下面小编给大家带来郑州大学宿舍节水系统设计，本文共5篇，希望能帮助到大家!
篇1：郑州大学宿舍节水系统设计
设计者：敖婷婷 刘楠楠 常坤 王晓刚 李建 赵世晓 刘旺波
指导教师:王素兰
（郑州大学 水利与环境学院 河南 郑州 450001）
作品内容简介
通过我们小组讨论设计了一个学校宿舍简易节水系统，即将洗漱用水经简易处理装置处理后，储存于储水箱中，用于下层的冲厕用水。储水处理箱设于盥洗池下方。其简易处理过程：在洗漱池的下水口处装一个滤网，先将大一点的杂物滤在上面，在下水口下面接一个毛发收集器，其出水接至处理水箱进行处理。处理水箱中设过滤层，溢流口，污泥出口，反冲洗装置，出水口接下层冲厕系统。我们根据统计计算所得的每层楼人数及洗漱用水量、冲厕用水量，并且考虑洗漱池下面的空间，设计了储水水池大小。联系人：敖婷婷，联系电话：13939086951，邮箱：attamy@163.com。
1 研制背景及意义
1.1 研制背景
水是生命之源，没有了水就几乎等于没有了生命。众所周知，中国，以至全世界都处于缺水状态中。水是生命的
摇篮，是地球的血液，为了生存下去，我们必须节约用水。
从全球来看，全球水储量共约13.86亿立方千米，其中包括海洋水在内的全部咸水储量占总储量的97.5%，约13.5亿立方千米，而淡水储量包括冰川与永久积雪，地下淡水，河流等水体，大气中的水分和生物体中的水分等在内，只占水总储量的2.5%，约0.35亿立方千米，其中人类难以利用的如冰川和永久积雪，永冻地层中的水就占淡水总储量的69.5%，地下淡水量占淡水总储量的30.1%，人类能够开发利用的地下水只占其极少的一部分。可见，全球水资源面临
严重短缺，而可供人类利用的水资源，更是微乎其微。
20世纪世界人口增加了近3倍，淡水消耗量增加了约6倍，目前世界上的人口约有1/3还处于极度缺水状态，水资源问题将成为21世纪全球资源环境的首要问题，水危机正是全人类面临的重大环境问题。世界经济论坛达沃斯论坛年会所发表的新报告指出，全球将在内陷入“水资源破产”(Water Bankruptcy)的困境。这除了将加剧水源争夺战，
还会导致谷物收成大大降低，真正危及生存问题。
中国水资源短缺、淡水资源总量约每年26200亿立方米，人均占有量为每年2392立方米，为世界人均占有量的四分之一，名列第110位。我国也被联合国列为13个水资源贫乏的国家之一。由于各地区处于不同的水文带及受季风气候影响，水资源与土地、矿产资源分布和工业用水结构不相适应。水污染严重，水质型缺水更加剧了水资源的短缺。随着国民经济的发展和城市生活水平的提高，很多地区特别在北方和某些沿海城市发生水资源短缺和污染问题。水资源
的本身不足和水源的污染已成为我国国民经济发展的一个制约因素。
实行水资源的统一规划与管理，把用水问题，特别是将节水工作纳入社会经济发展规划，建立与健全相应的规章制度，认真贯彻开源节流并重方针，加强节水的科学管理，全面开展节水工作，通过多种途径开辟水源，加强污废水处
理，搞好污废水回用，保护生态环境。
节约用水是指通过行政、技术、经济等手段加强用水管理，调整用水结构，改进用水工艺，实行计划用水，杜绝用水浪费，运用先进的科学技术建立科学地用水体系，有效地使用水资源，保护水资源，适应城市经济和城市建设持续发展的需要。节约用水、高效用水是缓解水资源供需矛盾的根本途径。节约用水的核心就是提高用水效率和效益。节水
是以减少短期和长期用水量为目标的。
重复利用污、废水已成为替代水源的一个重要途径。目前，国外有不少城市把处理过的城市污水和废水回用到各个方面，已成为替代水源的一个重要途径。城市污水经二级或三级处理净化后进行回收利用，例如用于冲厕所、浇灌绿化带，作为工业和商业设施的冷却水，也可作为人工补给地下水的水源。从一些国家的家庭用水调查来看，洗衣、冲洗厕所、洗澡等用水占家庭用水的80%左右。改进卫生设施，采用节水型家用设备是城市节约用水的重点。节水产品的使
