南浦大桥温度实时采集系统的研制PPT课件
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温度和温标详解ppt课件
系统间的相互作用
力学平衡
具有一种相同 的力学性质
10oC
压强 5atm
静电平衡
具有一种相同 的电学性质
电势
++ +
热平衡 特征 温度相等
k 50oC 6atm
绝热 -----
具有一种相同 的热学性质
温度
200OC
10OC
绝热
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
对于一个封闭系统，在经过相当长的时 间后，系统整体的宏观性质将不随时间而变 化、且具有确定的状态
——平衡状态，简称平衡态。 特点：
系统的所有性质都不随时间变化
0oC 60oC 2atm 5atm
绝热
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
怎么办？后来，华伦海特改进了他创立的温标，把冰、水、氯化铵和氯化钠
的混合物的熔点定为零度，以0°F表示之，把冰的熔点定为32°F，把水的
沸点定为212°F，在32→212的间隔内均分180等分，这样，参考点就有了
较为准确的客观依据。这就是现在仍在许多国家使用的华氏温标[1]，华氏
温标确定之后，就有了华氏温度(指示数)。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
在25℃左右的室内，将一只温度计从酒精中拿出， 观察它的示数变化情况是（ D ）
A．温度计示数上升 B．温度计示数下降 C．温度计示数不变 D．示数先下降后上升
力学平衡
具有一种相同 的力学性质
10oC
压强 5atm
静电平衡
具有一种相同 的电学性质
电势
++ +
热平衡 特征 温度相等
k 50oC 6atm
绝热 -----
具有一种相同 的热学性质
温度
200OC
10OC
绝热
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
对于一个封闭系统，在经过相当长的时 间后，系统整体的宏观性质将不随时间而变 化、且具有确定的状态
——平衡状态，简称平衡态。 特点：
系统的所有性质都不随时间变化
0oC 60oC 2atm 5atm
绝热
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
怎么办？后来，华伦海特改进了他创立的温标，把冰、水、氯化铵和氯化钠
的混合物的熔点定为零度，以0°F表示之，把冰的熔点定为32°F，把水的
沸点定为212°F，在32→212的间隔内均分180等分，这样，参考点就有了
较为准确的客观依据。这就是现在仍在许多国家使用的华氏温标[1]，华氏
温标确定之后，就有了华氏温度(指示数)。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
在25℃左右的室内，将一只温度计从酒精中拿出， 观察它的示数变化情况是（ D ）
A．温度计示数上升 B．温度计示数下降 C．温度计示数不变 D．示数先下降后上升
温度检测系统 PPT课件
3 主要器件简介
• DS18B20简介 温度传感器DS18B20是单总线数字温度
传感器，无需外加A/D 即可输出数字量, 把 温度信号直接转换成串行数字信号供微机 处理，并且它只有三个管脚，与单片机连 接电路非常简单。该系统的DS18B20分辨率 采用默认值12位，精度为0.0625，温度量值 乘以精度就所测的温度值。
键盘控制
DS18B20 温度获取
STC12C5A08S2 主控模块
报警模块
显示模块
系统工作流程：系统上电后，若一切工作正常，实时采集温 度数据，并对数据处理，既转换成温度值并通过数码管显示， 转换的温度与所设置的最高温度值与最低温度值进行比较，如 果测得当前温度超限，蜂鸣器就一直蜂鸣。通过按键可以设置 最高温度和最低温度。此系统可以测温范围-55℃-125℃。
•
EA/VPP(31脚)
I/O端口引脚：连接单片机和外部设备，实 现数据的输 入/ 输出
P0.0—P0.7(39脚—32脚)：P0端口 P1.0—P1.7(1脚—8脚)：P1端口 P2.0—P2.7(21脚—28脚)：P2端口 P3.0—P3.7(10脚—17脚)：P3端口
R 0 TSR 2 7 R4 R 0 7 4 F u 1 0 1R TSPS-WS CCV
