便携式监测范文

便携式监测范文（精选9篇）

便携式监测 第1篇

关键词：STC单片机,12864LCD,温度传感器

1 引言

绝大多数的温度测量系统都需要与PC机连接才能观察温度变化曲线。分两大部分, 第一部分是PC端, 第二部分是以智能温度传感器DS18B20为核心构成的温度检测系统, 主要安装在各温度采集点。温度采集后需要通过RS-485总线将采集到的温度送到PC端统一处理, 利用PC端的VB软件可以满足用户对数据的各种要求, 供使用者观察及对数据进行对比。目前该设计主要在工业, 农业生产上广泛应用, 例如温室养殖、反季节作物等。现设计一种利用S T C 8 9 C 5 2 R C单片机和L C D为主要器件的温度曲线监测仪, 能够实现对温度变化的实时跟踪, 显示出温度变化曲线, 同时显示瞬时温度值。

2 系统设计

本设计总体电路图如图1所示, 主要由温度检测器、控制按钮、STC52RC单片机、LCD曲线显示仪。分别实现温度采集, 读取DS18B20的数据并驱动液晶模块, 显示温度曲线的功能。单片机选用S T C 5 2 R C单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗单片机, 指令代码完全兼容传统8051单片机, 12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择。

2.1 温度检测

温度传感器DS18B20是美国DALLAS公司生产的单总线数字式温度传感器, 具有结构简单, 操作灵活, 无须外接电路的的优点。在使用过程中, 可由一根I/O数据线既供电又传输数据, 并可由用户设置温度报警界限。DS18B20的核心是一个直接数字化的温度传感器, 可将-5 5°C到+250°C之间的温度值按9位、11位、或12位的分辨率进行量化, 器件默认值是12位的分辨率。

2.1.1 数据格式

当DS18B20接受到单片机发出的温度转换命令后, 就开始温度转换操作并把转换后的的结果放到1 6位的便笺内存的温度寄存器中。数据格式为符号扩展的二进制补码。读便笺内存命令使得结果数据顺序置于总线上, 其最底位LSB在前, 最高位MSB定义位符号位。温度数据的格式如图2所示, 当符号扩展位S为0时表示正的温度值, 当符号扩展位S为1时表示负的温度值。如当温度为+125°C, 二进制显示为0000 0111 1101 0000, 十六进制显示为07D0h;温度为-55°C, 二进制显示为1111 1100 1001 0000, 十六进制显示为F C 9 0 h。

2.1.2 单总线通信协议

通过单总线接口访问DS18B20的协议如下:

(1) 初始化。单总线上的所有处理均从初始化开始。初始化序列包括总线主机发出一个复位脉冲, 接着由从器件发出应答脉冲。 (2) ROM操作命令。总线主机检测到DSl820的存在便可以发出ROM操作命令字。当命令读取ROM, 代码33H;匹配ROM, 代码55H;直访ROM, 代码CCH;搜索R O M, 代码F 0 H;报警搜索, 代码ECH。 (3) 存储器操作命令。DS18B20的存储器操作命令包括1条温度转换 (代码44H) 启动命令和5条存储功能命令, 这5条内存功能命令包括写便笺内存 (代码4 E H) 、读便笺内存 (代码BEH) 、复制便笺存储器 (代码4 8 H) 、回读EEPROM (代码B8H) 和读电源 (代码B 4 H) 。

2.2 显示模块

L C D该设计在方案选择上主要是对显示部分的器件选择, 12864液晶按驱动芯片不同可分为两大类。第一类是汉字显示LCM, 一般用的都是基于Sitronix公司的ST7920控制/驱动芯片, 因为它自带汉字字库。但是一切优点同时伴随着缺点, 基于S T 7 9 2 0的L C M在价格上要比普通图形点阵L C M要高出3 0%～5 0%;第二类是普通图形点阵L C M, 产品使用不同厂家, 不同型号的控制/驱动芯片, 相应的操控方式是不同的。综合各个LCM的优缺点, 并结合本设计用到L C M的作用主要是处理图像方面, 对汉字的要求不多, 所以最后采用以K S 0 1 0 8为驱动芯片的LCM。

12864B是一种图形点阵液晶显示器, 它主要由行驱动器/列驱动器及128×64全点阵液晶显示器组成.可完成图形显示, 也可以显示8×4个 (16×16点阵) 汉字。在指令码显示不同指令 (RW、DI、D7…D0) 时显示ON/0FF, 0表示关, 1表示开;显示起始行;设置x、y地址;读取状态;将数据线上的数据D 8 7～D 8 0读取并写入D D R A M。

受整个系统供电的限制, 这里采用电源供电。给液晶模块提供一路电压, 即逻辑电压V D D, 一般+5V, 液晶模块内部集成了D C-D C转换电路, 而液晶屏的驱动则由D C-D C转换电路提供。

3 软件设计

3.1 温度采集程序设计

当DS18B20接收到温度转换的命令后, 开始启动转换, 转换完后的温度值就是16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节, 在读出时需要进行CRC校验, 校验有错时不进行温度数据的改写。单片机可以通过单总线接口读出该数据, 读数据时, 低位在先, 高位在后, 数据格式以0.0625/LSB形式表示, 当符号位是S=0时, 表示测得的温度值为正值, 可以直接将二进制转换成十进制, 当符号位S=1时, 表示的温度值为负值, 要先将补码变成原码, 再转换成十进制值。6 4位R O M的最高有效字节中存储着循环冗余检查码 (C R C) , 主机根据R O M的前5 6位来计算C R C值, 并和存入DS18B20的CRC值作比较, 以判断接收到的R O M数据是否正确。图4所示是DS18B20工作流程。

3.2 显示程序设计

LCD12864作为该系统的显示部分, 需要对温度传感器得到的数据进行曲线显示。L C D工作时首先进行初始化, 然后读取温度数据。

4 结语

在本系统利用STC89C52RC单片机和12864LCD为主要器件设计的温度曲线监测仪。该系统能够实现对温度变化的实时跟踪, 显示出温度变化曲线, 同时显示瞬时温度值。主控芯片是51内核的STC单片机, 通过它控制温度传感器DS18B20采集温度数据, 送入液晶屏显示。该系统是对传统的基于P C机为客户端的监测仪进行改进, 省略RS232或RS485与PC机的数据传输, 突出携带方便的优势

致谢:本文得到了李祖欣博士的细心指导, 在此表示感谢!

参考文献

[1]林立等.单片机原理及应用:基于Proteus和Keil C:电子工业出版社, 2009.

[2]张亚君, 余永纪, 洪明.一种便携式心电监测仪的设计[J].电子器件, 2010.

[3]求是科技编著, 单片机典型模块设计实例导航[M].北京:人民邮电出版社, 2009.

[4]泰克CCBN 2010全面展出三网融合下的数字视频解决方案[J].电子测量与仪器学报, 2010.

[5]张齐等编, 单片机应用系统设计技术-基于C语言编程[M].北京:电子工业出版社, 2009.

