建筑外窗保溫性能檢測(cè)裝置測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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建筑耗能數(shù)量大，比例高，發(fā)達(dá)國(guó)家建筑用能比例一般為全國(guó)總能耗的30％～40％，所占能耗比重很大。在我國(guó)，建筑能耗占全社會(huì)總能耗的27.6％，而民用建筑能耗中住宅能耗占60％。與之對(duì)應(yīng)，建筑節(jié)能潛力巨大。
建筑節(jié)能，冬季建筑外窗散熱是一個(gè)大問題。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑外窗保溫性能分級(jí)及檢測(cè)方法》(GB／T8484D2002)，要求檢測(cè)建筑外窗的傳熱系數(shù)，判定建筑外窗的保溫性能等級(jí)。檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)中采用的檢測(cè)設(shè)備如圖1所示。
該裝置是基于穩(wěn)定傳熱原理，采用標(biāo)定熱箱法檢測(cè)窗戶保溫性能。試件一側(cè)為熱箱，模擬采暖建筑冬季室內(nèi)氣候條件，另一側(cè)為冷箱，模擬冬季室外氣候條件。在對(duì)試件縫隙進(jìn)行密封處理，試件兩側(cè)各自保持穩(wěn)定的空氣溫度、氣流速度和熱輻射條件下，測(cè)量熱箱中電暖氣的發(fā)熱量，減去通過熱箱外壁和試件框的熱損失，除以試件面積與兩側(cè)空氣溫差的乘積，即可計(jì)算出試件的傳熱系數(shù)K值(K值為在穩(wěn)定傳熱條件下，外窗兩側(cè)空氣溫差為1℃，單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的傳熱量以W／(m2?K)計(jì)。試件傳熱系數(shù)K值按下式計(jì)算：
式中：Q為電暖氣的發(fā)熱功率；M1△θ1為熱箱外壁的熱損失；M2△θ2為試件框的熱損失；S?Λ?△θ3為填充板的熱損失；A為試件的面積；△t試件兩側(cè)的溫差。
2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
國(guó)標(biāo)中要求熱箱空氣溫度的設(shè)定范圍為18℃～20℃，冷箱空氣溫度的設(shè)定范圍為-19℃～-21℃，所以裝置中需要兩臺(tái)溫度控制儀表，分別用來控制熱室和冷室內(nèi)的溫度。另外，檢測(cè)過程中需要用到多個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)的溫度值和電暖氣的加熱功率，故裝置中還需要一臺(tái)32路溫度巡檢儀表和一臺(tái)功率計(jì)。以上智能儀表作為整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)的從機(jī)部分，主機(jī)部分為通用微型計(jì)算機(jī)，兩者通過半雙工RS-232／RS-485標(biāo)準(zhǔn)總線接口通信，采用雙絞線進(jìn)行信號(hào)傳輸。在這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下，作為下位機(jī)的智能儀表完成測(cè)量控制功能，便于快速構(gòu)造系統(tǒng)并保證測(cè)控精度。
由于從機(jī)部分的儀表較多，并且通信協(xié)議和通信接口不一致，故系統(tǒng)采用多串口通信。功率計(jì)為RS-232接口，故單獨(dú)為其分配一個(gè)串口；32路溫度巡檢儀和兩個(gè)溫度控制儀為RS-485接口，而PC一般只有RS-232接口，需要RS-232／RS-485接口轉(zhuǎn)換器。系統(tǒng)的總體硬件框圖如圖2所示。巡檢儀按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)外接的溫度傳感器采用銅一康銅熱電偶，要求的溫度測(cè)點(diǎn)很多，所以同類溫度測(cè)點(diǎn)的熱電偶可以并聯(lián)。具體裝置尺寸及材質(zhì)、熱箱外壁和試件框熱流系數(shù)標(biāo)定、試件框的面積劃分、溫度測(cè)點(diǎn)的分布、熱電偶的篩選和校驗(yàn)等詳細(xì)要求請(qǐng)參見有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
3系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)軟件總體框圖如圖3所示。它充分利用了Windows系統(tǒng)允許多進(jìn)程、多線程的編程特點(diǎn)，開辟了兩個(gè)線程；還利用了VC++的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，把有關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其操作完全封裝類中。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能有下位機(jī)數(shù)據(jù)采集、主界面顯示、實(shí)時(shí)曲線顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、歷史曲線顯示、檢測(cè)結(jié)果測(cè)定、檢測(cè)報(bào)告和歷史報(bào)告記錄的瀏覽及打印、數(shù)據(jù)庫清理及維護(hù)等。
3.1多線程
系統(tǒng)軟件的進(jìn)程分成兩個(gè)線程：主線程(用戶界面線程)和通信線程(輔助線程)。主線程定時(shí)啟動(dòng)通信線程，通信線程執(zhí)行完一次通信任務(wù)后掛起。主線程能夠提供界面和用戶交互，通常用于處理用戶輸入并響應(yīng)各種事件和消息，而通信線程主要用來進(jìn)行上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信。主線程由AppWizard生成，下面主要介紹通信線程的設(shè)計(jì)。
要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)線程，需要調(diào)用函數(shù)AfxBeginThread。該函數(shù)因參數(shù)重載不同而具有兩種版本，分別對(duì)應(yīng)輔助線程和用戶界面線程。無論是輔助線程還是用戶界面線程，都需要指定額外的參數(shù)以修改優(yōu)先級(jí)、堆棧大小、創(chuàng)建標(biāo)志和安全特性等。函數(shù)AfxBeginThread返回指向CWinThread類對(duì)象的指針。同樣，在CMain-View的構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用AfxBeginThread函數(shù)：
評(píng)論