用是非常有效的节水措施，既节约了用水又减少了用水费用的开支。
目前国内主要节水措施有：①水表安装与计量。②采用节水型器具，包括节水型水嘴、节水型便器、节水型便器系统、节水型便器冲洗阀、节水型淋浴器、节水型洗衣机等。③城市节水灌溉。随着人民生活水平的提高，城市绿化面积不断增加，城市灌溉用水量逐年增长。目前我国着重推广喷灌、微喷灌和滴灌等新技术，比原来的地面灌节水30%～50%，同时节省了大量劳力。④城市污水回用技术（中水技术）。通过污水回用，可以在现有供水量不变的情况下，使城镇的可用水量增加50％以上。国内外的实践经验表明，城市污水的再生利用是开源节流、减轻水体污染、改善生态环境、解决城市缺水的有效途径之一，不仅技术可行，而且经济合理。⑤减少管网的漏损率。供水管网的漏损是城市供水过程中水损失的一个重要方面，由于城市管网老旧，漏损严重，既会造成水的损失，同时有可能会对地质环境造成安全事故。⑥利用价格杠杆，调整水价，促进节水工作。根据《城市供水价格管理办法》和有关规定，合理调整城市供水价格，在满足居民的基本用水要求的前提下超定额用水实行累进加价，鼓励居民选用节水器具、废水再利用的自觉性。
1.2研制意义
据统计,我国已有近80 %的城市缺水,北方尤严重。在人类各种活动总的用水量当中,室内用水约占总用水量的30 % ,也就是说,有相当多的水量是在建筑内部消耗的。由此可见,改造室内给排水工程体系,开发楼房生活用水的重复利用,
可以节约一部分用水量。
我国大中专院校近些年来在不断扩招，现在我国在校学生数量正逐年剧增，这一庞大群体的用水量也不是一个小数目。高等学校中的需水用户很多，包括学生宿舍楼、教学楼、实验室、图书馆等，其中，学生宿舍楼的用水量占学校总用水量的60%一70%，是学校的用水第一大户。现今，大多数大中专院校学生宿舍楼中学生日常生活，诸如洗漱、清洁以及冲厕均直接来源于自来水，而后直接排入下水道。这其中冲厕用水便要占生活用水中不小的一部分，因此，考虑到提高用水效率，可将学生洗漱、清洁用水经过简单处理之后用作冲厕水的来源，进而可以从中节约很大一部分清洁
的自来水。
由于高等学校水费的承担者不是用户本人，因此，用户的节水意识较差，水资源的浪费现象较为严重。在水质要求不高的方面使用中水代替自来水，一方面可以节约自来水消耗，另一方面可以减少污废水的排放。建筑的自来水水价相对较高，且经济规模较低，使用中水对于用水管理者有明显的经济效益;经处理后的污水回用于高等学校，不但减少了
污水的扫澈量，而且减轻了受纳水体的污染，同时也减少了治理环境污染的投资，社会环境效益显著。
2 设计方案
针对高校宿舍用水量大，可节约性强这一现象，我们小组讨论设计了一个宿舍简易中水回用系统――在宿舍内将
洗漱用水经简易处理后用于冲厕。
现以郑州大学为例，将我们的设计项目介绍如下。
2.1 水量及容量计算
2.1.1 水量计算
郑州大学新校区占地4845亩，共有在校生约5万人，共有宿舍52栋。根据建筑给水排水设计规范，取人均宿舍用水量为60（L/人/d），冲厕用水约占其30%-40%，取20(L/人/d),洗漱用水取40（L/人/d）。洗漱用水完全可以满足
冲厕用水的需求，此方案在水量均衡方面具有可行性。
经计算可知，郑大新区每天学生宿舍的总洗漱用水量为40*50000=2吨，冲厕用水量为1吨，每天将洗漱用水用于冲厕将节约1吨的水。一年将可节约360多吨的水。（剩余的洗漱用水可将其利用至其他方面，鉴于本文讨论所限，
在此不再说明）
表1 不同条件下宿舍楼用水量及增长率
2.1.2 水箱容量计算
以第二生活园期宿舍的一层为例，每层约有人数200人，每层共设有3个公共盥洗室，每天洗漱用水量为
200*40=8m3，每个盥洗室需设水箱的容积为8/3≈3m3。经考察，水箱完全可放置到公共盥洗室内。为预防短期洗漱用
水量增加的情况，我们取条件允许的水箱容积的最大值。
2.2 设计流程
2.2.1 设计流程图
