第一篇：基于nRF905的糧庫無線溫濕度監控系統

基于nRF905的糧庫無線溫濕度監控系統

引言

溫濕度是影響糧食倉儲過程中品質好壞的主要因素。目前我國許多糧食倉儲單位仍采用測溫儀器與人工抄錄、管理相結合的傳統方法，這不僅效率低，而且往往由于判斷失誤和管理不力造成局部或大范圍糧食霉變的現象時有發生。

本文介紹采用nRF905射頻模塊、多個DS18B20構成的測溫網絡、濕度傳感器HS1101組成一種糧庫無線全數字溫濕度監控系統，徹底擺脫了傳統的人工抄錄方法，能實時檢測糧倉中的溫濕度，并根據所測的數據控制空調器、除濕機等外部設備的運行，確保糧倉內合適的溫濕度環境，該設計具有簡單可靠和靈活方便的特點。硬件設計

系統硬件結構由兩個部分組成：中央監控系統CMS和多個遠程終端節點RTN(見圖1)。

圖1 系統硬件

中央監控系統主要包括監控計算機和主接收器，監控計算機與主接收器之間通過串口(RS232)來通信，控制遠程終端節點單片機(P89LPC916)讀取溫濕度值、并且實時記錄讀取的通道編號、DS18B20編號、時間。可以作為原始資料的積累，用于將來的數據分析，人機界面和單片機的通信用Visual Basic編程。

主接收器：通過無線射頻

模塊nRF905以點對點或廣播方式發送監控計算機的各種控制命令，在命令發出以后，采用逐一掃描的方式探測各個數據終端有沒有發送通信請求；若有則執行相應的要求。

遠程終端主要由P89LPC916單片機、射頻模塊nRF905、DS18B20的測溫網絡、濕度傳感器HS1101、外部設備驅動器及放大調整電路組成。通過P89LPC916單片機的3個通用IO連接多個DS18B20構成“一線總線”通信，實現DS18B20的測溫網絡。濕度傳感器HS1101探測現場環境濕度，經過A/D轉換后變為數字信號。現場檢測信號由P89LPC916單片機進行處理，最后將數據通過nRF905收發器送出。當P89LPC916單片機檢測到異常的儲糧溫濕度時，啟動風機等外部設備，送信號到監控計算機和報警電路，有聲光報警，提醒工作人員。DS18B20

美國Dallas公司的DS18B20數字式溫度傳感器，工作電壓3.0~5.5V，溫度測量范圍-55~125℃，在-10~85℃范圍內測量精度為±0.5℃。與傳統的熱敏電阻溫度傳感器不同，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9~12位的數字值讀數方式，可以分別在93.75ms和750ms內將溫度值轉化為9位和12位的數字量。該芯片在檢測點已把被測信號數字化了，因此在單總線上傳送的是數字信號。本系統設計中選擇了該傳感器，使得系統溫度傳感器模塊的硬件極其簡單，只占用單片機系統的一個數據I/O口加一個上拉電阻即可。

DS18B20因其序列號在出廠前已寫入片內ROM中，主機在進入操作程序前必須逐一接入DS18B20用讀ROM(33H)命令將該DS18B20的序列號讀出。當主機需要對眾多在線DS18B20的某一個進行操作時，首先要發出匹配ROM命令(55H)，接著主機提供64位序列碼，之后的操作就是針對該DS18B20的。在DS18B20組成的多路測溫系統中，主機在發出跳過ROM命令之后，再發出統一的溫度轉換啟動碼44H，就可以實現所有DS18B20的統一轉換。再經過1s后就可以用很少的時間去逐一地讀回每個DS18B20的溫度數據。射頻芯片nRF905

nRF905是挪威Nordic公司推出的單片射頻發射器芯片，工作電壓為1.9~3.6V，工作于433/868/915MHz3個ISM頻道。nRF905可以自動完成處理字頭和CRT(循環冗余碼校驗)的工作，可由片內硬件自動完成曼徹斯特編碼/解碼，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10dBm的輸出功率發射時電流只有11mA，在接收模式時電流為12.5mA。

nRF905傳輸數據時為非實時方式，即發送端發出數據，接收端收到后先暫存于芯片存儲器內，外面的MCU可以在需要時再到芯片中去取。nRF905一次的數據傳輸量最多為32B。無線數據傳送的實現

本設計中將單片機P89LPC916的SPI接口和nRF905的SPI接口相連，另外再選幾個I/O口連接nRF905的輸入輸出信號，如圖2所示。

圖2 nRF905控制電路

nRF905在正常工作前應由P89LPC916先根據需要寫好配置寄存器，其后的工作主要是兩個：發送數據和接收數據。

發送數據時，P89LPC916先把nRF905置于待機模式(PWR_UP引腳為高、TRX_CE引腳為低)，然后通過SPI總線把發送地址和待發送的數據都寫入相應的寄存器中，之后把nRF905置于發送模式(PWR_UP、TRX_CE和TX_EN全置高)，數據就會自動通過天線發送出去。為了數據可靠地傳輸，將射頻配置寄存器中的自動重發位(AUTO_RETRAN)設為有效，數據包重復不斷地一直向外發，直到P89LPC916把TRX_CE拉低，退出發送模式為止。

