建筑外窗保溫性能檢測裝置測控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
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建筑耗能數(shù)量大，比例高，發(fā)達國家建筑用能比例一般為全國總能耗的30％～40％，所占能耗比重很大。在我國，建筑能耗占全社會總能耗的27.6％，而民用建筑能耗中住宅能耗占60％。與之對應，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大問題。國家標準《建筑外窗保溫性能分級及檢測方法》(GB／T8484D2002)，要求檢測建筑外窗的傳熱系數(shù)，判定建筑外窗的保溫性能等級。檢測標準中采用的檢測設備如圖1所示。
該裝置是基于穩(wěn)定傳熱原理，采用標定熱箱法檢測窗戶保溫性能。試件一側為熱箱，模擬采暖建筑冬季室內(nèi)氣候條件，另一側為冷箱，模擬冬季室外氣候條件。在對試件縫隙進行密封處理，試件兩側各自保持穩(wěn)定的空氣溫度、氣流速度和熱輻射條件下，測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空氣溫差的乘積，即可計算出試件的傳熱系數(shù)K值(K值為在穩(wěn)定傳熱條件下，外窗兩側空氣溫差為1℃，單位時間內(nèi)通過單位面積的傳熱量以W／(m2?K)計。試件傳熱系數(shù)K值按下式計算：
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試件兩側的溫差。
2系統(tǒng)硬件結構
國標中要求熱箱空氣溫度的設定范圍為18℃～20℃，冷箱空氣溫度的設定范圍為-19℃～-21℃，所以裝置中需要兩臺溫度控制儀表，分別用來控制熱室和冷室內(nèi)的溫度。另外，檢測過程中需要用到多個溫度測點的溫度值和電暖氣的加熱功率，故裝置中還需要一臺32路溫度巡檢儀表和一臺功率計。以上智能儀表作為整個測控系統(tǒng)的從機部分，主機部分為通用微型計算機，兩者通過半雙工RS-232／RS-485標準總線接口通信，采用雙絞線進行信號傳輸。在這種系統(tǒng)結構下，作為下位機的智能儀表完成測量控制功能，便于快速構造系統(tǒng)并保證測控精度。
由于從機部分的儀表較多，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。功率計為RS-232接口，故單獨為其分配一個串口；32路溫度巡檢儀和兩個溫度控制儀為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。巡檢儀按國家標準外接的溫度傳感器采用銅一康銅熱電偶，要求的溫度測點很多，所以同類溫度測點的熱電偶可以并聯(lián)。具體裝置尺寸及材質(zhì)、熱箱外壁和試件框熱流系數(shù)標定、試件框的面積劃分、溫度測點的分布、熱電偶的篩選和校驗等詳細要求請參見有關國家標準。
3系統(tǒng)軟件結構
系統(tǒng)軟件總體框圖如圖3所示。它充分利用了Windows系統(tǒng)允許多進程、多線程的編程特點，開辟了兩個線程；還利用了VC++的面向?qū)ο蟮脑O計思想，把有關的數(shù)據(jù)結構及其操作完全封裝類中。系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能有下位機數(shù)據(jù)采集、主界面顯示、實時曲線顯示、數(shù)據(jù)存儲、歷史曲線顯示、檢測結果測定、檢測報告和歷史報告記錄的瀏覽及打印、數(shù)據(jù)庫清理及維護等。
3.1多線程
系統(tǒng)軟件的進程分成兩個線程：主線程(用戶界面線程)和通信線程(輔助線程)。主線程定時啟動通信線程，通信線程執(zhí)行完一次通信任務后掛起。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各種事件和消息，而通信線程主要用來進行上位機與下位機之間的通信。主線程由AppWizard生成，下面主要介紹通信線程的設計。
要創(chuàng)建一個線程，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，分別對應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、堆棧大小、創(chuàng)建標志和安全特性等。函數(shù)AfxBeginThread返回指向CWinThread類對象的指針。同樣，在CMain-View的構造函數(shù)中調(diào)用AfxBeginThread函數(shù)：
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