自来水
（反冲）（补给） 冲厕
（主要流向）
生活污水 地漏过滤 毛发收集器 储水处理箱
下水道
（污物及多余水量流向）
图2-1 系统设计的基本流程图
洗漱用水水质特点：有机物浓度低，悬浮物浓度高，皂液的含量高。
洗漱污水中经常含有较大的食物颗粒，塑料袋，茶渣等，在地漏处设计过滤网，将这些较大的颗粒去除，方便后续的处理。经过过滤网后，水中存在的毛发等物，通过毛发收集器进行收集处理。经过以上两道工序的.处理，水中基本不存在较大的颗粒悬浮物，有机物量也大为减少，剩余的多为皂液，悬浮物的浓度高，故认为仅采用储水处理箱中简单的过滤处理，即可达到冲厕用水的标准。自储水箱流出后，经管道进入下层的厕所，作为冲厕用水使用。装置设有反
冲洗系统，洗后污水排入下水管道。若水量过多，冲厕用不完，设有溢流管，将水排入下水管道。
2.2.2 储水处理箱设置
水箱设置位置如图2-2所示
支撑隔墙 水箱
图2-2
水箱位置示意图如图2-3
图2-3
由于盥洗池下有起支撑作用的隔墙，我们设计在靠近下水口处的一格设处理水箱，另几格做储水箱，将底部隔墙
打通让水流过。
处理水箱设置方式如图2-4
图2-4
水箱设在上面楼层盥洗槽的下方，考虑到长时间运行可能产生异味，故采用密封的水箱。即可在下方加砌水泥墙，
做成集水池。
毛发处理器设置在盥洗槽下水口下，在储水箱外侧，便于定期的清理，其出水口通过管道与水箱相连。
经处理的水由出水口进入下层冲厕系统用于冲厕，这种将储水与用水分层设置的方式保证了冲厕时所需的水压。 设溢流管接入下层水箱，及由自来水管道接入的反冲洗管道，若滤料层被污泥附着而堵塞则采用反冲洗系统，产
生的污泥经排污管排入下水管道。
2.2.3 管道布置方案
楼层间管道布置示意图：
图2-5
我们的设计将上层水箱的溢流管接到下层水箱上，用以将上层过多的污水导入下层水箱处理后再用，依次循环，直到最底层溢流管接到下水管道。上层下来的溢流接入口比此层的溢流出口稍低，以防水还未处理就直接流走。这
样充分利用了整栋楼的污水，又减少了某一层缺处理原水的概率，提高了污水利用率。
2.2.4 储水处理箱设计
处理水箱内部构造图如下：
图2-6
①过滤层
过滤层稍微斜置，以便反冲洗时污水易于流走。滤料采用粒径为0.5-1.0mm的石英砂，滤料下面放一层砾石起承托作用，上面也放一层砾石分散水的冲力。总滤料层为10cm，距盥洗池底15cm。滤料层上下用铁丝网固定，以防滤料
膨胀。
②反冲洗装置
采用渐缩管莲蓬式喷头，对于较大面积的过滤层具有较好的反冲洗处理效果，且用渐缩管有一定冲击力，有利于冲洗。需要反冲洗时，打开此管的阀门，进行反冲洗滤料层，再打开排污管阀门排出污泥，设计为一星期反冲洗一次。
③自来水补给装置
我们的设计用反冲洗管道也作为自来水补给管道，需要自来水补给时，打开此管阀门，而不开排污管阀门。
④溢流管
我们设计将各楼层水箱的溢流管两两相连，故只在最底层设总溢流管出水口即可。该管道的存在，使只有在各层
水箱都达到蓄满状态时才会产生溢流，增大了污水的利用率。
⑤排污管
此管道在开启反冲洗系统后打开阀门，它距滤料层很近，以便冲洗后污水流出。
⑥储水箱
由于盥洗池下支撑隔墙的存在，储水箱设在处理水箱旁边的另几格，这样还可节省滤料层面积，增大储水容积。
3 设计运行效果分析
整个设计流程及管路布置都比较简单，可行性较好。有效的实现了房屋内部水的重复利用，节约了大半宿舍用水。设备所需的材料来源广，而且价格比较便宜。所用反冲洗系统能较为有效的对滤料进行反冲洗，减少了人工清理的麻烦。反冲洗管与自来水补给管用一个管道，使整个装置更简便。再一点整栋楼的上层水箱溢流口连接到下层水箱，能
更好的满足各楼层的用水需要，使污水利用率提高。
由于我们设计小组人员能力有限，及考虑此设计的具体操作情况，一些步骤的设计存在缺陷，希望以后改进。对于反冲洗系统和补水系统只能采用手动清理，不能实现自身的自动清理，反冲洗还要定期进行，比较麻烦。另外储水
