗电路。　　电能计量芯片采用ADI公司的高精度三相电能测量芯片ADE7758，适用于各种三相电路（不论三线制或者四线制）中测量有功功率、复功率、视在功率。该IC内嵌了高精度的模数转换器和固定模式的数字处理信号处理器（DSP），具有数字积分、数字滤波和具有众多实用电能监测、计量功能，是新一代高性能全数字电能表的理想芯片。　　电子开关采用双四选一的CD4052高速电子开关。在单片机的控制下，实现在不同电流信号之间的高速切换。　　多路电流信号经电子开关进入电能芯片，结合母线电压即可由电能芯片测得多个回路的各种电参量。4　 AMC系列智能监控单元的应用4.1 典型应用　　图5为AMC系列三相多回路智能监控单元的典型应用图。在应用中，出线回路中的3个三相负载的所有电参量测量都由1个AMC三相多回路监控单元来实现。并带有Modbus通讯输出，供用户远程监测和控制。　　图6为AMC系列单相多回路智能监控单元的典型应用图。在应用中，出线回路中的9个单相负载的所有电参量测量都由1个AMC单相多回路监控单元来实现。并带有Modbus通讯输出，供用户远程监测和控制。4.2 应用案例　　图7是江苏某广电大厦0.4kV低压配电出线图。在该设计图中，每个单相负载的电流测量采用CL72-AI（测量单相电流）表来实现，每个三相负载的电流测量由CL72-AI3来实现（测量三相电流）。由图可以看出，该出线回路总共要使用12个仪表。　　图8是采用AMC多回路监控单元后，针对图7系统所做的修改。由图8可以看出，1个AMC16-1E9代替了9个CL72-AI，1个AMC16-3E3代替了3个CL72-AI3，大大简化了系统，并可同时检测母线电压、每个出线回路的电能，并可利用通讯接口，实现广电大厦的内部电能计量、考核、管理。5　 结语　　AMC系列产品的功能强大，单个仪表能够测量多个回路负载的多种电参量。对比图7和图8两种设计方案，采用AMC系列多回路智能监控单元，能够大大简化系统的设计方案，与传统方案相比，降低用户的投资成本，方便了系统的接线、安装、调试、维护等优点。