接收數據時，P89LPC916把nRF905的TRX_CE引腳置為高電平，TX_EN引腳拉為低電平后，就開始接收數據。本設計中P89LPC916設定的40s內一直判斷nRF905的DR引腳是否變高，若為高，則證明接收到了有效數據，可以退出接收模式，若一直沒有接收到，待時間到時也退出接收模式。退出后在待機模式，P89LPC916通過SPI總線把nRF905內部的接收數據寄存器中的數據讀出，即接收到的有效數據。軟件設計

本系統設計的重點是控制nRF905的程序設計，首先是對nRF905進行初始配置，配置完成后按需要編寫用戶數據的發送或接收程序。

圖3 軟件系統的整體數據處理流程

初始化

·初始化nRF905的射頻配置寄存器

這些寄存器中有很多信息，必須根據實際情況進行配置，本設計中nRF905外接16MHz晶體，XOF應配置為0 11；PA_PWR為發射功率、RX_RED_PWR為接收靈敏度，可根據需要配置；另外還有發送地址、接收地址、發送數據和接收數據的長度(字節數)，可根據實際應用配置。注意這組寄存器中還有接收時的實際地址，而發送地址在其他單獨寄存器中。·配置nRF905的發送地址

在實際工作中，nRF905可以自動濾除地址不相同的數據，只有地址匹配且校驗正確的數據才會被接收，并存儲在接收數據寄存器中。本設計中配置最多4個字節(32位)，發送端的發送地址應與接收端設備的接收地址相同。用戶程序

根據系統的硬件設計方案，分為發送端和接收端兩個部分，軟件系統的整體數據處理流程如圖3所示。軟件系統分為5個模塊：溫濕度采集模塊、外部設備模塊、RF發送模塊、RF接收模塊、中央監控系統報表統計分析模塊。通信協議

系統結構為有多個發送端向1個接收端單向發送溫濕度數據，同時要求接收端能夠根據接收的數據內容判斷信號來自哪一個發送模塊；接收端根據溫濕度數據是否越界從而驅動前端外部設備。為此，將系統通信協議設置為如下格式：

Preamble為引導字節，Add為接收機地址，Payload為有效加載數據(包括接收顯示單元識別碼Rid、源發送單元識別碼Sid及Data字——在接收時Data字高八位內容即為溫度數據，低八位內容即為濕度數據；發送控制命令即為外部設備控制字，長度為2字節)，CRC為校驗碼。nRF905處于發射模式時，Add和Payload由微控制器按順序送入射頻模塊nRF905，Preamble和CRC由nRF905自動加載。接收時，nRF905先接收一個數據包，分別驗證Preamble、Add和CRC正確后，再將Payload數據送入微控制器處理；當接收顯示單元微處理器判斷Payload中的Rid和本機識別碼一致時，繼續處理后繼數據，并通過Sid來判斷收到的數據來自哪一個監測點，保存至中央監控系統數據庫供后期數據分析處理。結語

基于nRF905、濕度傳感器HS1101以及DS18B20智能溫度傳器設計的分布式多點測量系統能很好的滿足糧庫溫濕度監測的要求。自2006年3月在中山市某應急糧加工中心使用至今，系統穩定可靠，簡單易用。參考文獻：

1．Dallas Semiconductor.DS18B20 Datasheet．http://www.tmdps.cn/，2005-06-14 2．Nordic VLSI ASA Inc.nRF905 Datasheet.rev1-2．http://www.tmdps.cn/，2005-01-22 3．毛哲、謝兆鴻等，糧情智能測控系統的研制，微計算機信息，2003.6：39-40

第二篇：中央空調監控系統溫濕度控制（范文模版）

中央空調監控系統溫濕度控制的分析 引 言

樓宇自動化系統是智能建筑的一個重要組成部分。樓宇自動化系統的功能就是對大廈內的各種機電設施，包括中央空調、給排水、變配電、照明、電梯、消防、安全防范等進行全面的計算機監控管理。其中，中央空調的能耗占整個建筑能耗的50%以上，是樓宇自動化系統節能的重點[1]。

由于中央空調系統十分龐大，反應速度較慢、滯后現象較為嚴重，現階段中央空調監控系統幾乎都采用傳統的控制技術，對于工況及環境變化的適應性差，控制慣性較大，節能效果不理想。傳統控制技術存在的問題主要是難以解決各種不確定性因素對空調系統溫濕度影響及控制品質不夠理想。而智能控制特別適用于對那些具有復雜性、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的控制。

