温泉水温智能监控系统检测技术与自动化装置

马国耀

摘要

我国的温泉水温控制研究还处在初级阶段，随着人们生活品质的提升，温泉疗养开始受到了人们的广泛关注，通常情况下，在充分了解功效疗养池所具有的水温范围后，需要结合工作人员的工作经验手动的进行温泉池水温的调节和控制，这种控制方式并不精准。本文通过对具有无线双向传输功能的多点温度监控系统得分析和研究，阐述了温泉水温智能监控系统的应用重要性，以及其在进行温度检测过程中的技术应用和其自动化装置所具有的功能作用。

【关键词】温泉水温 智能监控系统 检测技术自动化装置

温泉水平自动化智能监控系统，主要的应用效用是从温泉的泉眼中自动抽取温度较高的热水和池中的冷水进行交换，对冷水的流量进行智能化控制，使其大小能够满足要求，实现对温泉池温度的自动控制，温度的具体高低需要参照已经设定到的取值范围，并且主站能够随时通过设定的温度离来下达控制指令，从根本上完成温泉水温的监控工作。对温泉水温测量的过程中可以采用热胀冷缩的原理、半导体、热电效应、微波、光纤和集成数字等技术来实现，通过检测结果来进行温度调节。

1 温泉水温智能监控系统

以某处温泉为例，从泉眼的地热水进行判断，温泉的温度基本处于恒定的状态，温泉水的流量也基本固定，但是考虑到地热水储存不便的特点，从泉眼中流出的热水需要顺利的引入到各个疗养池，主要是通过电磁阀开关来进行热水流量的控制，使每个疗养池中的热水和流量基本处于恒定状态，控制器的应用能够结合各池中的温度设定值和实际泉水温度之间的偏差，通过智能控制来进行注入量的调节，不断进行水循环来实现疗养池水温的平衡。温泉水稳监控系统的主要结构将其分为两层进行探讨，上位机主要构成用户使用的监控层，下位机主要构成分机测控层，上下位机通过主从式进行分布，利用无线通信来保持通信状态，一般情况下，单片机核心控制芯片、控制数字传感器能够组成独立的采集网络来对泉水中的重要数据进行采集，通过液晶屏来掌握实际泉水溫度和设定好的泉水温度值，将得到的数据通过无线收发模块来发送导主站的接收端，主站就可以直接发送控制命令，从站按照命令来进行温度设定值的修改。

2 智能监控系统检测技术

2.1 热胀冷缩原理测量技术

医疗事业中广泛应用的水银温度计就属于热胀冷缩原理的技术实例，水银温度计虽然为人们提供了便利，但其仍然具有缺点，在进行人体测温的过程中需要与被测物体进行直接接触，水银本身含有具毒，温度计用玻璃管包裹，很容易受到损坏。研究发展能够代替水银的物质有煤油、酒精等，通过热胀冷缩原理进行温度测量，能够将其变成金属片温度计。该测量技术的缺点是精度不高。

2.2 半导体检测技术

半导体中的二极、三极管对温度具有很高的灵敏度，其中应用得到的电阻温度系数是传统金属温度系数的上百倍，PN结具有明显的温度特性，半导体制作的测温器，通常具有体积小，测温快的特点。但PN结很容易受到辐射影响，从而出现稳定性不佳的问题，外界辐射不可避免，所以该测量技术的普及还有待商榷。

2.3 热电效应检测技术

该技术在生活中的具体体现有：热电偶。其构成原理就是建立在热电效应上的，这种测量方式的应用历史较长，研究已经趋于成熟，其应用具有精度高、范围广、使用简单、制作简便的特点。但热电偶所具有的缺点是冷端会呈现出非线性，需要及时的给予温度补偿。

2.4 微波检测技术

该检测技术的基本原理是通过对电压、温度线性关系的控制来进行制作，制成的检测器材具有超高的灵敏度和精度。但其应用缺点是在进行温度测量时，只能在既定的范围内，测量一般控制在20%C-140C间，并且对低温几乎没有任何作用。

3 智能监控系统自动化装置

3.1 神经网络控制

神经网络控制在我国的应用较为普遍，是当前社会发展过程中比较常用的一种重要的人工智能技术，神经网络在应用过程中具有并行处理的优势，能够自动进行非线性处理，结合环境实现自适应，通过长时间的训练来获得控制必备的能力。神经网络系统常被用于多变量系统和大系统之间，一般情况下，温度会根据负载变化和外界的干扰来进行变化，常见的外界因素有：气温、热流量、散热等，神经网络控制系统的应用优势，是能够将泉水受到的外界影响转化为网络输入，并且将PID控制器所具有的参数作为输出，对实验得到的数据进行改变，转化为训练样本，最大的应用优势是能够在处理器中不断进行更替来逐渐实现修复和完善。

3.2 遗传算法

遗传是自然界生物机理的一种变现，遗传算法就是通过对该机理的模仿来实现自然选择的系统要求，主要是能够通过人工来进行构造，形成全局优化算法，这种算法的应用能够从根本上解决传统数学模型复杂系统的搜寻。其应用能够让复杂的结构变得简单化。将遗传染色体变为串形式的编码，引入适应度函数，运用交叉、变异等遗传方法进行全局搜索，我们可以将遗传算法的整个求解过程看作为最优过程，遗传算法所得到的答案，不一定是最佳答案，但能够将误差合理的控制在既有范围内。

3.3 模糊控制

模糊控制能够应用集合理论来进行控制计算，实现对频繁变化对象和一些不确定的数学模型，建立精确的系统控制策略，为智能化监控提供方便，模糊控制严格意义上来讲，是以规则的作为基础的系统，具有较强的系统抗干扰能力。但模糊控制不具有明确的结构，缺失规则库，不能对应用的控制系统进行详细的数据分析和设计，缺少明确的设计步骤，模糊控制主要隶属于非线性领域的一个环节，将其与PID进行结合，能够发挥出更多优点。

4 总结

在实际应用的过程中，需要定期的安排专业的工作人员通过监控系统来进行模拟实验，并对实验结果进行系统化分析，以此来表明通过模糊PID算法能对水温控制系统进行计算，使其满足系统的控制要求，控制器要始终保持响应快、超调量小、精度高的特点。无线通信协议对从站来讲具有扩展性强、传输效率高的应用优势，不仅有助于实现多点温度控制，还有利于其他领域的之间的推广，因此，在未来的温泉水温管理系统发展过程中有着重要作用。

参考文献

[1]杨恒玲.温泉水温智能监控系统[D].中南大学，2011.

[2]官崎州.温泉水稳定化研究[D].成都理工大学，2014.

[3]杨恒玲，胡燕瑜.温泉水温智能监控系统[J].中国高新技术企业，2011（07）：51-52.