第一篇：大型糧倉溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)任務(wù)書(參考)

江 西 理 工 大 學(xué)

本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）任 務(wù) 書

學(xué)院 專業(yè) 級（屆）

班 學(xué)號 學(xué)生

題 目：糧庫溫濕度的檢測系統(tǒng)設(shè)計

專題題目（若無專題則不填）：

原始依據(jù)(包括設(shè)計（論文）的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等)：

1、本設(shè)計的工作基礎(chǔ)：糧庫溫濕度環(huán)境參數(shù)的檢測是糧庫糧情檢測的重要參數(shù)，早期大多采用干濕度表、毛發(fā)濕度計、雙金屬式測量計和濕度試紙等人工測試器材，檢測方法費(fèi)時費(fèi)力、效率低、誤差大。后大部分采用有線的方式，鋪設(shè)大量電纜檢測溫濕度參數(shù)，但對于大型糧庫，存在面積大布局分散布線困難、現(xiàn)場信息分散等問題。采用無線的方式進(jìn)行參數(shù)檢測具有實(shí)時性高、低成本、低功耗、效率高等特點(diǎn)。設(shè)計一套基于無線網(wǎng)絡(luò)的糧庫溫濕度參數(shù)檢測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時采集、處理、傳輸和顯示數(shù)據(jù)，對糧庫糧情的檢測具有重要的應(yīng)用價值。

2、本設(shè)計的研究條件: 各種傳感器器件、zigbee無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，射頻芯片、裝有開發(fā)環(huán)境的PC機(jī)，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室等。

3、本設(shè)計的應(yīng)用環(huán)境:在環(huán)境參數(shù)的在線實(shí)時監(jiān)測中具有廣泛應(yīng)用價值。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)時性強(qiáng)、成本低，功耗低等特點(diǎn)，除了在糧庫參數(shù)檢測中能運(yùn)行之外，在其他應(yīng)用領(lǐng)域具有通用性，例如對于大面積范圍的環(huán)境參數(shù)檢測，農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的實(shí)時參數(shù)檢測、文物環(huán)境參數(shù)檢測等。

4、工作目的：選擇合適的傳感器對溫濕度要求比較高的應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，掌握傳感器的工作原理；同時，設(shè)計一個以無線為傳輸介質(zhì)的實(shí)時檢測系統(tǒng)，包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，主要實(shí)現(xiàn)對溫濕度的實(shí)時顯示、數(shù)據(jù)管理和控制。另外，本課題的研究將提高學(xué)生正確使用技術(shù)資料、查閱專業(yè)學(xué)術(shù)期刊、撰寫專業(yè)技術(shù)論文等方面的能力以及提高學(xué)生回答、闡述問題的能力。

主要內(nèi)容和要求：（包括設(shè)計（研究）內(nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對學(xué)生提出具體要求）：

研究內(nèi)容：

1、掌握國內(nèi)外糧庫溫濕度的檢測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；

2、掌握各種參數(shù)檢測的傳感器的工作原理；

3、以單片機(jī)為核心，設(shè)計一套溫濕度的檢測系統(tǒng)的硬件電路；

4、掌握無線通信協(xié)議的原理。

5、根據(jù)功能要求，對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計。

6、在設(shè)計中，在上位機(jī)軟件如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)采集以及與數(shù)據(jù)庫的連接；同時對于實(shí)時數(shù)據(jù)如何進(jìn)行實(shí)時顯示和數(shù)據(jù)管理； 具體要求：

1、在熟悉傳感器工作原理之后，以單片機(jī)為核心，硬件電路設(shè)計包括控制器模塊、傳感器模塊、電源模塊、顯示模塊、按鍵模塊等等的設(shè)計；至少能實(shí)現(xiàn)在線模擬仿真，畫出符合要求的原理圖和PCB電路圖；

2、軟件設(shè)計要求在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，畫出整個系統(tǒng)的流程圖，選擇合適的編程軟件實(shí)現(xiàn)各模塊功能的要求。

3、傳感器測得的數(shù)據(jù)在上位機(jī)上能實(shí)現(xiàn)實(shí)時顯示，與數(shù)據(jù)庫連接，對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲管理和交互；

4、對設(shè)定時間內(nèi)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時變化曲線顯示；

5、在完成上述功能后，對系統(tǒng)增加報警系統(tǒng)，設(shè)置上、下限，可以是硬件報警也能是軟件報警。日程安排：

整個設(shè)計要求在13周內(nèi)完成，具體進(jìn)度安排如下：

第一階段：現(xiàn)場調(diào)研：認(rèn)真收集有關(guān)資料，了解糧庫環(huán)境參數(shù)檢測系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及一些相關(guān)的控制算法。

第二階段：了解系統(tǒng)：了解各傳感器的工作原理和無線傳輸原理。第三階段：提出設(shè)計方案：在前面兩個階段的基礎(chǔ)上，提出對整個系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)設(shè)計方案，撰寫開題報告等相關(guān)材料。

第四階段：程序設(shè)計：根據(jù)系統(tǒng)的整體方案，對整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計、調(diào)試。

第五階段：文件編制：撰寫論文初稿，準(zhǔn)備答辯提綱，進(jìn)行答辯。主要參考文獻(xiàn)和書目：

[1] 袁秀英．組態(tài)控制技術(shù)[M]．電子工業(yè)出版社，2007．

[2] 楊寧，黃元峰．微機(jī)控制技術(shù)第二版[M]．高等教育出版社，2005． [3] 周樂挺．傳感器與檢測技術(shù)[M]．高等教育出版社，2005．

[4] 何希才.傳感器技術(shù)及應(yīng)用[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2005.[5] 趙家責(zé).傳感器電路設(shè)計手冊[M].中國計量出版社,2002.[6] 王家杰.控制技術(shù)與儀表武[M].漢理工大學(xué)出版社,2002.[7] 龍志文.電力電子技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2006.[8] 潘永雄.新編單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2007.[9] 王忠民.微型計算機(jī)原理[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2007.[10] 林福宗.多媒體技術(shù)基礎(chǔ)[M].清華大學(xué)出版社，2002.[11] 張子慧.熱工測量與自動控制[M].中國建筑工業(yè)出版社,1998.增加近期的期刊

參考文獻(xiàn)增至20個以上

指導(dǎo)教師（簽字）：

年 月 日

注：本表可自主延伸，各專業(yè)根據(jù)需要調(diào)整。

第二篇：糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計

糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計

我國是一個人口眾多的大國, 科學(xué) 儲糧是保障人民糧食供應(yīng), 促進(jìn)社會安定的大事, 糧倉溫度的監(jiān)測在科學(xué)儲糧 中占有重要地位[1]。在大多數(shù)糧食存儲企業(yè), 目前仍主要靠人工檢測糧倉溫度。由于糧庫占地面積大，糧倉分散，倉內(nèi)溫度測試點(diǎn)多，因而人工監(jiān)測工作量大，效率低，檢測周期長，容易漏檢，而且測量器件損壞率高，測試精度難以保證。

糧倉溫室度檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著微型計算機(jī)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，自動檢測領(lǐng)域發(fā)生了巨大變 化，倉庫的溫度和濕度自動監(jiān)測控制方面的研究有了明顯的進(jìn)展。糧倉溫室度檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著微型計算機(jī)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，自動檢測領(lǐng)域發(fā)生了巨大變 化，倉庫的溫度和濕度自動監(jiān)測控制方面的研究有了明顯的進(jìn)展。