“綠色建筑”主要強調的是：環保、節能、資源和材料的有效利用，特別是對空氣的溫度、濕度、通風以及潔凈度的要求，因此，空調系統的應用越來越廣泛。空調控制系統涉及面廣，而要實現的任務比較復雜，需要有冷、熱源的支持。空調機組內有大功率的風機，但它的能耗很大。在滿足用戶對空氣環境要求的前提下，只有采用先進的控制策略對空調系統進行控制，才能達到節約能源和降低運行費用的目的。以下將從控制策略角度對與監控系統相關的問題作簡要討論。空調系統的基本結構及工作原理 空調系統結構組成一般包括以下幾部分：(1)新風部分

空調系統在運行過程中必須采集部分室外的新鮮空氣(即新風)，這部分新風必須滿足室內工作人員所需要的最小新鮮空氣量，因此空調系統的新風取入量決定于空調系統的服務用途和衛生要求。新風的導入口一般設在周圍不受污染影響的地方。這些新風的導入口和空調系統的新風管道以及新風的濾塵裝置(新風空氣過濾器)、新風預熱器(又稱為空調系統的一次加熱器)共同組成了空調系統的新風系統。

(2)空氣的凈化部分

空調系統根據其用途不同，對空氣的凈化處理方式也不同。因此，在空調凈化系統中有設置一級初效空氣過濾器的簡單凈化系統，也有設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，另外還有設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。

(3)空氣的熱、濕處理部分

對空氣進行加熱、加濕和降溫、去濕，將有關的處理過程組合在一起，稱為空調系統的熱、濕處理部分。

在對空氣進行熱、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)。設置在系統的新風入口，一次回風之前的空氣加熱器稱為空氣的一次加熱器;設置在降溫去濕之后的空氣加熱器，稱為空氣的二次加熱器;設置在空調房間送風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節空調房間內溫度的作用，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現空氣的熱、濕處理過程。

(4)空氣的輸送和分配、控制部分

空調系統中的風機和送、回風管道稱為空氣的輸送部分。風管中的調節風閥、蝶閥、防火閥、啟動閥及風口等稱為空氣的分配、控制部分。根據空調系統中空氣阻力的不同，設置風機的數量也不同，如果空調系統中設置一臺風機，該風機既起送風作用，又起回風作用的稱為單風機系統;如果空調系統中設置兩臺風機，一臺為送風機，另一臺為回風機，則稱為雙風機系統。

(5)空調系統的冷、熱源

空調系統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。現代化的大型建筑中通常都采用集中式空調系統，這種形式的結構示意圖如圖1所示。

其工作原理是當環境溫度過高時，空調系統通過循環方式把室內的熱量帶走，以使室內溫度維持于一定值。當循環空氣通過風機盤管時，高溫空氣經過冷卻盤管的鋁金屬先進行熱交換，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空氣送入室內。冷卻盤管的冷凍水由冷卻機提供，冷卻機由壓縮機、冷凝器和蒸發器組成。壓縮機把制冷劑壓縮，經壓縮的制冷劑進入冷凝器，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入蒸發器進行蒸發吸熱，使冷凍水降溫，然后冷凍水進入水冷風機盤管吸收空氣中的熱量，如此周而復始，循環不斷，把室內熱量帶走。當環境溫度過低時，需要以熱水進入風機盤管，和上述原理一樣，空氣加熱后送入室內。空氣經過冷卻后，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，進行噴水或噴蒸汽，對空氣進行加濕處理，用這樣的濕空氣去補充室內水汽量的不足。中央空調自動控制系統 3.1 中央空調自動控制的內容與被控參數

中央空調系統由空氣加熱、冷卻、加濕、去濕、空氣凈化、風量調節設備以及空調用冷、熱源等設備組成。這些設備的容量是設計容量，但在日常運行中的實際負荷在大部分時間里是部分負荷，不會達到設計容量。所以，為了舒適和節能，必須對上述設備進行實時控制，使其實際輸出量與實際負荷相適應。目前，對其容量控制已實現不同程度的自動化，其內容也日漸豐富。被控參數主要有空氣的溫度、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。在對這些參數進行控制的同時，還要對主要參數進行指示、記錄、打印，并監測各機電設備的運行狀態及事故狀態、報警。

中央空調設備主要具有以下自控系統：風機盤管控制系統、新風機組控制系統、空調機組控制系統、冷凍站控制系統、熱交換站控制系統以及有關給排水控制系統等。

3.2 中央空調自動控制的功能(1)創造舒適宜人的生活與工作環境

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

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

(2)節約能源

在建筑物的電器設備中，中央空調的能耗是最大的，因此需要對這類電器設備進行節能控制。中央空調采用自動控制系統后，能夠大大節約能源。

(3)創造了安全可靠的生產條件

自動監測與安全系統，使中央空調系統能夠正常工作，在發現故障時能及時報警并進行事故處理。

3.3 中央空調自動控制系統的基本組成

圖2為一室溫的自動控制系統。它是由恒溫室、熱水加熱器、傳感器、調節器、執行器機構和(調節閥)調節機構組成。其中恒溫室和熱水加熱器組成調節對象(簡稱對象)，所謂調節對象是指被調參數按照給定的規律變化的房間、設備、器械、容器等。圖2所示的室溫自動調節系統也可以用圖3所示的方塊圖來表示。室溫就是室內要求的溫度參數，在自動調節系統中稱為被調參數(或被調量)，用θa表示。在室溫調節系統中，被調參數就是對象的輸出信號。被調參數規定的數值稱為給定值(或設定值)，用θg表示。室外溫度的變化，室內熱源的變化，加熱器送風溫度的變化，以及熱水溫度的變化等，都會使室內溫度發生變化，從而室內溫度的實際值與給定值之間產生偏差。