便携式监测 第2篇

便携式GC-MS在应急监测工作中的应用

摘要：在一次突发性有机物污染事故中,运载30吨液态危险品(苯乙烯)的槽罐车,发生侧翻,部分运输物质泄漏到农田中,用便携式GC-MS进行应急监测,取得了良好的效果.作 者：张先宝    刘晔    ZHANG Xian-bao    LIU Ye  作者单位：镇江市环境监测中心站,江苏镇江,21 期 刊：分析测试学报  ISTICPKU  Journal：JOURNAL OF INSTRUMENTAL ANALYSIS 年，卷(期)：, 26(z1) 分类号：X8 

便携式监测 第3篇

关键词：HAPSITE便携式GC-MS；有机污染物；分析

在石油、炼焦、油漆、农药、医药等有机化工厂废水中的苯系有机物的含量较高，苯系有机物主要有苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯等，其中苯是一种致癌物，其他几种有机物都对人体有着不同程度的毒性伤害。苯是芳香族化合物，是一种无色有特殊芳香气味的液体。甲苯、邻二甲苯、对二甲苯是苯的同系物，具有易燃、易爆、易挥发的特性。

气相色谱-质谱GC-MS（Gas Chromatography -Mass Spectrometry）联用技术是检测饮用水、地表水中有机物的较为标准标准分析方法，可检测出含量较低的对人体健康和环境有危害的有机物[1]。使用HAPSITE内部标准气体只能做半定量检测，检测结果往往存在较大的误差。

1.3实验原理

便携式气相色谱质谱仪适用于便携性的现场检测， 可一人携带和操作。

气相色谱利用样品在色谱柱中配系数的不同，经过多次分配从而实现有机物分离，使用机内的载气和内部标准气体分析样品。

采用此种分析方法对挥发性有机物的鉴别具有极高的灵敏度。

2实验方法

2.1设计实验分析过程

标准溶液的配制

样品色谱分离与质谱定性条件的选择

标准曲线的绘制

检出限的测定

2.2实验步骤

2.2.1标准溶液的配制

标准溶液：准确量取苯：50μL、甲苯：50μL、乙苯：50μL、邻二甲苯：50μL、对二甲苯：50μL、间二甲苯：50μL。加入乙酸乙酯将其混合稀释至 10 mL，在4 ℃的温度下避光保存已经配好的浓度为5.0 mg/mL的6 种苯系物的单标储备液和混合标准储备液。

内标液：准确量取氯苯：50 μL，加入乙酸乙酯将其混合稀释至 10 mL，配得氯苯的内标储备液（5.0 mg/mL），在4 ℃的温度下避光保存已经配好的浓度为5.0 mg/mL的内标储备液[2]。

2.2.2样品色谱分离与质谱定性条件的选择

样品色谱分离条件的选择

柱箱的初始温度设置为50℃，并且以8℃/min升温速率升温。通过查阅文献，苯系物大约在80～145℃时出现峰值，所以终止温度设置为150℃。氯苯和苯系物混合标准溶液的总离子流色谱如下图所示：

监测离子的选择

采用质谱全扫描定性挥发性有机物，选择离子检测方法（SIM）进行定量检测。通过氯苯和苯系物混合标准溶液进行扫描分析得到的标准总离子色谱图，然后得到它们的保留时间。保留时间见表格2。

标准品总离子流色谱图如下图所示：

把苯系物标准品储备液进行稀释，得到浓度为 5.0， 10.0， 25.0， 50.0， 100.0， 250.0， 500.0 mg/L的 7 种不同浓度的标准溶液，加入内标液使得内标物浓度为 50 μg/mL，进行上机测试。以待测的苯系物和内标相对响应值对浓度作曲线，得到各苯系物的标准曲线和检出限。

各化合物标准曲线中的相关系数、检出限和保留时间如下表所示：

3结果与讨论

HAPSITE便携式气相色谱质谱仪对挥发性有机化合物的检测的灵敏度非常高，并且在应急监测中非常方便，可以带到现场进行测试。

在 1.0 ～ 500.0 μg/mL范围内线性良好，各种组分的线性相关系数均大于0.995，可以满足定量分析的需要，测定的相对标准偏差 在2.58 ～ 12.43 %之间。通过本次的实验采用便携式气相色谱-质谱联用技术测定水中苯系物的方法，准确度和精密度均较好，是适合测定水中苯系物的较好方法。在应急监测中能为事故尽早提供较为精确的数据。采用HAPSITE气相色谱-质谱联用技术测定水中苯系物的方法。通过对HAPSITE气相色谱-质谱联用技术的浅显探讨，HAPSITE气相色谱-质谱联用技术使用主要向以下几个方面发展和目的：

HAPSITE便携式气相色谱-质谱联用技术配备的便携式顶空使该系统能够用于被污染水体中的挥发性有机物的检测，，可以对水中的痕量的挥发性有机物进行准确定性和定量分析。HAPSITE便携式气相色谱-质谱联用技术可完成常见挥发性有机化合物的定量分析 [3]。在应急监测中可对定量库方法中含有的有机污染物进行快速准确的定量分析， 为环境污染事故决策提供准确的数据依据。

参考文献：

[1]Lin H Y， Lin J， Zhang W. etal Chinese Journal of Health Laboratory Technology （林华影， 林捷， 张伟， 等.中国卫生检验杂志）， 2007，117（ 9 ）：1557.

[2]State Ministry of Environmental Protection. Air and Exhaust as Monitoring and Ana lysis Methods. 4th Updated.ed. Beijing： China Environmenta l Science Press （国家环境保护部. 空气和废气监测分析方法. 第4 版增补版. 北京：中国环境科学出版社）， 2008

便携式睡眠监测系统的研制 第4篇

人的生命有三分之一的时间是在睡眠中度过的，睡眠质量对人的健康至关重要。睡眠障碍是指睡眠量的异常及睡眠质的异常或在睡眠时发生某些临床症状，如睡眠减少或睡眠过多、梦行症等。临床上最常见且最具危害性的睡眠障碍就是睡眠呼吸暂停低通气综合征。睡眠呼吸暂停低通气综合征目前的临床诊断仪器是多导睡眠图仪(Polysomnography, PSG)，其使用方法是首先记录整晚睡眠的多路生理信号，然后分析这些信号获得患者的整晚睡眠结构和睡眠呼吸事件，得到定量诊断指标，最后利用这些定量诊断指标判定睡眠呼吸暂停低通气综合征(Sleep Apnea Hypopnea Syndrome, SAHS)病情。在这个过程中，睡眠结构和睡眠呼吸事件的获得是诊断SAHS的关键。然而，PSG中睡眠结构和睡眠呼吸事件的检测较为繁琐，参数的记录需要给患者粘贴连接多达十几个电极。获得睡眠结构一般需要同时测量5路信号，即两路脑电、两路眼动电和一路颏肌电信号;检测睡眠呼吸事件则需要同时测量患者的口鼻气流、胸呼吸、腹呼吸和血氧等生理信号[1]。所以，PSG的主要缺点表现为：医护人员操作起来十分复杂;患者需要承受的检测费用昂贵;患者的生理、心理负荷较大等。诸多因素导致的后果是，当前中、重度阻塞性呼吸暂停综合征患者中有93%的男性和82%的女性得不到诊断[2]。为此，我们尽量减少所检测的信号，充分发掘有限信号中与睡眠相关的信息，研制便携式低负荷睡眠记录分析系统。