单电机最小电路—复位与时钟电路
复位电路
RST——复位输入。确定单片机工作的起始状 态，完成其自启动过程。当振荡器工作时RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片 机复位。
2
1LATX2LATX ? LATXY F F p p 21 0 0 3 C3C
1
时钟电路
时钟电路向单片机提供一个正弦波信号作为单片机工作的 时间基准，决定单片机的工作速度。晶振提供的时钟频率 越高，单片机速度就越快。 STC12C5A08S2单片机的时钟产生方法有两种，内部时钟方 式和外部时钟方式。本设计采用内部时钟方式，利用芯片 内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2引脚上外接定时元件， 内部的振荡电路便产生自激振荡。振荡晶体可在1.2MHZ到 12MHZ之间选择。电容值无严格要求，但其取值对振荡频 率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度有少许影响， CX1、CX2可在20pF到100pF之间取值本设计中，振荡晶体选 择12MHZ,电容选择30pF。
项目十路温采集监控系统PPT教案
时间转换的话，DS18B20将在总线上输出“0”，若温度转换完成，则输 出“1”。 例如：向DS18B20写一个字节0x44，就可以启动DS18B20进行温度转换， 代码与实现跳过读序列号操作代码一样。
第22页/共33页
存储器操作命令
Recall EEPROM[B8h]
这条命令把报警触发器里的值拷回暂存器。 这种拷回操作在DS18B20上电时自动执行，这
通过单线总线端口访问DS18B20的协议主 要包括
初始化； ROM操作命令； 存储器操作命令及执行/数据。
第10页/共33页
初始化
和DS18B20之间的任何通讯都需要以初始化序列开始。
初始化序列包括一个由总线控制器发出的复位脉冲和跟 有其后由从机发出的存在脉冲。
DS18B20初始化代码如下：
字节6
1 2 3
EEGNPD ROM，后者存放8位高CRC产温生器 度和低
字节7
I/O
DQ
温度触发器TH、TL和配置寄存器。
字节8
温度传感器
配置寄存器 用于内部计算 用于内部计算 用于内部计算
CRC
第8页/共33页
EEPROM TH/用户字节1 TL/用户字节2
配置寄存器
配置寄存器
配置寄存器字节各位的意义如下：
1. void Init_DS18B20(void)
2.
{
3. DQ = 1;
4. Delay(8);
5. DQ = 0;
6. Delay(80);
7. DQ = 1;
//DQ复位 //稍做延时 //单片机将DQ拉低 //精确延时大于480us //拉高总线，释放总线
8. Delay(14);
9. Delay(20);
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存储器操作命令
Recall EEPROM[B8h]
这条命令把报警触发器里的值拷回暂存器。 这种拷回操作在DS18B20上电时自动执行，这
通过单线总线端口访问DS18B20的协议主 要包括
初始化； ROM操作命令； 存储器操作命令及执行/数据。
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初始化
和DS18B20之间的任何通讯都需要以初始化序列开始。
初始化序列包括一个由总线控制器发出的复位脉冲和跟 有其后由从机发出的存在脉冲。
DS18B20初始化代码如下：
字节6
1 2 3
EEGNPD ROM，后者存放8位高CRC产温生器 度和低
字节7
I/O
DQ
温度触发器TH、TL和配置寄存器。
字节8
温度传感器
配置寄存器 用于内部计算 用于内部计算 用于内部计算
CRC
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EEPROM TH/用户字节1 TL/用户字节2
配置寄存器
配置寄存器
配置寄存器字节各位的意义如下：
1. void Init_DS18B20(void)
2.
{
3. DQ = 1;
4. Delay(8);
5. DQ = 0;
6. Delay(80);
7. DQ = 1;
//DQ复位 //稍做延时 //单片机将DQ拉低 //精确延时大于480us //拉高总线，释放总线
8. Delay(14);