這些引起室內溫度偏差的外界因素，在調節系統中稱為干擾(或稱為擾動)，用f表示。在該系統中，導致室溫變化的另一個因素是加熱器內熱水流量的變化，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的執行機構—調節閥的開度變化所引起的，是自動調節系統用于補償干擾的作用使被調量保持在給定值上的調節參數，或稱調節量q。調節量q和干擾f對對象的作用方向是相反的。

4、中央空調系統控制中存在的問題

4.1 被控對象的特點

空調系統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[3]：(1)多干擾性

例如，通過窗戶進來的太陽輻射熱是時間的函數，受氣象條件的影響;室外空氣溫度通過圍護結構對室溫產生影響;通過門、窗、建筑縫隙侵入的室外空氣對室溫產生影響;為了換氣(或保持室內一定正壓)所采用的新風，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，使空調負荷在較大范圍內變化，而它們進入系統的位置、形式、幅值大小和頻繁程度等，均隨建筑的構造(建筑熱工性能)、用途的不同而異，更與空調技術本身有關。在設計空調系統時應考慮到盡量減少干擾或采取抗干擾措施。因此，可以說空調工程是建立在建筑熱工、空調技術和自控技術基礎上的一種綜合工程技術。

(2)多工況性

空調技術中對空氣的處理過程具有很強的季節性。一年中，至少要分為冬季、過渡季和夏季。近年來，由于集散型系統在空調系統中的應用，為多工況的空調應用創造了良好的條件。由于空調運行制度的多樣化，使運行管理和自動控制設備趨于復雜。因此，要求操作人員必須嚴格按照包括節能技術措施在內的設計要求進行操作和維護，不得隨意改變運行程序和拆改系統中的設備。

(3)溫、濕度相關性

描述空氣狀態的兩個主要參數為溫度和濕度，它們并不是完全獨立的兩個變量。當相對濕度發生變化時會引起加濕(或減濕)動作，其結果將引起室溫波動;而室溫變化時，使室內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)。這種相對關聯著的參數稱為相關參數。顯然，在對溫、濕度都有要求的空調系統中，組成自控系統時應充分注意這一特性。

4.2 控制中存在的主要問題

目前中央空調系統主要采用的控制方式是pid控制，即采用測溫元件(溫感器)+pid溫度調節器+電動二通調節閥的pid調節方式。夏季調節表冷器冷水管上的電動調節閥，冬季調節加熱器熱水管上的電動調節閥，由調節閥的開度大小實現冷(熱)水量的調節，達到溫度控制的目的。為方便管理，簡化控制過程，把溫度傳感器設于空調機組的總回風管道中，由于回風溫度與室溫有所差別，其回風控制的溫度設定值，在夏季應比要求的室溫高(0.5～1.0)℃，在冬季應比要求的室溫低(0.5～1.0)℃。

pid調節的實質就是根據輸入的偏差值，按比例、積分、微分的函數關系進行運算，將其運算結果用于控制輸出。現場監控站監測空調機組的工作狀態對象有：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;調節冷熱水閥門的開度，以達到調節室內溫度的目的;送風機與回風機啟/停;調節新風、回風與排風閥的開度，改變新風、回風比例，在保證衛生度要求下降低能耗，以節約運行費用;檢測回風機和送風機兩側的壓差，以便得知風機的工作狀態;檢測新風、回風與送風的溫度、濕度，由于回風能近似反映被調對象的平均狀態，故以回風溫濕度為控制參數。

根據設定的空調機組工作參數與上述監測的狀態數據，現場控制站控制送、回風機的啟/停，新風與回風的比例調節，盤管冷、熱水的流量，以保證空調區域內空氣的溫度與濕度既能在設定范圍內滿足舒適性要求，同時也能使空調機組以較低的能量消耗方式運行。pid調節能滿足對環境要求不高的一般場所，但是pid調節同樣存在一些不足，如控制容易產生超調，對于工況及環境變化的適應性差，控制慣性較大，節能效果也不理想，所以對于環境要求較高或者對環境有特殊要求的場所，pid調節就無法滿足要求了。

對于像中央空調系統這樣的大型復雜過程(或對象)的控制實現，一般是按某種準則在低層把其分解為若干子系統實施控制，在上層協調各子系統之間的性能指標，使得集成后的整個系統處于某種意義下的優化狀態。在控制中存在問題主要表現在：(1)不確定性

