箱式變電站溫度監測器上位機設計與實現

趙慶文（西安職業技術學院 陜西 西安　710032）

箱式變電站溫度監測器上位機設計與實現

趙慶文
（西安職業技術學院 陜西 西安710032）

基于構建一個溫度數據采集和管理界面的目的，采用編寫VB程序的方法，并結合調試實驗，將室內溫度監測器經過串口通信傳送給PC機，通過管理界面顯示出來并且加以保存，經過測試基本上達到了設計目標。

箱式變電站；溫度數據；上位機；串口通信；管理界面

本項目主要是為變電站自動化系統設計一款無線溫度監測器，要求將站內溫度采集發射控制器和室內溫度接收上傳控制器放置于變電站站內和監測室室內，可以在不停機狀態，對變電站站內的溫度進行遠程實時監測。

室內溫度接收上傳控制器放置于監測室內，主要由微功率無線模塊電路和串口通信電路組成。將微功率無線模塊接受到的溫度數據傳送給微處理器，微處理器經過處理將溫度值通過溫度顯示電路顯示出來，與此同時將溫度數據通過串口通信電路上傳至上位機。

1　設　計

本文將詳細闡述位于室內上位機溫度采集界面設計的相關內容，主要包括：串口通信程序編寫和室內上位機溫度采集界面的設計調試工作。

1.1VB語言簡介

Visual Basic：是新一代的可視化程序設計語言，其應用程序設計是在一個集成開發環境（IDE）中進行的。有很多與傳統程序設計語言不同的特點，其中最主要的特點有兩個，即可視化界面設計和事件驅動的編程機制。

Visual Basic雖然是面向對象的程序設計語言，是應用面向對象的程序設計方法，把程序和數據封裝起來作為一個對象，并為每個對象賦予應有的屬性，使對象成為實在的東西。通過事件驅動的方式來實現對象的操作，其程序不是按照預定的“路徑”執行，而是在響應不同的事件時，驅動不同的事件代碼，以此來控制對象的行為。

1.2串口通信程序編寫

1.2.1USART的初始化

AVR單片機的串口和計算機串口之間的通信方式屬于異步通信，其主要特點是：異步通信的發送端和接收端通常是由雙方各自的時鐘來控制數據的發送及數據的檢測和接受，發送、接受雙方的時鐘彼此獨立，互不同步；發送端發送數據時，必須嚴格按照所規定的異步傳輸幀的格式，一幀一幀地發送，通過傳輸通道由接受設備逐幀地接受。

發送和接受的雙方都必須采用相同的、一個約定好的串行通信波特率。一旦確定了波特率，那么通信的雙方就必須在相同的波特率下工作。項目中，波特率取9 600 b/s，當異步通信的波特率和數據幀的格式確定后，發送方就按照規定的數據幀格式、規定的位寬度發送數據幀。接收方則以傳輸線的空閑狀態（邏輯“1”）作為起點，不停地檢測和掃描傳輸線，當檢測到第一個邏輯“0”出現時（起始位到達），知道一個數據幀開始了（實現數據同步）。接下來以規定的位寬度，對已知格式的數據幀進行測試，獲得數據幀中各個位的邏輯值。測試到最后的停止位時，如果為規定的邏輯“1”，則說明該數據幀已經結束。

初始化過程包括波特率的設定、數據幀結構的設計和根據需要的接收器或發送器的使能。對于中斷驅動的USART操作，在初始時，全局中斷允許位應該先清0（全局中斷屏蔽），然后再進行USART的初始化 （如改變波特率或幀結構）。重新改變USART的設置應該在沒有數據傳輸的情況下進行。TXC標志位可以用來檢驗一個數據幀的發送是否已經完成，RXC標志位可以用來檢驗是否在接收緩沖中還有數據未讀出。在每次發送前（在寫發送數據寄存器UDR前），TXC標志位必須清0。