9. Delay(20);
高速铁路桥梁温度监测与预警系统设计
高速铁路桥梁温度监测与预警系统设计随着高速铁路建设的不断推进，桥梁作为重要的交通枢纽之一，其安全性和可靠性变得越来越重要。
而桥梁的温度是影响其安全运行的重要因素之一。
因此，设计一套高效的桥梁温度监测与预警系统，对于确保高速铁路桥梁的安全运行具有重要意义。
一、桥梁温度监测系统功能及要求1. 实时采集温度数据：监测系统应具备实时采集桥梁温度数据的功能，通过温度传感器实时记录桥梁的温度变化，确保数据的准确性和及时性。
2. 数据传输与存储：监测系统应具备数据传输和存储功能，可以将采集到的桥梁温度数据传输给后台服务器，并对历史数据进行存储，以便后续数据分析和研究。
3. 温度数据分析与处理：监测系统应具备温度数据的分析和处理功能，通过对历史温度数据的分析，可以了解桥梁温度的变化规律，并对可能引发桥梁损害的温度异常进行预警。
4. 温度预警与报警系统：监测系统应具备温度预警与报警系统，当温度异常超出设定的阈值范围时，监测系统能够及时发出预警信号，提醒相关部门和工作人员采取相应的措施。
二、桥梁温度监测系统的设计方案1. 温度传感器的选择：根据实际需要，选择适合桥梁温度监测的传感器。
考虑到桥梁的复杂环境和温度变化范围较大的特点，宜选择能够较好地适应这些环境的传感器，如光纤传感器、电阻温度计等。
2. 数据传输与存储方案：选择合适的通信方式，将采集到的温度数据传输给后台服务器。
可以采用有线或无线通信技术，如以太网、无线传感网等。
同时，需要选择合适的数据库或存储设备，对温度数据进行存储和管理。
3. 温度数据分析与处理方案：选择合适的数据分析与处理方法，对采集到的温度数据进行分析。
可以采用数据挖掘、机器学习等技术，通过建立温度变化模型，检测温度异常，并对可能造成损害的异常进行预警。
4. 温度预警与报警系统方案：基于温度异常检测的结果，建立相应的预警与报警系统。
当温度异常超过设定的阈值范围时，系统能够及时发出声音、灯光等预警信号，并将预警信息传输给相关部门和责任人员，以便及时采取应对措施。
温度检测方法及仪表PPT课件
例
用S型热电偶测温，热电偶的冷端温度t0=20℃，测得热电势
为7.32 mv，求被测对象的实际温度t 。
解
由分度表查得 E (20,0 ) = 0.113 mv
则 E (t, 0) = E (t, t0)+E (t0, 0) = 7.32 + 0.113
= 7.434 mv
再查分度表得其对应的被测温度t = 808℃
温度检测方法及仪表
本 ➢温度检测方法
节 主
❖应用热膨胀测温
要
❖应用工作物质的压力随温度变化的原理测温
内
❖应用热电效应测温
容
❖应用热电阻原理测温
❖应用热辐射原理测温
➢温度检测仪表
❖热电偶温度计 ❖热电阻温度计 ❖温度变送器
温度检测方法及仪表
➢温度检测的基本知识
温度：反映了物体冷热的程度，与自然界中的各种物理和化学过 程相联系。
热敏电阻
（负温度系数热敏电阻 NTC ）
电阻温度系数约为铂电阻的4～9倍，且本身电阻值较高。半导体 热敏电阻的电阻-温度特性呈非线性，并且稳定性和互换性差。
温度检测方法及仪表
热电阻结构
6 5 4
温度检测方法及仪表
测温元件安装注意事项 插入深度要求 测量端应有足够的插入深度，应使保护套管的测量端超过管 道中心线5~10mm。 插入方向要求 保证测温元件与流体充分接触，最好是迎着被测介质流向插 入，正交90°也可，但切勿与被测介质形成顺流。
热电偶冷端暴露于空间，受环境温度影响 热电极长度有限，冷端受到被测温度变化的影响
解决方法
把热电偶的冷端延伸到远离被测对象且温度比较稳定的地方 造成浪费 选用一种具有和所连接的热电偶相同的热电性能，其材料又是廉价金属导线
温度检测系统课件
高温热电偶
中温热电偶
低温热电偶
图6-6 热电偶的结构 1—接线盒；2—保护套管；
3—绝缘管；4—热电极
任务认识温度传感器
1)普通型热电偶 其特点如下
(1)绝缘管是为防止两根热电极之间以及热电极与保护套之间短 路而设置，形状一般为圆形、椭圆形，中间开有单孔、双孔、四孔、六 孔，材料视其使用的热电偶类型而定。
温度是表征物体冷热程度的物理量，为了定量地描述温度的高低， 必须建立温度标尺，即温标。 温标就是温度的数值表示。各种温度计和 温度传感器的温度数值均由温标确定。历史上提出过多种温标，如早期 的经验温标(摄氏温标和华氏温标)、理论上的热力学温标和当前世界 通用的国际温标。热力学温标确定的温度数值为热力学温度(符号为T), 单位为开尔文(符号为K)。
