温度的采集及其数据显示-开题报告-文献综述-参考文献

（一）国内研究现状

国内过去使用传统的气象仪表对路面路基的温度做过一些短期的间断的采集和研究，即所谓的人工测量，人工野外采集温度的方法费时费力，且数据的准确性和精度也难以保证，特别是在气候环境恶劣的野外严重影响人身健康和安全。或者是采用外国的理论进行数据推理和计算，没有大量的实测数据作为推理和计算的数据支持，不具有代表性。限于研究设备不完善和重视程度的不足导致研究严重不足，远远落后于国外此领域的研究，没有形成系统的测试方法。

伴随着科学技术的发展，温度检测的技术和方法也越来越高。国内对温度对路基影响的研究越来越深入。国内在路基温度的研究中，北京交通大学尚迎春的硕士^范文中针对高海拔低纬度青藏冻土状态的变化对铁路安全行车的影响开展了青藏铁路冻土地温研究，以热敏电阻为温度传感器，进行了上下位机系统设计，实现了地温预测，对本路基温度系统构建具有一定的借鉴意义[1]。太原理工大学高红军在硕士^范文从当前高速公路建设和使用过程中出现的各种温度病害出发，提出了以 ARM7 为处理器，DS12CR887为定时器，以数字式 DS18B20 为温度传感器构建了高速公路路基温度采集系统，进行了高速公路的路基温度研究，该温度传感器可有效避免通道选择问题，但是其精度和响应速度比 Pt 热电阻差[2]。何东坡、任贵波、韩春鹏和张鸿儒为获得自然气候条件下季冻土地区公路路基内部不同时期和深度的温度分布，选用 STC89C58 单片机、DS18B20温度传感器、DS12C887 时钟和 AT24C256 存储应用于季冻土公路路基温度场的测量中，进行了软硬件的设计并对温度传感器的测量值标定，多个温度传感器并联连接，测量系统结构简单，成本低[3]。何祥宇、翟艳磊设计了以 51 单片机为控制核心，AD595 热电偶放大器及 DS1110 芯片和 K 型热电偶组成的具有无线发射与接收模块功能的多通道测温系统。利用软件编程完成温度信息的计算处理及系统功能实现，并通过 LED 显示相应测量数据。该系统结合单片机和传感器技术，设计简单，通信可靠，具有较高测温分辨率及友好的中文人机界面，系统具有较高的测量精度[4]。

（二）国外研究现状

国外对温度控制技术的相关研究开始于上世纪 70 年代。首先采用模拟式的组合仪表现场采集数据并且进行指示、记录和控制。80 年代末出现了分布式的控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。世界各国的温度测控技术发展很快。一些国家在实现自动化的基础上正朝着完全自动化、无人化的方向发展。

国外专家早在几十年前就开始了对路基温度的计算研究工作，大多停留在理论研究层面上。美国学者 Barber 于 1975 将路面看作均质半无限体，路表受到按正弦周期性变化的气温、正弦正半波变化的太阳辐射和为太阳辐射 1/3 的地面辐射三者综合的热力作用，三者共同作用的温度效应可以近似看做正弦周期变化的有效温度。采用上述假定推导出的路面温度场的计算公式和由热传导方程确定的路面最高温度。他曾经给出了个别天气路面实测的温度和计算温度的比较，误差一般在 0~3℃个别地方超过 6℃[5]。加拿大学者 Christison 与 Andenson 以 1972 年在加拿大西部一个冬季分布于两个试验路段四种路面结构的路面实测温度数据和气象资料为基础，研究了低温环境条件下的路面温度状况。他们建立了利用简单曲线回归方程可以得到沥青路面温度准确状况的预估计模型，对路面温度的预测具有一定的借鉴意义[6]。1983 年荷兰的 P Schotanus, FTM Nieuwstadt，H.A.R De Bruin 利用风速与温度等量关系原理制造的声波风速计进行测温，通过测量真正的温度波动发现结果呈线性[7]。丹麦的 B.H.Sass 在 1997 年开发了一套建立在大气有限区域路面状况模式的基础之上对公路路面温度状况自动数值预测系统。在经过改进之后的初始化程序中，使用各站点观测的湿度和温度数据，对每个测站的通量资料进行订正[8]。1992~1993 年间，德国利用沿高速公路安装的多套高时空分辨路、高精度的自动监测系统对公路路基温度进行长期性的连续观测[9]。

本文就是在此背景下，设计一个可以应用于野外无人看管环境中的基于温度传感器的路基温度采集系统。在需要测试的点安装此路基温度采集系统，采集大量的现场的温度数据，为研究温度的季节性周期性变化对路基稳定性的影响研究和路面的整体结构设计提供强有力的数据支持，对所采集到温度数据进行预测，研究其变化趋势，提高预测服务能力，为路面的设计以及运输业的安全提供强大的支持，发挥其在国家现代社会经济发展中的重要作用。

二、^范文提纲

1课题研究背景与价值

1.1选题的意义与价值

1.2研究综述

1.3课题的研究意义与目的

1.4研究范围与内容

1.5研究视角与方法

2温度的采集及其数据显示系统概况

2.1基本概述

2.2功能分析

2.3温度的采集及其数据显示系统基本原理

3系统各部分方案的选取

3.1单片机的确定

3.2温度传感器的选取

3.3显示装置的采用

4硬件电路设计

4.1系统硬件总体设计

4.2单片机系统设计

4.3数码管显示电路的设计

4.4温度采集电路

4.5报警电路的设计

5系统软件设计

5.1温度的采集及其数据显示系统软件总体设计

5.2开发工具介绍

5.3系统程序设计

6结论

三、参考文献

[1]尚迎春.青藏铁路冻土地温的自动检测系统与建模研究[D].北京:北京交通大

学,2007 .

[2]高红军.高速公路路基温度采集器的设计与实现[D].太原：太原理工大学，2010

[3]何东坡,任贵波,韩春鹏,等.DS18B20在季冻土区公路路基温度场测量中的应用[J].电子技术应用,2010(4):48-50 .

[4]何祥宇,翟艳磊.基于热电偶的多通道测温系统设计与实现[J].现代计算机,2010（3）：152-154.

[5]Barber E S. Calculation of maximum pavement temperatures from weather reports[M]. Washington DC: Highway Research Board Bulletin, 1957.

[6]Christison J T, Anderson K O. The response of asphalt concrete pavements to low 

temperature climatic environments[M].Third International Conference on the Structural Design of Asphalt Pavements,1972: 41-52. 

[7]F.T.M.Nieuwstadt,H.A.R.DE Bruin. Temperature measurement with a sonic anemometer[J]. Boundary-Layer Meteorology, 1983(26): 81-93 .

[8]Bent H Sass. A numerical forecasting system for the prediction of slippery roads[J]. Applied Meteorology, 1997, 36(6): 801-817 .

[9]Jacos W.Raatz W E. Forecasting road-surface temperatures for different characteristics[J]. Meteorological Applications, 1996, 3(3): 243-256.

[10]宋戈．51单片机应用开发范例大全[M].北京：人民邮电出版社，2012.

[11]张友德．单片微型机[M].上海：复旦大学出版社，2006.