[align=center]基于物联网技术的高校实验室智能化管理系统设计与实践[/align][align=center]季学猛 [/align][align=center]（南开大学 医学院, 天津 300071）[/align]摘 要：高校实验室是培养科技人才的重要场所，然而传统的实验室管理方式存在诸多问题，如效率低、成本高、管理难度大等。新冠肺炎等疫情进一步凸显了实验室管理面临的挑战。因此，建立高校实验室智能化管理系统成为亟需解决的问题。高校实验室智能化管理旨在实现实验室设备和管理流程的自动化和智能化，提高管理效率、安全性和可靠性。该领域受益于人工智能、物联网和云计算等技术的快速发展和应用。通过物联网技术，高校实验室可以建立智能化管理系统，实现设备的自动监控、环境参数的实时采集、数据的自动上传和处理以及安全管理等功能。智能化管理系统不仅能提升实验室的管理效率和安全性，还能为科研和教学带来更多成果。关键词：物联网；高校实验室；智能化管理；传感器；嵌入式系统；数据库中图分类号：G482[color=gray] [/color]文献标识码：A[align=center]Design and Implementation of an IoT-based Intelligent Management System for University Laboratories[/align]JI Xuemeng（School of Medicine, Nankai University, Tianjin 300071, China）Abstract: University laboratories play a crucial role in nurturing scientific talent. However, conventional approaches to laboratory management encounter various challenges, encompassing inefficiency, high costs, and administrative complexities. The COVID-19 pandemic and similar outbreaks have further underscored the difficulties in laboratory management. Consequently, the urgent need to establish intelligent management systems for university laboratories has arisen. The objective of intelligent management in these laboratories is to automate and optimize equipment and administrative processes, thereby enhancing efficiency, safety, and reliability. This field benefits from the rapid advancements and application of technologies such as artificial intelligence, the Internet of Things, and cloud computing. By implementing Internet of Things technology, university laboratories can establish intelligent management systems that enable automated equipment monitoring, real-time collection of environmental parameters, automated data upload and processing, as well as improved security management. These intelligent management systems not only elevate the efficiency and safety of laboratory operations but also contribute to greater research and educational outcomes.Key words: Internet of Things (IoT) University laboratory Intelligent management Sensor Embedded system Database高校实验室是科学研究和学生教育的重要场所，是培养高素质科技人才的摇篮。在过去的几年中，高校实验室管理面临着越来越多的挑战，尤其是新冠肺炎等疫情的爆发，给实验室管理带来了更大的压力[sup][back=yellow][1,2,3][/back][/sup]。传统的实验室管理方式主要依赖于人工监控和手动操作，存在着许多问题，如效率低、成本高、管理难度大等，且人为的管理漏洞容易导致实验室安全问题。因此，建立高校实验室智能化管理系统成为了迫切需要解决的问题。高校实验室智能化管理是一项全新的技术领域，旨在实现实验室设备和管理流程的自动化和智能化，使实验室管理变得更加高效、安全和可靠。在过去几年中，随着人工智能、物联网、云计算等技术的快速发展和应用，智能化管理已经成为了实验室管理的趋势和方向[sup][back=yellow][4,5,6,7][/back][/sup]。智能化管理系统的建立可以通过物联网技术实现。物联网技术是指将物理世界和数字世界进行连接，通过物体间的信息交互实现自动化和智能化。在高校实验室中，物联网技术可以将各种设备连接在一起，形成一个智能化的管理系统，实现实验室设备的自动监控、环境参数的实时采集、数据的自动上传和处理、安全管理等多个功能。智能化管理系统不仅能够提高实验室的管理效率和安全性，还能够为实验室带来更多的科研和教学成果。1? 高校实验室智能化管理系统的设计和实现高校实验室智能化管理系统的设计和实现，包括硬件和软件方面的内容。具体来说，可以涉及以下几个方面：1.1? 系统硬件设计在高校实验室智能化管理系统的设计与实现中，系统硬件设计是一个至关重要的环节，它直接决定了系统的实时监测能力和数据采集质量。合理选择和布置传感器设备，是实现实验室自动化监控的基础。首先，根据实验室的具体情况和需求，选择适合的物联网传感器，包括温度传感器、湿度传感器、氧气传感器、压力传感器等[sup][back=yellow][8][/back][/sup]。这些传感器能够实时监测实验室的环境参数，如温度、湿度、氧气含量、气压等，从而能够及时发现并处理实验室环境异常情况，保证实验室的稳定运行。其次，为了进一步提高实验室的安全性，还可以考虑安装监控摄像头、火灾报警器等安全设备[sup][back=yellow][9,[/back][/sup][sup] [/sup][sup][back=yellow]10][/back][/sup]。监控摄像头能够实时记录实验室内的情况，发现不良行为和安全隐患，火灾报警器能够及时发现火灾情况并报警，为实验室的安全提供有效保障。最后，对传感器设备的布置也需要进行合理规划，确保传感器覆盖范围广泛且能够准确反映实验室的状态。可以根据实验室的结构和使用情况，在实验室各个区域选择合适的位置布置传感器，以确保数据的准确性和全面性。综上所述，系统硬件设计是高校实验室智能化管理系统设计的关键环节之一。通过合理选择和布置物联网传感器和安全设备，可以实现实验室的自动化监控和智能化管理，提高实验室管理的效率和安全性。同时，也需要注重传感器设备的布置，确保数据的准确性和全面性。1.2? 嵌入式系统设计嵌入式系统设计在高校实验室智能化管理系统中起着关键作用，它涉及到传感器数据的采集、处理和传输，以及与系统其他组件的协同工作。嵌入式系统的选择和开发对于系统的性能、可靠性和稳定性都具有重要影响。首先，选择适合的嵌入式系统平台是至关重要的。常见的嵌入式开发板如Arduino[sup][back=yellow][11][/back][/sup]、Raspberry Pi[sup][back=yellow][12][/back][/sup]等，它们具有强大的计算和通信能力，支持多种传感器接口和数据传输方式。根据实验室的需求和系统规模，选择适合的嵌入式开发板，以确保系统能够满足数据采集和处理的要求。其次，嵌入式系统需要进行传感器数据的采集和处理。通过与传感器设备进行连接，实时采集传感器数据，并进行必要的预处理和校正。这包括数据滤波、数据校验和数据格式转换等操作，以确保采集到的数据准确可靠。同时，根据系统的实际需求，可以进行数据的降噪、去重和压缩等处理，以减少数据传输的带宽和存储需求。此外，嵌入式系统还需要与其他组件进行协同工作，如与数据库进行数据交互、与前端界面进行通信等。通过定义良好的通信接口和协议，实现数据的传输和交换。同时，嵌入式系统还需要具备稳定性和可靠性，能够处理异常情况和错误，保证系统的连续运行和数据的完整性。最后，嵌入式系统的开发需要考虑系统的扩展性和灵活性。随着实验室管理需求的变化，系统可能需要增加新的传感器设备或功能模块。因此，嵌入式系统的设计应具备良好的可扩展性，能够方便地集成新的硬件设备和软件功能，以适应实验室管理的不断发展和改进。综上所述，嵌入式系统设计是高校实验室智能化管理系统中至关重要的一环。通过选择适合的嵌入式平台、进行传感器数据的采集和处理、实现与其他组件的协同工作，可以实现实验室数据的准确采集和可靠传输，为实验室的智能化管理奠定坚实的基础。1.3? 数据库设计数据库设计在高校实验室智能化管理系统中扮演着至关重要的角色。它负责存储和管理实验室的监测数据、设备信息、用户信息等相关数据，为系统的正常运行和数据管理提供支持。首先，数据库设计需要考虑适当的数据库类型。常见的关系型数据库如MySQL[sup][back=yellow][13][/back][/sup]、SpringBoot [sup][back=yellow][14][/back][/sup]、SQL Server[sup][back=yellow][15][/back][/sup]等，它们具备结构化数据存储和强大的查询功能。选择适合系统需求的数据库类型，以保证数据的安全性和一致性。其次，进行数据表结构的设计。根据实验室管理的需求和数据的特点，定义合适的数据表，明确数据表之间的关系和属性。例如，可以设计实验室设备表、环境参数表、用户表等，每个表包含相应的字段和主键，用于存储和索引数据。在数据库设计中，还需要考虑数据访问和查询的接口设计。通过定义适当的查询语句和API接口[sup][back=yellow][16][/back][/sup]，实现对数据的快速访问和提取。这样，管理人员和系统用户可以根据需要，自由地查询和分析实验室的数据，从而支持实验室管理和决策的进行。此外，数据库设计还需要考虑数据的备份和恢复机制。定期进行数据库的备份，以防止数据丢失和系统故障。