箱密闭，对于内部装置的维修也会带来一定的麻烦。
4 创新点及应用
4.1 创新点
较之前的各种宿舍用水回用系统的设计，本设计具有以下创新点：
首先，渐缩莲蓬式喷头反冲洗装置的设置，使反冲洗的效果极大的提升。其次，反冲洗管与自来水补给管用一个管道，节省材料，使装置更简便。再次，楼层间水箱溢流管两两连接，只在最低层设置总的溢流管，保证了只有在全部储水箱均蓄满的状态下才会溢流，极大程度的较少了由于各层不同时段用水量不同，造成的有的楼层缺水有的楼层水却
大量溢流走所带来的浪费，较以往的各层均设溢流管的设计，提高了总的污水回用率。
4.2 应用
该设计可以实用于各大高校的宿舍洗漱水回用。若用水量允许还可用于教学楼，办公楼，实验楼等。
5 结束语
由于时间与我们课题小组成员水平有限，该系统设计也会存在不少容易被忽略的细节问题，这些问题还有待各位专家在审阅过程中发现并指出。我们期望我们的这个设计能够在实际生活中运行，发现并解决实际应用中的问题后，推广到全国各高校，这样带来的节水效益将是有所期待的。我们也坚信该系统自动智能化的实现在不远的将来是完全可以解决的。考虑到个高校学生宿舍楼中用水系统的不同，该系统设计应根据实际情况做出相应修改，但其基本内容不会有太大改变。我们也更希望高校能采用整体的中水回用系统，这样能节约更多的水。另外，我们还要做好宣传及带头作用，号召大家从生活的点点滴滴节约用水。我国节水工程要不断进行，不断发现新思路，提高全民节水素质也将在我国节水
工程中发挥其巨大作用。
在此次设计过程中，我们另一个大的收获就是，我们小组的成员都发挥了各自的设计才能，大家一起讨论设计出了这个节水系统，体现出了很好的合作精神，共同为一个目标而奋斗。我们的指导老师给我们做了重点指导，在此表示
诚挚的谢意！感谢大家的合作！
参考文献
[1] 韩剑宏主编.中水回用技术及工程实例.北京：化学工业出版社,.10
[2] 上海市建设和管理委员会.建筑给排水设计规范.北京：中国计划出版社，
篇2：郑州大学研究生新生 实行网上自主选宿舍
郑州大学研究生新生 实行网上自主选宿舍
“网上选宿，感觉很新奇，学校给了我们学生很多自主权，服务很人性化。”吴文新说。今年，吴文新考上了郑州大学物理工程学院凝聚态物理专业的研究生，在接到录取通知书的同时，他也收到了一则关于研究生网上选宿舍的'通知。前几天，他和好友“组团”选了同一个宿舍，整个过程只用了8分钟。
8月11日，郑州大学正式启动级研究生新生自主选床工作，4034名新生享受了这项待遇。新生在系统中只需输入学号和身份证号等有效证件，就可登录选宿系统，查看各校区学生公寓分布、待选公寓坐落位置、楼层布局、房间朝向及容量、家具配置、收费标准等，根据喜好选择宿舍和床位的位置。此外，新生还可以与其他人一起进行“组团”选房，自行决定和谁做室友。据该系统工作人员说，短短几天就已经有1000多名新生在网上选定了宿舍。
“以前学生的宿舍都是随机分配的，现在，通过网上自主选宿舍，学生可以选择和谁住在一块，也体现以学生为本的服务理念。”郑州大学后勤管理处负责人说，下一步网上选宿还将逐步在本科新生中全面推行。
篇3：系统设计
一、总体结构设计
由于种种原因，企业的计算机应用软件系统不是固定的、静止的，而是处于动态变化过程之中，因此要求系统具有可修改性，系统总体结构设计的任务就是将整个应用软件系统合理地划分为各种功能模块，正确处理模块之间与模块内部的联系，使整个系统有良好的可用性、可读性、可修改性，易于调试和维护。
结构化设计是软件设计的一条重要原则，它通常与结构化分析方法及其它结构化方法相联系。1974年美国的 W.Stenens等首先提出了“结构化设计”的构想，以后逐步发展和完善，成为系统设计的基本思想。结构化设计采用一套使程序变得清晰且简单明了的设计原则和技术，因此缩短了编码、调试和维护的时间。结构化设计的最主要原则是将一个系统自顶向下按其层次关系进行设计，直到最低层的详细设计。即首先考虑系统或程序的主要功能模块，然后将主要功能模块分解为子功能模块，再继续分解，直到最低一层的功能模块。模块是结构化系统的基本元素，从逻辑上看，模块就是处理功能，给它一定的输入信息，它能对之进行加工处理，输出结果信息;从物理上看，它是一组程序。每个模块各自担负一定的局部功能，它们相互配合，共同完成整个系统的功能。