2 便携式睡眠呼吸记录分析系统的设计

腕式PSG所记录的信号有：血氧、脉搏波、脉率以及x、y、z等3个方向的手动信号。软件可进行自动睡眠分期、自动呼吸事件分析、心率变异性分析等。心率变异性分析包括时域分析、频域分析及非线性分析等。睡眠分期和睡眠呼吸事件可进行人工编辑和人工校正。系统可出具4种分析报告，分别为“睡眠监测总结报告”、“趋势图报告”、“血氧饱和度分布报告”和“心率变异性分析报告”，格式基本与目前PSG打印报告格式无异，医生可根据需要打印出所需要的分析总结报告。记录盒用2节7号电池供电，可记录12 h以上。

2.1 硬件原理

腕表系统把血氧饱和度、脉搏波、手动信号采集记录在存储卡中，记录完成后经USB接口将数据传入计算机进行数据分析，其原理图如图1所示。图2展示了腕表硬件外观。

2.2 理论支持

腕表睡眠监测系统减少硬件的复杂度，但增加了软件分析的复杂度，需要从有限信号中提取出睡眠呼吸事件信息，其分析框图如图3所示。

2.2.1 非脑电睡眠分期研究

2.2.1. 1 心率与睡眠分期的关系研究[3]

心率与睡眠分期的关系比较复杂，我们经过研究发现：心率变异性的各个频段均与睡眠分期有一定程度的相关性，然而不论正常人还是SAHS患者，超低频段的特征与睡眠分期的相关性最大。从心率趋势图报告中，可以明显看到的相关性可简单描述如下(如图4与图5所示)：

心率水平较高且由低上升到高相对较快时为醒;

心率水平较高且由低上升到高变化相对较慢时快速眼动期;

心率水平较低时为深睡期;

心率水平居中时一般为浅睡期。

2.2.1. 2 血氧与睡眠分期的关系研究

我们经过研究发现，重度SAHS患者快速眼动期发生呼吸事件可能性及严重程度均大于其他睡眠分期，因此血氧与睡眠分期的关系也就非常密切。图6给出重度SAHS患者睡眠分期与血氧的关系。

当血氧降至平均值以下较低时，睡眠基本处于快速眼动期;

当血氧恢复至正常水平且体位非侧卧位时，基本为醒;

其他时段为浅睡期。

2.2.1. 3 体动与睡眠分期的关系研究

体动与睡眠的关系也非常密切。由于“睡眠-清醒”周期和“休息-活动”周期有近乎一对一的相关性，且活动量变化和各睡眠分期中的肌肉张力变化也有相关，已有研究者由此发展出一些测量活动量的方法，以间接测量“睡眠-清醒”状态。其中，活动记录是较为广泛应用的技术之一，以加速度传感器感受动作变化，进而量化并存储该项资料，具有感受、量化处理、存储等3部分装置的活动记录器体积大小相当于一只男用手表，可以佩戴于手腕。活动记录器所记录存储的资料可达数周甚至数月。因此，比以脑电波测量为主的多导睡眠记录仪更适宜作长期监测“休息-活动”周期之用[4]。

体动幅度较大、持续时间较长、频度较高时，状态为醒;

对正常人而言，无体动信号时一般为快速眼动期或深睡期;

体动小、且持续时间较短、频度不高时，睡眠为浅睡。

2.2.2 非呼吸波检测呼吸事件研究

2.2.2. 1 心率与呼吸事件的关系研究

呼吸事件结束时心率会明显升高。我们通过对30例SAHS患者的分析发现，心率随呼吸事件的变化模式主要有5种类型[3]：

(1)在呼吸事件的持续期间，心率逐渐降低(图7所示)。

(2)在呼吸事件的持续期间，心率逐渐升高，有的升高幅度高达30次/min(图8所示)。

(3)在呼吸事件的持续期间，心率基本保持不变(图9所示)。

(4)在呼吸事件的持续期间，心率变化是前三种类型的某种组合(图10所示)。这种情况下，呼吸事件的类型一般为混合型。

(5)在呼吸事件的持续期间，心率变化呈现时而上升、时而下降、时而不变的特点(图11所示)。

其中，前4种变化类型比较常见，而第5种类型则较少见。

2.2.2. 2 血氧与呼吸事件的关系研究

呼吸事件会引起血氧下降。

2.2.2. 3 体动与呼吸事件的关系研究

呼吸事件结束时，一般会发生体动。

呼吸事件类型的判别：研究表明，阻塞型睡眠呼吸事件结束时呼吸用力比较明显，因而会伴有体动信号的产生，而中枢性呼吸事件结束时则没有呼吸用力产生，因此也就不伴有体动信号的产生。另外，呼吸事件发生时，窦性心律(RSA)的变化幅度也在一定程度上可以反映呼吸事件的类型，一般来说，中枢型呼吸事件发生期间RSA的幅度要明显小于阻塞型呼吸事件。

3 临床应用及结论

20例SAHS患者进行对照试验，同步记录PSG和腕表数据，分别进行睡眠分期和呼吸事件自动分析。进而利用人工对PSG分析结果进行校正。然后对每个患者的两种分析进行对比分析。参数计算方法和试验结果如下：

(1)睡眠检测：

醒睡符合率=醒睡判别符合页数/睡眠总页数×100%

基本睡眠结构符合率=[(醒符合页数+快速眼动期符合页数+非快速眼动期符合页数)/睡眠总页数]×100%

试验结果：

平均醒睡符合率=90.7%;

平均基本睡眠结构符合率=86.3%。

(2)呼吸事件检测：

敏感性=(腕表检对的事件数/PSG检出事件总数)×100%

假阳性=(腕表错检的事件数/腕表检出的事件总数)×100%

特异性=1-假阳性

符合率=[(敏感性+特异性)/2]×100%

试验结果：

平均敏感性=87%;

平均特异性=91%;

平均符合率=89%。

结果表明，腕式睡眠监测系统完全能够满足临床上对SAHS患者的监测要求。

4 讨论与展望

低负荷临床监测技术是目前监测技术发展的一个热点和趋势。如何在尽可能不影响诊断结果的情况下，发展低生理负荷检测技术是我们追求的目标。本研究中，我们以腕表为形式，融合了我们多年的一些研究成果，取得了较为理想的临床结果。

资料表明，目前我国约有3 000万～5 000万人患有不同程度的睡眠呼吸暂停低通气综合征，其中有大部分人因为没有得到及时诊断而丧失了最佳治疗时机，还有一部分人因为不堪忍受传统PSG监测所带来的严重干扰和负荷而不愿监测或监测失败。腕表式睡眠监测系统的问世，无疑将给医生和患者提供了一种全新的选择空间。

参考文献

[1]Rechtschaffen A, Kales A.A manual of standardized terminology, Techniques and scoring system for sleep stages of human[M].US:Public Health Service, 1968:1-36.