糧食溫度是 能否保證糧食安全儲存的重要指標(biāo)之一,只有及時,準(zhǔn)確地測得糧堆各層面的糧 溫數(shù)據(jù),并根據(jù)檢測的溫度數(shù)據(jù)對糧食儲存情況進(jìn)行分析,作出決策,采取措施, 最大限度的減少糧食在儲存過程中的損失。正目前,糧庫中的溫濕度檢測,基本上是人工檢測,勞動強(qiáng)度大,繁瑣,由于 檢測報警不及時,造成庫儲糧食損失的現(xiàn)象時有發(fā)生,于是,設(shè)計并研制性能價 格比較高的糧庫溫濕度自動檢測系統(tǒng)迫在眉睫。由于大型糧庫分布廣、儲量大，糧庫的管理和監(jiān)測難度大，基于糧庫糧情檢測系統(tǒng)上的計算機(jī)管理軟件的設(shè) 計，由每個糧倉中配置的下位機(jī)將糧情數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳模塊發(fā)送給上位機(jī)，上位機(jī)將下位機(jī)的數(shù)據(jù)以曲線和表格的形式表示出來，清晰直觀地顯示出各倉 內(nèi)溫濕度狀況，由上位機(jī)對糧倉進(jìn)行監(jiān)視，管理人員在控制室就可以看到實(shí)時 糧情數(shù)據(jù)，對糧情數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)糧倉管理自動化、智能化。

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集 部分是將溫濕度傳感器置于倉庫內(nèi)部，測出倉內(nèi)的溫濕度值，經(jīng)過放大、A/D 3 糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量之后送入 AT89C51 單片機(jī)中，然后通過 8 位 LED 顯示，單片機(jī) 將預(yù)設(shè)的參考值與測量值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果作出判斷，經(jīng)過程序分析處 理發(fā)送相應(yīng)指令控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，接通或關(guān)閉各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的繼電器，進(jìn)而 控制干燥機(jī)、空調(diào)和風(fēng)機(jī)等設(shè)備，以此來調(diào)節(jié)倉內(nèi)溫濕度。如此循環(huán)不斷，使 溫濕度值與設(shè)定值保持一致。當(dāng)溫濕度值超過允許的誤差范圍，系統(tǒng)將發(fā)出聲 光報警，如果有必要，倉管人員還可以根據(jù)實(shí)際的情況通過鍵盤或按鈕來人工 修改片內(nèi)存儲的預(yù)設(shè)值。通過對整個系統(tǒng)的核心單片機(jī)部分的設(shè)計，達(dá)到優(yōu)化 控制溫濕度的目標(biāo)。

一）系統(tǒng)硬件設(shè)計： ◆單片機(jī)芯片：.通過比較，選用 AT89C51 單片機(jī)來構(gòu)造本系統(tǒng)。◆A/D 轉(zhuǎn)換器：A/D 轉(zhuǎn)換器采用 8 位串行控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ATC0809。◆ 溫度傳感器 ：由計算機(jī)采集“電壓-時間”的數(shù)據(jù)，以發(fā)揮其實(shí)時和準(zhǔn)確 的特點(diǎn)。另外，該器件價格比較低廉，也完全能滿足糧倉內(nèi)糧食監(jiān)測的需要。◆ 濕度傳感器：該器件具有不需校準(zhǔn)的完全互換性、高度可靠性、長期穩(wěn) 定性、快速響應(yīng)和專利設(shè)計的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，適用于線性電壓輸出和頻率輸 出兩種電路，可經(jīng)多路開關(guān)直接輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器。

（二）系統(tǒng)模塊設(shè)計： ◆測控模塊：檢測各分機(jī)所在糧倉的溫濕度數(shù)據(jù) ◆顯示模塊：溫度采用四位顯示，濕度也采用四位顯示，使測量結(jié)果更直觀，便于管理人員做出決策。◆報警模塊：系統(tǒng)采用三極管驅(qū)動的蜂鳴音報警，當(dāng)溫濕度嚴(yán)重超標(biāo)或出現(xiàn) 火情、遇盜時，系統(tǒng)做出聲光報警，同時記錄并打印事故出現(xiàn)的時間、倉號、控 制點(diǎn)等情報，并能啟動適當(dāng)應(yīng)急措施

2.1.4 溫度傳感器的分類及特點(diǎn) 溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關(guān)。溫度傳感器是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。溫度傳感器的市場份額 大大超過了其他的傳感器。從 17 世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測量。在半 導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN 結(jié)溫度傳 感器和集成溫度傳感器。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼 開發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，如在某點(diǎn)互相連接在一起，對這個連接點(diǎn)加熱，在它們不加熱的部位就會出現(xiàn)電位差。這個電位差的數(shù)值與不加熱部位測 8 量點(diǎn)的溫度有關(guān)，和這兩種導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度 范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測量這個電位差，再測出不加熱部位的環(huán) 境溫度，就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，所以 稱之為“熱電偶”。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，溫度傳感器 本文溫度傳感器采用了接觸式熱電偶溫度傳感器，根據(jù)前文基礎(chǔ)知可以知道 接觸式熱電偶溫度傳感器具有如下特點(diǎn)： 雖然它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置 放大器溫度漂移的影響，不適合測量微小的溫度變化，但是，由于熱電偶 溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無關(guān)，用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度 傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細(xì)微的測 溫元件有極高的響應(yīng)速度，可以測量快速變化的過程。非接觸式傳感器其 測溫范圍比較大，糧倉測溫不需要這種值度，所以不宜采用，采用接觸式 熱電偶傳感器在糧倉中測溫最適宜。計算方法有： 溫度測量是建立在熱平衡定律的基礎(chǔ)上的，根據(jù)溫度的不同，可將溫度測 量的方法分為接觸式和非接觸式兩類。由于非接觸式測溫方法是基于物理的熱 輻射能隨溫度變化的原理，用在本系統(tǒng)中不合理，故本系統(tǒng)中我將采用接觸式 測溫計，其中接觸式測溫計熱電偶測溫計和熱電阻測溫計，由于熱電偶的更適 合本系統(tǒng)的應(yīng)用且課本《檢測技術(shù)及儀表》中關(guān)于這方面的知識比較熟悉，所 以綜上所述，溫度傳感器里將用熱電偶溫度計。熱電偶溫度計的可用冷端溫度補(bǔ)償方法：（1）0℃恒溫法（2）計算修正法；設(shè)計計算公式： Eab（t，to）= Eab（t，th）+ Eab（th，to）（3）補(bǔ)償電橋法，本文主要采用補(bǔ)償電橋法測溫

濕度傳感器的分類及特點(diǎn)

1、濕度傳感器的分類 濕度傳感器分為電阻式和電容式兩種，產(chǎn)品的基本形式都是在基片涂覆感濕 材料形成感濕膜。空氣中的水蒸汽吸附于感濕材料后，元件的阻抗、介質(zhì)常數(shù)發(fā) 生很大的變化，從而制成濕敏元件。

2、濕度傳感器的特性：(1)精度和長期穩(wěn)定性(2)濕度傳感器的溫度系數(shù) 濕敏元件除對環(huán)境濕度敏感外，對溫度亦十分敏感，其溫度系數(shù)一般在 0.2~0.8%RH/℃范圍內(nèi)，而且有的濕敏元件在不同的相對濕度下，其溫度系數(shù)又 有差別。(4)互換性 目前(5)濕度校正 校正濕度要比校正溫度困難得多

濕度傳感器濕度檢測儀的主電路包括：（1）系統(tǒng)時鐘電路；（2）系統(tǒng)復(fù)位電路；（3）按 鍵電路；（4）顯示電路；（5）電源控制電路；（6）濕度檢測傳輸及 A/D 轉(zhuǎn)換電路 六部分組成。集成濕度傳感器 HS15 的輸出電壓在 1～4V 之間隨濕度呈線性變化，設(shè)計的 濕度信號采集電路如圖 2.6 所示，該電路測濕范圍為 0%～100%RH。由于該電路 中沒有出現(xiàn)負(fù)壓，電路主體采用差分式減法電路，精密電阻 2.4KΩ，2KΩ，用 這四個電阻可調(diào)節(jié)增益。通過 HM1500 傳感器測量所得到的濕度電壓信號從 IN 輸 入。HS15 特別適用使用于 10～98%RH 環(huán)境的精確測量，超過上述范圍將不會對 HS15 穩(wěn)定性造成影響。