同时，可以考虑数据的版本控制和历史记录，以便追溯和审计数据的变更过程。最后，数据库设计还应考虑数据的安全性和权限控制。通过设置合适的用户权限和访问控制机制，确保只有经过授权的人员能够访问和修改数据，保护实验室的信息安全。综上所述，数据库设计在高校实验室智能化管理系统中具有重要意义。通过选择适当的数据库类型、进行数据表结构设计、定义查询接口和考虑数据的备份与权限控制，可以确保实验室数据的安全存储、高效管理和灵活应用。合理的数据库设计将为实验室智能化管理提供可靠的数据支持和决策依据。1.4? 前端界面设计前端界面设计在高校实验室智能化管理系统中起着至关重要的作用，它是用户与系统之间的桥梁，通过直观的界面和友好的交互方式，使用户能够方便地查看实验室的实时数据、报警信息，并进行相关操作。首先，前端界面设计需要考虑用户的需求和使用习惯。通过用户调研和需求分析，了解用户对实验室管理系统的期望和需求，确定界面设计的基本方向。界面应该简洁明了，功能布局清晰，用户能够直观地找到所需的信息和功能。其次，通过可视化方式展示实验室数据。利用图表、报表、地图等可视化工具，将实验室的监测数据以直观的方式展示出来，使用户能够一目了然地了解实验室的状态和趋势。例如，使用折线图展示温度变化趋势，使用柱状图展示湿度变化情况等，以便用户能够更好地分析和理解数据。此外，前端界面还需要具备实时数据更新和刷新的能力。通过与后端系统的数据交互，实现实时数据的获取和更新，确保用户能够实时获得最新的实验室状态。可以采用Ajax等技术实现数据的异步加载和动态更新[sup][back=yellow][17][/back][/sup]，提供流畅的用户体验。在交互方面，前端界面应该提供用户友好的操作方式。例如，通过按钮、下拉菜单、输入框等控件，让用户能够方便地进行查询、筛选、修改等操作。同时，考虑到不同设备的兼容性，界面应该具备响应式设计，能够适应不同屏幕尺寸和设备类型，如桌面电脑、平板电脑和手机等。最后，前端界面设计也要注重系统的反馈和提示机制。通过合适的提示信息、警告提示和错误处理，向用户传递操作结果和系统状态，提供良好的用户反馈。综上所述，前端界面设计在高校实验室智能化管理系统中具有重要作用。通过考虑用户需求、采用可视化方式展示数据、实现实时数据更新和提供友好的操作方式，可以使用户能够方便地查看实验室数据、进行相关操作，并获得良好的用户体验。良好的前端界面设计将提高实验室管理效率和用户满意度。1.5? 系统测试和评估系统测试和评估是高校实验室智能化管理系统开发过程中不可或缺的环节。它旨在验证系统的功能完整性、性能稳定性和用户体验，确保系统能够满足实验室管理的需求并具备良好的可靠性。首先，系统测试涉及到功能测试。通过制定详细的测试计划和测试用例，对系统的各项功能进行验证和确认。例如，对于实验室环境监测功能，可以模拟不同环境条件，检查传感器数据的采集和处理是否准确，报警机制是否正常工作等。同时，还需要测试系统的其他功能模块，如设备管理、用户权限控制、数据查询和报表生成等，以确保系统的功能完备和符合预期。其次，性能测试是评估系统在实际使用条件下的响应速度、稳定性和负载能力。通过模拟实验室实际运行情况，对系统进行压力测试和负载测试，以评估系统的性能表现。性能测试可以包括并发用户数、数据处理速度、系统响应时间等指标的测试，确保系统能够在高负载情况下稳定运行，并满足实验室管理的要求。另外，用户体验测试是评估系统易用性和用户满意度的重要环节。通过招募用户代表或专业测试人员，进行用户界面的易用性测试和用户操作流程的评估。这包括用户对界面的理解和操作的便捷程度、系统反馈的及时性和准确性等方面。通过用户反馈和评估结果，对系统的界面和交互进行优化，提升用户体验和系统的可用性。最后，系统评估是对整个系统功能、性能和用户体验的综合评估。通过与实验室管理人员和用户的沟通和讨论，收集他们对系统的意见和建议，以便进一步改进和优化系统。系统评估可以包括问卷调查、用户反馈会议等形式，以获取全面的系统评价和改进方向。综上所述，系统测试和评估是高校实验室智能化管理系统开发过程中必不可少的环节。通过功能测试、性能测试和用户体验测试，以及系统评估，可以验证系统的功能完整性、性能稳定性和用户满意度，为实验室管理提供可靠和优化的解决方案。2? 高校实验室智能化管理系统的实践效果高校实验室智能化管理系统的实践效果是指通过该系统的应用和推广所取得的实际效果和影响。下面将详细介绍几个方面的实践效果。首先，实验室管理效率的提升是智能化管理系统的显著效果之一。通过系统的自动化数据采集和处理，减少了人工操作的繁琐和错误率，提高了数据的准确性和及时性。管理人员可以通过系统快速查询实验室的各项数据和状态，对实验室运行情况进行实时监控和分析，及时采取相应的管理措施。同时，实验室资源的预约和调度也变得更加高效，通过系统的自动化预约和排程功能，可以更好地利用实验室设备和空间，提高资源利用率。其次，实验室安全性和可靠性的提升是智能化管理系统的重要效果之一。系统通过实时监测和报警机制，能够及时发现实验室环境的异常和风险，如温度过高、湿度异常、气体泄漏等，及时发出报警通知，管理人员可以迅速采取相应的应对措施，保障实验室的安全和稳定运行。此外，系统还能提供设备的维护和保养提醒，及时进行设备的维修和保养，减少设备故障和停机时间，提高实验室设备的可靠性和稳定性。第三，数据分析和决策支持是智能化管理系统的重要效果之一。系统通过对实验室的数据进行分析和挖掘，可以提供各种统计报表、趋势分析图和数据对比等功能，帮助管理人员深入了解实验室的运行情况和趋势，为决策提供有力的支持。例如，可以通过数据分析发现实验室设备的使用情况，提供设备的优化使用建议；可以根据历史数据预测实验室资源的需求，进行合理的资源调配规划。这些数据分析和决策支持功能可以帮助实验室管理人员更加科学地管理和运营实验室，提高实验室的效益和竞争力。最后，实验室科研与教学的支持是智能化管理系统的重要效果之一。系统提供了实验室资源预约和调度功能，支持科研人员和教师进行实验室资源的申请和管理。科研人员和教师可以通过系统预约实验室设备和空间，合理安排实验室的使用时间和资源分配，避免资源冲突和浪费。同时，系统还可以提供实验室资源的可视化展示，让用户能够直观地查看实验室设备的使用情况和预约情况，方便科研人员和教师进行资源的选择和规划。这样的支持可以提高实验室资源的有效利用率，提升科研和教学的效果和质量。此外，智能化管理系统还为实验室管理带来了其他的一些附加效果。例如，系统的数据存储和备份功能可以确保实验室数据的安全和可靠性，防止数据丢失和损坏。系统还可以提供实验室设备的远程监控和控制功能，使管理人员能够随时随地对实验室设备进行监控和控制，提高实验室的远程管理能力。总之，高校实验室智能化管理系统的实践效果是多方面的。通过提升实验室管理效率、增强实验室安全性和可靠性、提供数据分析和决策支持以及支持科研与教学等方面的应用，系统能够有效改进传统实验室管理模式，提升实验室管理的水平和质量。实验室管理人员能够更加高效地管理实验室，科研人员和教师能够更好地利用实验室资源进行科研和教学活动。随着智能化技术的不断发展，高校实验室智能化管理系统将在未来继续发挥更大的作用，为高校实验室管理带来更多的创新和进步。3? 结语高校实验室智能化管理系统的设计与实现是一个复杂而关键的任务。通过对系统的整体架构、硬件设计、嵌入式系统设计、数据库设计、前端界面设计以及系统测试和评估等方面的详细介绍，我们深入探讨了实验室智能化管理系统的关键要素和技术实现。在实践过程中，我们发现高校实验室智能化管理系统的应用具有重要的实际意义和应用价值。系统的应用能够提升实验室管理的效率，增强实验室的安全性和可靠性，提供数据分析和决策支持，支持科研与教学活动。系统的成功应用不仅为高校实验室管理带来了创新和进步，也为高校科研与教学事业的发展做出了重要贡献。然而，我们也意识到在系统的设计与实践过程中面临一些挑战和问题。需求分析和设计、系统安全性和隐私保护、系统部署和应用、系统的可扩展性和兼容性以及经济成本等方面是我们需要关注和解决的重要问题。通过深入的研究和不断的实践，我们可以采取相应的措施来应对这些挑战，确保系统的顺利实施和应用。本论文的研究不仅对高校实验室智能化管理系统的设计与实践提供了有益的借鉴和参考，也为智能化技术在高校实验室管理领域的应用探索提供了新的思路和方法。我们相信基于物联网技术的高校实验室智能化管理系统将为高校实验室管理带来更多的创新和突破。在智能化技术的引领下，我们可以进一步提升实验室的智能化水平，实现实验室资源的优化配置和高效利用。参考文献(References)：1.? 魏瑶,张英,钟其顶,王晓龙,罗安来,王允中,岳红卫.浅析新冠肺炎疫情期间食品检验实验室的质量管理体系现状及其对策[J].食品安全导刊,2020(17):32-35.2.? 胡子净,刘玉婷.浅谈新型冠状病毒肺炎疫情下医学院校实验室的安全防控管理[J].医学教育管理,2021,7(S1):198-200.3.? 陈黎艳.新冠肺炎疫情常态化背景下化学实验室的安全管理实践[J].实验室研究与探索,2022,41(08):318-320+332.4.? 袁国玉.实验室信息管理系统(LIMS)概述[J].中国检验检测,2023,31(02):77-78.5.? 陆冷飞,唐伟方.高校智慧教学环境建设研究与实践[J].中国信息化,2023(02):69-72.6.? 阳富强,陈星霖,余龙星.基于云平台的高校实验室智慧应急管理系统构建[J].化工高等教育,2023,40(01):76-83.7.? 陈仕云,王玮.高校实验室安全智能信息化管理的研究探索[J].山东化工,2023,52(02):196-197+201.8.? 钱志鸿,王义君.面向物联网的无线传感器网络综述[J].电子与信息学报,2013,35(01):215-227.9.? 叶元兴,马静,赵玉泽,沈一岚,任忠诚.基于150起实验室事故的统计分析及安全管理对策研究[J].实验技术与管理,2020,37(12):317-322.10.? 范书锋,吴宇环,谭永辉,闫云熙,谢慷慷.基于人脸识别的高校实验室门禁系统[J].科技视界,2021(18):93-95.11.? 郑昊. 基于Arduino/Android的蓝牙通信系统设计与实现[D].湖北大学,2012.12.? 陈锐. 基于树莓派和Arduino智能家居控制系统研究和设计[D].天津职业技术师范大学,2018.13.? 胡敏. Web系统下提高MySQL数据库安全性的研究与实现[D].北京邮电大学,2015.14.? 单树倩,任佳勋.基于SpringBoot和Vue框架的数据库原理网站设计与实现[J].电脑知识与技术,2021,17(30):40-41+50.15.? 15 闫旭.浅谈SQL Server数据库的特点和基本功能[J].价值工程,2012,31(22):229-231.16.? 乌云霄,戴晶.面向5G的边缘计算平台及接口方案研究[J].邮电设计技术,2017(03):10-14.17.? 梁国健. 基于Ajax技术和HTML5的实验室管理系统的设计与实现[D].中山大学,2012.收稿日期：2023-10-19 修改日期：作者简历：季学猛，硕士，实验师，研究方向为实验室管理、机器学习；生物信息学。E-mail：jixuemeng@nankai.edu.cn。