[2]Young T, Palta M, Dempsey J, et al.The occurrence of sleep-dis-ordered breathing among middle-aged adults[J].N Engl J Med, 1993, 328:1230-1235.

[3]吴锋.基于心动周期检测睡眠呼吸暂停低通气综合征的诊断研究[D].西安:第四军医大学, 2004:21-22.

[4]Kripke D F.Wrist actigraph measures of sleep and rhythms[J].Electroencephalogr Clin Neurophysiol, 1978, 44:674-678.

[5]吴锋, 俞梦孙, 成奇明, 等.健康人和SAHS患者心动周期变化的特征研究[J].实用诊断与治疗杂志, 2004, 18 (6) :473-475.

[6]俞梦孙.关于我国医学信息技术的发展[J].中国生物医学工程学报, 2008, 27 (2) :161-163.

一种基于USB的便携式水质监测仪 第5篇

随之我国工业化进程的不断推进, 工业污水未经处理直接排入江海湖泊的现象时有发生, 虽然环境监测部门加大监测力度, 但污水偷排现象还是不断出现。传统的水质监控需要到检测点采集样本, 然后带回到实验室进行检测, 实时性较差, 不能及时反映水质的变化情况。随之笔记本电脑不断普及, 很多环境监测站都配备有笔记本电脑, 这为数据的及时采集和处理提供了极大方便。为配合使用笔记本电脑采集水质, 本文设计了一款低功耗、便携式的水质监测仪与笔记本电脑配套使用。

1、USB简介

1994年, IBM、Microsoft、英特尔和康柏等多家IT公司联合提出一种通用串行总线 (USB, Universal Serial BUS) 技术, 用于计算机与外部设备的通讯连接。现在USB已经成为了计算机的外部总线标准, 被广泛应用与IT的各个领域[1]。由于USB支持设备即插即用与热插拔、传输速度快等特点, 正逐步替代传统的RS232串行通信接口技术。目前广泛使用的版本是1.1和2.0。最新的USB3.0规范还处于起步阶段, 没有得到IT界一致认同[2]。

USB是基于令牌的总线结构, USB主控制器负责广播令牌, 总线上的设备检测令牌帧地址信息, 若与自身地址相符, 则收或发送数据帧响应主机。USB采用四根电缆与外设连接。其中的两根用与串行数据传送。另外两根为外部设备提供+5V电源, 采用悬挂/恢复操作管理电源。USB连接系统采用级联星型拓扑结构, 由主机、集线器和功能设备三个基本部分组成。

2、USB控制器

USB控制器是USB通信接口器件。常见USB控制器有两种类型, 一种是独立于处理器的器件, 一种是与处理器集成在一起的器件。独立的USB控制器使用灵活, 可以方便与大部分的处理器配合工作。PDIUSBD12是PHILIPS公司生产的一种独立的USB控制器, PDIUSBD12完全符合USB1.1版本, 具有高速8位并行接口, 支持本地DMA数据传输, 兼容5V逻辑电平。PDIUSBD12采用28引脚封装, 具有连接和数据流指示灯, 内置3.3V稳压器, 可使用5V电源供电。PDIUSBD12非常适合与8位微控制器连接使用, 接口电路简单。

PDIUSBD12的内部结构如图1所示, 内部集成的收发器可以直接通过终端电阻与USB电缆连接, 集成的3.3 V电压调整器可以为模拟收发器提供电源。外部使用6 MHz的晶振, 利用内部集成的倍频锁相环提供6~48 MHz时钟频率。PHILIPS SIE模块从硬件上完全实现了USB协议层, 可以进行同步模式识别、位 (不) 填充、PID确认、并串转换、CRC校验、地址识别和握手鉴定等操作, 不需要微控制器介入。存储器管理单元和集成的内部RAM缓冲区, 用于匹配USB数据传输和微控制器与并行接口之间的数据传输速度差异。并行接口和DMA接口的存在, 使得微控制器将PDIUSBD12看成了一个具有1位地址线和8位数据总线的存储设备。

3、硬件系统设计

如图2所示是系统的硬件电路图, 微处理器选用51单片机。单片机的P0口与PDIUSBD12的并口DATA0~DATA7通过10K电阻相连。PDIUSBD12的读、写控制端与单片机读、写控制引脚直接连接。单片机的P1.5、P1.6和P1.7引脚分别接水浑浊度传感器、水中氧气含量传感器和水的酸碱度检测传感器。计算机根据需求, 将数据采集指令通过USB接口发给单片机, 单片机将检测到的数据通过PDIUSBD12上传给计算机。硬件系统采用主机USB接口供电模式, 不需要另配置电源部分, 简化了电路设计。

4、软件系统设计

水质的原始数据检测由单片机和PDIUSBD12构成的下位机完成, 数据的存储和处理由上位机完成, 上位机和下位机通过USB接口通信。系统的软件设计分为下位机软件设计和上位机软件设计。

4.1 下位机软件设计

下位机软件由系统初始化程序、主循环程序和中断服务程序三部分组成。根据USB通信协议规定, 任何数据传输都是由主机开始的, 单片机只能处于等待状态, 一般采用中断方式触发通信开始。其工作过程是:主机首先发令牌包给PDIUSBD12;待PDIUSBD12接收到令牌包后, PDIUSBD12发送中断信号给单片机;单片机收到中断信号后, 进入中断服务程序;单片机读PDIUSBD12的中断寄存器, 并判断USB令牌包的类型, 根据类型的不同执行相应的操作。单片机控制PDIUSBD12的主要方式是给PDIUS-BD12发命令和数据。PDIUSBD12的命令字分为初始化命令字、通用命令字和数据流命令字三种。如图3所示是单片机处理PDIUSBD12的中断服务程序流程图, 单片机进入中断处理程序后, 根据PDIUSBD12中断寄存器的值做出不同的中断处理过程。下位机软件在Keil集成开发平台上使用C51实现[3]。

4.2 上位机软件设计

上位机软件是通过VC++MFC基础类库编写的[4], 界面采用VB设计。上下位机的通信是调用HID的API函数来实现的, 表1是Windows与HID通信的主要API函数, Hid.dll是HID通信的DLL文档, setupapi.dll是寻找与识别设备的DLL文档, Kernel.dll是交换数据或是其他通用函数的DLL文档。数据存储在Access数据库中, 程序与数据库的连接是通过MFC的ADO连接方法来进行的。如图4所示是上位机主程序流程图。当打开上位机程序时, 首先打开与设备相连接的USB通道, 然后向下位机发出数据读取指令并读取数据, 将读到的数据在上位机显示出来并将数据实时存储到数据库中以备查询使用。

5、结论与展望

使用PDIUSBDl2和单片机设计的便携式水质监测仪器, 配合安装在笔本电脑上的上位机软件, 可以方便、实时的采集水体含氧量、浑浊度和酸碱度信息, 并能存储海量采集的信息, 为水质监测工作带来了极大便利。系统实际运行表明, 系统工作稳定、可靠。该系统的研究实现, 对USB接口技术在其他数据采集场合使用具有借鉴价值和推广意义。

参考文献

[1]马敬东, 陈明方.基于USB串口通信数据采集技术的实施[J].仪表技术与传感器, 2007 (02)

[2]李健.USB3.0:点燃2011消费电子新热情[J].电子产品世界, 2011 (03)

[3]周立功.PDIUSBDl2 USB固件编程与驱动开发[M].北京:航空航天大学出版社, 2002.