采用结构化系统分析与设计方法，主要考虑各子系统间数据的相对独立性和数据冗余问题，可将设备管理系统做如下划分：
二、子系统功能设计
设备管理子系统结构如图1所时，从图1可以看出，设备管理系统被划分为基础信息管理、设备维修管理、运行管理、故障管理、备件管理和系统维护六大模块。
图1
对于如图1所示的设备管理系统划分，采用自顶向下的方法，还可将子系统层层划分为第二层、第三层子系统或子模块，直到最低一级的功能模块，然后为最低一级的子系统设计其功能和输入输出，为应用程序的编制提供依据。例如，对于设备运行管理，就可以划分为如图2所示的功能结构。
图1中各子系统的详细功能如下。
1.设备基础信息管理
设备基础信息是关于企业设备固定资产的基本信息，记录设备的一般特性、状态、能力，是企业进行生产计划、工艺安排以及设备维护保养的基础，通过对企业设备固定资产信息的登记和维护，使管理部门能够随时掌握设备资源在全厂的配置情况，为设备购置项目的审批提供决策依据。设备基础信息管理模块由代码管理、原始数据、报表、折旧、汇总统计、资产清查 六个功能模块组成。具体功能如下：
(1)设备类别代码、设备折旧代码、单位代码等信息的定义;
(2)设备卡片的填写，根据设备卡片生成设备台账，形成设备基础信息;
(3)提供设备台账管理所需的各种报表，包括设备台账明细、报废设备明细、新增设备明细、完好设备明细、进口设备明细等各类报表;
(4)进行各台设备的折旧计算、统计出各单位应提折旧、各类设备应提折旧、并预测净值将为零的设备;
(5)按设备原值/净值计算设备新度，按单位、设备类别统计设备数量和价值，也可由用户自定义统计条件进行统计;
(6)资产清查的结果显示盘盈设备明细账、盘亏设备明细账、待报废设备明细账。
2.设备维修管理
维修计划的合理与否，不仅影响到维修资金的使用，而且可能影响企业的生产组织方式，因此，科学合理地编制设备维修计划，一方面要消除设备过分维修，另一方面应避免设备维修不足，以保证企业生产的正常进行。维修管理模块由维修信息、维修计划输出、维修计划完成情况、汇总统计、任意条件查询五个功能模块组成。具体功能包括：
(1)维修信息是有关设备维修的全部信息，包括设备维修计划和计划的实际执行情况等信息，该信息在整个维修过程中实时输入;
(2)维修计划输出可以输出大修计划、项修计划、小修计划、二保计划和改造计划;
(3)维修计划完成情况可以输出大修计划、项修计划、小修计划、二保计划和改造计划的实际执行情况;
(4)汇总统计包括：按设备类统计维修计划、按单位统计维修计划、设备大修项修汇总表以及由用户自定义条件进行维修汇总;
(5)由用户定义查询条件，查询用户所需的维修信息，
3.设备运行管理
设备运行管理是对设备完好状态、设备利用情况、设备效率和设备事故进行管理。是实时地对设备在运行过程中的状况进行信息的收集、并通过计算机汇总统计，将设备运行情况以统计表或统计图的形式直观地展现在管理人员面前，以辅助企业领导进行有关的决策。设备运行管理包括设备完好率、设备利用率、设备事故几部分，其具体功能如图2所示。
4.故障管理
设备故障管理模块由代码管理、故障原始凭证、故障查询、故障汇总统计四个功能模块构成，完成设备故障的管理工作。具体功能包括：
(1)定义设备故障部位、故障原因、故障现象、故障措施代码;
(2)故障凭证是有关设备故障的全部信息，包括发生时间、修理费用、故障设备编号、停机工时等信息;
(3)故障查询提供按使用单位、按故障部位、按故障原因、按故障现象、按故障措施查询故障信息的功能，并可由用户自定义查询条件查询所需的信息;
