温度断电报警装置的设计与应用

温度断电报警装置的设计与应用

张国庆

身份证号码：230602197612191718

摘要：为解决某厂信息中心服务器机房空调故障频发影响服务器及交换机平稳运行的难题，通过研发设计报警模块，温控模块，通电检测模块，工作指示模块，组装成温度断电报警装置。该装置可以实现高温报警、断电报警，降低服务器高温的风险。

关键字：报警器，温度控制，继电器

一、绪论

本章介绍了论文的选题背景和意义，通过网上搜索掌握了国内外关于温度断电报警装置的发展状况，并简要介绍了本文的主要内容。

1.1选题背景和意义

大庆油田某厂信息中心服务器机房在用服务器6台，交换机10台，厂内计算机终端、多个在用软件、数据库均通过服务器及交换机进行数据处理及传输。由于服务器及交换机属24小时运转设备，设备运行产生大量热量，机房内靠空调进行制冷降温，员工需每两小时需要巡检一次，机房据值班室有一定距离，无法实现实时监控。由于空调装置常年运行，部分部件老化、停电等原因，导致空调不能正常运转，进而影响服务器及交换机的平稳运行。

1.2国内外发展概况

在网上检索到一篇题为《数字温度报警器的设计与实现》的论文，文章中介绍了作者采用AT89S51主控制器和美国DALLAS半导体公司推出的改进型智能温度传感器DS18B20作为检测元件，实现了对环境温度的实时监测，并能在预设的温度范围内用LED显示，同时在超过预设范围时产生报警信号，并通过实际测试表明，该方案切实可行。

《科学技术创新》杂志中曾有一篇题为《基于家用插排温度实时监测报警装置的设计》的论文，文中介绍了一款基于家用插排温度实时监测报警装置，该装置可以实现对家用插排的温度实时监控，分级预警，装置采用Arduino-UNO-Rev3开发板作为主控制器，通过过载实验实际找到插排最热点，并分析得出合理阈值，采用C++语言编程，设计出一套针对插排温度实时监测及分级预警系统，以达到警示用户的作用。

1.3本文主要内容

第二章标题为元器件原理与介绍，主要介绍了测温探头、温度控制器、常闭继电器、声光报警器四个元器件的原理和主要功能。

第三章标题为硬件设计与研究，主要介绍了本装置的设计思路，讲解高温检测模块、断电检测模块、报警模块、复位消音模块的组成和工作原理，并针对本设计的生产工作环境和技术要求对各元器件进行选型，以及整体布线及封装过程。

第四章标题为应用效果，主要介绍该装置在大庆油田某厂应用的效果，投入使用后所带来的社会效益和经济效益，并对应用场景和推广范围进行了介绍。

第五章标题为结论，通过构思、设计、现场应用、效果论证等一系列工作流程，得出了本文的装置好用、效果显著、应用范围广的结论。

二、元器件原理与介绍

本章节主要介绍了测温探头、温度控制器、常闭继电器、声光报警器四个元器件的原理和主要功能，通过对元器件原理的掌握，对产品设计提供了知识储备。

2.1测温探头

也称为温度传感器，它是一种通过能感受温度，并将温度转换成可用输出信号的传感器。温度传感器按照测量方式的不同，可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性的不同，可以分为热电阻和热电偶两类。

本文中所采用的是接触式温度传感器，它通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。

2.2温度控制器

温度控制器也被称为温控器，一种是机械式的，它可以根据工作环境的温度变化，在开关内部发生物理形变，从而产生导通或者断开动作的一系列自动控制元件；另一种是利用电子原件在不同温度下，工作状态的不同原理来给电路提供温度数据。

电子式温度控制器是通过热电偶、铂电阻等温度传感装置，把测量到的温度信号变换成电信号，通过单片机、PLC等电路进行判断处理，从而控制继电器导通或断开，电路导通或断开即可使加热（或制冷）设备工作（或停止）。

2.3继电器

继电器是一种电控制器件，主要工作原理是利用弹簧的弹性形变、通电线圈产生电磁感应，来实现线路的通路和断路。通常应用于自动化的控制电路中，它的特点是用小电流去控制大电流运作。因此，它在工业自动化中，经常利用它进行自动调节、安全保护、转换电路等。