便携式监测 第6篇

燃油发电机组包括柴油发电机组和汽油发电机组, 是依靠柴油或汽油燃烧产生动力带动发电机组发电的。由于柴油发电机组的容量较大, 可并机运行且持续供电时间长, 还可独立运行, 不受电网故障的影响, 可靠性较高, 因此在工程中得到广泛的应用。汽油发电机组以其安装方便, 噪音小, 低温条件下, 启动快捷等优点, 被越来越多的用作家庭或工业低功耗场合的备用应急电源。

燃油发电机组运行过程中随时会出现各种各样的故障, 能够实时的监测机组的运行状态, 及时做出故障分析和预警, 并记录发电机组的故障信息, 是保证发电机组安全运行的关键, 对发电机组的日常维护和保养也有着非常重要的作用。

1 系统的组成和工作原理

整个系统由硬件, 基于微处理器的下位机软件和上位机通讯软件组成。系统通过硬件实现与发电机组的物理连接, 下位机负责发电机组信号实时数据的采集和分析, 从而对所发生的故障做出快速准确的判断, 发出报警提示, 并对当前的故障信息进行存储, 以便于日常维护查询。通过上位机可以远程监控发电机组当前状态, 查询存储的发电机组故障信息。

本测试系统结构简单, 安装方便, 易于携带。基于电子测量技术, 将传统的通过硬件操作完成的功能由软件来实现, 提高了测试系统的自动化水平和精度, 同时良好的人机交互界面方便了用户的操作和测试数据的管理。

2 硬件系统设计

测试系统的硬件部分主要包括微处理器系统、RTC时钟外围辅助电路、EEPROM存储模块、传感器信号输入系统、液晶显示系统和上位机通讯系统。结构原理如图1所示。

微处理器系统是硬件系统的核心, 其通过传感器信号输入系统连接外部变送器、互感器采集发电机组的实时状态数据, 并快速准确分析出机组的异常事件信息, 读取RTC系统时间, 对发电机组的异常事件信息进行处理后存储到EEPROM相应的位置。

微处理器采用32位ARM单片机STM32F205, RTC时钟外围辅助电路主要由一个高精度的32.768KHz晶体和电阻电容组成, 当系统掉电时, 备用电池驱动RTC时钟系统工作, 如图2。

EEPROM存储模块采用的是大容量串行EEPROM芯片CAT24M01, 电路原理图如图3所示。数据保持期达100年, 支持100万次的编程/擦除周期。

3 软件设计

软件设计包括上位机监控软件和基于微处理器的下位机软件。上位机监控软件以Visual C++6.0为开发平台, 采用结构化模块程序设计, 便于调试与维护, 系统操作简单、快捷, 具有多种实时检测功能和友好的人机界面, 并具有系统自检、容错和完善的试验数据回放功能。

下位机软件负责系统整个功能的实现, 功能包括实时监控、故障诊断, 界面显示等[1]。

3.1 实时监测功能

实时监测功能是在正常运行情况下, 实时监视发电机组的各个电气量波形及各种数值的变化情况, 主要有:模拟量实时状态。实时监测量包括发电机组输出的电压、频率、相位、负载电流、有功功率、无功功率等。开关量实时状态:实时显示各开关量的状态。发动机的运行参数, 如水温、油温、转速等。

3.2 故障诊断功能

故障诊断功能是对故障发生时形成的数据的分析处理功能, 可以记录并重现故障发生过程中各电气量的变化和各开关量的动作情况, 是分析处理软件的核心部分, 主要包括:模拟电气量如电压、电流、频率的变化, 开关量如继电器, 断路器, 输入开关等的动作;发动机运行时性能参数如水温、油温、转速等变化;故障结果分析诊断。

3.3 界面显示功能

通过液晶显示系统可以直接显示测试系统的监测数据。液晶显示系统采用具有触摸功能的液晶屏, 以总线方式与微处理器电气连接, 通过CPU自带的FSMC总线驱动LCD数据显示。

3.4 数据管理功能

数据显示与储存是数据管理模块要实现的主要功能。最新的1000条故障信息存储在EEPROM存储模块中, 若要实现数据的长时间连续存储, 可通过上位机监控软件实现[2]。

上位机通讯系统中通讯接口采用USB和RS485接口, 通讯协议是标准的MODBUS协议。通过上位机监控软件读取模块存储的信息, 并转换为表格文件进行保存和打印。

4 系统运行及试验结果

在系统运行前, 要对上位机监控软件的通讯参数进行设置, 包括波特率、校验方式、数据位位数和停止位位数等, 下位机设置参数要和上位机一致。外部传感器及线路与发电机组正确连接。准备就绪即可开始试验。

当发电机组在水温高或油温高情况下停机时, 系统检测到停机信号, 将故障标志置位, 然后记录下停机瞬时的数据。液晶屏实时显示发电机组的各项状态信息, 同时运行上位机程序, 可以读取和打印故障分析结果信息如表1所示。

5 结束语

本测试系统结构简单, 安装方便, 可靠性高, 维护人员不用时时在现场监控, 通过所述模块即可了解机组运行状态, 并且可通过对调取的信息进行分析来准确掌握发电机组在某一段时间内的运行状态, 及时制定或调整机组的当前维护方案。

摘要：燃油发电机组便携式状态监测与故障诊断系统的主要功能是实时记录发电机组在运行过程中的各种故障信息。具有实时日历、时钟及运行时间累积功能, EEPROM可循环保存1000组故障信息记录, 便于对故障现象进行追溯, 此信息记录通过液晶显示可在现场查询, 也可通过上位机查询及打印。系统用微处理器内部的RTC来提供可靠的系统时间, 通过采用后备电池供电, 即使系统处于断电关机状态下RTC也能够正常工作。RTC不需要太多的外围辅助电路, 成本低, 结构简单, 可靠性高。

关键词：发电机组,便携式,故障诊断

参考文献

[1]王兴飞.发电机变压器组故障录波监测装置后台分析软件的设计与开发[J].科学时代, 2012, 24.