(4)按使用单位、设备类别、故障原因、故障现象、故障措施统计故障信息，提供停机次数最多的前n台设备、故障维修费用最高的前n台设备、停机时间最长的前n台设备、生产损失最大的前n台设备等统计信息，也可由用户自定义统计条件统计所需的信息。
图2
5.备件管理
备件管理由备件合同管理、备件计划管理、备件库存管理三个功能模块组成，完成备件管理的各项工作。
其中，备件合同管理备件采购合同的全面管理，包括如下内容：
(1)合同原始凭证信息编辑;
(2)备件合同明细、各供货地区备件合同明细、各计划员备件合同明细;
(3)按合同号、按应到货日期查询备件合同信息，提供延期到货合同明细;
(4)合同发票管理，包括应开发票合同明细、按发票日期查询合同信息、按发票号查询合同信息。
备件计划管理是根据设备维修计划，结合备件库存情况，制定备件需求计划。包括：
(1)备件需求明细编辑;
(2)年度备件需求计划汇总;
(3)备件计划明细;
(4)按任务编号输出备件计划;
(5)备件需求与当前库存比较表;
(6)按用户定义条件查询备件信息。
备件库存管理的主要目的是建立备件档案，进行备件的日常出入库业务和备件的报废等工作，在此基础上进行库存分析、统计汇总，产生各种库存报表，最后与备件合同和备件计划管理构成一个大系统，全面考虑备件的库存及库存管理，以达到提高维修供应水平、降低备件库存的目的。包括如下内容：
(1)备件档案编辑;
(2)备件入库管理;
(3)备件出库管理;
(4)备件报废管理;
(5)超储备件明细;
(6)短缺备件明细;
(7)备件综合查询。
6.系统管理
系统管理提供完善的系统维护功能，为用户熟练掌握并正确使用设备管理系统提供技术保障。系统维护包括设备管理系统操作环境设置、用户权限设置、打印设置、系统登录处理、在线帮助等功能。
篇4：系统设计
三、代码设计
1.设备代码设计
设备的统一代码是按照行业系统的设备分类规则对设备进行的编码，沿用企业原有的编码体系，用于设备管理和固定资产管理，各设备都有唯一的设备统一代码，并在设备的整个生命周期中保持不变。设备统一代码是设备管理信息系统运行的基础，也是资产管理的基础。设备的统一编码体系由大类、中类、小类到单台设备逐层展开，规定了企业使用的各类设备分类与代码。
编码采用10位数字层次段码，前6位基本按照GB/T 14885-94中的编码方法，并加入了本行业增加的代码，是国家的行业标准，
代码结构见下表。
设备统一代码结构表
设备代码的第1-6位按GB/T 14885-94规定进行编写;第7、8位采用2位数字码，表示该物品的牌号及型号;第9、10位采用2位数字码;表示相同物品的顺序号。
2.配件代码设计
配件的代码为8位代码，第1位均为P，表示配件，第2位表示配件的大类，配件分为通用机械、专用机械、专用电器和通用电器四大类，相应用A、B、C、D代表，第3位表示配件的中类，第4位表示配件的小类，第5位表示配件的型，第6、7、8三位为数字，共同表示该型配件的顺序号。下表列出了通用电器大类中部分具体代码目录(只包括前5位编码)，其余的大类也是按照同样的方式进行编码的。
篇5：系统设计
1测试系统总体设计
根据实际分析，装置的设计需满足以下条件:1)系统能实现-20～50℃范围内任意时刻的检测并保证测试设备机械结构对测试结果无影响;2)系统应具有较高的自动化水平，在整个测试过程中，用户只需简单操作系统就可完成整个测试。
根据设计要求提出的装置整体示意简图如图1所示。
系统由恒温试验箱、三轴平台、激光位移传感器、控制系统等主要部分组成。
工作时，将待测零件固定在工装板上并放置到试验箱安装支架上，然后关闭试验箱测试室门，当测试室达到预定的温度时，三轴平台带着传感头运动，传感头发出的光束透过双层隔热玻璃从每个零件表面扫过，同时测量值被传感控制器接收，并传输到上位机LabVIEW中。
