文 献 综 述

1、引言

温度是表征物体冷热程度的物理量，对温度的测量始终占据着重要的地位。在实际环境和具体情况下的温度监控过程中，人亲自参与往往会有许多的困难，比如在一些领域的温度可能会较高或较低，现场也会较复杂，这种情况下，人无法靠近或者现场无需人力来进行监控。因此，设计一个较为通用的远程温度控制系统具有重要意义。^[1]

本次毕业设计课题的目的主要是让生活在信息时代的我们，将所学习到的知识运用到实际当中，掌握系统总体设计的流程，课题的实施与完善。通过对远程温度显示系统的设计、制作、信息采集传输的全过程，提高在电子工程设计和实际操作等方面的综合能力，培养在完成工程项目中所应具备的基本素质和要求。

2、传感器模块

温度传感器是现代工业以及日常生活中常用到的一种测量仪器，传统的温度传感器基本上是以热敏电阻为温度敏感元件，热敏电阻成本比较低，但是其是将温度这一非电量转化为了模拟量，与单片机进行通讯时需要A/D转换，不但会使系统结构复杂，而且所连接的信号处理电路又会带来引线以及零点漂移等问题。热敏电阻本身的可靠性相对较差，测温的准确度和精度都不高。现代的温度检测主要是采用数字温度传感器，该传感器结构相对简单，抗干扰能力强，具有在恶劣条件下进行现场温度测量等优点。本系统由数字温度传感器DS18B20进行温度采集送给单片机处理，通过软件编程控制来显示测量的温度值。^[2]

DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms和750 ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。^[3]

3、无线通讯

随着信息技术的发展，人们对通信技术的要求不断提高，传统的数字化设备的有线连接给人们随时随地与信息网络相连和通信带来了很多不便。发展无线通信技术，已经成为一种必然趋势。诸多新技术得到了广泛的应用。目前有多种短距离无线传输技术可以应用在物联网中，在我国，除已经得到大规模应用的RFID之外，还有WiFi、ZigBee、蓝牙等比较成熟的技术，以及基于这些技术发展而来的新技术。这些技术各具特点，因对其传输速度、距离、耗电量等方面的要求不同，形成了各自不同的物联网应用场景。^[4]

结合上述技术，本系统主要是利用WiFi技术，将传感器检测得到的数字量通过WiFi模块传送到Yeelink平台，通过互联网可以在其他地方实时的监控温度值。

Wi-Fi技术：Wi-Fi作为目前WLAN的主要技术标准，目的是提供无线局域网的接入，可实现几Mbps至几十Mbps的无线接入。WLAN最大的特点是便携性，主要用于解决办公室无线局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入。Wi-Fi模块可以通过路由器等设备接入局域网或者互联网，从而大大提高了传输距离。^[5]

4、 YeeLink平台

Yeelink平台可分为硬件电路接入层、平台数据传递层和具体实现应用层三个不同的层次。接入层将设备通过接入网关介入到平台，实现向平台上传数据和接收平台的控制消息功能。平台层为本项目的核心，主要完成设备信息处理、与社交网络融合的同时为应用层提供接口。应用层使用平台提供的应用沙盒和应用程序接口完成社交、物联网和移动 APP融合的应用。

从架构可知，Yeelink 平台本身已经为大部分物联网应用的多个层次提供了较好的工具支持，对于典型的物联网项目来说，可以直接在应用层上编写公共性程序，从而简化了项目的开发量，有效提高了项目的开发进度。Yeelink物联网应用平台的设计就是为系统开发提供服务和应用，在实现传感器的数据上传，海量数据储存、具体可视化的基础之上，提供更加多元化的数据自动化服务工作。^[6]