下面是編寫的USART初始化程序：

1.2.2數據發送

USART的數據發送是由UCsRB寄存器中的發送允許位TXEN設置。當被TxEN使能時，TXD引腳的通用數字I/O功能將被USART功能代替，作為發送器的串行輸出；傳送的波特率、工作模式和數據幀結構必須先于發送設置完成。如果使用同步發送模式，則內部產生的發送時鐘信號旋加在XCK引腳上，作為串行數據發送的時鐘。由于接收機只向接收機發送數據，數據的接受由計算機來完成，所以不用編寫數據接收程序。

下面是編寫的數據發送程序：

1.3上位機VB程序設計編寫此程序為上位機界面的VB程序，波特率設置為：9.6kb/s，

其中溫度采集頻率可由定時器2來調整，比如：If（（Minute

這段程序溫度采集頻率為每5分鐘采集一次，也就是一個小時采集12次，而通過改變Minute（Time）個數來改變采集頻率。

2　實　現

2.1上位機調試

室內溫度接收器將溫度數據上傳至上位機，上位機利用VB編制的用戶界面顯示保存溫度數據的工作。溫度的采集頻率可由VB程序調整，硬件調試情況如圖1所示，用戶界面調試情況如圖2所示。

圖1　上位機調試

圖2　用戶界面調試

上位機的調試工作當時時間為14點50分00秒，結束時間為16點00分00秒，在70分鐘里，總共采集了15個時間點的實時溫度值。

2.2數據分析

實驗結束后，通過對自動保存在D盤根目錄下temperature文件夾下的temperature1.txt文件查閱，文件中記錄了15個時間點的實時溫度值，實時溫度值如下：

表1　15個時間點的實時溫度值

3　結　論

經過3天的實地測試，基本上達到了設計要求，進行站內溫度實時監測試驗，每五分鐘采集一次站內溫度，采集頻率可由VB程序具體調整。本次試驗在變電站站內放置溫度發射器，在監測室室內放置溫度接收器和上位機，對溫度發射器與溫度接收器和上位機的結合進行有效的檢測，對無線溫度監測器的開發和可靠性都提供了依據。

［1］張洪潤，張亞凡，鄧洪敏．傳感器原理及應用［M］．北京：清華大學出版社，2008．

［2］吳曉峰，陳大才．射頻識別技術［M］．3版.北京：電子工業出版社，2006．

［3］趙振兵，高強，李然，等.紅外測溫在變電站遠程圖像監控系統中的實現［J］.電力系統通信，2005，26（150）:27-32.

［4］湯健.淺談分布式光纖感溫線預警系統新技術在變電站中的應用［J］.內蒙古石油化工，2005（6）:14-17.

［5］錢祥忠.高壓開關柜內接頭溫度在線測溫系統的設計［J］.儀器技術與傳感器，2007（2）:73-75.

［6］隋曉杰，宋守信.新型數字式電纜溫度檢測系統的設計與應用［J］.內蒙古電力技術，2005，23（5）:29-31.

［7］白莉媛，錢進，張翼飛，等.基于AT89C51單片機的電纜接頭溫度監測系統［J］.計算機與數學工程，2007，35（8）:134-136.

［8］張家偉.變電站高壓開關柜接點溫度在線測溫系統研究［D］.北京：華北電力大學.

［9］劉歆，王洪禮，高強，等.高壓變電站無線測溫預警系統設計［C］//第二屆全國先進制造裝備與機器人技術高峰論壇，成都，2007（10）:114-118.

Substations temperature monitor PC design and implementation

ZHAO Qing-wen
（Xi’an Vocational and Technical College，Xi’an 710032，China）

Based on the purpose of a temperature data acquisition and management interface，prepared using VB program，combined with experiment，the indoor temperature monitor through the serial communication to PC，through the management interface display and save them，after the test basically achieved design goals.

box-type substation；temperature data PC；serial communication；management interface

TN98

A

1674－6236（2016）11-0115-03

2015-06-24稿件編號：201506216

西安職業技術學院2014年度基金項目（2014QN01）

趙慶文（1981—），男，河南商丘人，碩士，講師。研究方向：電氣自動化教學，電氣控制技術。