溫度傳感器 本文溫度傳感器采用了接觸式熱電偶溫度傳感器，根據(jù)前文基礎(chǔ)知可以知道 接觸式熱電偶溫度傳感器具有如下特點(diǎn)： 雖然它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置 放大器溫度漂移的影響，不適合測量微小的溫度變化，但是，由于熱電偶 溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細(xì)無關(guān)，用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度 傳感器。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細(xì)微的測 溫元件有極高的響應(yīng)速度，可以測量快速變化的過程。非接觸式傳感器其 測溫范圍比較大，糧倉測溫不需要這種值度，所以不宜采用，采用接觸式 熱電偶傳感器在糧倉中測溫最適宜。計算方法有： 溫度測量是建立在熱平衡定律的基礎(chǔ)上的，根據(jù)溫度的不同，可將溫度測 量的方法分為接觸式和非接觸式兩類。由于非接觸式測溫方法是基于物理的熱 輻射能隨溫度變化的原理，用在本系統(tǒng)中不合理，故本系統(tǒng)中我將采用接觸式 測溫計，其中接觸式測溫計熱電偶測溫計和熱電阻測溫計，由于熱電偶的更適 合本系統(tǒng)的應(yīng)用且課本《檢測技術(shù)及儀表》中關(guān)于這方面的知識比較熟悉，所 以綜上所述，溫度傳感器里將用熱電偶溫度計。熱電偶溫度計的可用冷端溫度補(bǔ)償方法：（1）0℃恒溫法（2）計算修正法；設(shè)計計算公式： Eab（t，to）= Eab（t，th）+ Eab（th，to）（3）補(bǔ)償電橋法，本文主要采用補(bǔ)償電橋法測溫。

糧倉溫室度檢測系統(tǒng)的具體設(shè)計 3.1 設(shè)計結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)需求及總體的思路，設(shè)計出如下總體框圖： 通過溫室度傳感器在糧倉內(nèi)部某個面積采集相關(guān)的溫室度數(shù)據(jù)，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可識別的數(shù)字信號，單片機(jī)插上電源后就會開始 工作，對數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯識別，經(jīng)過單片機(jī)數(shù)據(jù)處理后，顯示器將數(shù)字顯示出來，對數(shù)字進(jìn)行比較較真，當(dāng)測得的值大于預(yù)定值則自動啟動報警電路，發(fā)出報警，通知 相關(guān)人員記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。

本次設(shè)計將模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和單片機(jī)綜合應(yīng)用到 實(shí)際設(shè)計中，由溫度集成傳感器 HS15 采集模擬信號經(jīng)放大送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ATC0809 變?yōu)閿?shù)字信號,采用單片機(jī) AT89C51 作為核心控制 CPU，對芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換 器 ATC0809 和 LED 驅(qū)動芯片進(jìn)行編程控制，讀取傳送來的數(shù)字信號，通過單片 機(jī) AT89C51 處理，將濕度信號、溫度信號顯示在四位數(shù)碼管上，采用單片機(jī)輸出 高低電平到光電耦合器，從而實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電的目的，控制風(fēng)機(jī)，加熱器的工 作狀態(tài)。確保糧倉的溫度濕度在控制范圍內(nèi)，達(dá)到設(shè)計的要求。

第三篇：糧倉糧庫環(huán)境溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計方案

糧倉糧庫環(huán)境

溫濕度綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)

設(shè)

計

方

案

目 錄

第一部分：概述

（1）糧食倉儲概述………………………………………………………………03（2）糧倉糧庫環(huán)境溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用背景…………………………………04（3）糧倉糧庫環(huán)境綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)…………………………………………04 第二部分：系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

◇上位管理主機(jī)…………………………………………………………………05 ◇數(shù)據(jù)通訊部分…………………………………………………………………05 ◇現(xiàn)場控制監(jiān)測點(diǎn)………………………………………………………………05 第三部分：控制模式

◇控制方式………………………………………………………………………06 第四部分：功能特點(diǎn)

（1）糧庫環(huán)境溫濕度監(jiān)測………………………………………………………07（2）O2、CO2濃度監(jiān)測?…………………………………………………………07（3）數(shù)據(jù)存儲功能………………………………………………………………07（4）設(shè)備聯(lián)動控制功能…………………………………………………………08（5）防火自動報警功能…………………………………………………………09（6）現(xiàn)場報警功能………………………………………………………………09（7）遠(yuǎn)程傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理功能…………………………………………………09 第五部分：監(jiān)測軟件數(shù)據(jù)平臺

（1）友好的用戶登陸管理界面…………………………………………………10（2）實(shí)時歷史、曲線報表數(shù)據(jù)分析…………………………………………10（3）多種形式的報警功能………………………………………………………11（4）遠(yuǎn)程控制……………………………………………………………………11（5）監(jiān)控終端……………………………………………………………………11

第一部分：概 述

（1）糧食倉儲概述

我國現(xiàn)有14億人口，糧食儲藏好壞是關(guān)系到人民健康、市場供給、國家穩(wěn)定的大事。隨著人口增長迅速、耕地逐年減少、人類對社會物質(zhì)生活的需求愈來愈高。糧食的利用與保護(hù)得到社會的更加重視，人類必須杜絕糧食浪費(fèi)與霉?fàn)€現(xiàn)象發(fā)生，珍惜糧食。

我國是世界上最大糧食生產(chǎn)和消費(fèi)國。據(jù)統(tǒng)計，我國糧食收獲后在脫粒、晾曬、貯存、運(yùn)輸?shù)冗^程中的損失高達(dá)15％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過聯(lián)合國糧農(nóng)組織規(guī)定的5％，在這些損失中因未達(dá)到安全水分造成霉變、發(fā)芽等損失的糧食又占到5％。

糧食在儲藏期間，如果水分超標(biāo)，糧堆內(nèi)部的水分就表現(xiàn)出向表面及糧粒間隙中的空氣緩慢游離的趨勢，因糧食水分從不流動的空氣中逸出比較困難，它在糧粒間聚集，當(dāng)濕度達(dá)到飽和點(diǎn)時即開始凝結(jié)，隨之產(chǎn)生發(fā)酵和局部溫度升高現(xiàn)象，這又促使糧粒釋放出水分和加速相應(yīng)的發(fā)酵過程。當(dāng)環(huán)境溫度升高，糧食中帶有的粉塵、雜質(zhì)、特別是有機(jī)物雜質(zhì)加速了上述過程，嚴(yán)重威脅到安全儲糧，導(dǎo)致糧食腐爛。

因此糧倉糧庫環(huán)境應(yīng)保持通風(fēng)、干燥，內(nèi)外整潔有序。糧庫中應(yīng)采取防鼠、防蠅、防蟲、防盜等設(shè)施，杜絕有害蟲類的滋生。

（2）糧倉糧庫溫濕度環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用背景

建國以來，經(jīng)過六十多年的發(fā)展，我國糧食倉儲技術(shù)得到了長足發(fā)展，在某些領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平，但就整體而言，我國糧食倉儲技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比，仍與一定的差距。目前，大部分糧倉庫仍為人工監(jiān)控管理，如降倉溫通風(fēng)是倉房日常管理中，尤其是低溫儲糧管理中的一項操作較為頻繁、辛苦的工作，經(jīng)常需要在半夜開機(jī)：由于糧食呼吸，儲糧穩(wěn)定性較差，保管員需不斷翻動糧面，通風(fēng)降溫散濕，因此國家需要投入大量人力。糧情，糧倉溫度靠人工監(jiān)測，保管員需要頻繁巡查，工作強(qiáng)度大，并且監(jiān)測結(jié)果不精確。

（3）糧倉糧庫溫濕度環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

SQ-KZ糧倉糧庫環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時全面的掌握糧庫內(nèi)的溫濕度變化，一旦發(fā)現(xiàn)異常及時做出正確處理，保證糧食長期安全存儲。本系統(tǒng)采用世界上先進(jìn)的微電腦技術(shù)、PLC技術(shù)、傳感器技術(shù)、自動控制技術(shù)，帶有LCD顯示和鍵盤操作，能夠自動監(jiān)測糧倉糧庫內(nèi)的糧情、溫度、濕度，并能與糧倉糧庫內(nèi)的加熱、制冷、除濕、通風(fēng)等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動，控制加熱、制冷、除濕、通風(fēng)等設(shè)備進(jìn)行工作，也可根據(jù)人工設(shè)定的數(shù)值定時控制設(shè)備或根據(jù)需要進(jìn)行人工開啟，使倉內(nèi)糧溫、水分、倉內(nèi)氣體的有效濃度與配比維持穩(wěn)定狀態(tài)，保證糧食倉儲的安全。