【题名】：基于电位测定法的智能在线pH分析仪设计【全文链接】: https://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10459-2007123222.htm

【作者】： 位耀光 等【题名】： 智能光纤浊度传感器设计与试验【期刊】：农业机械学报. 2017,48(S1)【年、卷、期、起止页码】：【全文链接】：https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?filename=NYJX2017S1032&dbcode=CJFD&dbname=CJFD2017&v=FUjrNthz4A90vglJW3WHQxOBQvFzM5BNnctpA6CZZ_HRXk7mryMjZf0oFHyQqg8x

【作者】： 纪莹蕾.【题名】：智能浊度传感器的研究与设计[D]. 【期刊】：中国科学技术大学 2014【年、卷、期、起止页码】：【全文链接】：https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?filename=1014299640.nh&dbcode=CMFD&dbname=CMFD2014&v=R_SsOTZQFs64x-HKkvflVgtHl8ON9CcFx40qFZlbv2eYlaoeBtthq_j7KueBkxZt

摘 要：针对低压智能电动机保护器在实际使用中遇到的各种电磁兼容问题，根据微处理器系统的特点从硬件和软件两个方面，提出了抗干扰方法，获得了良好的EMC性能。关键词：微处理器；EMC电磁兼容性；软件；硬件；抗干扰1　 引言　　电动机作为一种拖动机械因具有结构简单、价格低廉、使用维护方便等优点，在国民经济各个方面被广泛采用。在当代，随着电子技术的发展和智能电动机保护器技术的成熟而普及率越来越高。 　　智能电动机保护器采用了微处理器技术，不仅解决了传统的热继整定粗糙、不能实现断相保护，重复性差、测量参数误差大的缺点。保护器通过电流来判断断相故障，软件模拟热积累过程的方法来实现过载保护等方法保证了电机的可靠运行，而微处理器强大的扩展性包括开关量输入、继电器输出，4~20mA变送输出、RS485通讯等很好的满足了控制系统的“四遥”功能。　　电动机保护器提高了电动机运行的可靠性和系统智能化要求，因此保护器的可靠运行起着举足轻重的作用，同时也对保护器抗外界干扰提出了比较现实的要求。下面就从硬件和软件两个方面提出可靠性设计。2　 硬件可靠性设计2.1 微处理的选择　　采用Freescale公司的高性能处理器MC9S08AW60。MC9S08AW60是Freescale公司一款基于S08内核的高度节能型处理器，是第一款认可用于汽车市场的微控制器。可应用在家电、汽车、工业控制等场合，具有业内最佳的EMC性能。2.2 电源端滤波处理　　利用电磁原理进行硬件电路滤波是提高保护器EMC的有效方法。线路如下图，经热敏电阻t、压敏电阻RV1、电感L1、L2、差模电容C1、共模电感L3、共模电容C2、C3组成的两级滤波处理，很好的隔离了由于电源端的输入和输出干扰。PTC热敏电阻器的主要用于过流过热保护，直接串在负载电路中，在线路出现异常状况时，能够自动限制过电流或阻断电流，当故障排除后又恢复原态，俗称“万次保险丝”。根据线路的最大工作电流来确定选择。压敏电阻主要用于吸收各种操作浪涌及感应雷浪涌过压保护，以防止这类过电压干扰或损坏各种电路元件。根据设计经受的浪涌电压按照最大允许使用电压和通流容量来选择。其中,L1、L2、C1为抑制差模干扰，L3、C2、C3为抑制共模干扰。L1、L2铁芯应选择不易饱和的材料及M-F特性优良的材料。按照IEC-380安全技术指标推荐，图中元件参数的选择范围为：C1=0.1~2uF；C2、C3=2.2~33uF；L3为几个或几十毫亨，随工作电流不同而取不同的参数值。　　按照下面公式计算C2、C3的容量：　　　　　Ii=2πfCyU　　式中：Ii───允许的交流漏电流　　　　　f───电源频率；　　　　　U───电源供电电压；　　上图为电源端是否使用滤波器，使用瑞士TRANSIENT 2000电磁兼容测试仪1000V 100KHZ 0.75mS条件EFT群脉冲实验，从TEXtronix TDS1012B捕抓到的信号比较，未使用滤波处理的电源输出端产生了尖峰脉冲，会导致微处理器复位，甚至死机。2.3 信号端处理　　谐波和电磁辐射干扰会导致保护器误动作，使电气仪表计量不准确，甚至无法正常工作。在电动机控制回路中产生该类干扰源为变频器和现场对讲机。解决的方法有：一是信号输入线胶合，胶合的双胶线能降低共模干扰，由于改变了导线电磁感应的磁通方向，使其感应互相抵消。二是内部线路处理。如下图，采用双差分输入的差动放大器，具有很高的共模抑制比。在输入回路中接RC滤波器、信号的输入和输出端使用专用器件、降低输入输出阻抗、可靠接地和合理的屏蔽等措施。2.4 保护输出端处理　　输入输出端采用光电隔离的方法，也是可以消除共模干扰，同时在保护继电器的的输出端并接压敏电阻，有效的提高了继电器的寿命，也降低了由于外部接触器动作对内部的干扰。考虑到客户使用控制电压的不确定性和接触器线圈容量，确认使用MYG14D821。2.5 外部存储技术和看门狗保护电路　　使用外置存储芯片X25043，SPI接口。微处理器内置SPI控制模块，方便的与该芯片接口，外部存储技术保证了运行状态和事件的记录。低电压复位和外部看门狗提高了保护器的可靠性。2.6 主体与显示单元通过RS485连接　　考虑到使用环境的特殊性和要求的多样性，主体与显示单元之间连接也采用RS485 Modbus-Rtu协议连接，提高了显示与控制的可靠性。 3　 软件可靠性设计3.1 实时多任务的调度　　保护器起着保护电动机的重任，对它的要求是既不能误动，也不能拒动，而且必须快速。实时多任务的调度实际是通过时间片的轮换实现宏观上的多任务效果。对于保护器而言，存在着三个重要的任务，等间隔的交流采样，根据算法得到稳态与暂态电量数据；根据得到的数据判断故障，故障计时、清零和脱扣输出；人机交互界面。下图以一个周波T=20mS，32点采样为例(考虑到快速除法)，32次采样总时间为3.2mS，数据计算时间为9.72mS, 计时0.36mS,则人机交互的时间为6.72mS。这样的任务调度即满足了保护实时性要求，又较快的响应了参数设置。3.2 交流采样、数字滤波　　对于交流正弦信号，一个周期的电压有效值为　　根据电工原理中连续周期交流信号的有效值的定义，将连续信号离散化，用数值积分代替连续积分，从而得到有效值与采样值之间的关系。离散化得到　　　　在对信号多次采样的基础上，通过软件算法提取最逼近真值的数据。这种算法计算连续的周期的交流信号，精度高，抗波形畸变能力强。在使用这种算法时，也可同时采用连续平均值法、中值算法等数字滤波，提高保护器的抗干扰能力。3.3 软件陷阱　　程序是固化在微处理器的存储器中，由编译器统一安排，但设计时，设计人员考虑到产品的扩展性，一般留有余量，也因此总有些存储空间会未被使用。当微处理器的PC指针因为干扰被错置时，系统就会出错。软件陷阱就是在不用的存储空间、中断入口、子程序后加入强制跳转指令，让出错的PC指针恢复正常。　　方法是：NOP　　　　　　NOP　　　　　　JSR MAIN4　 结束语　　本文针对低压智能电动机保护器在实际使用中遇到的各种电磁兼容问题，根据微处理器系统的特点从硬件和软件两个方面，提出了抗干扰方法，获得了良好的EMC性能。