在此过程中，控制系统主要控制伺服电机、恒温试验箱、报警装置等的工作，还对激光位移传感器的信号进行采集、显示、处理和输出。
2测试系统硬件设计
为实现预定的功能，提高测试效率，保证系统的可靠性，本文提出的双金属片形变测试系统硬件部分整体框图如图2所示。
因传统水域测量法采用水作为双金属片的传热介质，在节能、效率、测量精度等方面均存在不足。
因此，本文选择恒温试验箱为测试系统提供测试环境，并完成试验箱的设计和激光位移传感器的选型。
2.1分体式恒温试验箱的设计目前，市场上的恒温试验箱的测试区与制冷系统为一体式[8]，压缩机等部件在工作过程中的振动会导致被测双金属片的振动，从而影响测试精度。
因此，本文设计了分体式恒温试验箱。
该试验箱由制冷、制热系统、循环通风系统、测试室以及控制系统等部分组成，分左右2个箱体，2个箱体之间用软管连接用于通风循环，制冷回路、加热管以及风机安装在左箱体中，测试室安装在右箱体中并在其顶侧开有玻璃窗用于激光位移传感器的透光检测。
试验箱通过热平衡控温法实现测试室温度控制，表1为分体式恒温试验箱的主要性能参数。
2.2激光位移传感器的选择激光位移传感器由传感头和传感控制器组成，是测试系统的核心。
传感头主要实现位置信号的采集，传感控制器对位置信号进行预处理并及时传输到上位机，考虑到测试过程中传感器检测光需透过双层玻璃，为保证测试精度，分别选用松下和基恩士的传感器产品做透双层玻璃试验，经过测试比较多个产品的综合性能，最终选用基恩士LK—G5000型激光位移传感器，其传感头主要性能见表2所示。
3测试系统软件设计
3.1基于PLC的控制程序设计本文选用台达DVP40EH—PLC作为下位机，实现对伺服电机、循环风机、报警装置的控制，其控制流程如图3所示。
系统在完成原点回归后，以当前位置作为检测起始点，由于不同类型零件高度不同且激光位移传感器的测试范围为定值，所以，程序运行时首先根据上位机选择的`零件类型，Z轴电机运行到指定的位置，然后控制三轴平台进行XY平面移动，待测试完成，系统重新初始化，等待下一次检测。
当系统发生错误时，PLC立即停止电机输出，报警灯响起，并把错误信息传输给上位机和触摸屏，以便用户处理。
此外，触摸屏除显示测试系统工作状态外，还能实现PLC相关参数的修改。
3.2基于LabVIEW的控制程序设计测试系统采用LabVIEW作为上位机控制软件[9]，主要实现以下功能:1)通过TCP/IP协议对激光位移传感器的数据进行读取、处理、显示、储存;2)经过NIOPCServers实现硬件接口的转换，通过RS—232串行接口实现与PLC的连接并通过该端口控制PLC工作;3)通过RS—485串行接口，实现与DTC的数据传输;4)根据测试要求编写人性化的人机界面。
3.2.1数据传输与数据处理测试中，LabVIEW根据PLC发送检测开始信号，调用数据采集子VI。
由于数据的实时处理会导致数据处理量大并增加编程的难度，并且在整个检测过程中零件需在不同温度下重复检测，为此，程序设计分2步:1)在传感器检测时，将数据实时存入数据库;2)检测完毕试验箱升温或降温时，调用检测数据进行数据处理。
1)数据采集传感控制器与LabVIEW是基于TCP/IP协议利用以太网实现两者的通信。
首先设置传感控制器和计算机的IP地址、子网掩码和网关，然后在LabVIEW中运用“Getdllpath”，“DllretcodetoVIErrcode”等函数编写数据采集子VI，供LabVIEW主程序调用，最终实现LabVIEW对传感器数据的采集。
LabVIEW数据库工具包基于ODBC(openda-tabaseconnectivity)技术，利用DSN(datasourcenames)连接数据库，将采集到的数据存入数据库，并对这些数据进行管理和查询。
图4为传感器数据采集程序。
2)数据处理LabVIEW对所采集的数据进行数据截取、数据过滤以及求平均值。