便携式监测 第7篇

1对象与方法

1.1对象

于2013年11月选择我院拥有并正在使用便携式血糖仪的38个临床科室及38名护士为质控研究对象。我院在2013年10月之前对全院38个临床科室的442名护士,实施了血糖监测规范化管理培训及考核,均考核合格。38个科室包括内科系统13个临床护理单元、外科系统15个临床护理单元、肿瘤中心及妇产科各3个临床护理单元、儿科2个临床护理单元、透析室及手术室各1个临床护理单元。38名护士包括女性34名,男性4名;年龄22~36岁,平均(25.80±2.25)岁 ;职称 :护师21名 ,主管护师17名 ;从事护理工作年限3~15年,平均(6.30±3.20)年。

1.2方法

1.2.1调查工具参考相关文献[1,2,3,4,5],经过多名专家评议认可,自行编制血糖监测的质控表。共50个条目,内容分为3个维度。第1个维度包含16个条目, 查看38个临床科室使用便携式血糖仪进行血糖监测的有关质控及记录情况;第2个维度包含27个条目,质控38名护士使用便携式血糖仪进行血糖监测的临床操作情况; 第3个维度包含7个条目, 质控38名护士使用便携式血糖仪进行血糖监测后对糖尿病患者进行的相关 知识宣教 情况。质 控表有较 好的信度 ,Cronbachα信度系数为0.857。

1.2.2调查方法由4~5名我院血糖监测规范化管理小组成员应用便携式血糖仪对38个临床科室进行质控。质控内容包括:便携式血糖仪的选择是否符合国家标准、同一医疗单位是否选用同一型号的便携式血糖仪、与造册管理的便携式血糖仪是否相符、便携式血糖仪质控记录本的登记情况及处理情况是否属实、查看科室血糖试纸及校正液是否注明开瓶日期、质控结果超出范围时的处理等。现场查看1名护士利用便携式血糖仪进行血糖监测临床操作及对糖尿病患者的宣教情况等。检查共50个条目,总分100分,1个条目2分,不符合要求扣2分,90分为合格。

2结果

2.1 38个临床科室使用便携式血糖仪进行血糖监测的质控结果

97.37%的科室更换新批号试纸条时未行质控品检测及登记;94.74%的科室未登记接收校正液的日期及时间;92.11%的科室每天血糖检测前未进行质控品检测并登记;86.84%的科室更换电池时未进行质控品检测并登记;76.32%的科室试纸未注明开封日期、时间及责任人;71.05%的科室校正液未注明开封日期、时间及责任人。具体结果见表1。

2.2 38名护士临床使用便携式血糖仪进行血糖监测的质控结果

71.06%的护士当出现血糖异常结果时 ,未做到复检静脉生化血糖;65.79%的护士行多人采血时,未使用快速手消毒剂;63.16%的护士未将一次性采血针弃于锐器盒内。具体结果见表2。

2.3 38名护士使用便携式血糖仪进行血糖监测的相关知识宣教质控结果

92.11%的护士没有对患者进行评估并告知糖尿病运动相关知识;89.47%的护士没有对患者进行评估并告知糖尿病药物相关知识;84.21%的护士没有对患者进行评估并告知糖尿病饮食相关知识。具体结果见表3。

3讨论

3.1质控现状不理想

血糖监测是指导血糖控制达标的重要措施,也是减少低血糖风险的重要手段[5]。影响便携式血糖仪检测准确性的因素很多,其中便携式血糖仪的校准及试纸的保存是最重要的2个因素,便携式血糖仪在检测血糖时需要作校准的情况主要有:第一次使用新的便携式血糖仪;每天血糖检测前;每次使用新的一瓶试纸条时;更换电池时;怀疑便携式血糖仪或试纸条出现问题时;测试结果未能反映出自己感觉的身体状况时;怀疑便携式血糖仪跌落、损坏时。此外,便携式血糖仪是否清洁、干净也会影响检测结果。对于试纸的保存也要注意,试纸须放在干燥、阴凉、避光的地方,用后密闭保存。另外还需注意的一点是应将试纸条储存在原装盒内,不要在其他容器中盛放[6]。原卫生部办公厅[2010]209号,关于《医疗机构便携式血糖仪检测仪管理和临床操作规范(试行)》中规定,试纸及校正液开封后有效期为3个月。科室每6个月要对便携式血糖仪检测结果与医院实验室生化方法检测结果对比。在采血后,便携式血糖仪要轻拿轻放,因为便携式血糖仪是高度敏感的电子仪器,如发生移动或倾斜都会影响血糖值[7]。便携式血糖仪检测血糖结果对比生化分析仪结果有所差异,可靠性一直存在争议[8]。有研究显示便携式血糖仪测量血糖的准确性可作为患者日常血糖监测,但准确度有待提高,有必要加强便携式血糖仪准确性的持续性监测及质控[9]。表1可见90%以上的科室更换新批号试纸条时、每天血糖检测前未行质控品检测及登记;80%以上的科室更换电池时未进行质控品检测并登记,且每6个月对血糖仪检测结果未与医院实验室生化方法检测结果对比;70%以上的科室试纸及校正液未注明开封日期、时间及责任人,且当怀疑血糖仪跌落、损坏时未行质控品检测并登记。由此可见我院对于便携式血糖仪进行血糖监测的质控现状不佳,因此要加大各临床科室使用便携式血糖仪进行血糖监测的质控力度,以提高便携式血糖仪检测血糖的准确性。

3.2手消毒及医疗废物处理等方面欠佳

在应用便携式血糖仪进行血糖监测时如果没有按照正确的操作规程进行操作,是影响血糖检测结果可靠性的一个重要因素[3]。在本质控之前,对全院442名护士应用便携式血糖仪进行血糖监测分层进行了培训,并考核合格。在质控38名护士临床实践操作时均合格,但有些地方还存在问题,由表2可见60%以上的护士行多人采血时,未使用快速手消毒剂,且未将一次性采血针弃于锐器盒内;一半以上的护士未将使用过的试纸和手套置于黄桶内。由此可见护士在手消毒及医疗废物处理上均存在问题。采血时必须使用一次性采血针,使用后的一次性采血针不得重复使用,并遵循无菌技术原则和规范临床采血操作规程,以防止我院交叉感染发生[10]。临床医护人员的手是医院感染的主要传播媒介,直接或间接经手传播病原菌而造成的感染占医院感染的30%。做好手卫生是医护人员在操作中传播疾病的最简单、最经济、最重要、最有效的预防与控制医院感染的方法[11]。接触患者前后、戴手套前、脱手套后、接触患者黏膜、破损皮肤前后均应该洗手或者用快速手消毒剂进行手的消毒。 医疗废物属于一种高污染及高危险性的垃圾,我国已经将它列入《国家危险废物名录》中 ,并且是其中头号危险废物。国家环境保护总局认为医疗废物是一种危险废物,倘若不能正确处理医疗废物, 则会直接影响人们的生命健康[12]。针头等锐器伤是医务人员最常见的职业伤害,由于近年来经血传播传染病如艾滋病、病毒性肝炎等发病率呈上升趋势,锐器伤所造成的职业暴露而引发血源性病原体医院感染的威胁日趋严重[13]。本研究中使用过的试纸和手套均是粘有血液的,应该按照医用垃圾置于黄桶内。一次性采血针是隐形针头,且采集的是患者血液,尤其应该引起重视,用完后要弃于锐器盒内,防止院内感染。

