箱式变电站温度监测器上位机设计与实现

赵庆文（西安职业技术学院 陕西 西安　710032）

箱式变电站温度监测器上位机设计与实现

赵庆文
（西安职业技术学院 陕西 西安710032）

基于构建一个温度数据采集和管理界面的目的，采用编写VB程序的方法，并结合调试实验，将室内温度监测器经过串口通信传送给PC机，通过管理界面显示出来并且加以保存，经过测试基本上达到了设计目标。

箱式变电站；温度数据；上位机；串口通信；管理界面

本项目主要是为变电站自动化系统设计一款无线温度监测器，要求将站内温度采集发射控制器和室内温度接收上传控制器放置于变电站站内和监测室室内，可以在不停机状态，对变电站站内的温度进行远程实时监测。

室内温度接收上传控制器放置于监测室内，主要由微功率无线模块电路和串口通信电路组成。将微功率无线模块接受到的温度数据传送给微处理器，微处理器经过处理将温度值通过温度显示电路显示出来，与此同时将温度数据通过串口通信电路上传至上位机。

1　设　计

本文将详细阐述位于室内上位机温度采集界面设计的相关内容，主要包括：串口通信程序编写和室内上位机温度采集界面的设计调试工作。

1.1VB语言简介

Visual Basic：是新一代的可视化程序设计语言，其应用程序设计是在一个集成开发环境（IDE）中进行的。有很多与传统程序设计语言不同的特点，其中最主要的特点有两个，即可视化界面设计和事件驱动的编程机制。

Visual Basic虽然是面向对象的程序设计语言，是应用面向对象的程序设计方法，把程序和数据封装起来作为一个对象，并为每个对象赋予应有的属性，使对象成为实在的东西。通过事件驱动的方式来实现对象的操作，其程序不是按照预定的“路径”执行，而是在响应不同的事件时，驱动不同的事件代码，以此来控制对象的行为。

1.2串口通信程序编写

1.2.1USART的初始化

AVR单片机的串口和计算机串口之间的通信方式属于异步通信，其主要特点是：异步通信的发送端和接收端通常是由双方各自的时钟来控制数据的发送及数据的检测和接受，发送、接受双方的时钟彼此独立，互不同步；发送端发送数据时，必须严格按照所规定的异步传输帧的格式，一帧一帧地发送，通过传输通道由接受设备逐帧地接受。

发送和接受的双方都必须采用相同的、一个约定好的串行通信波特率。一旦确定了波特率，那么通信的双方就必须在相同的波特率下工作。项目中，波特率取9 600 b/s，当异步通信的波特率和数据帧的格式确定后，发送方就按照规定的数据帧格式、规定的位宽度发送数据帧。接收方则以传输线的空闲状态（逻辑“1”）作为起点，不停地检测和扫描传输线，当检测到第一个逻辑“0”出现时（起始位到达），知道一个数据帧开始了（实现数据同步）。接下来以规定的位宽度，对已知格式的数据帧进行测试，获得数据帧中各个位的逻辑值。测试到最后的停止位时，如果为规定的逻辑“1”，则说明该数据帧已经结束。

初始化过程包括波特率的设定、数据帧结构的设计和根据需要的接收器或发送器的使能。对于中断驱动的USART操作，在初始时，全局中断允许位应该先清0（全局中断屏蔽），然后再进行USART的初始化 （如改变波特率或帧结构）。重新改变USART的设置应该在没有数据传输的情况下进行。TXC标志位可以用来检验一个数据帧的发送是否已经完成，RXC标志位可以用来检验是否在接收缓冲中还有数据未读出。在每次发送前（在写发送数据寄存器UDR前），TXC标志位必须清0。

下面是编写的USART初始化程序：

1.2.2数据发送

USART的数据发送是由UCsRB寄存器中的发送允许位TXEN设置。当被TxEN使能时，TXD引脚的通用数字I/O功能将被USART功能代替，作为发送器的串行输出；传送的波特率、工作模式和数据帧结构必须先于发送设置完成。如果使用同步发送模式，则内部产生的发送时钟信号旋加在XCK引脚上，作为串行数据发送的时钟。由于接收机只向接收机发送数据，数据的接受由计算机来完成，所以不用编写数据接收程序。

下面是编写的数据发送程序：

1.3上位机VB程序设计编写此程序为上位机界面的VB程序，波特率设置为：9.6kb/s，

其中温度采集频率可由定时器2来调整，比如：If（（Minute

这段程序温度采集频率为每5分钟采集一次，也就是一个小时采集12次，而通过改变Minute（Time）个数来改变采集频率。

2　实　现

2.1上位机调试

室内温度接收器将温度数据上传至上位机，上位机利用VB编制的用户界面显示保存温度数据的工作。温度的采集频率可由VB程序调整，硬件调试情况如图1所示，用户界面调试情况如图2所示。

图1　上位机调试

图2　用户界面调试

上位机的调试工作当时时间为14点50分00秒，结束时间为16点00分00秒，在70分钟里，总共采集了15个时间点的实时温度值。

2.2数据分析

实验结束后，通过对自动保存在D盘根目录下temperature文件夹下的temperature1.txt文件查阅，文件中记录了15个时间点的实时温度值，实时温度值如下：

表1　15个时间点的实时温度值

3　结　论

经过3天的实地测试，基本上达到了设计要求，进行站内温度实时监测试验，每五分钟采集一次站内温度，采集频率可由VB程序具体调整。本次试验在变电站站内放置温度发射器，在监测室室内放置温度接收器和上位机，对温度发射器与温度接收器和上位机的结合进行有效的检测，对无线温度监测器的开发和可靠性都提供了依据。

［1］张洪润，张亚凡，邓洪敏．传感器原理及应用［M］．北京：清华大学出版社，2008．

［2］吴晓峰，陈大才．射频识别技术［M］．3版.北京：电子工业出版社，2006．

［3］赵振兵，高强，李然，等.红外测温在变电站远程图像监控系统中的实现［J］.电力系统通信，2005，26（150）:27-32.

［4］汤健.浅谈分布式光纤感温线预警系统新技术在变电站中的应用［J］.内蒙古石油化工，2005（6）:14-17.

［5］钱祥忠.高压开关柜内接头温度在线测温系统的设计［J］.仪器技术与传感器，2007（2）:73-75.

［6］隋晓杰，宋守信.新型数字式电缆温度检测系统的设计与应用［J］.内蒙古电力技术，2005，23（5）:29-31.

［7］白莉媛，钱进，张翼飞，等.基于AT89C51单片机的电缆接头温度监测系统［J］.计算机与数学工程，2007，35（8）:134-136.

［8］张家伟.变电站高压开关柜接点温度在线测温系统研究［D］.北京：华北电力大学.

［9］刘歆，王洪礼，高强，等.高压变电站无线测温预警系统设计［C］//第二届全国先进制造装备与机器人技术高峰论坛，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稿件编号：201506216

西安职业技术学院2014年度基金项目（2014QN01）

赵庆文（1981—），男，河南商丘人，硕士，讲师。研究方向：电气自动化教学，电气控制技术。