一種表面多點溫度監(jiān)測的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)溫度采集技術領域，尤其涉及一種表面多點溫度監(jiān)測的方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]溫度是儀器設備能夠正常工作的重要指標之一。除去冷凍箱、溫箱這些以溫度控制為目的的設備必須要求精確的溫度控制外，應用于其他領域的工農(nóng)業(yè)設備、醫(yī)療儀器或者最基礎的電路元器件，也只有在限定的溫度范圍內(nèi)才能夠正常工作。因此，溫度檢測具有十分重要的意義。公布號為CN101852652A的中國專利申請，公開了一種多點溫度采集系統(tǒng)及其采集方法，包括多個一線總線式溫度傳感器DS18B20、PIC、RS232、液晶顯示裝置和PC電腦主控機。PC機控制溫度轉(zhuǎn)化，并可以在計算機界面顯示多點溫度。公布號為CN103630260A的中國專利申請，公開了一種下位溫度采集終端系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括單片機MSP430F149、液晶顯示電路、熱敏電阻電路NTC、以及單片射頻收發(fā)器nRF24L01，可以實現(xiàn)多點溫度檢測和遠程無線控制。以上兩種溫度采集方式，只能顯示儀器設備表面的溫度檢測點處的溫度值大小，對溫度檢測點外的溫度情況一無所知，溫度檢測不全面且無法進行精密的溫度控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種表面多點溫度監(jiān)測的方法和系統(tǒng)，通過采集被監(jiān)測表面的溫度監(jiān)測點處的溫度值，對溫度監(jiān)測點的溫度變化情況合理預測，有助于進行精密的溫度控制。
[0004]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0005]第一方面，提供一種表面多點溫度監(jiān)測的方法，包括:
[0006]多個溫度傳感器分別間隔預設采樣周期采集對應于溫度監(jiān)測點的溫度值，并將該溫度值傳輸至處理器；
[0007]處理器根據(jù)接收到的多個溫度值進行溫度階躍響應曲線的擬合，以獲得多個溫度監(jiān)測點對應的被監(jiān)測表面的溫度階躍響應曲線。
[0008]其中，所述溫度階躍響應曲線的擬合，包括具有滯后性質(zhì)的一階慣性環(huán)節(jié)的數(shù)學模型的建立；
[0009]所述數(shù)學模型為G(s)為溫度傳遞函數(shù)，K為比例系數(shù)，τ為延時時間常數(shù)，s為微分控制算子，e~ (- τ s)為純延遲環(huán)節(jié)部分，T為慣性時間常數(shù)。
[0010]其中，所述溫度傳感器為紅外溫度傳感器。
[0011 ] 其中，所述多個溫度傳感器分別間隔預設采樣周期采集對應于溫度監(jiān)測點的溫度值，并將該溫度值傳輸至處理器；包括:
[0012]多個溫度傳感器分別間隔預設采樣周期采集對應于溫度監(jiān)測點的溫度值，并將該溫度值傳輸至處理器，多個所述溫度監(jiān)測點分別位于按縱橫線繪制而成的正交網(wǎng)格線的交占.
[0013]處理器根據(jù)接收到的多個溫度值和預設的與該多個溫度值分別對應的溫度監(jiān)測點的位置信息，獲得多個溫度監(jiān)測點對應的被監(jiān)測表面的溫度密度圖，所述溫度密度圖通過對多個溫度值和多個位置信息形成的溫度值矩陣進行插值算法而獲得。
[0014]其中，所述多個溫度傳感器分別間隔預設采樣周期采集對應于溫度監(jiān)測點的溫度值，并將該溫度值傳輸至處理器之后，還包括:
[0015]處理器根據(jù)接收到的多個溫度值，獲得多個溫度監(jiān)測點對應的被監(jiān)測表面的平均溫度，所述平均溫度=接收到的溫度值之和/接收到的溫度值對應的溫度監(jiān)測點的個數(shù)之和。
[0016]其中，所述多個溫度傳感器分別間隔預設采樣周期采集對應于溫度監(jiān)測點的溫度值，并將該溫度值傳輸至處理器之后，還包括:
[0017]當任意一個溫度值處于預設安全溫度范圍之外，處理器啟動報警器，以便發(fā)出報
自目 IR ;ΟΛ。
[0018]其中，所述多個溫度傳感器分別間隔預設采樣周期采集對應于溫度監(jiān)測點的溫度值，并將該溫度值傳輸至處理器之后，還包括:
[0019]當平均溫度值處于預設安全平均溫度范圍之外，處理器啟動報警器，以便發(fā)出報
自目 IR ;ΟΛ。
[0020]其中，所述以獲得多個溫度監(jiān)測點對應的被監(jiān)測表面的溫度階躍響應曲線之后，還包括:
[0021]處理器保存被監(jiān)測表面的溫度數(shù)據(jù)；或，
[0022]處理器將被監(jiān)測表面的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至顯示屏以便顯示；或，
[0023]處理器將被監(jiān)測表面的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至顯示屏以便通過⑶I界面顯示。
[0024]第二方面，提供一種表面多點溫度監(jiān)測的系統(tǒng)，包括多個溫度傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)，所述溫度傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)連接，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括處理器，