傳統控制是基于數學模型的控制，即認為控制、對象和干擾的模型是已知的或者通過辯識可以得到的。但復雜系統中的很多控制問題具有不確定性，甚至會發生突變。對于“未知”、不確定、或者知之甚少的控制問題，用傳統方法難以建模，因而難以實現有效的控制。

(2)高度非線性

傳統控制理論中，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，非線性理論遠不如線性理論成熟，因方法過分復雜在工程上難以廣泛應用，而在復雜的系統中有大量的非線性問題存在。

(3)半結構化與非結構化

傳統控制理論主要采用微分方程、狀態方程以及各種數學變換作為研究工具，其本質是一種數值計算方法，屬定量控制范疇，要求控制問題結構化程度高，易于用定量數學方法進行描述或建模。而復雜系統中最關注的和需要支持的，有時恰恰是半結構化與非結構化問題。

(4)系統復雜性

按系統工程觀點，廣義的對象應包括通常意義下的操作對象和所處的環境。而復雜系統中各子系統之間關系錯綜復雜，各要素間高度耦合，互相制約，外部環境又極其復雜，有時甚至變化莫測。傳統控制缺乏有效的解決方法。

(5)可靠性

常規的基于數學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經常存在魯棒性與靈敏度之間的矛盾，但簡單系統的控制可靠性問題并不突出。而對復雜系統，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崩潰。

歸納上述問題，復雜對象(過程)表現出如下的特性： ·系統參數的未知性、時變性、隨機性和分散性;·系統時滯的未知性和時變性;·系統嚴重的非線性;·系統各變量間的關聯性;·環境干擾的未知性、多樣性和隨機性。

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

對于復雜的不確定性系統而言，由于被控對象(過程)的特性難于用精確的數學模型描述。用傳統的基于經典控制理論的pid控制和基于狀態空間描述的近代控制理論方法來實現對被控對象的高動靜態品質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進行分析設計，大量引入人的能量與智慧、經驗與技巧。控制器是用基于數學模型和知識系統相結合的廣義模型進行設計的，也就是說對不確定性復雜系統的控制一般采用智能控制策略[5]。這類控制系統具有以下基本特點：

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

(2)是能以知識表示的非數學廣義模型和以數學描述表示的混合過程，采用開閉環控制和定性及定量控制相結合的多模態控制方式;

(3)具有變結構特點，能總體自尋優，具有自適應、自組織、自學習和自協調能力;

(4)具有補償和自修復能力、判斷決策能力和高度的可靠性。

智能控制策略的突出優點是充分利用人的控制性能，信息獲取、傳遞、處理性能的研究結果和心理、生理測試數據，建立控制者—“人”環節的模型，以便與被控制對象—機器的模型相互配合，設計人機系統，為系統分析設計提供靈活性。例如，當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、設計專家控制器等;當建立控制者模型很困難時，可以建立被控制對象模型;而設計被控對象模型有困難時，又可建立“控制者—被控制對象”的聯合模型，即控制論系統模型，如“人—人”控制論系統的對策論模型。

由于現代傳感變換檢測技術和計算機硬件相關技術的發展基本上已經妥善地解決了控制系統中的硬件問題，難點在于信息的處理和信息流的控制，因此其控制目標的實現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造出的算法其復雜程度、魯棒性、解耦性能等差別是很大的，在技術實現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]策略具有其獨特的優勢。仿人智能控制是總結、模仿人的控制經驗和行為，以產生式規則描述人在控制方面的啟發與直覺推理行為，其基本特點是模仿控制專家的控制行為，控制算法是多模態的和多模態控制間的交替使用，并具有較好的解耦性能和很強的魯棒性。從復雜系統控制工程實踐的經驗看，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、專家系統控制策略等。工程實現與監控信息平臺的選擇

大型復雜系統控制的工程實現中除了低層的ddc控制外，由于各子系統需要結集協調，有大量的信息需要實時處理和存儲。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重要的，應從系統工程角度妥善處理工程實現問題，既要使建設系統的軟硬件成本最低，又要考慮系統運行維護升級換代及擴展與發展的長期效益，對系統進行優化配置，保證系統的長期可靠穩定運行。硬件固然是控制系統實現的基礎，但在大型復雜系統控制中強調的應不再是硬件，如傳感裝置、儀器儀表、傳動裝置、執行機構等，應改變某些由于技術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而形成大量的自動化“孤島”，給企業的信息化留下隱患，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外工業控制組態軟件不少，但用于大型復雜系統未必都那么合適。事實上，各軟件廠商在設計系統時各有側重，實現技術與設計方案也各有自己的鮮明特點，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，這正是設計中有待解決的問題。結束語 由于中央空調系統在樓宇自動化系統節能中占據的特殊地位，顯示出了對中央空調系統控制模式進行研究的重要意義。本文針對該系統溫、濕控制問題進行了較為詳細地分析，并介紹了智能控制策略的突出優點，為同類系統的設計提供了有益的幫助。