3.3知识宣教不够

饮食控制不当是糖尿病患者发生并发症的主要危险因素之一[14]。对糖尿病患者采取健康教育、饮食指导、运动指导及医疗卫生服务等干预措施可以预防糖尿病并发症的发生和发展[15]。糖尿病患者治疗的目标就是血糖、血压、血脂控制达标,防止或延缓急慢性并发症的发生。在生活中影响血糖的因素有很多,作为医务工作者有责任和义务帮助患者找出血糖异常的原因,因此当护士为患者监测血糖后,在平时生活时从影响血糖的多个因素中评估并帮助患者查找血糖异常的原因,从而向患者进行知识宣教,提高患者的依从性,以改变患者不良的生活习惯,防止或延缓并发症的发生和发展,提高患者的生活质量。表3显示:92.11%的护士没有对患者进行评估并告知糖尿病运动相关知识;89.47%的护士没有对患者进行评估并告知糖尿病药物相关知识;84.21%的护士没有对患者进行评估并告知糖尿病饮食相关知识。由此可见临床上护士在给患者监测血糖后相关知识宣教不够。非糖尿病专科护士要加强糖尿病相关知识及教育技巧的学习,以便更好地为糖尿病患者进行知识宣教。在医疗服务过程中有效的知识宣教及护患沟通,是优质护理服务实施方案中非常重要的措施之一,且能减少医疗纠纷,提高患者及家属的满意度[16]。

摘要：目的 了解华中科技大学同济医学院附属荆州医院(以下简称“我院”)38个临床科室使用便携式血糖仪进行血糖监测的质控现状,为制订院内血糖监测质控管理提供依据。方法 对我院血糖监测实施规范化管理培训及考核结束后1个月,第1次采用自行设计的便携式血糖仪对全院38个使用便携式血糖仪进行血糖监测的临床科室进行质控。结果 97.37%的科室更换新批号试纸条时未行质控品检测及登记;92.11%的科室未做到每天血糖检测前进行质控品检测并登记;76.32%的科室试纸未注明开封日期、时间及责任人;65.79%的护士在进行多人采血时,未使用快速手消毒剂进行手的消毒;63.16%的护士未将一次性采血针弃于锐器盒内;68.42%的护士没有帮助患者查找血糖正常或异常的原因。结论 我院38个临床科室使用便携式血糖仪进行血糖监测时,质控较欠缺,38名护士临床使用便携式血糖仪监测血糖操作合格,但在手的消毒、医疗废物处理以及对糖尿病患者相关知识的宣教上仍不到位,因此要加大这几个方面质控的力度。

便携式监测 第8篇

关键词：IAP实时监测,MK60FX512VLQ15单片机,BMP 180,TFT彩色液晶显示

随着科技的发展, 微创这一概念已深入到外科手术的各领域, 监控系统也不仅限于内窥镜, 更多是采用介入的方式。然而, 微创手术过程中, 很容易导致腹内压 (Intra-Abdominal Pressure, IAP) 升高, 形成腹内高压 (Intra-Abdominal Hypertension, IAH) , 从而使得病人患上腹腔间隙综合症 (Abdominal Compartment Syndrome, ACS) 。IAH严重影响病人的心血管功能、呼吸功能、肾脏功能、颅脑功能, 并伴有功能衰竭[1]。

目前, 在临床上采用间接测量方法, 主要有直肠、胃、下腔静脉及膀胱压力等几种方法。这些方法都不能有效地实时监测IAP, 且测量时间较长。一旦IAH监测预警时延过长, 就会导致病人病情的严重恶化, 因此, 临床上急需一套能实时监测IAP的便携式监测系统, 为临床微创手术医生提供实时IAP环境信息。

本文提出了一种在微创手术中可实时监测IAP精确数值及变化趋势的系统。即采用BMP 180压力传感器采集腹内压力, 经I2C接口读取, 送予主控芯片MK60FX512VLQ15进行分析处理[2]。采用4.3寸TFT43-4827-65K彩色液晶显示屏, 实现对IAP数据动态曲线显示, 并通过大容量的闪存存储器K9F2G08U0A实现术中腹压数据的存储及回放功能[3], 同时还具有腹内压阈值设置、声音告警等功能。该系统具有体积小、移动方便、简单、实用等优点。

1 硬件系统设计

1.1 系统工作原理与设计方案

本系统采用了B MP 1 8 0 压力传感器, 对I A P进行测量, 将BMP180压力传感器集成在探针内放在合适部位, 使其可实时连续地感应IAP, 并通过控制系统实时读取IAP数据, 再以动态曲线方式显示在TFT彩色LCD屏上, 从而得到IAP变化趋势、判断IAP是否超过IAP阈值, 并将IAP数据通过传送至大容量存储器存储。系统控制单元选用MK60FX512VLQ15单片机, 对BMP180的数据进行读取、分析、处理、液晶驱动、声音告警、数据存储与回放、按键消息处理、与电脑无线通信等控制任务, 其中数据曲线显示则采用8080总线接口与TFT彩色液晶显示屏实现, 将处理分析后的IAP数据以动态曲线方式实时显示在TFT液晶屏上。当选择回放功能时, 可将前期手术中IAP在LCD上动态显示。系统功能框图如图1所示。

1.2 BMP 180压力传感器模块

测量IAP传感器采用高精度BMP180压力传感器模块, 其绝对精度最低可以达到0.03h Pa, 并且功耗极低、体积小。BMP180采用强大的8-pin陶瓷无引线芯片承载 (LCC) 超薄封装, 通过I2C总线与各种微处理器接口, 同时BMP180也具有温度感应功能, 可输出环境温度信息, 并且其压力测量带有自动温度补偿功能。

1.3 TFT43-4827-65K彩色液晶显示模块

为实现医护人员在手术过程中的同时也能观察到实时IAP曲线变化趋势, 实现IAP数据的可视化, 本系统采用TFT43-4827-65K液晶屏, 具有4.3英寸超大显示面积同时兼有480×272的分辨率, 采用16 位标准8080总线接口方式、色彩支持65536色使图像更加细腻, 超高的24MHz无等待总线读写速度, 单点读写周期高达42ns, 可实时将采集到的IAP数据高清动态显示, 便于医生实时掌握患者IAP变化情况, 同时也显示腹内环境温度信息。

1.4 键盘输入与声音告警

本设计采用4×4矩阵按键模块实现IAP安全阈值的设置、系统重启、数据回放等功能。而声音告警采用简单的蜂鸣器实现。当监测到的IAP值超过安全阈值时, 通过蜂鸣器播放450Hz的警报声实现声音告警。