任务认识温度传感器
技能目标
通过实践操作和训练理解，初步认识热电阻式传感器及其检测适应 性，了解工业中常用的各种温度传感器使用方法和一般规程。
任务认识温度传感器
一、热电阻式温度传感器
热电阻是利用导体的电阻随温度变化而变化的特性检测温度的。 目前应用得较多的热电阻材料有铂和铜等。
因此要求作为检测用的热电阻材料必须具备以下特点
任务认识温度传感器
(R。=100Ω,0℃~100℃,
10- ℃—)
0
1
温度/℃
0
100 100.39
10
103.9 104.29
20
107.79 108.18
30
111.67 112.06
40
115.54 115.93
50
119.4 119.78
60
98.34 100.01
70
114.72 116.32
建筑环境测试技术温度测量课件PPT课件
3.热力学温标
T1 Q1
卡诺 热机
Q0
T0
Q1：卡诺热机从高 温热源吸收热量； Q0：卡诺热机向低 温热源放出热量
假设一卡诺热机工作在温 度为T0的低温热源和未知 温度热源的高温热源之间， 如果该卡诺热机向低温热 源放出的热量为Q0 ，从高 温热源吸收的热量为Q1 ， 那么高温热源的温度为
T1 = Q1/Q0 ·T0
镍铬-康铜
E
铂铑13-铂
R
铁-康铜
J
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第45页/共80页
（二）热电偶的结构类型
1.普通工业热电偶 • 结构：热电极，绝缘套管，接线盒，保
护套管
第46页/共80页
2.凯装热电偶
结构：热电极，绝缘材料，保护套管
特点：测量端热容量 小，动态响应快，机 械强度高，挠性好， 耐高压，耐振动，寿 命长，适用各种工业 测量。
B
T
TN
A
B
T0
A
EAB(T,T0 ) EAB(T,TN ) EAB(TN ,T0 )
第38页/共80页
• 结论（1）已知热电偶在某一冷端温度下进行分度，只要引入适当的修正就 可在另一冷端温度下使用。
• 热电偶分度表中冷端温度为0℃，在实际测量中若热电偶的冷端温度为20℃， 则可应用中间温度定律进行计算。
t n (t ta )
n: 露出液体部分所占的刻度数，: 工作液体
对玻璃的相对体膨胀系数（汞0.00016，洒 精0.000103），t: 温度计的示值，ta: 露出液 柱部分所处的环境温度
某水银温度测量水温为90℃，插入处刻 度为10℃，环境温度为10 ℃，则测量误 差为-1.024℃
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上海浦江桥隧大桥管理有限公司南浦分公司QC活动小组
2014年4月
小组简介
名称 类型
南浦QC小组 创新型
人数 成立日期
10 2005-9-26
注册号
NP2005-0901
课题注册号
DQGS-1301
本课题动日期 培训情况
2012-11-15—2013-3-30
小组成员均已接受相应TQM知识培训， 出勤率100%
桥面 结冰
准确 监控温度
及时 排除积雪
上海浦江桥隧大桥管理有限公司南浦分公司QC活动小组
2014年4月
目标设定
路面温度与气温不一致，在启动预案时，需要根据路面温度 状况来判断，目前主要是巡视车上桥通过红外线测温仪进行路面
温度采集，但这种设备在低温区域的测量值偏差较大，对预案的
及时启动融雪剂用量控制产生影响，并可能存在延时的各种问题。
序
末端因素
号
验证依据
验证方法
1
人员培训不到位
抽查操作人员单独操作过程，检查错误率 现场调查
2 中控人员读数不及时 抽查操作人员单独操作过程，检查每位操 现场调查 作人员平均观察时间
3 温度采集器灵敏度精度不 市面上主流温度感应装置性能进行对比试 现场试验
足
验
4 采集器埋设深度影响采集 将温度采集器埋设在不同路面层及路面深 现场调查
上海浦江桥隧大桥管理有限公司南浦分公司QC活动小组
2014年4月
活动开展情况 提出方案
方案二、设计一套天气预报收集系统，判断温度变化 该方案考虑设计一套天气预报收集系统，在线收集各主要天气预报
网站的实时温度变化信息，科学计算出一个较为可靠的温度值并换算成 桥面温度，中控员每5分钟抽取一次温度数据，当桥面温度到达冰点时， 立刻启动应急预案。这个方案无需浪费人力物力，也可以实时得到温度