第三篇：糧倉糧庫環境溫濕度監測系統設計方案

糧倉糧庫環境

溫濕度綜合監控管理系統

設

計

方

案

目 錄

第一部分：概述

（1）糧食倉儲概述………………………………………………………………03（2）糧倉糧庫環境溫濕度監控系統應用背景…………………………………04（3）糧倉糧庫環境綜合監控管理系統…………………………………………04 第二部分：系統組成結構

◇上位管理主機…………………………………………………………………05 ◇數據通訊部分…………………………………………………………………05 ◇現場控制監測點………………………………………………………………05 第三部分：控制模式

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

（1）糧庫環境溫濕度監測………………………………………………………07（2）O2、CO2濃度監測?…………………………………………………………07（3）數據存儲功能………………………………………………………………07（4）設備聯動控制功能…………………………………………………………08（5）防火自動報警功能…………………………………………………………09（6）現場報警功能………………………………………………………………09（7）遠程傳輸和網絡管理功能…………………………………………………09 第五部分：監測軟件數據平臺

（1）友好的用戶登陸管理界面…………………………………………………10（2）實時歷史、曲線報表數據分析…………………………………………10（3）多種形式的報警功能………………………………………………………11（4）遠程控制……………………………………………………………………11（5）監控終端……………………………………………………………………11

第一部分：概 述

（1）糧食倉儲概述

我國現有14億人口，糧食儲藏好壞是關系到人民健康、市場供給、國家穩定的大事。隨著人口增長迅速、耕地逐年減少、人類對社會物質生活的需求愈來愈高。糧食的利用與保護得到社會的更加重視，人類必須杜絕糧食浪費與霉爛現象發生，珍惜糧食。

我國是世界上最大糧食生產和消費國。據統計，我國糧食收獲后在脫粒、晾曬、貯存、運輸等過程中的損失高達15％，遠遠超過聯合國糧農組織規定的5％，在這些損失中因未達到安全水分造成霉變、發芽等損失的糧食又占到5％。

糧食在儲藏期間，如果水分超標，糧堆內部的水分就表現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，當濕度達到飽和點時即開始凝結，隨之產生發酵和局部溫度升高現象，這又促使糧粒釋放出水分和加速相應的發酵過程。當環境溫度升高，糧食中帶有的粉塵、雜質、特別是有機物雜質加速了上述過程，嚴重威脅到安全儲糧，導致糧食腐爛。

因此糧倉糧庫環境應保持通風、干燥，內外整潔有序。糧庫中應采取防鼠、防蠅、防蟲、防盜等設施，杜絕有害蟲類的滋生。

（2）糧倉糧庫溫濕度環境監控系統應用背景

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

（3）糧倉糧庫溫濕度環境監控系統

SQ-KZ糧倉糧庫環境綜合監控系統可以實時全面的掌握糧庫內的溫濕度變化，一旦發現異常及時做出正確處理，保證糧食長期安全存儲。本系統采用世界上先進的微電腦技術、PLC技術、傳感器技術、自動控制技術，帶有LCD顯示和鍵盤操作，能夠自動監測糧倉糧庫內的糧情、溫度、濕度，并能與糧倉糧庫內的加熱、制冷、除濕、通風等設備進行聯動，控制加熱、制冷、除濕、通風等設備進行工作，也可根據人工設定的數值定時控制設備或根據需要進行人工開啟，使倉內糧溫、水分、倉內氣體的有效濃度與配比維持穩定狀態，保證糧食倉儲的安全。

第二部分：系統組成部分

SQ-KZ糧倉糧庫環境綜合監控系統主要包括：上位管理主機、數據通訊部分、現場控制監測點、數據采集終端等。

◇上位管理主機

可選用物聯網感知應用平臺或者是為客戶專門定制的操作監測平臺。能夠實現監測、查詢、運算、統計、控制、存儲、分析、報警等多項功能，并能與糧倉內設備聯動，自動計算和控制加熱、制冷、降濕、通風等設備運行工作。

◇數據通訊部分

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

◇現場控制監測點

現場控制監測點主要由數字溫濕度變送器、數據采集儀、通訊轉換器、配電控制柜及安裝附件組成。所有監測點的溫濕度測量值最終轉換為數字信號，被傳送到上位管理主機，通過配套的數據管理軟件對數據進行分析、處理、存儲、打印等。

第三部分：控制方式

◇自動控制-----根據設定的參數，智能控制箱按照預先編制的程序自動運行。

◇手動控制-----根據需要，可以選擇現場手動控制方式，啟動各種模式。

◇集中監控-----監控中心室能夠實時顯示并自動記錄糧倉糧庫內的監測數據以及外圍設備的工作狀態，遠程設定每臺控制箱的工作參數，自動報警。

◇3G互聯網監控------通過安裝配套的物聯網監控軟件，或者視頻監控軟件，可以通過英特網實時了糧庫內的環境變化信息及設備的運行狀態等。

第四部分：系統功能特點

（1）糧庫環境溫濕度監測

通過溫濕度傳感器監測糧倉糧庫內的環境溫濕度，并能對數據進行采集、分析運算、控制、存儲、發送等。

（2）O2、CO2濃度監測

--糧食是生命的有機體，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，需要測定儲糧的呼吸系數。

--在糧倉內部署二氧化碳或氧氣濃度傳感器，實時監測糧庫中的氣體含量，當濃度超過系統設定的闕值范圍時，通過有線或無線傳輸技術將相關數據傳送到用戶監控終端，由相關工作人員做出相應調整。