如何解决工业企业周期性、大批量、重复性压力检定工作难点呢？增加大量的人力物力，还是采用新的检测设备呢？一、省时省力的造压方式。智能化首要体现在造压、控压方式上，气压全自动压力检定台，是智能控制技术、计算机软件技术与压力校准相结合的产物，全自动升降压，完成正反行程检测，并对定点升压采取了专业设计，大液晶触摸显示屏操作，中文设置，开机看见屏幕即会操作，所有操作完全由触摸键控制，简单程度远远超过手机操作。二、高智能化的数据分析处理。我们要完全摆脱手抄数据、划表、计算分析的时代了，气压全自动压力检定台将数据记录、计算工作由计算机软件完成，数据可自动存储，备份，支持查询管理。并且具备自动出具检定结果及证书的功能，RS232通讯接口，连接计算机软件，支持数据结果直接打印。三、符合国家检定规程完全按照国家检定规程设计，全自动压力检定装置相当于一个高效的标准压力实验室。在全自动造压的过程中完全是通过智能芯片来控制并达到所设定的标准压力，省去了由于人工操作所带来的校验偏差。使用可选的外部模块作为标准，采用测控部分与台体分离的方式，在送检方面节省了大量精力。

在造纸行业中，定量水分测量仪是纸张生产过程中监测及控制系统的眼睛，红外定量水分测量仪是一种用于造纸生产线上进行在线连续动态检测纸张定量、水分的专用仪表。仪表采用一个传感器同时测量纸张定量水分两个参数，克服了传统的同位素测量仪对周围环境造成放射性污染，危害人体健康的缺点。仪表传感器采用多光束测量技术，测量面积大，克服了色差变化，环境因素变化对测量精度的影响，从而保证了测量结果的准确性。仪器采用红外线测量原理，不受静电影响。信号全数字化处理，仪器采用进口器件，优化设计，从而进一步保证了工作的稳定性和可靠性。另外，仪表具有四十五种标定曲线存储功能，使得使用更加方便。方便的标准物理量标定，提高了仪表测量的准确性。同时，仪表还具有自检功能和超限报警功能，使用和维护更加方便。仪表配有0～10mA, 4～20mA标准输出接口，还配有国际标准的RS485标准串行输出接口。便于与控制系统及其它记录设备连接。一、仪表结构仪表分为传感器和信号处理两大部分。传感器分为发射探头和接收探头。探头安装于造纸生产线上，主要完成测量光信号的生成、光电信号的转换及信号放大。信号处理单元安装于控制室或其它便于观察的地方，主要完成将探头接收到的数据信号处理，以数字方式显示出被测纸张的定量、水分值。同时，输出信号给控制系统。 发射探头234mm×153mm×266mm传感器结构尺寸： 接收探头232mm×153mm×144mm信号处理单元结构尺寸： 356mm×160mm×400mm二、定量水分测量仪性能指标：★、测量范围：纸页定量10~500g/㎡★、定量测量精度Q： 10g/㎡≤纸页定量100g/㎡ Q ≤±0.5g 100 g/㎡≤纸页定量500g/㎡ Q ≤±1%★、水分测量精度Q′：纸页定量200 g/㎡ Q′≤±0.2% 200 g/㎡≤纸页定量500g/㎡ Q′≤±0.5%★、测量响应时间：t≤50ms★、输出接口配置： 0 ～10mA、 4～ 20mA标准输出信号标准RS485串行通信接口三、仪器适用范围：★、环境要求：环境温度 ≤ 55℃ 环境湿度 ≤ 80%★、工作电压：～220V±10% 50Hz （最好使用稳压电源）★、消耗功率：30W四、仪器配置 发射探头主机：传感器 接收探头信号处理单元 附件：通信电缆（长度根据厂家使用要求而定）电源电缆导纸辊（为防止打断纸页而特殊设计）精密净化交流稳压电源（选配）部分标准件（紧固件）轴流风机（两台）输出配置：标准接口0～10mA 或 4～20mA 标准RS485串行接口五、安装要求将传感器的发射探头与接收探头分别安装在纸张的两侧，发射头和接收头之间的距离为10～15mm，发射探头和接收探头的相对位置不能改变，否则，应对仪表重新标定。六、仪器特点1、仪器电气性能特点：仪器内部所使用的电子元件，都是经过严格老化处理及筛选，其它光学零件终身无需调校。这样使得仪器能长期稳定的工作，使用户使用成本极低。仪器探头为铸铝外壳，其密封性能良好，可安装于恶劣的生产现场。2、仪器可组成检测系统该仪器是一种智能仪器，可提供准确的测量信号，其探头也可作为最基本的测量单元构成一个检测系统。检测系统将探头输出的测量信号通过计算机显示出被测纸页水分的变化情况，系统可将各测量点的数据贮存、打印。3、本仪器安装方便，成本低，并克服了传统的同位素测量仪对周围环境造成放射性污染，危害人体健康的缺点。所以，被广泛应用于造纸行业。七、计算机远程实时动态监控系统该系统将红外线定量水分测量仪输出的定量、水分信号及生产过程中的其它参数传输给计算机。计算机采集这些参数，经过专用程序处理，并将这些参数变化曲线按时间顺序在计算机上显示出来，并能将显示值与曲线存贮起来，以备调用。这样，管理人员办公室可通过计算机随时了解生产过程中的纸张定量、水分变化情况及整个纸机的生产状况，更加方便地指导生产，使产品的产量、质量得以提高。

仪器仪表设计的核心及应用大多数学校还开设了精密(光电)仪器设计、传感器原理及应用、单片机原理反应用、光电检测技术、光学设计、计算机语言(c语言、C++等)等，其小个别的课程，根据各个学校自行安排取舍。 由于历史原团，各个学校的“测抑技术与仪器”专业，仍然保留了自己特色，在上述的主要课程之外，还安排其他与本专业关系密切的课程，如敝字信号与图像处理技术、自动技制理论、误处理论及数据处理、数据结构、通估系统原理、信号和线性系统、电子测员原理与仪器仪表、激光应用技术、CCD应用技术、计算机网络技术、计算机多媒体技术、计算机视觉技术、光纤通们、过程钟制仪表、虚拟仪器、智能仪表的设计均实践、机械货测匝、自动显示仪人、允损检验、故障诊断、电磁测量等。 上述的课程安排对将来从事测量、仪器与系统的设计、科技开发、应用研充、运行管理是必须的。 通过上述对“测柠技术与仪器”类专业本科个课程安排，学生会对“测控技术与仪器”专业的核心知识合所了解。 4年的大学学习，将使本专业学生氏合收艾的光学、精密机械、心子、汁算机学科的知识，通过光、机、电、汁算机的结合，掌握当代测控技术和实验研究能力，成为从容朽关的测量、仪器与系统的设计。科技开发、应用研究、运行管理答的专业人才。上述专业速础棵和专业课所讲授的内容可以归纳为如夏几部分： (1)模拟电路与数字电路是测使仪器和智能仪器中不可缺少的，好比是仪器的神经，它关系到仪器动作执行，。件、传感器、检测信号采集和数据处邢、显尔工作等指令的传达，这部分内容有模拟电子技术耳础、数字电子技术基础课程，这是本科生必修课程。 (2)仪器设计与机械结构部分好比是仪器的躯体和四肢骨骸，它创括屯子测量原理与仪器、自动以di仪太、过程控制仪炭、智能仪表的设计与实践、精密机械与仪器设计、精密机械制造工程、精密机械基础等课程。 (3)计算机软件、硬件好比是仪器的大脑，它包括单片机原理及应用、中片机原理及应用、计‘算机语言(c语言、〔C++等)。计算机网络技术、刘算机多媒体技术、汁算机视觉技术、虚拟仪器、数据结构等畸H算机有关的课程。 (4)传感器好比是仪器的视觉、触觉、嗅觉等感知外部世界的器官，达部分包抓捡测技术及传感器的内容、如光电检测技术、传感器原理及府用、九损检验、故降诊断、电磁测量、机械量测量、精密测控与系统、CCD)应塌技术、传感器原理及应用、光纤通信等课程 (5)误差分析与数据处理好比是仪器的思想，如信号分析i处理、数字信号与图像处理技术、误差职论从数据处5R、信号和线性系统、自动拧制理沦课程。 (6)工程光学、激光应用技术犹如仪器所使用的丁具v通过发射光(激光)信号来感知外部，这也是学生必须掌握的知识。 以上几个部分课程，合些知以是相互支又、渗透的，不司能分得很清楚，主要看各个学校对内容的取仑c学生只有全四掌握述的基础知识，刁能掌握测量与控制理论和有关测控仪器的设计方法、才能具有测拉技术仪器系统的府用及设计开发能力。来源——中国仪器仪表展览网