第二部分：系統(tǒng)組成部分

SQ-KZ糧倉糧庫環(huán)境綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要包括：上位管理主機(jī)、數(shù)據(jù)通訊部分、現(xiàn)場控制監(jiān)測點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集終端等。

◇上位管理主機(jī)

可選用物聯(lián)網(wǎng)感知應(yīng)用平臺或者是為客戶專門定制的操作監(jiān)測平臺。能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)測、查詢、運(yùn)算、統(tǒng)計、控制、存儲、分析、報警等多項功能，并能與糧倉內(nèi)設(shè)備聯(lián)動，自動計算和控制加熱、制冷、降濕、通風(fēng)等設(shè)備運(yùn)行工作。

◇數(shù)據(jù)通訊部分

可根據(jù)需要選擇有線傳輸與無線傳輸方式，對于倉內(nèi)布線不方便的糧庫，可以采用無線通訊方式，利用GPRS/3G或Zigbee無線通訊。

◇現(xiàn)場控制監(jiān)測點(diǎn)

現(xiàn)場控制監(jiān)測點(diǎn)主要由數(shù)字溫濕度變送器、數(shù)據(jù)采集儀、通訊轉(zhuǎn)換器、配電控制柜及安裝附件組成。所有監(jiān)測點(diǎn)的溫濕度測量值最終轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，被傳送到上位管理主機(jī)，通過配套的數(shù)據(jù)管理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理、存儲、打印等。

第三部分：控制方式

◇自動控制-----根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，智能控制箱按照預(yù)先編制的程序自動運(yùn)行。

◇手動控制-----根據(jù)需要，可以選擇現(xiàn)場手動控制方式，啟動各種模式。

◇集中監(jiān)控-----監(jiān)控中心室能夠?qū)崟r顯示并自動記錄糧倉糧庫內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及外圍設(shè)備的工作狀態(tài)，遠(yuǎn)程設(shè)定每臺控制箱的工作參數(shù)，自動報警。

◇3G互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控------通過安裝配套的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控軟件，或者視頻監(jiān)控軟件，可以通過英特網(wǎng)實(shí)時了糧庫內(nèi)的環(huán)境變化信息及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等。

第四部分：系統(tǒng)功能特點(diǎn)

（1）糧庫環(huán)境溫濕度監(jiān)測

通過溫濕度傳感器監(jiān)測糧倉糧庫內(nèi)的環(huán)境溫濕度，并能對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析運(yùn)算、控制、存儲、發(fā)送等。

（2）O2、CO2濃度監(jiān)測

--糧食是生命的有機(jī)體，具有呼吸功能。為了解儲藏條件是否適宜，常需要了解糧食在儲藏期間的生理狀態(tài)，需要測定儲糧的呼吸系數(shù)。

--在糧倉內(nèi)部署二氧化碳或氧氣濃度傳感器，實(shí)時監(jiān)測糧庫中的氣體含量，當(dāng)濃度超過系統(tǒng)設(shè)定的闕值范圍時，通過有線或無線傳輸技術(shù)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到用戶監(jiān)控終端，由相關(guān)工作人員做出相應(yīng)調(diào)整。

（3）數(shù)據(jù)存儲功能

具有大容量數(shù)據(jù)存儲功能，現(xiàn)場可顯示、查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)和設(shè)備工作參數(shù)。

（4）設(shè)備聯(lián)動控制功能

--降溫、散濕、通風(fēng)是倉房日常管理中的一項操作較為頻繁、辛苦的工作，經(jīng)常需要在半夜開機(jī)，由于糧食呼吸，儲糧穩(wěn)定性較差，保管員需不斷翻動糧面，通風(fēng)降溫散濕。實(shí)現(xiàn)倉窗、制冷、制熱、通風(fēng)等設(shè)備自動開關(guān)，對提高工作效率、降低勞動強(qiáng)度意義重大。--上位機(jī)控制平臺可根據(jù)糧庫環(huán)境的要求，對已設(shè)置的溫濕度數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，自動計算和控制加熱、制冷、降濕、通風(fēng)等設(shè)備狀態(tài)，也可根據(jù)人工設(shè)定的數(shù)值定時控制設(shè)備或根據(jù)需要進(jìn)行人工開啟。

（5）防火自動報警功能

可提供現(xiàn)場聲光報警，監(jiān)測系統(tǒng)報警，并通過電話語音撥號報警或發(fā)送報警短信通知相關(guān)人員。

（6）現(xiàn)場報警功能

用戶可設(shè)定某些參數(shù)指標(biāo)的上限和下限，根據(jù)溫濕度實(shí)測值與人工設(shè)定的超限值進(jìn)行對比分析，若實(shí)測值超過設(shè)定的范圍，則通過屏幕顯示報警或現(xiàn)場聲光報警。

（7）遠(yuǎn)程傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理功能

可聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程傳輸現(xiàn)場監(jiān)測到的各種信息，上級部門可隨時調(diào)用、檢查糧庫環(huán)境的各項數(shù)據(jù)、報表，提供集中式系統(tǒng)管理及數(shù)據(jù)檢索功能，可與其它信息系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，支持TCP/IP協(xié)議。

第五部分：監(jiān)測軟件數(shù)據(jù)平臺

我公司自主研發(fā)的糧倉糧庫溫濕度系統(tǒng)軟件，實(shí)時采集糧倉糧庫現(xiàn)場數(shù)據(jù)，經(jīng)傳感器數(shù)據(jù)模塊傳送至ZigBee節(jié)點(diǎn)或RS485節(jié)點(diǎn)上，然后通過光纖、GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺，按照相關(guān)設(shè)定進(jìn)行分析運(yùn)算、控制、存儲等功能，并進(jìn)一步與糧倉內(nèi)設(shè)備（如通風(fēng)、制冷、制熱、熏殺等）聯(lián)動完成相應(yīng)控制。

（1）友好的用戶登陸管理界面

--規(guī)定用戶使用權(quán)限，不同用戶提供不同的操作權(quán)限，非用戶不能登陸系統(tǒng)，保證系統(tǒng)安全，操作簡單而富有人性化。

（2）實(shí)時歷史、曲線報表數(shù)據(jù)分析

--系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)信息以實(shí)時曲線的方式顯示給用戶，并根據(jù)需要按照日、月、季、年參數(shù)變化曲線生成歷史報表。便于對糧倉糧庫的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行分析并做出改進(jìn)，提高糧食倉儲的效率與安全。

（3）多種形式的報警功能，適合不同場合需要

--工作人員根據(jù)糧倉糧庫內(nèi)的具體情況，設(shè)置溫度、濕度等參數(shù)限值。在監(jiān)測時，如發(fā)現(xiàn)有監(jiān)測結(jié)果超出設(shè)定的閾值時，系統(tǒng)會自動發(fā)出報警提醒工作人員，報警形式包括：聲光報警、電話報警、短信報警、E-MAIL報警等。

（4）遠(yuǎn)程控制

--現(xiàn)場采集設(shè)備將采集到的數(shù)據(jù)通過有線、無線、GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街锌財?shù)據(jù)平臺，用戶從終端可以查看糧倉糧庫現(xiàn)場的實(shí)時數(shù)據(jù)。并使用遠(yuǎn)程控制功能，通過繼電器或采集輸出模塊對糧倉糧庫內(nèi)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行自動化控制，如自動通風(fēng)系統(tǒng)、自動制冷制熱系統(tǒng)、自動除濕系統(tǒng)等。

（5）監(jiān)控終端

--監(jiān)控終端通過可視化、多媒體的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)以下主要功能：

