物联网设备环境温度条件下保存时间的探讨

郑志国，林美蓉

（1.海南科技职业大学信息工程学院，海口 570100； 2.海南大学信息与通信工程学院，海口 510500）

引言

物联网通信设备需要在特定的环境条件下的可靠的工作一定时间，以满足环境试验和国家标准。然而在进行试验时现有标准并未具体规定不同设备的维持温度时间，因此在进行环境试验或者新产品定型试验时常常参考同类设备的测试时间作为参考。显然这样的方法无法保证准确性。若选择时间过短，无法准确评估设备的环境适应性，以及内部温度的稳定性。过长的选择时间则会带来试验资源的浪费，并对设备造成一定的伤害。

因此，准确选择合理的保持时间对于评估物联网设备在环境条件下的能否充分试验至关重要。因此，在选择时间时，需要确保设备在特定温度下达到预期要求的表现，并保证稳定时间足够长，以覆盖设备在实际应用中由于地域的差异可能遇到的各种情况。

此外，了解设备内部温度的分布情况对于设备热设计也是至关重要的。在设备长时间工作的情况下，热设计时需要参考相应的参考资料，以确保设备能够有效地散热。通过了解温度分布情况，可以进行合理的热管理和热设计，避免温度过高对设备性能和可靠性造成的不利影响。

1 实验原则及步骤

1.1 标准中的试验时间问题

根据GJB 367A-2001 标准，图1 和图2 呈现了低温和高温测试的示意图。标准规定了低温24 h 和高温48 h 的储存时间，以测试设备在长时间存储后的性能。然而，该标准没有明确规定环境测试中的工作温度时间，即图表中标记为t 的时间。

图1 GJB 367A-2001 低温试验图

图2 GJB 367A-2001 高温试验图

为了确定适当的工作温度时间，我们需要根据具体设备的特性进行试验。关键问题在于找到设备内部温度稳定所需的时间，并基于这个时间确定测量方法。这需要综合考虑设备的热容量、热传导特性以及温度变化的速率。在实践中，可以通过以下步骤来确定工作温度时间。首先，选择合适的温度范围，根据设备的规格和应用场景确定高温和低温的极限。然后，将设备置于目标温度环境中，并记录设备内部温度的变化。可以使用温度传感器或热像仪等工具进行测量。持续观察设备内部温度，直到温度变化趋于稳定。这表示设备已经适应了环境温度，并且内部温度不再有显著的变化。一旦确定了设备内部温度稳定所需的时间，就可以制定相应的测量方法。

需要注意的是，由于每个设备的特性和工作条件可能不同，确定工作温度时间的过程可能会有所差异。因此，建议根据具体设备和应用场景进行实践和测试，以确保得到准确和可靠的结果。

1.2 设备内部稳定测量原则和方法

通过实践和适当的测试，可以根据设备内部温度的稳定性来确定适当的工作温度时间，并制定相应的测量方法。本文提出了一种物联网设备内部测温方法，可同时测量多个测试点的温度，实现准确可靠的测温。具体步骤如下：

根据设备情况选择合适的测温点是确定工作温度时间的重要步骤。这可以通过遵循由大到小的原则进行操作。

1）根据设备的特性和应用场景，选择需要测量温度的板件。在高温条件下，应注意找到导致设备过热的板件，并考虑其自身的散热特性。同样，在低温环境下，需要找到温度最低的板件和元器件。根据上述选取原则，可以确定适合作为板件稳定温度参考的测量点。

一旦确定了板件，下一步是在选定的板件上部署多个温度探针，以准确测量温度。在选择探针位置时，应遵循设备外部和内部测温点的“稳定原则”。这意味着只有当所有测温点的温度趋于稳定，并且保持稳定状态持续30 min 以上，才能将该时间记录为工作时间的评估依据。这样做可以确保所测量的温度是可靠和准确的。

在部署温度探针时，应注意选择合适的位置，以确保探针与板件接触紧密且稳定。这可以通过使用导热胶或热导片等材料来提高接触性能。此外，为了获得更全面和准确的温度数据，可以在选定的板件上分布多个温度探针，以覆盖更广泛的区域。

2）一旦所有测温点的温度趋于稳定，并且保持稳定状态持续30 min 以上，可以将此时间作为工作时间的评估依据。这样可以确保在确定工作温度时间时考虑到了板件的温度稳定性。这样的评估依据对于确定设备在不同温度条件下的性能和可靠性至关重要。需要注意的是，每个设备和场景可能存在差异，因此在实践中需要根据具体情况进行调整。此外，建议参考相关的标准和指南，并与领域专家进行讨论和交流，以获得更准确和可靠的结果。

通过根据设备情况选择测温点，并在选定的板件上部署多个温度探针，遵循温度稳定原则，可以确保准确评估工作时间。这将有助于设备的温度管理和性能评估，并提高设备在不同温度条件下的可靠性。记住，在进行这项工作时，始终注重实践和测试，并根据实际情况进行调整和改进。

通过以上方法，可以在物联网设备中实施多点测温，确保测温结果的准确性和可靠性，为设备工作时间提供科学依据，并为性能评估提供参考。

2 试验结果分析

某型号物联网设备的内部高温板件测试结果如图3所示。测试开始时的外部温度为25 ℃，并保持稳定。在测试过程中，试验箱温度从09 ∶15 开始逐渐升高，达到55 ℃。设备表现出固有的稳定性，温度持续上升，直到11 ∶00 时达到了70 ℃，并保持在该温度附近。由上述测量结果可见，在11 ∶00 开始设备内部温度和试验箱的温度均达到稳定值，因此，可将此物联网设备工作的这段时间（09 ∶00～11 ∶30，共2.5 h）作为该条件下的工作时间（即图1 中第一个t 的时间）。

图3 某型号的物联网设备高温测试结果

3 结束语

本文提出了物联网设备在低温和高温环境下的工作时间计算的一种试验方法，旨在提高环境试验效率和准确度，避免资源浪费问题。该方法通过测量联网设备内部温度从而确定环境条件下的工作时间问题，弥补了国军标等标准的不足，为物联网设备的环境温度测试提供了一种方便可行的操作方法。该方法不仅可以用在环境试验阶段，也可以用于设计阶段进行热仿真时，通过使用上述的方法可以提供可靠的设备热设计数据，为设备的热设计提供支撑。