AMC系列多回路监控单元在智能配电回路中的应用安科瑞 蔡昀羲摘 要：介绍了AMC系列多回路智能监控单元在智能配电回路中的的应用，将众多配出回路的测量、计量、开关状态监测、控制和数字通讯等功能于一体，大大简化了系统的设计，降低了设备成本，简化了用户投资，方便了用户的使用和检修。具有功能强大、性价比高、方便用户使用、节约用户投资等优点关键字：AMC系列智能监控单元，简化系统，降低投资，性价比高0　 引言　　随着配电系统的发展，智能配电回路中各种仪表向集成化和网络化发展的方向是越来越清晰。目前单回路集成化的优势已经出现，但是对多个回路的集成还未产生。　　本文将要介绍的是最新开发的AMC系列多回路智能监控单元在智能配电出线回路中的应用。该系列监控单元主要应用于多个配电出线回路的电参量的监测，它将回路中的母线电压、多个配出回路的电流、功率、电能和各个回路的开关状态集中测量、显示、并通讯输出，实现了对监控要求较简单的配电出线回路的集中测量和监视，一个AMC多回路监控单元就能实现上述多个回路的监测功能，大大方便了系统的接线、安装、调试；节约了用户的投资，降低了系统成本等优点，必将引领国内外智能配电领域的发展方向，成为智能配电中出线回路监控系统的发展主流。1　 技术背景　　在传统的智能配电出线回路中，要实现对回路中每个负载的各种电参量的全面监测，一般有以下2种组网方式（以三相为例）：　　方案1：（图1）http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/24/152038p9.jpg图 1　　　　该方案在三相智能配电出线回路中是比较常见的一种方案。在对配电出线回路负载的监控中，用户一般需要监控各路负载的各种电参量，包括每路负载的电流、电压、功率、电能、开关状态等。因此在设计方案时，针对每种电参量，用户需要单独配置可以测量各种电参量的仪表，由图1可以看到，为了监控每路负载，用户必须为每路负载配置1个电流表、1个电压表、1个功率表、1个电能表、1个I/O模块。而且为了实现网络化管理，每个仪表还必须是能够进行通讯的。由图1 可以看出，用于监测每路三相负载的电测仪表达到5个。采用该方案的缺点是需要多个仪表才能监控每路负载的各种电参量，监控路数越多，使用仪表越多，用户安装、维修、管理很不方便。且投资较大。优点是单个仪表出故障不影响对配电回路的其他电参量的监控，测量的精度较高，实时性较强。　　方案2：（图2）http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/24/152058jp.jpg图 2　　该方案在三相智能配电出线回路中也是比较常见的一个方案。该方案较上面方案的先进之处在于，用于监控每个回路电参量的仪表由1个多功能的智能仪表代替了多个仪表，1个多功能仪表集测量电流、电压、功率、电能和开关量输入输出于一体，并可进行组网通讯。该方案的优点是每路负载只需配置1个仪表即可实现对该路负载的所有电参量的测量和控制，组网方便，用户投资较方案1少，安装、维护、管理较为方便，测量的精度较高，实时性较强。缺点是一旦仪表出线故障则无法对该负载继续监控。　　以上2中方案在智能配电出线回路中是常用的，但是，以上2中方案的缺点是显而易见的，投资成本太大是一个主要的缺点。且接线、安装、调试等都不方便。2　 AMC系列智能监控单元技术指标　　AMC系列智能监控单元是针对出线回路中一般回路的监控要求，经过充分调研并结合实际需求开发的多回路智能配电监控装置。该监控单元分为单相和三相2大系列，其型号分类见表1。其技术指标见表2。外型及安装尺寸见图3，一般安装在配电柜内。表 1 　产品型号及功能http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161746lo.jpg表 2 　技术指标http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161757ca.jpghttp://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161813uv.jpg图 33　 AMC系列智能监控单元的设计简介　　AMC系列多回路智能监控单元的原理设计上，采用多个电子切换开关+1个电能计量芯片+1个CPU来实现对多个回路的监测。其原理框图见图4。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/21/104235r4.jpg图 4　　核心器件CPU选用飞思卡尔公司的MC9S08AW32型单片机，它是第一款基于高度节能型S08核的器件，片上资源丰富，抗干扰能力突出。内含32K字节用户程序空间，片上集成2048字节RAM，支持BDM片上调试功能，片内集成看门狗电路。　　电能计量芯片采用ADI公司的高精度三相电能测量芯片ADE7758，适用于各种三相电路（不论三线制或者四线制）中测量有功功率、复功率、视在功率。该IC内嵌了高精度的模数转换器和固定模式的数字处理信号处理器（DSP），具有数字积分、数字滤波和具有众多实用电能监测、计量功能，是新一代高性能全数字电能表的理想芯片。　　电子开关采用双四选一的CD4052高速电子开关。在单片机的控制下，实现在不同电流信号之间的高速切换。　　多路电流信号经电子开关进入电能芯片，结合母线电压即可由电能芯片测得多个回路的各种电参量。4　 AMC系列智能监控单元的应用4.1 典型应用　　图5为AMC系列三相多回路智能监控单元的典型应用图。在应用中，出线回路中的3个三相负载的所有电参量测量都由1个AMC三相多回路监控单元来实现。并带有Modbus通讯输出，供用户远程监测和控制。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/24/152457rk.jpg图 5　　图6为AMC系列单相多回路智能监控单元的典型应用图。在应用中，出线回路中的9个单相负载的所有电参量测量都由1个AMC单相多回路监控单元来实现。并带有Modbus通讯输出，供用户远程监测和控制。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/24/1525120s.jpg图 64.2 应用案例　　图7是江苏某广电大厦0.4kV低压配电出线图。在该设计图中，每个单相负载的电流测量采用CL72-AI（测量单相电流）表来实现，每个三相负载的电流测量由CL72-AI3来实现（测量三相电流）。由图可以看出，该出线回路总共要使用12个仪表。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161826ga.jpg图 7　　　　图8是采用AMC多回路监控单元后，针对图7系统所做的修改。由图8可以看出，1个AMC16-1E9代替了9个CL72-AI，1个AMC16-3E3代替了3个CL72-AI3，大大简化了系统，并可同时检测母线电压、每个出线回路的电能，并可利用通讯接口，实现广电大厦的内部电能计量、考核、管理。http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/161834h1.jpg图 85　 结语　　AMC系列产品的功能强大，单个仪表能够测量多个回路负载的多种电参量。对比图7和图8两种设计方案，采用AMC系列多回路智能监控单元，能够大大简化系统的设计方案，与传统方案相比，降低用户的投资成本，方便了系统的接线、安装、调试、维护等优点。