在每次检测完毕后，LabVIEW调用测试原始数据，由于被检测的零件成规则排布，可根据伺服电机的行走路径、行走速度以及采集到的数据进行计算分析，计算出每个零件数据的范围并截取出每个零件的数据段，然后针对每个零件数据进行过滤，除去误差较大的数值，最后对剩下的数据求平均值，即可得零件某温度下的位移量。
待零件所有温度检测点全部检测完毕后，系统根据每个温度检测点的检测数据，计算出双金属片在各温度间的相对变形量，然后与标准变形量比较，就可判断出零件的合格性。
当产品检测不合格时，记下该产品对应的序列号，测试时间和各项测试指标，并在人机界面上显示，用户可根据约定的排练顺序，取出不合格产品。
此外，LabVIEW利用数据库工具包和报表工具包编写数据库管理和生成Word报表程序，从而用户可在人机界面上查询数据并打印报表。
3.2.2基于OPC协议实现对PLC的控制LabVIEW与PLC通信的实现过程分为2步:1)建立PLC与NIOPC服务器的连接:在NIOPCServers软件中添加新的Channl后，选择ModbusSerial驱动程序，并设置通信格式，然后新建设备名并添加标签属性。
2)建立OPC与LabVIEW的连接:首先，创建I/O服务器，并通过I/O服务器连接OPC标签的共享变量，然后将带标签的共享变量拖入程序框图，从而实现上位机与PLC的通信。
测试系统运行中，LabVIEW通过RS—232串行接口把设置的参数和操作量传递给PLC，PLC根据内部程序执行上位机的指令，并向上位机传输PLC状态。
3.2.3基于Modbus协议实现对DTC的控制在恒温试验箱运行中，LabVIEW通过Modbus协议实现与温控器通信并控制温控器工作。
LabVIEW程序运用NIModbus函数实现对温控器的控制，采用“MBSerialInit”函数进行端口配置、“MBSerialMasterQuery(poly)”函数读写寄存器的值、“VISA关闭”函数关闭等函数进行编程并把程序封装成温控器子VI。
图5为温控器子VI。
3.2.4LabVIEW人机界面的设计本测试系统人机界面由主控、调试、报警、查询、登入等界面组成。
为了用户能够更好地操作测试系统，该系统采用了人性化操作界面，其中主控界面有基本参数选择按钮，测试系统实时状态显示功能，激光位移传感器采集数据实时显示等。
4试验研究
4.1系统标定按检测流程标定出测试范围(-20～50℃)内每个整数温度下工装板的形变，以便系统计算零件形变量时除去此部分误差，从而保证测量精度。
4.2试验描述与结果分析所研制的测试系统对宁波蓝宝石科技仪器有限公司煤气表C型温度补偿片进行了测试。
先将零件安置到试验箱中，并设置试验箱测试点温度:-5，5，15，25，35℃。
测试系统运行后，待测试室温度由室温降到-5℃，然后三轴平台带着传感头运动检测出各零件与传感器基准之间的相对位移，传感器依次检测各个温度点，5个检测点总共检测时间大约58min，每次检测零件数为180个且不良零件全部检出。
表3为部分零件检测数据。
结果表明:该测试系统工作效率高、可靠性好、自动化程度高。
5结论
基于恒温试验箱、激光位移传感器等硬件平台和Lab-VIEW软件平台研制了双金属片形变测试系统，并对设备进行了实际测试，结果表明:1)所研制的恒温试验箱很好地解决了压缩机等部件的振动对测试结果的影响，并为检测提供了稳定、可靠的测试环境，提高了检测效率。
2)所研制的测试系统控制部分以LabVIEW为核心，采用性能优良的激光位移传感器，实现了透过双层玻璃的检测，且可较好地实现高效精确的数据传输和分析功能。
3)研制的测试系统采用触摸屏和LabVIEW人机界面，系统可视性提高，便于实现在线监测。
作者：楼应侯 朱文斌 王贤成 胡宁波 王友林 单位：浙江大学 宁波理工学院 机电与能源工程学院 太原科技大学 机械工程学院
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