（3）數據存儲功能

具有大容量數據存儲功能，現場可顯示、查詢監測數據和設備工作參數。

（4）設備聯動控制功能

--降溫、散濕、通風是倉房日常管理中的一項操作較為頻繁、辛苦的工作，經常需要在半夜開機，由于糧食呼吸，儲糧穩定性較差，保管員需不斷翻動糧面，通風降溫散濕。實現倉窗、制冷、制熱、通風等設備自動開關，對提高工作效率、降低勞動強度意義重大。--上位機控制平臺可根據糧庫環境的要求，對已設置的溫濕度數學模型進行分析，自動計算和控制加熱、制冷、降濕、通風等設備狀態，也可根據人工設定的數值定時控制設備或根據需要進行人工開啟。

（5）防火自動報警功能

可提供現場聲光報警，監測系統報警，并通過電話語音撥號報警或發送報警短信通知相關人員。

（6）現場報警功能

用戶可設定某些參數指標的上限和下限，根據溫濕度實測值與人工設定的超限值進行對比分析，若實測值超過設定的范圍，則通過屏幕顯示報警或現場聲光報警。

（7）遠程傳輸和網絡管理功能

可聯網遠程傳輸現場監測到的各種信息，上級部門可隨時調用、檢查糧庫環境的各項數據、報表，提供集中式系統管理及數據檢索功能，可與其它信息系統共享數據，支持TCP/IP協議。

第五部分：監測軟件數據平臺

我公司自主研發的糧倉糧庫溫濕度系統軟件，實時采集糧倉糧庫現場數據，經傳感器數據模塊傳送至ZigBee節點或RS485節點上，然后通過光纖、GPRS/3G網絡傳輸到數據平臺，按照相關設定進行分析運算、控制、存儲等功能，并進一步與糧倉內設備（如通風、制冷、制熱、熏殺等）聯動完成相應控制。

（1）友好的用戶登陸管理界面

--規定用戶使用權限，不同用戶提供不同的操作權限，非用戶不能登陸系統，保證系統安全，操作簡單而富有人性化。

（2）實時歷史、曲線報表數據分析

--系統將采集到的數據信息以實時曲線的方式顯示給用戶，并根據需要按照日、月、季、年參數變化曲線生成歷史報表。便于對糧倉糧庫的運轉情況進行分析并做出改進，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

--工作人員根據糧倉糧庫內的具體情況，設置溫度、濕度等參數限值。在監測時，如發現有監測結果超出設定的閾值時，系統會自動發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）遠程控制

--現場采集設備將采集到的數據通過有線、無線、GPRS/3G網絡傳輸到中控數據平臺，用戶從終端可以查看糧倉糧庫現場的實時數據。并使用遠程控制功能，通過繼電器或采集輸出模塊對糧倉糧庫內的相關設備進行自動化控制，如自動通風系統、自動制冷制熱系統、自動除濕系統等。

（5）監控終端

--監控終端通過可視化、多媒體的人機界面實現以下主要功能：

①糧倉內糧情、溫濕度、CO2濃度全面顯示，可查詢，包括各種參數以及歷史數據等；

②向糧倉內監控終端發出調度命令、調整設備運轉狀況，確保糧倉內環境維持穩定狀態，保證糧食倉儲安全。

第四篇：大型糧倉溫濕度監控系統任務書(參考)

江 西 理 工 大 學

本 科 畢 業 設 計（論文）任 務 書

學院 專業 級（屆）

班 學號 學生

題 目：糧庫溫濕度的檢測系統設計

專題題目（若無專題則不填）：

原始依據(包括設計（論文）的工作基礎、研究條件、應用環境、工作目的等)：

1、本設計的工作基礎：糧庫溫濕度環境參數的檢測是糧庫糧情檢測的重要參數，早期大多采用干濕度表、毛發濕度計、雙金屬式測量計和濕度試紙等人工測試器材，檢測方法費時費力、效率低、誤差大。后大部分采用有線的方式，鋪設大量電纜檢測溫濕度參數，但對于大型糧庫，存在面積大布局分散布線困難、現場信息分散等問題。采用無線的方式進行參數檢測具有實時性高、低成本、低功耗、效率高等特點。設計一套基于無線網絡的糧庫溫濕度參數檢測系統，實現實時采集、處理、傳輸和顯示數據，對糧庫糧情的檢測具有重要的應用價值。