在汽车智能数字仪表的开发过程中，数字仪表所需要采集的信息量比较多，各种车型的信息参数又差别较大，这些问题的存在给仪表的实车测试和参数标定带来了困难。为了在开发过程中能够快速有效地测试系统的各项功能，提高系统开发效率，我们设计了一套测试系统，它能够模拟产生汽车上的各种参数信息，快速地对设计仪表进行全面的测试，节约台架或实车测试时间，降低测试风险。　　　　系统设计　　　　汽车智能数字仪表测试系统的开发要求针对不同的车型，能够模拟产生出仪表所需的各种采集信号信息，并且能够通过CAN接口与被测仪表进行通信。本文介绍的测试系统包括以下主要功能：车速里程表的脉冲信号模拟产生；　　　　发动机转速表的脉冲信号模拟产生；　　　　车辆燃油表信号模拟产生；　　　　车辆水温表信号模拟产生；　　　　各种车灯、车窗、车门等车身开关信号模拟产生。　　　　数字仪表具有CAN通信接口，作为一个CAN节点，可以与车上CAN网络上的其他节点进行通信。　　　　系统硬件设计　　　　数字仪表测试系统的硬件系统主要包括主控制器、PXI板卡、信号接线盒、数据通信转换板卡、供电电源以及被测试仪表等主要部分。NI提供的PXI模块化板卡设备具有体积小、速度快、易扩展等特点，因此在硬件设计方面我们采用了PxI板卡发生汽车仪表所需的各种信号。汽车数字仪表的里程表和发动机转速表需要采集的是数字脉冲信号，不同的车型由于采用的传感器不同，所输出的脉冲信号高电平从3V～12V不等，为了能够测试设计仪表的信号范围适用性，采用PXI一6624板卡，配合外部供电电路，能够产生仪表所需采集的数字脉冲信号。PXI一6624是工业级隔离的32位定时器／计数器：PXI接口板卡，具有8路隔离的通道，我们采用Couter0和Counterl作为车速表和转速表的脉冲信号提供通道。燃油表和水温表采集的是模拟信号，PXI一6233能够输出4路10V模拟电平信号，PXI一6713能够输出8路10V模拟电平信号，我们选择PXI一6713的2个模拟输出通道作为信号提供通道。由于仪表上的开关量信号比较多，他们之间产生的干扰随着也比较大，我们选用PXI一8528R对仪表的开关量进行控制，PXI一6528是高速隔离的数字I／O通道，输入和输出通道分别独立，有效的抑制了信号之间的干扰。　　　　仪表参数的标定以及作为CAN节点与车上其他CAN节点的数据通信，采用一块数据通信转换卡来完成，该卡的主要功能是完成串口信号一CAN信号之间的转换功能，开发数据通信转换卡的目的一是为了节约成本，二是考虑到大多数PC没有CAN接口。通过这个板卡对被控仪表的特征参数，如车辆的特征系数、传感器的传感系数、发动机的速比以及仪表的一些标定参数等进行设定。由于目标车型不确定，仪表的一些特征参数需要实车测试才能最后标定，所以该板卡可作为以后仪表参数标定用。　　　　系统软件设计　　　　仪表测试系统软件采用NI公司的LabVIEW8．20平台进行设计，本系统采用LabVIEW的图形化程序语言，以一种很直观的方法建立前面板人机界面和程序框图。前面板是用户可见的，类似传统仪器的操作面板，利用工具模板从控制模板中添加输入控制器和输出指示器，控制器和指示器种类可选择。程序框图是支持虚拟仪器实现其功能的核心，对程序框图的设计涉及节点、数据端口和连线的设计。连线代表数据走向，节点则是函数、Ⅵ子程序、结构或代码接口。本测试系统考虑到仪表整体功能测试和模块功能测试的需要，整个系统主要包括界面模块和各个功能测试模块，根据信号类型将仪表功能测试分为：车速表测试模块、发动机转速表测试模块、燃油表测试模块、水温表测试模块、开关量测试模块、CAN通信测试模块以及参数设置模块等主要功能模块。　　　　界面模块　　　　测试平台左侧是各种模块功能测试的切换按键，可以切换到单个功能模块的测试项目。右侧主界面模拟汽车仪表板的显示界面，如车速表、转速表、水温表、燃油表、里程指示以及各种报警和开关信号等信息显示。在进行测试实验中，工作人员通过主界面即可观测到仪表测试的整体功能。　　　　模块测试设计　　　　车速表的测试需要预先了解设定目标车型的特征参数，如车辆特征系数、车速传感器的传感系数等，然后通过数据通信卡(cAN总线信号)将特征参数下载到被测仪表，按照测试要求产生脉冲信号，信号的幅值、频率可以通过手动／自动进行调整，车速信号具备超速报警提示功能，根据设定的超速门限值，高于该门限值时，通过主界面前面板上的超速报警灯闪烁提示。测试过程也可以手动／自动进行，测试结果存档以备查询。　　　　车速表测试模块的设计采用状态机设计模式，主要分为开始、获取参数、手动／自动选择、采集(手动)、检查时间(自动)、输出信号和停止等状态。其中参数的获取主要是获取前面板上特征系数和传感系数的参数值，通常，这两个值在仪表参数标定的时候需要在线修改。检查时间是指按照程序规定的时间输出规定的信号，本系统中采取'V'模式阶梯状的车速变化趋势对仪表进行测试。　　　　发动机转速表测试模块类似于车速表测试模块，区别在于它的特征参数不同，根据特定车型的情况，通过数据通信卡(CAN总线信号)将发动机转速比下载到被测仪表，然后对其进行测试。　　　　燃油表的测试需要预先设定目标车型的燃油测试范围以及燃油门限报警值，通过数据通信卡(CAN总线信号)将参数值下载到被测仪表，然后按照测试要求开始测试跟据设定的燃油门限值，低于该门限值时，通过主界面前面板上的燃油报警灯闪烁提示。测试过程可以手动／自动进行。燃油表的测试采用状态机的设计模式，主要分为开始、获取参数、手动／自动、采集、检查报警、输出信号等状态。水温表的测试同燃油表，在此不做具体说明。　　　　CAN通信测试模块　　　　所有的模块测试之前首先需要对该模块的参数进行初始化，如进行特征系数、传感系数、发动机速比、超速门限、燃油门限、水温门限以及测量范围等参数的设置。数据通信采用CAN协议，鉴于成本方面考虑，我们在LabVIEW上对串口进行操作，然后通过数据转换板卡输出cAN信号，cAN信号直接与被测仪表进行数据通信，因此，需要定义一个简单的CAN通信协议。测试系统作为CAN网络上的一个节点，节点ID号可以根据需求自行设定，数据区域由命令字、数据长度、数据、校验位组成。图6和表1是仪表参数设定CAN通信简单协议。　　　　结语　　　　采用NI系列PxI板卡以及灵活方便的LabVIEW软件平台，使得我们在短期内构建一套汽车数字仪表产品开发、测试、评估多功能于一体的测试平台，通过对实际仪表的测试，结果表明该套测试系统能够快速准确地完成对被测仪表的各项功能测试，并且该系统具备可扩展性，可以很方便地移植到其他产品的测试方案中，为我们后续汽车电子产品的研发积累了测试经验。