本文采用的是常闭继电器，线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。

2.4声光报警器

声光报警器又叫声光警号， 是为了满足客户对报警响度和安装位置的特殊要求而设置。同时发出声、光二种警报信号，是工业报警系统中的一个配件产品。

三、硬件设计与研究

本章节主要介绍了本装置的设计思路，讲解高温检测模块、断电检测模块、报警模块、复位消音模块的组成和工作原理，并针对本设计的生产工作环境和技术要求对各元器件进行选型，以及整体布线及封装过程。

3.1设计思路

革新成果共分为报警模块，温控模块，通电检测模块，工作指示模块4部分组成。革新成果可以实现高温报警、断电报警，降低了服务器高温的风险。当机房空调断电时，报警装置启动进行报警；当机房内温度超过设定的预警温度时，报警装置报警，值班室的员工可以听到警笛声，及时赶往现场进行处理，系统恢复正常警报解除或手动按复位键解除警报。组件电路连接图如图1所示。

图1 组件电路连接图

3.2主要技术指标

一是实现机房空调断电预警，二是实现机房高温报警，三是对各功能模块进行封装集成，便于操作管理。

3.3硬件选型

由于装置的运行环境是生活用电环境，电压为220V，频率为50Hz。通过对该场所一年的巡检记录进行检查，总结出该场所温度在20~40℃之间，湿度在10~60%区间。值班室、办公室最远距离距服务器机房约为50M。温度达到上限后，岗位员工在五分钟内能进行处理，服务器无高温故障风险。

因此，空气开关采用额定电压为220V，最大电流为10A；声光报警器额定电压为220V，额定功率为50W。

温度控制器选用某泰厂家研制的数显温度控制器，参数符合现场要求，价格便宜，操作简单，容易维修。

温度传感器选用伊某科镙钉式热电偶温度传感器温控仪探头，该温度传感器热响应时间在5秒以内，测温范围在0~400℃，符合技术要求。

3.4整体布线及封装

按照图1的组件电路连接图所示，进行各器件的线路连接和安全，为了让各组件、功能模块清晰明了，通过一个规格为20cm*35cm左右的小型配电柜进行封装。配电柜门板安装按钮、指示灯和温度控制器，配电柜顶部安装声光报警器，配电柜内部是空气开关、线排、常闭继电器等组件。电线颜色选择的上，采用红、黄、绿、蓝、黑五种颜色，

图2 报警装置实物图

四、应用情况

本章节主要介绍该装置在大庆油田某厂应用的效果，投入使用后所带来的社会效益和经济效益，并对应用场景和推广范围进行了介绍。

4.1应用范围及数量

本装置在第九采油厂信息中心应用1台，累计使用2年。当服务器机房温度过高时，装置发生报警，及时提醒值班人员，应用期间报警10次，及时发现了因空调故障导致停止制冷隐患。应用期间服务器、交换机无高温损坏现象，未出现因高温重新部署服务器、交换机的现象。

4.2经济效应

减少了空调不制冷空转等情况造成损坏的维修费0.8万元/次*10次=8万元；减少了重新部署的工作量，累计节约工时48小时，折合0.3万元；总计：8.3万元。

4.3社会效应

有效降低服务器及交换机高温的安全隐患，为油田网络、数据传输储存、软件应用提供了保障。

4.4推广前景

本装置适合监控室内温度、设备在20~100℃范围内进行高温预警的情况下进行推广使用，具有操作简单，功能齐全，界面清晰，维修维护成本低等特点。

五、结论

本革新解决了空调故障、停电造成服务器高温的问题，将原来的人工巡检改为自动报警，降低了巡检频次，节约了维修成本，规避了安全隐患，适合在油田预防设备高温的场所进行推广使用。

参考文献

[1]吴军. 基于NB-IoT技术的家庭断电报警器设计[J]. 2020.

[2]刘琛一, 兰依依, 熊博文,等. 基于家用插排温度实时监测报警装置的设计[J]. 科学技术创新, 2020(35):2.

[3]陈诺. 智能温度报警器设计[J]. 2020.