基于无线通信的大体积混凝土温度监测系统

摘要

随着我国经济的迅速发展，工程建设规模越来越大型化，在普通工业与民用建筑中大体积混凝土结构大量出现。大体积混凝土由于其体积庞大，一次性浇筑量大，工程条件复杂，水泥放热速度提高，因而如果施工措施控制不力，极易产牛各种混凝土结构裂缝，轻者会影响混凝土的耐久性，重者还会严重影响混凝土的力学性能。因此，对大体积混凝土裂缝进行有效的预防，成为工程界普遍关注的课题。研究表明，对水泥硬化过程中的温度进行控制，可有效防止裂缝的发牛。本课题主要研究如何进行大体积混凝土的温度测量。 本文采用基于一线总线的数字传感器DS18B20，短距离无线射频和GSM短消息(SMS)业务相结合，提出一种基于无线数据传输的全数字化大体积混凝土温度监测系统。该系统具有数据处理，温差报警，数据存储等功能，能够可靠、准确、及时的对混凝土温度进行24小时监测，使施工人员可以有效的控制混凝土温度，防止裂缝，并为以后的控温防裂分析提供可靠的数据资料。 文章首先介绍了大体积混凝土温度监测的意义和研究现状，并分别介绍了短距离无线数传技术和GSM短消息业务(SMS)相关知识和应用发展现状。然后分别从系统总体结构设计、系统硬件设计和软件设计三方面做了详细阐述。系统硬件主要有传感器、数据采集节点、现场监测主机和远程上位机四部分，传感器采用DS18B20单总线温度传感器；数据采集节点的核心是AT89C51单片机，实现对DS18B20温度数据的采集和PTR2000无线数据传输，软件采用汇编语言；现场监测主机用PC机，实现现场温度监测、数据存储、远程传输数据等功能，软件采用VisμAl Basic语言；无线传输采用基于无线射频芯片nRF401的无线数传模块PTR2000和基于西门子TC35的GSM短信模块G100。最后简单介绍了本系统在实际工程中的应用，并总结了本课题的丰要工作，提出了系统下一步的改进工作。

目录

文摘

英文文摘

独创声明及学位论文版权使用授权书

0前言

1绪论

1.1大体积混凝土温度测量的意义和研究现状

1.2短距离无线数传技术

1.2.1短距离无线数传技术介绍

1.2.2无线射频技术的发展

1.3 GSM短消息(SMS)

1.3.1 SMS体系结构

1.3.2AT指令概述

1.3.3 GSM SMS的发展

2系统总体设计与方案选择

2.1系统功能

2.2系统总体设计

2.2.1现场短距离数据传输方案

2.2.2远程数据传输方案

2.2.3温度传感器的选择

2.3系统硬件总体结构

3系统硬件设计

3.1传感器

3.1.1 DS18B20的内部结构

3.1.2 DS18B20工作原理

3.1.3供电方式

3.1.4 DS18B20软件编程

3.2单片机

3.2.1 AT89C51单片机概述

3.2.2标准串口UART

3.2.3存储器扩展

3.3无线数传模块

3.3.1 PTR2000无线数传模块介绍

3.3.2 PTR2000引脚说明

3.3.3 PTR2000和单片机、PC机接口

3.3.4 PTR2000软件编程

3.4 GSM短信模块

3.4.1 G100短信模块概述

3.4.2与上位机的接口

3.4.3 G100数据传输格式

3.4.4 G100模块工作过程

4系统软件设计

4.1通信协议

4.1.1点对多点的多址访问协议

4.1.2有效数据识别

4.1.3 CRC校验

4.1.4单片机和上位机的主要工作流程

4.2上位机监测软件

4.2.1 MSComm控件

4.2.2串行通信设计流程

4.2.3人机交互界面

5实际工程应用

5.1工程概况

5.2第一次混凝土测温报告

5.2.1测点布置

5.2.2温度测量结果

6总结和展望

参考文献

致谢

已发表论文