基于ARM/Linux的燃料電池溫度監(jiān)控系統(tǒng)GUI設(shè)計方案解析

　燃料電池（fuel cell）是一種新型綠色能源技術(shù)，是把燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。燃料電池與一般干電池的不同點是：只要保持燃料供應(yīng)，電池就會不斷提供電能，而且電池反應(yīng)的最終產(chǎn)物是水，不會對環(huán)境造成任何污染，以碳氫化合物作燃料時，反應(yīng)產(chǎn)物僅增加少量二氧化碳［1］。
　　燃料電池電堆的溫度分布對燃料電池的安全與壽命有重要影響，尤其是在采用質(zhì)子交換膜的車用燃料電池中，溫度不僅影響到催化劑的活性，而且還直接影響到質(zhì)子交換膜的含水性，因此對其溫度的控制有很高的要求。為了在研究過程中對其溫度變化進行實時監(jiān)控，本文基于ARM/Linux構(gòu)建了一個燃料電池溫度監(jiān)控系統(tǒng)。
　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　本監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
　　
　　溫控系統(tǒng)采用ARM微處理器S3C2410作為嵌入式微處理器。將經(jīng)過編譯的嵌入式Linux2.6內(nèi)核及Qt/E庫移植到ARM上，溫控系統(tǒng)的GUI控制界面運行于LCD上。
　　溫控器以freescale公司MC9S12DG128B單片機為控制核心，采用熱電阻作為溫度傳感器，將溫度信號轉(zhuǎn)化為模擬量的電信號，再經(jīng)過放大電路及壓頻變換（V/F變換）后，變?yōu)閿?shù)字量的電信號輸入控制器，實現(xiàn)控制算法?？刂破鬏敵龅腜WM信號經(jīng)過光電隔離后直接控制固態(tài)繼電器，從而控制熱風(fēng)嘴加熱器對控制對象進行加熱操作，實現(xiàn)溫度控制。
　　Web Server單元采用移植基于Linux的Boa服務(wù)器，通過CGI（公共網(wǎng)關(guān)接口）實現(xiàn)遠程用戶與系統(tǒng)間的交互。
　　數(shù)據(jù)庫單元采用SQLite數(shù)據(jù)庫，Qt為數(shù)據(jù)庫訪問提供的QtSql模塊實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫與Qt應(yīng)用程序的無縫鏈接，同時為開發(fā)人員提供了一套與具體所用數(shù)據(jù)庫無關(guān)的調(diào)用接口。
　　GUI控制界面采用Qt Designer設(shè)計系統(tǒng)的控制界面，利用Qt的信號/槽（signals/slots）機制實現(xiàn)界面對下位機的控制。
　　2 各部分設(shè)計方法
　　本文重點研究監(jiān)控系統(tǒng)GUI界面、數(shù)據(jù)庫及遠程監(jiān)控的設(shè)計與開發(fā)，主要詳細了介紹GUI界面、數(shù)據(jù)庫以及Web Server的設(shè)計，對于溫控器的設(shè)計本文不作重點介紹。
　　2.1 GUI界面及Qt程序設(shè)計
　　2.1.1 Qt的移植
　　本系統(tǒng)的構(gòu)建是通過編譯Qt4的庫到開發(fā)板來實現(xiàn)的，首先應(yīng)對源碼進行配置編譯，使庫添加對底層驅(qū)動的支持。設(shè)置環(huán)境變量如下［2］：
　　Export PATH= /usr/local/arm/3.3.2/bin：＄PATH
　　Export QTDIR=＄PWD
　　Export QTEDIR=＄QTDIR
　　Export LD_LIBRARY_PATH=＄QTDIR/lib：＄ LD_LIBRARY_PATH
　　配置Qt使其支持數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、觸摸屏等驅(qū)動，將編譯后的Qt目錄下的lib文件夾下的庫文件加入根文件系統(tǒng)。