①糧倉內(nèi)糧情、溫濕度、CO2濃度全面顯示，可查詢，包括各種參數(shù)以及歷史數(shù)據(jù)等；

②向糧倉內(nèi)監(jiān)控終端發(fā)出調(diào)度命令、調(diào)整設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，確保糧倉內(nèi)環(huán)境維持穩(wěn)定狀態(tài)，保證糧食倉儲安全。

第四篇：中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)溫濕度控制（范文模版）

中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)溫濕度控制的分析 引 言

樓宇自動化系統(tǒng)是智能建筑的一個重要組成部分。樓宇自動化系統(tǒng)的功能就是對大廈內(nèi)的各種機(jī)電設(shè)施，包括中央空調(diào)、給排水、變配電、照明、電梯、消防、安全防范等進(jìn)行全面的計算機(jī)監(jiān)控管理。其中，中央空調(diào)的能耗占整個建筑能耗的50%以上，是樓宇自動化系統(tǒng)節(jié)能的重點(diǎn)[1]。

由于中央空調(diào)系統(tǒng)十分龐大，反應(yīng)速度較慢、滯后現(xiàn)象較為嚴(yán)重，現(xiàn)階段中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)幾乎都采用傳統(tǒng)的控制技術(shù)，對于工況及環(huán)境變化的適應(yīng)性差，控制慣性較大，節(jié)能效果不理想。傳統(tǒng)控制技術(shù)存在的問題主要是難以解決各種不確定性因素對空調(diào)系統(tǒng)溫濕度影響及控制品質(zhì)不夠理想。而智能控制特別適用于對那些具有復(fù)雜性、不完全性、模糊性、不確定性、不存在已知算法和變動性大的系統(tǒng)的控制。

“綠色建筑”主要強(qiáng)調(diào)的是：環(huán)保、節(jié)能、資源和材料的有效利用，特別是對空氣的溫度、濕度、通風(fēng)以及潔凈度的要求，因此，空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。空調(diào)控制系統(tǒng)涉及面廣，而要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)比較復(fù)雜，需要有冷、熱源的支持。空調(diào)機(jī)組內(nèi)有大功率的風(fēng)機(jī)，但它的能耗很大。在滿足用戶對空氣環(huán)境要求的前提下，只有采用先進(jìn)的控制策略對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，才能達(dá)到節(jié)約能源和降低運(yùn)行費(fèi)用的目的。以下將從控制策略角度對與監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的問題作簡要討論。空調(diào)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成一般包括以下幾部分：(1)新風(fēng)部分

空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中必須采集部分室外的新鮮空氣(即新風(fēng))，這部分新風(fēng)必須滿足室內(nèi)工作人員所需要的最小新鮮空氣量，因此空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)取入量決定于空調(diào)系統(tǒng)的服務(wù)用途和衛(wèi)生要求。新風(fēng)的導(dǎo)入口一般設(shè)在周圍不受污染影響的地方。這些新風(fēng)的導(dǎo)入口和空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)管道以及新風(fēng)的濾塵裝置(新風(fēng)空氣過濾器)、新風(fēng)預(yù)熱器(又稱為空調(diào)系統(tǒng)的一次加熱器)共同組成了空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)系統(tǒng)。

(2)空氣的凈化部分

空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)其用途不同，對空氣的凈化處理方式也不同。因此，在空調(diào)凈化系統(tǒng)中有設(shè)置一級初效空氣過濾器的簡單凈化系統(tǒng)，也有設(shè)置一級初效空氣過濾器和一級中效空氣過濾器的一般凈化系統(tǒng)，另外還有設(shè)置一級初效空氣過濾器，一級中效空氣過濾器和一級高效空氣過濾器的三級過濾裝置的高凈化系統(tǒng)。

(3)空氣的熱、濕處理部分

對空氣進(jìn)行加熱、加濕和降溫、去濕，將有關(guān)的處理過程組合在一起，稱為空調(diào)系統(tǒng)的熱、濕處理部分。

在對空氣進(jìn)行熱、濕處理過程中，采用表面式空氣換熱器(在表面式換熱器內(nèi)通過熱水或水蒸氣的稱為表面式空氣加熱器，簡稱為空氣的汽水加熱器)。設(shè)置在系統(tǒng)的新風(fēng)入口，一次回風(fēng)之前的空氣加熱器稱為空氣的一次加熱器;設(shè)置在降溫去濕之后的空氣加熱器，稱為空氣的二次加熱器;設(shè)置在空調(diào)房間送風(fēng)口之前的空氣加熱器，稱為空氣的三次加熱器。三次空氣加熱器主要起調(diào)節(jié)空調(diào)房間內(nèi)溫度的作用，常用的熱媒為熱水或電加熱。在表面式換熱器內(nèi)通過低溫冷水或制冷劑的稱為水冷式表面冷卻器或直接蒸發(fā)式表面冷卻器，也有采用噴淋冷水或熱水的噴水室，此外也有采用直接噴水蒸汽的處理方法來實(shí)現(xiàn)空氣的熱、濕處理過程。

(4)空氣的輸送和分配、控制部分

空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)和送、回風(fēng)管道稱為空氣的輸送部分。風(fēng)管中的調(diào)節(jié)風(fēng)閥、蝶閥、防火閥、啟動閥及風(fēng)口等稱為空氣的分配、控制部分。根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)中空氣阻力的不同，設(shè)置風(fēng)機(jī)的數(shù)量也不同，如果空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置一臺風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)既起送風(fēng)作用，又起回風(fēng)作用的稱為單風(fēng)機(jī)系統(tǒng);如果空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置兩臺風(fēng)機(jī)，一臺為送風(fēng)機(jī)，另一臺為回風(fēng)機(jī)，則稱為雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。

(5)空調(diào)系統(tǒng)的冷、熱源

空調(diào)系統(tǒng)中所使用的冷源一般分為天然冷源和人工冷源。天然冷源一般指地下深井水，人工冷源一般是指利用人工制冷方式來獲得的，它包括蒸汽壓縮式制冷、吸收式制冷以及蒸汽噴射式制冷等多種形式。現(xiàn)代化的大型建筑中通常都采用集中式空調(diào)系統(tǒng)，這種形式的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

其工作原理是當(dāng)環(huán)境溫度過高時，空調(diào)系統(tǒng)通過循環(huán)方式把室內(nèi)的熱量帶走，以使室內(nèi)溫度維持于一定值。當(dāng)循環(huán)空氣通過風(fēng)機(jī)盤管時，高溫空氣經(jīng)過冷卻盤管的鋁金屬先進(jìn)行熱交換，盤管的鋁片吸收了空氣中的熱量，使空氣溫度降低，然后再將冷凍后的循環(huán)空氣送入室內(nèi)。冷卻盤管的冷凍水由冷卻機(jī)提供，冷卻機(jī)由壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器組成。壓縮機(jī)把制冷劑壓縮，經(jīng)壓縮的制冷劑進(jìn)入冷凝器，被冷卻水冷卻后，變成液體，析出的熱量由冷卻水帶走，并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)吸熱，使冷凍水降溫，然后冷凍水進(jìn)入水冷風(fēng)機(jī)盤管吸收空氣中的熱量，如此周而復(fù)始，循環(huán)不斷，把室內(nèi)熱量帶走。當(dāng)環(huán)境溫度過低時，需要以熱水進(jìn)入風(fēng)機(jī)盤管，和上述原理一樣，空氣加熱后送入室內(nèi)。空氣經(jīng)過冷卻后，有水分析出，空氣相對濕度減少，變的干燥，所以需增加濕度，這就要加裝加濕器，進(jìn)行噴水或噴蒸汽，對空氣進(jìn)行加濕處理，用這樣的濕空氣去補(bǔ)充室內(nèi)水汽量的不足。中央空調(diào)自動控制系統(tǒng) 3.1 中央空調(diào)自動控制的內(nèi)容與被控參數(shù)