[0025]多個溫度傳感器，用于分別間隔預設采樣周期采集對應于溫度監(jiān)測點的溫度值，并將該溫度值傳輸至處理器；
[0026]處理器，用于根據(jù)接收到的多個溫度值進行溫度階躍響應曲線的擬合，以獲得多個溫度監(jiān)測點對應的被監(jiān)測表面的溫度階躍響應曲線。
[0027]其中，所述溫度階躍響應曲線的擬合，包括具有滯后性質(zhì)的一階慣性環(huán)節(jié)的數(shù)學模型的建立；
[0028]所述數(shù)學模型為G(s) = Κ.e~(-TS)/(Ts+1)，其中，G(s)為溫度傳遞函數(shù)，K為比例系數(shù)，τ為延時時間常數(shù)，s為微分控制算子，e~ (- τ s)為純延遲環(huán)節(jié)部分，T為慣性時間常數(shù)。
[0029]其中，所述溫度傳感器為紅外溫度傳感器。
[0030]其中，所述監(jiān)測系統(tǒng)還包括托架，所述托架上設置多個用于固定溫度傳感器的固定孔，所述固定孔和溫度傳感器一一對應，每個所述固定孔分別位于按縱橫線繪制而成的正交網(wǎng)格線的交點；
[0031]多個溫度傳感器分別按預設順序固定于托架的固定孔后，還用于分別間隔預設采樣周期采集對應于溫度監(jiān)測點的溫度值，并將該溫度值傳輸至處理器，
[0032]處理器，還用于根據(jù)接收到的多個溫度值和預設的與該多個溫度值分別對應的溫度監(jiān)測點的位置信息，獲得多個溫度監(jiān)測點對應的被監(jiān)測表面的溫度密度圖，所述溫度密度圖通過對多個溫度值和多個位置信息形成的溫度值矩陣進行插值算法而獲得。
[0033]其中，所述處理器，還用于根據(jù)接收到的多個溫度值，獲得多個溫度監(jiān)測點對應的被監(jiān)測表面的平均溫度，所述平均溫度=接收到的溫度值之和/接收到的溫度值對應的溫度監(jiān)測點的個數(shù)之和。
[0034]其中，所述托架包括架體平面和架體軸，所述架體平面和架體軸正交連接，所述架體平面設置25個固定孔，所述固定孔為圓口凹孔。
[0035]其中，所述托架包括架體平面和架體軸，所述架體平面和架體軸正交連接，所述架體平面的表面形狀為30cmX30cm的正方形。
[0036]其中，所述監(jiān)測系統(tǒng)還包括監(jiān)測子系統(tǒng)，所述處理器為上位機，所述上位機和所述監(jiān)測子系統(tǒng)電性連接，所述托架和所述監(jiān)測子系統(tǒng)可拆卸連接。
[0037]其中，所述監(jiān)測子系統(tǒng)包括單片機和多個用于控制每個溫度傳感器的電路通斷的溫度傳感器選擇開關，所述溫度傳感器選擇開關和溫度傳感器一一對應，所述溫度傳感器選擇開關和單片機連接。
[0038]其中，所述單片機為PIC16型的單片機，所述監(jiān)測子系統(tǒng)還包括A/D擴展電路，所述A/D擴展電路和單片機連接。
[0039]其中，所述單片機為ARM型的單片機或DSP型的單片機。
[0040]其中，所述監(jiān)測子系統(tǒng)還包括報警電路，所述報警電路和單片機連接，所述報警電路包括報警器，所述報警器為蜂鳴器。
[0041]其中，所述監(jiān)測子系統(tǒng)還包括電源電路，所述電源電路和單片機連接。
[0042]其中，所述監(jiān)測子系統(tǒng)還包括顯示電路，所述顯示電路和單片機連接，所述顯示電路包括IXD顯示屏。
[0043]其中，所述監(jiān)測子系統(tǒng)還包括串口通信電路，所述串口通信電路的一端和單片機連接，串口通信電路的另一端和上位機連接。
[0044]其中，所述監(jiān)測子系統(tǒng)包括一箱體，所述箱體的一表面設置控制面板、多個溫度傳感器工作指示燈、用于設定報警溫度的報警溫度設定按鈕和用于顯示設定的報警溫度的報警溫度顯示數(shù)碼管，所述報警溫度設定按鈕和報警溫度顯示數(shù)碼管均和單片機連接，所述IXD顯示屏和多個所述溫度傳感器選擇開關設置于控制面板，每個溫度傳感器工作指示燈均和一個溫度傳感器選擇開關電性連接，當溫度傳感器選擇開關接通對應的溫度傳感器的電路，則對應的溫度傳感器工作指示燈點亮，當溫度傳感器選擇開關切斷對應的溫度傳感器的電路，則對應的溫度傳感器工作指示燈熄滅。
[0045]其中，所述監(jiān)測子系統(tǒng)包括一箱體，所述箱體的一表面設置電源電路接口，所述電源電路接口和所述電源電路連接。
[0046]其中，所述監(jiān)測子系統(tǒng)包括一箱體，所述箱體的一表面設置串口通信接口，所述串口通信接口和所述串口通信電路連接。
[0047]其中，所述箱體的另一表面設置溫度傳感器接口，每個溫度傳感器接口通過導線和一溫度傳感器連接。
[0048]其中，所述監(jiān)測子系統(tǒng)包括一箱體，所述箱體為六面箱體，所述六面箱體的上端設置固定槽，所述架體軸和固定槽配合固定，架體平面可繞架體軸旋轉(zhuǎn)，所述架體軸可沿固定槽的中心軸旋轉(zhuǎn)。
[0049]本發(fā)明的有益效果在于:一種表面多點溫度監(jiān)測的方法和系統(tǒng)，包括多個溫度傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)，所述溫度傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)連接，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括處理器，多個溫度傳感器分別間隔預設采樣周期采集對應于溫度監(jiān)測點的溫度值，并將該溫度值傳輸至處理器；處理器根據(jù)接收到的多個溫度值進行溫度階躍響應曲線的擬合，以獲得多個溫度監(jiān)測點對應的被監(jiān)測表面的溫度階躍響應曲線。溫度階躍響應曲線能夠提前