最近在用安捷伦1260LC，发现报告只能以标准报告形式出，但是信息不完整，现在想设计一智能模板，然后进行调用，望有调用过智能模板的或是设计过模板并进行过调用的给赐教一下。

2的组合优势。例如，目前已可使用连接到Web的数字万用表和示波器，通过因特网和模式识别软件区别不同的时空条件和仪器仪表的类别特征以及测出临界值，作出不同的特征响应；也可使用分布式数据采集系统代替过去单独使用的数据采集设备，以至可跨越以太网或其他网络，实施远程测量和采集数据，并进行分类的存储和应用。 网络化的智能测量环境将网上各种类型，不同任务的计算机和仪器仪表有机地联系在一起，完成各种形式的任务要求，如在某地采集数据后送往各种需要这些数据的地方，把相同数据按需拷贝多份，送往各需要部门；或者定期将测量结果送往远方数据库保存，供需要时随时调用。而多个用户可同时对同一过程进行监控，例如各部门工程技术人员、质量监控人员以及主管领导人员可同时分别在相距遥远的各地监测、控制同一生产运输过程，不必亲临现场而又能及时收集各方面数据，进行决策或建立数据库，分析现象规律。一旦发生问题，可立即展现眼前或重新配置，或即时商讨决策，立即采取相应措施。 另外，智能重构信息处理技术也将为仪器仪表创造更广阔的活动舞台。结合了计算机与专用集成电路(ASIC)优点的可重构计算机，不仅要根据不同的计算任务对大量的可编程逻辑单元阵列(FPGA)作出灵活的相应配置，其指令级、比特级、流水线级以至任务级的并行计算，使其运行速度达到通用计算机的数百倍以上。 综上所述，随着智能自动化技术应用的日益深入及应用范围与规模的不断扩大，我国的仪器仪表产业的发展水平必将快速迈向更高阶段。 仪器仪表智能自动化的未来前景展望 智能科技在仪器仪表中的应用正日新月异地飞速发展，许多其他领域的新技术也不断融合进来。例如在充分发挥光电束流最高速物性的基础上，智能化日益趋向人脑化。积极地利用人脑机制与生物DNA芯片的有机智能，与电子，光子计算速度的无机智能的高效、能动优势相结合，并使材料智能化，进而与虚拟化交互作用，共同提高。当今又有光互连技术正以极高的时空带宽、极小的电磁干扰和较小的互连功耗等一系列独特的物理性能，克服了电互连技术物理上的本质极限，为动态、灵活、高速、实时地重构网络互连结构，大大提高并行处理能力，开创出一个全新天地。这更将为人类创造出形形色色、开放的人机结合系统，和五光十色的拟人高智能、高效自动化系统奠定牢固基础，从而将人类社会生产力不断推向新的更高境界，使人类生活向着智能世界幸福美好的明天大步迈进！

【作者】： 徐汉臣. 【题名】：智能化散射式浊度仪的设计[J]. 【期刊】：仪表技术. 1995(06) 【年、卷、期、起止页码】：【全文链接】：https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?filename=YBJI199506006&dbcode=CJFD&dbname=CJFD1995&v=CZhDKg3Z9bHLuF2fbFgKa_mCl3kJxn3i79HUVAtoFqnaZRhAOur2X-7B6Q-sg8ip

[font=&]【题名】： SFX-1型智能水质测试仪功能设计介绍[/font][font=&]【全文链接】: https://doc.taixueshu.com/journal/19930027qylskjxb.html#origin=2[/font]

智能变送器现在在生活中的应用越来越广泛了，在目前的油库油罐液位的测量设计中，差压变送器比较流行的是采用雷达液位计或浮球、浮标、钢带式液位计等。雷达液位计虽然精度高但成本也高，而浮标、浮球等液位计，安装、维护比较麻烦。差压式液位计，在锅炉汽包等密闭容器中应用广泛，但测量结果并非真正液位，因此在油罐液位测量的设计鲜有应用。其实油库油罐的精确液位，并不十分重要，用户实际要了解的并不是液位，而是通过测量液位来了解油罐中油品的实际数量（即吨数），从而防止满溢。 智能式变送器是由传感器和微处理器（微机）相结构而成的。它充分利用了微处理器的运算和存储能力，可对传感器的数据进行处理，包括对测量信号的调理（如滤波、放大、A/D转换等）、数据显示、自动校正和自动补偿等， 微处理器是智能式变送器的核心。它不但可以对测量数据进行计算、存储和数据处理，还可以通过反馈回路对传感器进行调节，以使采集数据达到最佳。由于微处理器具有各种软件和硬件功能，因而它可以完成传统变送器难以完成的任务。所以智能式变送器降低了传感器的制造难度，并在很大程主上提高了传感器的性能。目前市场上经营变送器这类产品的仪器仪表供应商还是挺多的，比如北京泰威智达仪表有限公司，安徽华润仪表线缆有限公司，江苏淮安国润仪表有限公司，淮安中翰自动化设备有限公司等。

设计除尘系统时用的测量仪器有吗，测量气体浓度和风速的

[font=&]【题名】：基于STM32的智能水质监测系统的研究和设计[/font][font=&]【全文链接】: https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=2dRWw02s3kyez6PLUdsV-m88iQ6kBDUr8r9mt5FCR0zRGphMJXo86n3K_qEeuEMYKK5Z1LBdaY362lfNHPgk6thPTyzXsvbutnv-4Z8tapT66Er1v_-9EA==&uniplatform=NZKPT&language=gb[/font]

罐区测量仪表工程设计中的选型[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=60744]罐区测量仪表工程设计中的选型[/url]

您还在使用单一的压力标准表吗？你还在为标准表的送检而浪费精力吗？工业飞速发展的时代，计量行业也逐步走上了智能化的道路，对标准器具的选择在精准之上提出了智能、便携等新的需求。华信仪表作为中国计量行业的领头羊，研发生产的HX601B智能压力校验仪已经达到世界水平，远销海内外。一、高智能满足高要求压力校准标准器已经摆脱了指针读数的时代，HX601B智能压力校验仪引领了压力校准标准智能新时代，实现数据补偿、数字通讯、数字校准功能，带有非易失性存储器不怕断电丢失，完全满足您对智能化程度的要求。二、单机多用途，覆盖各种压力测量压力校准器已经不满足于单一压力测量，HX601B智能压力校验仪功能强大，具有压力测量及高精度直流电压、电流测量功能，并且具有DC24V输出功能，可以直接为检压力变送器提供电源。适用于现场及实验室校验精密压力表、普通压力表、压力变送器、压力传感器、数字压力计、血压计和其他压力仪器仪表，以及精密压力测量等。三、衣兜携带超便携便携是工业设备发展的新方向。HX601B智能压力校验仪总体重量不到0.5kg，轻松装包携带。HX601B智能压力校验仪以其强大的功能、军工质量水平赢得了用户的一致好评，大屏幕液晶，读数醒目，9种压力单位，RS232通讯接口，为使用者提供各种便利方式。。 HX601B智能压力校验仪在用户的赞美声中将进一步升级，更加稳定的功能，漂亮外壳设计，在方寸间，尽显华信风采。