中央空調(diào)系統(tǒng)由空氣加熱、冷卻、加濕、去濕、空氣凈化、風(fēng)量調(diào)節(jié)設(shè)備以及空調(diào)用冷、熱源等設(shè)備組成。這些設(shè)備的容量是設(shè)計容量，但在日常運(yùn)行中的實(shí)際負(fù)荷在大部分時間里是部分負(fù)荷，不會達(dá)到設(shè)計容量。所以，為了舒適和節(jié)能，必須對上述設(shè)備進(jìn)行實(shí)時控制，使其實(shí)際輸出量與實(shí)際負(fù)荷相適應(yīng)。目前，對其容量控制已實(shí)現(xiàn)不同程度的自動化，其內(nèi)容也日漸豐富。被控參數(shù)主要有空氣的溫度、濕度、壓力(壓差)以及空氣清新度、氣流方向等，在冷、熱源方面主要是冷、熱水溫度，蒸汽壓力。有時還需要測量、控制供回水干管的壓力差，測量供回水溫度以及回水流量等。在對這些參數(shù)進(jìn)行控制的同時，還要對主要參數(shù)進(jìn)行指示、記錄、打印，并監(jiān)測各機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及事故狀態(tài)、報警。

中央空調(diào)設(shè)備主要具有以下自控系統(tǒng)：風(fēng)機(jī)盤管控制系統(tǒng)、新風(fēng)機(jī)組控制系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)組控制系統(tǒng)、冷凍站控制系統(tǒng)、熱交換站控制系統(tǒng)以及有關(guān)給排水控制系統(tǒng)等。

3.2 中央空調(diào)自動控制的功能(1)創(chuàng)造舒適宜人的生活與工作環(huán)境

·對室內(nèi)空氣的溫度、相對濕度、清新度等加以自動控制，保持空氣的最佳品質(zhì);·具有防噪音措施(采用低噪音機(jī)器設(shè)備);·可以在建筑物自動化系統(tǒng)中開放背景輕音樂等。

通過中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)，能夠使人們生活、工作在這種環(huán)境中，心情舒暢，從而能大大提高工作效率。而對工藝性空調(diào)而言，可提供生產(chǎn)工藝所需的空氣的溫度、濕度、潔凈度的條件，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

(2)節(jié)約能源

在建筑物的電器設(shè)備中，中央空調(diào)的能耗是最大的，因此需要對這類電器設(shè)備進(jìn)行節(jié)能控制。中央空調(diào)采用自動控制系統(tǒng)后，能夠大大節(jié)約能源。

(3)創(chuàng)造了安全可靠的生產(chǎn)條件

自動監(jiān)測與安全系統(tǒng)，使中央空調(diào)系統(tǒng)能夠正常工作，在發(fā)現(xiàn)故障時能及時報警并進(jìn)行事故處理。

3.3 中央空調(diào)自動控制系統(tǒng)的基本組成

圖2為一室溫的自動控制系統(tǒng)。它是由恒溫室、熱水加熱器、傳感器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器機(jī)構(gòu)和(調(diào)節(jié)閥)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。其中恒溫室和熱水加熱器組成調(diào)節(jié)對象(簡稱對象)，所謂調(diào)節(jié)對象是指被調(diào)參數(shù)按照給定的規(guī)律變化的房間、設(shè)備、器械、容器等。圖2所示的室溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)也可以用圖3所示的方塊圖來表示。室溫就是室內(nèi)要求的溫度參數(shù)，在自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中稱為被調(diào)參數(shù)(或被調(diào)量)，用θa表示。在室溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，被調(diào)參數(shù)就是對象的輸出信號。被調(diào)參數(shù)規(guī)定的數(shù)值稱為給定值(或設(shè)定值)，用θg表示。室外溫度的變化，室內(nèi)熱源的變化，加熱器送風(fēng)溫度的變化，以及熱水溫度的變化等，都會使室內(nèi)溫度發(fā)生變化，從而室內(nèi)溫度的實(shí)際值與給定值之間產(chǎn)生偏差。

這些引起室內(nèi)溫度偏差的外界因素，在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中稱為干擾(或稱為擾動)，用f表示。在該系統(tǒng)中，導(dǎo)致室溫變化的另一個因素是加熱器內(nèi)熱水流量的變化，這一變化往往是熱水溫度或熱水流量的變化引起的，熱水流量的變化是由于控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)—調(diào)節(jié)閥的開度變化所引起的，是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于補(bǔ)償干擾的作用使被調(diào)量保持在給定值上的調(diào)節(jié)參數(shù)，或稱調(diào)節(jié)量q。調(diào)節(jié)量q和干擾f對對象的作用方向是相反的。

4、中央空調(diào)系統(tǒng)控制中存在的問題

4.1 被控對象的特點(diǎn)

空調(diào)系統(tǒng)中的控制對象多屬熱工對象，從控制角度分析，具有以下特點(diǎn)[3]：(1)多干擾性

例如，通過窗戶進(jìn)來的太陽輻射熱是時間的函數(shù)，受氣象條件的影響;室外空氣溫度通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)對室溫產(chǎn)生影響;通過門、窗、建筑縫隙侵入的室外空氣對室溫產(chǎn)生影響;為了換氣(或保持室內(nèi)一定正壓)所采用的新風(fēng)，其溫度變化對室溫有直接影響。此外，電加熱器(空氣加熱器)電源電壓的波動以及熱水加熱器熱水壓力、溫度、蒸汽壓力的波動等，都將影響室溫。

如此多的干擾，使空調(diào)負(fù)荷在較大范圍內(nèi)變化，而它們進(jìn)入系統(tǒng)的位置、形式、幅值大小和頻繁程度等，均隨建筑的構(gòu)造(建筑熱工性能)、用途的不同而異，更與空調(diào)技術(shù)本身有關(guān)。在設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)時應(yīng)考慮到盡量減少干擾或采取抗干擾措施。因此，可以說空調(diào)工程是建立在建筑熱工、空調(diào)技術(shù)和自控技術(shù)基礎(chǔ)上的一種綜合工程技術(shù)。

(2)多工況性

空調(diào)技術(shù)中對空氣的處理過程具有很強(qiáng)的季節(jié)性。一年中，至少要分為冬季、過渡季和夏季。近年來，由于集散型系統(tǒng)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，為多工況的空調(diào)應(yīng)用創(chuàng)造了良好的條件。由于空調(diào)運(yùn)行制度的多樣化，使運(yùn)行管理和自動控制設(shè)備趨于復(fù)雜。因此，要求操作人員必須嚴(yán)格按照包括節(jié)能技術(shù)措施在內(nèi)的設(shè)計要求進(jìn)行操作和維護(hù)，不得隨意改變運(yùn)行程序和拆改系統(tǒng)中的設(shè)備。

(3)溫、濕度相關(guān)性

描述空氣狀態(tài)的兩個主要參數(shù)為溫度和濕度，它們并不是完全獨(dú)立的兩個變量。當(dāng)相對濕度發(fā)生變化時會引起加濕(或減濕)動作，其結(jié)果將引起室溫波動;而室溫變化時，使室內(nèi)空氣中水蒸氣的飽和壓力變化，在絕對含濕量不變的情況下，就直接改變了相對濕度(溫度增高相對濕度減少，溫度降低相對濕度增加)。這種相對關(guān)聯(lián)著的參數(shù)稱為相關(guān)參數(shù)。顯然，在對溫、濕度都有要求的空調(diào)系統(tǒng)中，組成自控系統(tǒng)時應(yīng)充分注意這一特性。