面实时温度,在计算机上显示现场的即时温度,为 管理人员提供参数、判断依据,同时可根据温度 的曲线分析温度变化趋势,供中控人员作出合理 判断。这个方案可以提供准确的桥面温度信息， 因为所提供的温度信息是实时的，可以避免因 观察路面状况而延误应急预案的启动。
上海浦江桥隧大桥管理有限公司南浦分公司QC活动小组
2014年4月
目标设定
目标
研究设计一种新方法，提高检查桥面状况的效率，减少 应急预案启动的延时至15分钟以内。
上海浦江桥隧大桥管理有限公司南浦分公司QC活动小组
2014年4月
活动开展情况 提出方案
方案一、增加路面巡视频率 从每小时上桥观察路面状况一次，增加到每半个小时巡
视一次，并要求巡视人员降低车速，增加在桥面观察时间。 在试验这个方案时我们发现，该方案可以得到较为准确直观 的结果，但于此同时，需要投入较多的人力和物力，而且难 以做到完全避免延时。
上海浦江桥隧大桥管理有限公司南浦分公司QC活动小组
2014年4月
QC小组组织分工表
组长 王顷禾
小组简介
顾问 陆敏强
质量 陈仲
协调 张博
质量 吴一辉
质量 陈高枫
资料 安冬明
统计 韩震
组员 姜华
组员 邱勤思
上海浦江桥隧大桥管理有限公司南浦分公司QC活动小组
2014年4月
活动阶段 P阶段
D阶段 C阶段
2014年4月
活动开展情况 确定最佳方案
不可行 方案一
方案二
不可行
方案三 可行
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2014年4月
活动开展情况 制定对策
概要流程图
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2014年4月
活动开展情况 制定对策
1、因果分析 针对方案中的每一个步骤，小组成员运用“头脑风暴法”，从
变化信息，似乎是较为合适。但在方案初步考察实施时我们发现，提供
实时天气预报的网站，其地区精度最多只能到区一级，而我们需要南浦 大桥范围内的温度实时变化情况，而这是难以寻找到的数据。
上海浦江桥隧大桥管理有限公司南浦分公司QC活动小组
2014年4月
活动开展情况 提出方案
方案三、设计温度采集系统从桥面采集温度 考虑在主桥路面下埋设温度传感器,采集路
采用新方法提高南浦大桥 冰雪天科学处置功效
上海浦江桥隧大桥管理有限公司南浦分公司QC活动小组
2014年4月
课题背景
近年来，上海市极热极寒的天气逐渐增多，冬天时节，往往要经 历几场大雪，而每当冰雪天来临桥上出现积雪时，南浦大桥都会启动 应急预案，做好路面播撒融雪剂的准备。观察到从桥上出现积雪到上 桥进行处置，往往存在一定的延时，如果能够预测桥面何时出现积雪， 就可以有效避免这种延迟。因此，QC小组针对如何研究设计一种新 方法，提高应急响应速度并科学控制融雪剂播撒，开展了此次小组活 动。
“人”、“机”、“料”、“法”、“环”等五个方面，来考虑对方 案在实施过程中可 能遇到的问题进行了预测分析，利用“因果分析 图”得到末端因素。
上海浦江桥隧大桥管理有限公司南浦分公司QC活动小组
2014年4月
活动开展情况 制定对策
为找出主要原因，小组运用理论分析与现场调查相结合的方法， 对因果分析图中的8条末端原因进行逐条确认，并制定要因确认计划表：
温度值
度，观察温度值采集变化情况
5 采集器埋设位置影响采集 精度
测算埋设不同位置对温度值的影响
现场试验
6 风力、湿度等对路面积雪 检查以往资料，观察风力、湿度对路面积 现场调查
影响
雪是否有影响
7 过往车辆碾压对路面积雪 检查以往资料，观察车流量大小与温度对 现场调查
活动次数 2
3
小组简介
活动内容 目标设定
出勤率 100%
提出方案并确定最佳方案，制 定对策表
90%
7
按对策进行实施
90%
2
检查实施的效果
100%
A阶段
2
明确巩固措施，找出遗留问题 并整改落实。
100%
上海浦江桥隧大桥管理有限公司南浦分公司QC活动小组
2014年4月
选题理由
冰雪天气时，桥面容易发生积雪或结冰，需要快速反应处置， 启动应急预案，以保障桥面通行安全。由于融雪剂需要时间准备， 因此，需要采取有效的方法，提前发现并预测路面状况的变化， 从而保障大桥安全运营。
我们对应急预案每个步骤所需时间统计如下：
序 号
工作内容
所需时间
1
巡视车巡视桥面，检查路面状况，测量桥 测温不准，平均每
面温度
次发生延时20分钟
2 中控室获得路面积雪信息，通知人员上桥
3
撒播设备启动预热，养护抢险人员上车准 备
4
抢险设备开至桥面撒播融雪剂
5分钟 3分钟 5分钟
上海浦江桥隧大桥管理有限公司南浦分公司QC活动小组