摘要：利用MATLAB的图形计算仿真功能，实现无线温度场可视化。将特定空间温度数据经OPC协议进行数据传输给MATLAB，实现对温度场数据可视化显示的目的。
关键词：温度场；OPC；可视化
Temperature field of data visualization by MATLAB
Wang Jianchao, Guang Hao, Jin Wei
(PHIMA Intelligence Technology CO.Ltd. Anhui Maanshan 243000)
Abstract: By using the graphic computing and simulating function of MATLAB software, the wireless temperature field would be displayed in visualization. The temperature data in the space is transferred based on the OPC protocol to MATLAB, for the realization of the visualization.
Key words: temperature field; OPC; visualization
1 引言
在工程实践中，温度场被广泛用于分析研究各种情境下物体的温度分布情况，比如加热炉、铸件、焊接、特定空间等，根据温度分布的不同对控制环境进行调节。对温度场进行可视化，就是利用计算机图形处理技术将数据转换为图形在屏幕上进行显示。这种方法不仅能够表示所计算区域的数据信息，而且还能连续模拟数据场的实时变化情况 [1]。本文充分利用MATLAB的可视化功能，实现温度场数据的可视化显示。
2 基础简介
MATLAB是美国MathWorks公司开发的一款商业计算软件，它提供了强大的科学计算、图形可视化与界面设计以及便捷的与其他程序和语言接口的功能。尤其是MATLAB提供了强大的可视化能力，可以实现二维、三维作图能力，利用MATLAB可以方便的实现数据的可视化显示。
OPC（OPC是OLE for Process Control）是工业控制和生产自动化领域中使用的硬件和软件的接口标准，以便有效地在应用和过程控制设备之间读写数据。OPC标准采用C／S模式，OPC服务器负责向OPC客户端不断的提供数据。通过OPC协议，在满足工业自动化领域的同时，扩展了数据分析功能，利用MATLAB实现了温度场数据的可视化。
3 系统设计
3.1 通讯实现
如图1所示，为系统通讯原理图。温度传感器的数据通过无线智能测温系统主机接收，然后通过无线智能测温系统主机TCP/IP接口，经以太网接入上位计算机，使用KEPServerEX软件完成通讯配置，选择Modbus-RTU协议，配置OPC Sever。通过OPC协议通讯数据转换，MATLAB通过建立OPC通讯来接收温度数据，经温度场函数计算生成图形进行显示。
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图1 系统通讯原理图
3.2 实例仿真
根据以上方法，利用MATLAB分别绘制出展馆的温度等高线图和场势图。本文以一展馆为例，该展馆多以电气电子设备为主，温度的变化会对设备安全以及展览体验有着重要的影响，因而需要对该管内温度进行实时监测。首先，根据展馆空间结构，在6.5m高度上分布50个无线温度传感器。由surf()函数依据坐标值以及所对应温度值绘制温度场势图，contour()函数绘制温度场的等高线图[3]。OPC建立程序：
da = opcda('localhost','KEPware.KEPServerEx.V4');
connect(da);
图5、图6为某一时刻馆内的温度场图。根据温度场势图可以看出，越接近地面处温度越高，大功率设备或者人员密集的区域温度偏高，展馆入口处温度偏低。该系统能够对展馆内温度进行连续地实时监测显示。
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图2 8m高度温度等高线图和场势图
4 小结
本文通过工程技术实践，在对现场温度进行实时监控的同时，也将工业自动化领域的OPC通讯转换技术引入到科学计算中来，对展馆内的温度数据进行可视化显示。一方面，验证了OPC通讯转换技术在MATLAB可视化功能有效性，另一方面，也提高了展馆在火灾防控和环境舒适实时监控能力。
参考文献
[1]罗亚萍,王忠庆.利用MATLAB实现温度场的数据可视化[J].可编程控制器与工厂自动化,2013(03):70-74.
[2]李萍,张薇.MATLAB在求解温度场中的应用[J].工业炉,2005(03):32-35.
[3] 刘卫国.MATLAB程序设计与应用(第二版)[M].北京：高等教育出版社.2006:83-137.