4.2 控制中存在的主要問題

目前中央空調(diào)系統(tǒng)主要采用的控制方式是pid控制，即采用測溫元件(溫感器)+pid溫度調(diào)節(jié)器+電動二通調(diào)節(jié)閥的pid調(diào)節(jié)方式。夏季調(diào)節(jié)表冷器冷水管上的電動調(diào)節(jié)閥，冬季調(diào)節(jié)加熱器熱水管上的電動調(diào)節(jié)閥，由調(diào)節(jié)閥的開度大小實(shí)現(xiàn)冷(熱)水量的調(diào)節(jié)，達(dá)到溫度控制的目的。為方便管理，簡化控制過程，把溫度傳感器設(shè)于空調(diào)機(jī)組的總回風(fēng)管道中，由于回風(fēng)溫度與室溫有所差別，其回風(fēng)控制的溫度設(shè)定值，在夏季應(yīng)比要求的室溫高(0.5～1.0)℃，在冬季應(yīng)比要求的室溫低(0.5～1.0)℃。

pid調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)就是根據(jù)輸入的偏差值，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，將其運(yùn)算結(jié)果用于控制輸出。現(xiàn)場監(jiān)控站監(jiān)測空調(diào)機(jī)組的工作狀態(tài)對象有：過濾器阻塞(壓力差)，過濾器阻塞時報警，以了解過濾器是否需要更換;調(diào)節(jié)冷熱水閥門的開度，以達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的目的;送風(fēng)機(jī)與回風(fēng)機(jī)啟/停;調(diào)節(jié)新風(fēng)、回風(fēng)與排風(fēng)閥的開度，改變新風(fēng)、回風(fēng)比例，在保證衛(wèi)生度要求下降低能耗，以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用;檢測回風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)兩側(cè)的壓差，以便得知風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài);檢測新風(fēng)、回風(fēng)與送風(fēng)的溫度、濕度，由于回風(fēng)能近似反映被調(diào)對象的平均狀態(tài)，故以回風(fēng)溫濕度為控制參數(shù)。

根據(jù)設(shè)定的空調(diào)機(jī)組工作參數(shù)與上述監(jiān)測的狀態(tài)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場控制站控制送、回風(fēng)機(jī)的啟/停，新風(fēng)與回風(fēng)的比例調(diào)節(jié)，盤管冷、熱水的流量，以保證空調(diào)區(qū)域內(nèi)空氣的溫度與濕度既能在設(shè)定范圍內(nèi)滿足舒適性要求，同時也能使空調(diào)機(jī)組以較低的能量消耗方式運(yùn)行。pid調(diào)節(jié)能滿足對環(huán)境要求不高的一般場所，但是pid調(diào)節(jié)同樣存在一些不足，如控制容易產(chǎn)生超調(diào)，對于工況及環(huán)境變化的適應(yīng)性差，控制慣性較大，節(jié)能效果也不理想，所以對于環(huán)境要求較高或者對環(huán)境有特殊要求的場所，pid調(diào)節(jié)就無法滿足要求了。

對于像中央空調(diào)系統(tǒng)這樣的大型復(fù)雜過程(或?qū)ο?的控制實(shí)現(xiàn)，一般是按某種準(zhǔn)則在低層把其分解為若干子系統(tǒng)實(shí)施控制，在上層協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)之間的性能指標(biāo)，使得集成后的整個系統(tǒng)處于某種意義下的優(yōu)化狀態(tài)。在控制中存在問題主要表現(xiàn)在：(1)不確定性

傳統(tǒng)控制是基于數(shù)學(xué)模型的控制，即認(rèn)為控制、對象和干擾的模型是已知的或者通過辯識可以得到的。但復(fù)雜系統(tǒng)中的很多控制問題具有不確定性，甚至?xí)l(fā)生突變。對于“未知”、不確定、或者知之甚少的控制問題，用傳統(tǒng)方法難以建模，因而難以實(shí)現(xiàn)有效的控制。

(2)高度非線性

傳統(tǒng)控制理論中，對于具有高度非線性的控制對象，雖然也有一些非線性方法可以利用，但總體上看，非線性理論遠(yuǎn)不如線性理論成熟，因方法過分復(fù)雜在工程上難以廣泛應(yīng)用，而在復(fù)雜的系統(tǒng)中有大量的非線性問題存在。

(3)半結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化

傳統(tǒng)控制理論主要采用微分方程、狀態(tài)方程以及各種數(shù)學(xué)變換作為研究工具，其本質(zhì)是一種數(shù)值計算方法，屬定量控制范疇，要求控制問題結(jié)構(gòu)化程度高，易于用定量數(shù)學(xué)方法進(jìn)行描述或建模。而復(fù)雜系統(tǒng)中最關(guān)注的和需要支持的，有時恰恰是半結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化問題。

(4)系統(tǒng)復(fù)雜性

按系統(tǒng)工程觀點(diǎn)，廣義的對象應(yīng)包括通常意義下的操作對象和所處的環(huán)境。而復(fù)雜系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間關(guān)系錯綜復(fù)雜，各要素間高度耦合，互相制約，外部環(huán)境又極其復(fù)雜，有時甚至變化莫測。傳統(tǒng)控制缺乏有效的解決方法。

(5)可靠性

常規(guī)的基于數(shù)學(xué)模型的控制方法傾向于是一個相互依賴的整體，盡管基于這種方法的系統(tǒng)經(jīng)常存在魯棒性與靈敏度之間的矛盾，但簡單系統(tǒng)的控制可靠性問題并不突出。而對復(fù)雜系統(tǒng)，如果采用上述方法，則可能由于條件的改變使得整個控制系統(tǒng)崩潰。

歸納上述問題，復(fù)雜對象(過程)表現(xiàn)出如下的特性： ·系統(tǒng)參數(shù)的未知性、時變性、隨機(jī)性和分散性;·系統(tǒng)時滯的未知性和時變性;·系統(tǒng)嚴(yán)重的非線性;·系統(tǒng)各變量間的關(guān)聯(lián)性;·環(huán)境干擾的未知性、多樣性和隨機(jī)性。

面對上述空調(diào)系統(tǒng)的特性，因其屬于不確定性復(fù)雜對象(或過程)的控制范疇，傳統(tǒng)的控制方法難以對這類對象進(jìn)行有效的控制，必須探索更有效的控制策略。控制策略的選取

對于復(fù)雜的不確定性系統(tǒng)而言，由于被控對象(過程)的特性難于用精確的數(shù)學(xué)模型描述。用傳統(tǒng)的基于經(jīng)典控制理論的pid控制和基于狀態(tài)空間描述的近代控制理論方法來實(shí)現(xiàn)對被控對象的高動靜態(tài)品質(zhì)的控制是非常困難的，一般都采用黑箱法，即輸入輸出描述法對控制系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計，大量引入人的能量與智慧、經(jīng)驗(yàn)與技巧。控制器是用基于數(shù)學(xué)模型和知識系統(tǒng)相結(jié)合的廣義模型進(jìn)行設(shè)計的，也就是說對不確定性復(fù)雜系統(tǒng)的控制一般采用智能控制策略[5]。這類控制系統(tǒng)具有以下基本特點(diǎn)：

(1)具有足夠的關(guān)于人的控制策略、被控對象及環(huán)境的有關(guān)知識以及運(yùn)用這些知識的“智慧”;

(2)是能以知識表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)描述表示的混合過程，采用開閉環(huán)控制和定性及定量控制相結(jié)合的多模態(tài)控制方式;

(3)具有變結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能總體自尋優(yōu)，具有自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)和自協(xié)調(diào)能力;

(4)具有補(bǔ)償和自修復(fù)能力、判斷決策能力和高度的可靠性。

智能控制策略的突出優(yōu)點(diǎn)是充分利用人的控制性能，信息獲取、傳遞、處理性能的研究結(jié)果和心理、生理測試數(shù)據(jù)，建立控制者—“人”環(huán)節(jié)的模型，以便與被控制對象—機(jī)器的模型相互配合，設(shè)計人機(jī)系統(tǒng)，為系統(tǒng)分析設(shè)計提供靈活性。例如，當(dāng)建立被控制對象模型很困難時，可以建立控制者模型，如建立控制專家模型、設(shè)計專家控制器等;當(dāng)建立控制者模型很困難時，可以建立被控制對象模型;而設(shè)計被控對象模型有困難時，又可建立“控制者—被控制對象”的聯(lián)合模型，即控制論系統(tǒng)模型，如“人—人”控制論系統(tǒng)的對策論模型。