1.5 数据存储与回放系统

控制单元将IAP数据传送至彩色LCD显示同时, 也将数据发送至数据存储与回放系统。本文重点介绍数据存储与回放系统的设计与实现。I A P数据存储器件选择三星公司的Nand闪存芯片K9F2G08U0A, 该芯片容量高达264M×8bit, 数据线与地址线共用8bit的I/O接口。显然, 264M的物理地址空间对应29bit地址线宽度, 而芯片的I/O接口仅有8bit, 因此该芯片需采用分时复用的方式实现数据读写的地址输入, 地址输入的格式如表1所示。

2 软件设计

系统上电时, 需进行系统初始化及IAP阈值设置, 再进入IAP数据的采集过程, 在LCD上实时显示IAP的变化过程、并将IAP数据存储在存储芯片中便于回放。当IAP超过预设警告值时, 系统发出声音报警提示。系统运行过程中随时监控按键系统的输入, 如按键可切换采集还是回放系统, 运行还是暂停等功能模式。系统软件流程如图2所示。

3 结语

本文设计的微创手术腹内压 (IAP) 实时监测系统设计摒弃了传统的间接测量方法, 实现微创手术过程中腹内压的实时测量、显示及回放, 便于实时掌握IAP的变化趋势及术后手术过程与质量分析与, 解决手术需求问题, 降低了患者手术风险, 为微创手术提供了安全保障。

参考文献

[1]唐伟, 彭永明.腹腔镜胆囊切除术不同气腹压对呼吸力学与循环的影响[J].南昌大学学报, 54 (3) :64-66, 2014.

便携式监测 第9篇

1便携式检测仪的设计

1.1技术路线

TAX装置的通信主要分为两部分,一部分是与LKJ装置之间的RS485通信,实时获取监控装置采集的时间、公里标、速度、车号和车次等重要列车运行信息;另一部分是与其内部的插件之间的RS485通信,将实时获取的信息发送到RS485总线,供其他功能单元取用。

根据TAX装置的通信特点,检测也分为两部分,一是检测LKJ装置与TAX装置之间的通信状态;二是TAX装置内部的通信状态。因此,便携式测试仪的外部连接也需要两种方式,可以分别检测两种状态。同时,TAX装置作为一个信息平台,同时兼顾接收与发送两种功能,那便携式测试仪也应具备读取与发送两种功能,才能完整的测试TAX装置的通信状态。

1.2硬件的选取与设计

一款手持式的测试设备,主要由主模块、存储设备、电源、液晶屏、输入设备、外壳等组成,而主模块的选择决定了其余设备及开发平台的选择。

(1)主模块:Intel ATOM n270低功耗平台最为适合,该主板体积小(3.5寸),采用的是INTEL ATOM N270处理器1.6GHz,处理速度快,支持电阻触摸屏,并且带有RS232、RS485串口。

(2)存储设备:综合比较后,选择了1.8寸16G的固态硬盘作为测试仪的存储设备,体积小、功耗小、稳定性高。

(3)液晶屏:从便携性、功耗等因素上考虑,采用杭州平望科技有限公司生产的AT50TV型8寸显示屏。

(4)电源:采用日本三洋电机株式会社生产的锂电池单节,定制了专用的充放电电路。

(5)输入设备:选择了市场上普通的数字键盘。这样如果键盘损坏,维修和更换的成本都很低廉,保证了设备的可用性。

设备选型完成后,就要开始组装调试,为保证在机车上可靠使用,手工制作了一个钢板外壳。首先为了实现监听LKJ2000型监控主机对外发出的RS485信息的功能,该研究者制作了一根LKJ2000型监控主机X37插头至机车安全信息综合监测装置便携式检测仪的通信连接线,可以通过此连接线,将LKJ2000型监控主机的RS485信息传输到测试仪上。通过测试仪的液晶显示屏来查看LKJ2000型监控主机对外发布的RS485信息是否正确。其电气连接线路图如图1。

其次为了实现模拟LKJ2000型监控主机向TAX机车安全信息综合检测装置发送RS485信息的功能,该研究者制作了一根机车安全信息综合监测装置X1插头至机车安全信息综合监测装置便携式检测仪的通信连接线,可以通过此连接线,将模拟LKJ2000型监控主机将的测试仪上RS485信息传输到TAX机车安全信息综合检测装置,供TAX机车安全信息综合检测装置上的其他功能单元读取信息。通过测试仪的液晶显示屏来的输入信息,以及TAX机车安全信息综合监测装置上功能单元读取的信息来核对信息的正确性。其电气连接线路图如图2。

最后为了实现通过过渡插件监听每个功能单元上发出的RS485信息的功能,该研究者制作了一块过渡插件和一根过渡插件至机车安全信息综合监测装置便携式检测仪的通信连接线,可以通过此连接线和过渡插件,能单独监听TAX机车安全信息综合检测装置信息平台对每个功能单元所发出的RS485信息是否正确。通过测试仪的液晶显示屏来查看LKJ2000型监控主机对外发布的RS485信息是否正确。其电气连接线路图如图3、图4。

2软件开发

由于硬件平台确定为Intel架构,操作系统选择Windows,软件的开发就有了许多选择。经过对比,最终决定选择.Net平台进行软件模块开发。其原因有三:第一使用的.Net平台可以提高开发效率,快速研制出产品。第二无论是LKJ与TAX箱之间的通讯还是TAX箱内部的通讯均属于LKJ生产厂家的内部协议(尤其是LKJ与TAX箱之间的通讯协议厂家可任意改变)。使用.Net平台可以保证LKJ、TAX通讯协议变更时该研究者快速对软件进行调整。第三使用.Net平台可以提供友好的人机对话界面,便于现场操作。

根据测试仪的功能需求,软件分为TAX和LKJ两大模块,两个模块都具有监听和发送双重功能,且两个模块信息项点都是相同的,全面覆盖了目前各种设备需取用的信息内容,显示方式如图5。

通过软件检测仪可在LKJ和TAX装置之间及TAX装置内部监听各种信息,直观的显示在触摸屏上,工作人员能根据这些信息迅速判断信息的正确性。同时也可模拟LKJ向TAX装置发送指定信息,还能在TAX装置内部模拟广播信息。

3结语

TAX装置便携式测试仪的研制成功,不仅解决了TAX装置内部通信状态检测的问题,同时还解决了TAX装置与LKJ监控装置主机之间的通信状态检测的问题。同时,简单便捷的操作界面,即可以监听TAX装置、LKJ2000装置的通信信息,还可以模拟TAX装置、LKJ2000型监控装置的RS-485通讯接口实现相关信息的收发。使作业者在现场能够迅速、准确的判断故障点,缩短故障处理时间,大大提高了工作效率。

参考文献

[1]陈大海.便携式内燃机车过渡装置检测仪的研制[J].上海铁道科技,2005(5):49-50.

[2]霍凯,陈志鸿,赵谭羿.基于LPC的便携式机车供电检测仪的研制[J].中国仪器仪表,2011(11):54-57.

[3]杜连超,田成元,车军.便携式机车牵引电饥绝缘检测仪的设计[J],工业仪表与自动化装置,2010(5):105-106,62.

[4]黄国平.C#实用开发参考大全[M].北京:北京电子工业出版社,2008.