5、远程监控发展历程

当前国内外对于温度的远程监控主要是有线远程监控和无限远程监控。

有线远程监控主要是基于串口通讯（RS232和RS485）、现场总线实现数据传输，其中每项技术都有各自的优缺点。RS232是工业通信中广泛运用的一种接口，是一种低速率通讯的单端标准，采用不平衡传输方式，但是传输距离只有15米，无法满足应用要求。RS485数据信号采用差分传输方式，消除了共模干扰，提高了通讯距离，可实现点对多通讯，RS485抗干扰能力也比较强。现场总线是在生产现场、测量控制设备间实现双向多字节通信的系统，也称为开放、数字化、多点通讯的的网络控制系统，他打破了传统控制系统采取控制回路和设备一对一进行通信的形式，实现了彻底的分散控制。

无线远程检测的成熟技术主要有：GSM、GPRS以及ZigBee和GPRS相结合等技术。GSM是世界上主要的蜂窝系统之一，该技术不需要架设中继站，所以投入费用会大大降低，技术相对比较成熟，将GSM网络用于远程监测，二次开发难度相对较小。GPRS是通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service)的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务，GPRS可说是GSM的延续，GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包式来传输。它对GSM网络做了两个方面的改进:实现用户数据和无线网络资源的有效结合;通过IP协议在Internet是实现透明传输。由于复用了GSM的时隙，GPRS的速率得到了提升，最大理论值可达171 Kbps。同时，由于采用了信道复用技术，每一个GPRS用户都可以确保永久在线。在短距离通信与GSM/GPRS网络相结合的应用方法中，ZigBee是应用较多的一种短程、低功耗通信协议。ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低速率、低成本的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。^[7]

参考文献

[1]侯泽振,张丽,贲永青. 基于单片机的无线远程温度检测系统设计[J]. 赤峰学院学报(自然科学版),2016,02:36-37.

[2]何彩虹. 基于单片机的温度采集系统的设计[J]. 山东工业技术,2016,15:290.

[3]张海龙. 基于DS18B20的单片机测温系统[J]. 电子制作,2016,21:25 27.

[4]谷志新,王述洋,马雷,王影. 无线温度采集系统的设计[J]. 自动化仪表,2010,04:73-76.

[5]刘军良. WiFi技术在温湿度远程监测系统中的应用[J]. 自动化仪表,2014,(06):79-82.

[6]李凯. 基于YeeLink物联网平台的校园环境监测系统的设计[D].河北大学,2015.

[7]孙晓安. 基于以太网的远程监测系统研究与设计[D].华东理工大学,2011.

[8]李东明,蔡鄂,胡亚斌,王永涛. 远程高精度温度数据采集系统设计[J]. 数码世界,2016,05:46. [9]任兵,任小洪,李国志. 基于ARM_Linux的多路温度采集系统的设计[J]. 工业控制计算机,2011,11:44-45.

[10]史纬朋,陈劲杰,叶其含,纪鹏飞. 基于单片机的温度采集和无线传输系统设计[J]. 信息技术,2016,05:121-125 129.

[11]汤文. 基于无线通信的数据采集系统的设计[D].北京交通大学,2009.

[12]张健. 基于嵌入式Linux的温度采集系统的实现[J]. 消防技术与产品信息,2009,03:43-45. [13]王俊青. 基于嵌入式Linux的实验室远程监控系统设计[D].中国海洋大学,2012.

[14]崔京伟. 温室大棚的无线温度监测系统设计与研究[D].太原科技大学,2013.

[15]卞晓晓,方为建,李凡. 基于Yeelink的远程室内空气监测系统设计与开发[J]. 电脑编程技巧与维护,2015,10:26-27.

[16]G. Pereira,M. McGugan,L.P. Mikkelsen. Method for independent strain and temperature measurement in polymeric tensile test specimen using embedded FBG sensors[J]. Polymer Testing,2016,50:.

[17]R. Hajovsky,P. Vojcinak,M. Pies,J. Koziorek. Thermal Response Test (TRT) #8211; System for Measurement of Thermal Response of Rock Massif[J]. IFAC Proceedings Volumes,2013,4628:.