由于現(xiàn)代傳感變換檢測技術(shù)和計算機(jī)硬件相關(guān)技術(shù)的發(fā)展基本上已經(jīng)妥善地解決了控制系統(tǒng)中的硬件問題，難點(diǎn)在于信息的處理和信息流的控制，因此其控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和控制功能的完成往往采用全軟件方式。不同的控制策略所構(gòu)造出的算法其復(fù)雜程度、魯棒性、解耦性能等差別是很大的，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上軟硬件資源成本也不同，人們期待的是成本最低的控制策略，在這方面仿人智能控制[6]策略具有其獨(dú)特的優(yōu)勢。仿人智能控制是總結(jié)、模仿人的控制經(jīng)驗(yàn)和行為，以產(chǎn)生式規(guī)則描述人在控制方面的啟發(fā)與直覺推理行為，其基本特點(diǎn)是模仿控制專家的控制行為，控制算法是多模態(tài)的和多模態(tài)控制間的交替使用，并具有較好的解耦性能和很強(qiáng)的魯棒性。從復(fù)雜系統(tǒng)控制工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)看，選取仿人智能控制策略還是明智之舉。除了仿人智能控制策略，還有模糊控制策略、專家系統(tǒng)控制策略等。工程實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控信息平臺的選擇

大型復(fù)雜系統(tǒng)控制的工程實(shí)現(xiàn)中除了低層的ddc控制外，由于各子系統(tǒng)需要結(jié)集協(xié)調(diào)，有大量的信息需要實(shí)時處理和存儲。從控制論層次考慮，無論管理信息還是控制信息，控制的本質(zhì)都是對信息流的控制和信息的處理，因此信息平臺的選取是至關(guān)重要的，應(yīng)從系統(tǒng)工程角度妥善處理工程實(shí)現(xiàn)問題，既要使建設(shè)系統(tǒng)的軟硬件成本最低，又要考慮系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)升級換代及擴(kuò)展與發(fā)展的長期效益，對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置，保證系統(tǒng)的長期可靠穩(wěn)定運(yùn)行。硬件固然是控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，但在大型復(fù)雜系統(tǒng)控制中強(qiáng)調(diào)的應(yīng)不再是硬件，如傳感裝置、儀器儀表、傳動裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，應(yīng)改變某些由于技術(shù)背景等原因造成的輕視軟件重硬件的傾向，避免因信息平臺選取不當(dāng)而形成大量的自動化“孤島”，給企業(yè)的信息化留下隱患，使大量的寶貴信息資源沉淀、流失。

目前市場上可供使用的國內(nèi)外工業(yè)控制組態(tài)軟件不少，但用于大型復(fù)雜系統(tǒng)未必都那么合適。事實(shí)上，各軟件廠商在設(shè)計系統(tǒng)時各有側(cè)重，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與設(shè)計方案也各有自己的鮮明特點(diǎn)，都是為了解決自動化控制問題提供手段與方案，但解決問題的深度和廣度是有較大差別的，這正是設(shè)計中有待解決的問題。結(jié)束語 由于中央空調(diào)系統(tǒng)在樓宇自動化系統(tǒng)節(jié)能中占據(jù)的特殊地位，顯示出了對中央空調(diào)系統(tǒng)控制模式進(jìn)行研究的重要意義。本文針對該系統(tǒng)溫、濕控制問題進(jìn)行了較為詳細(xì)地分析，并介紹了智能控制策略的突出優(yōu)點(diǎn)，為同類系統(tǒng)的設(shè)計提供了有益的幫助。

第五篇：機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)解說--溫濕度篇

機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)解說—溫濕度篇

一般的大中型企業(yè)因?yàn)樾枰k公的人數(shù)較多，內(nèi)部數(shù)據(jù)交換頻繁，辦公設(shè)備也比較多 以通常都會建有一個獨(dú)立的機(jī)房，用于支撐企業(yè)辦公設(shè)備正常運(yùn)作。機(jī)房里面一般都會有各種電源、配線、服務(wù)器、空調(diào)等各種設(shè)備。都說機(jī)房重地需要注意的安全事項比較多

1.消防安全：防火。配備滅火器、消防栓、消防龍頭等，安裝防火門，裝修材料應(yīng)具有阻燃特性。建有消防通道，逃生路線指示，火災(zāi)報警設(shè)備。

2.防盜安全：安裝紅外、微波防盜傳感器，監(jiān)控設(shè)備，對機(jī)箱等設(shè)備加鎖防止部件被盜。

3.電氣保護(hù)：配備漏電保護(hù)，防止人員電擊。配備防雷設(shè)施，防止雷電對計算機(jī)、人員的傷害。

為了保障機(jī)房的安全與各種辦公設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，對機(jī)房設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控管理，對核心業(yè)務(wù)進(jìn)行保障，機(jī)房會上機(jī)房動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。主要包含以下四個方面：

一、動力系統(tǒng)監(jiān)控包括：智能電量儀、配電開關(guān)、UPS、發(fā)電機(jī)、蓄電池、精密配電柜、ATS，防雷等。

二、環(huán)境系統(tǒng)監(jiān)控包括：溫濕度、精密空調(diào)、普通空調(diào)、漏水、新風(fēng)機(jī)、有害氣體濃度、粉塵濃度等。

三、安防系統(tǒng)監(jiān)控包括：視頻CCTV系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、紅外防盜、消防系統(tǒng)等。

四、IT網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)控包括：操作系統(tǒng)、防火墻、交換機(jī)、路由器、服務(wù)器等 我們知道計算機(jī)機(jī)房很金貴也很脆弱，對待計算機(jī)機(jī)房就像對待嬰兒一樣，時刻呵護(hù)備至。

計算機(jī)機(jī)房對溫濕度的要求極高，機(jī)房內(nèi)的溫濕度變化對機(jī)房影響巨大。機(jī)房內(nèi)設(shè)備分布、送風(fēng)和面積大小的不均勻因素可影響溫濕度的不均勻，因此，在機(jī)房內(nèi)加裝溫濕度檢測系統(tǒng)，以精確測量機(jī)房的溫濕度參數(shù)、變化、報警。濕度檢測系統(tǒng)如何設(shè)計呢？

本方案設(shè)計在機(jī)房內(nèi)機(jī)柜上方回風(fēng)處安裝溫濕度探頭，用以實(shí)時檢測機(jī)房出風(fēng)的溫濕度，由此反映機(jī)柜內(nèi)的微環(huán)境。在機(jī)房指定區(qū)域的吊頂下安裝溫濕度一體傳感器，實(shí)時采集機(jī)房內(nèi)的絕對溫度和相對濕度值；在空調(diào)出風(fēng)口附近安裝溫濕度探頭，用以實(shí)時檢測空調(diào)出風(fēng)口的的溫濕度。

系統(tǒng)選用帶顯示的溫濕度一體化傳感器，該產(chǎn)品的信號輸出為RS485輸出。溫濕度的所有信號線都直接通過RS485方式接到機(jī)柜內(nèi)串口服務(wù)器上。

系統(tǒng)功能：

從監(jiān)控平臺上可以直觀的查看到每個溫濕度傳感器所檢測到的室內(nèi)溫度與濕度的數(shù)值，并實(shí)時記錄下當(dāng)前的運(yùn)行參數(shù)，以備日后查詢用，系統(tǒng)提供各種靈活的報表（日報表、月報表、年報表），可以對歷史數(shù)據(jù)查詢結(jié)果或報表進(jìn)行打印、導(dǎo)出至EXCEL表格中。

設(shè)定每個溫濕度傳感器的溫度與濕度的上限與下限值，當(dāng)任意一個溫濕度傳感器檢測到的數(shù)據(jù)超過設(shè)定的上限或下限時，由軟件系統(tǒng)采集、分析、處理后，系統(tǒng)立刻彈出相應(yīng)的報警窗口并記錄下報警的時間、內(nèi)容、級別等，并以明顯的閃爍顏色或圖標(biāo)表示，同時啟動相應(yīng)的報警方式：通過監(jiān)控主機(jī)的音箱播放報警聲音文件，通過短信模塊向預(yù)設(shè)的手機(jī)號碼發(fā)送報警短信息，通知相關(guān)的管理人員。下圖是根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時采集到的數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)平臺處理后，展現(xiàn)出來的溫度高低分布情況。