2、本設計的研究條件: 各種傳感器器件、zigbee無線數據傳輸模塊，射頻芯片、裝有開發環境的PC機，單片機實驗室、物聯網實驗室等。

3、本設計的應用環境:在環境參數的在線實時監測中具有廣泛應用價值。系統具有結構簡單、實時性強、成本低，功耗低等特點，除了在糧庫參數檢測中能運行之外，在其他應用領域具有通用性，例如對于大面積范圍的環境參數檢測，農業大棚內的實時參數檢測、文物環境參數檢測等。

4、工作目的：選擇合適的傳感器對溫濕度要求比較高的應用環境進行實時監測，掌握傳感器的工作原理；同時，設計一個以無線為傳輸介質的實時檢測系統，包括硬件設計和軟件設計，主要實現對溫濕度的實時顯示、數據管理和控制。另外，本課題的研究將提高學生正確使用技術資料、查閱專業學術期刊、撰寫專業技術論文等方面的能力以及提高學生回答、闡述問題的能力。

主要內容和要求：（包括設計（研究）內容、主要指標與技術參數，并根據課題性質對學生提出具體要求）：

研究內容：

1、掌握國內外糧庫溫濕度的檢測系統的研究現狀及發展趨勢；

2、掌握各種參數檢測的傳感器的工作原理；

3、以單片機為核心，設計一套溫濕度的檢測系統的硬件電路；

4、掌握無線通信協議的原理。

5、根據功能要求，對系統實現軟件設計。

6、在設計中，在上位機軟件如何實現實時數據采集以及與數據庫的連接；同時對于實時數據如何進行實時顯示和數據管理； 具體要求：

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

2、軟件設計要求在硬件設計的基礎上，畫出整個系統的流程圖，選擇合適的編程軟件實現各模塊功能的要求。

3、傳感器測得的數據在上位機上能實現實時顯示，與數據庫連接，對歷史數據進行存儲管理和交互；

4、對設定時間內采集的數據進行實時變化曲線顯示；

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

整個設計要求在13周內完成，具體進度安排如下：

第一階段：現場調研：認真收集有關資料，了解糧庫環境參數檢測系統的研究現狀及一些相關的控制算法。

第二階段：了解系統：了解各傳感器的工作原理和無線傳輸原理。第三階段：提出設計方案：在前面兩個階段的基礎上，提出對整個系統的實現設計方案，撰寫開題報告等相關材料。

第四階段：程序設計：根據系統的整體方案，對整個系統的硬件設計和軟件設計、調試。

第五階段：文件編制：撰寫論文初稿，準備答辯提綱，進行答辯。主要參考文獻和書目：

[1] 袁秀英．組態控制技術[M]．電子工業出版社，2007．

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

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

參考文獻增至20個以上

指導教師（簽字）：

年 月 日

注：本表可自主延伸，各專業根據需要調整。

第五篇：機房監控系統解說--溫濕度篇

機房監控系統解說—溫濕度篇

一般的大中型企業因為需要辦公的人數較多，內部數據交換頻繁，辦公設備也比較多 以通常都會建有一個獨立的機房，用于支撐企業辦公設備正常運作。機房里面一般都會有各種電源、配線、服務器、空調等各種設備。都說機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，裝修材料應具有阻燃特性。建有消防通道，逃生路線指示，火災報警設備。

2.防盜安全：安裝紅外、微波防盜傳感器，監控設備，對機箱等設備加鎖防止部件被盜。

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

為了保障機房的安全與各種辦公設備的穩定運行，對機房設備進行監控管理，對核心業務進行保障，機房會上機房動力環境監控系統。主要包含以下四個方面：

一、動力系統監控包括：智能電量儀、配電開關、UPS、發電機、蓄電池、精密配電柜、ATS，防雷等。

二、環境系統監控包括：溫濕度、精密空調、普通空調、漏水、新風機、有害氣體濃度、粉塵濃度等。

三、安防系統監控包括：視頻CCTV系統、門禁系統、紅外防盜、消防系統等。

四、IT網絡設備監控包括：操作系統、防火墻、交換機、路由器、服務器等 我們知道計算機機房很金貴也很脆弱，對待計算機機房就像對待嬰兒一樣，時刻呵護備至。

計算機機房對溫濕度的要求極高，機房內的溫濕度變化對機房影響巨大。機房內設備分布、送風和面積大小的不均勻因素可影響溫濕度的不均勻，因此，在機房內加裝溫濕度檢測系統，以精確測量機房的溫濕度參數、變化、報警。濕度檢測系統如何設計呢？

本方案設計在機房內機柜上方回風處安裝溫濕度探頭，用以實時檢測機房出風的溫濕度，由此反映機柜內的微環境。在機房指定區域的吊頂下安裝溫濕度一體傳感器，實時采集機房內的絕對溫度和相對濕度值；在空調出風口附近安裝溫濕度探頭，用以實時檢測空調出風口的的溫濕度。

系統選用帶顯示的溫濕度一體化傳感器，該產品的信號輸出為RS485輸出。溫濕度的所有信號線都直接通過RS485方式接到機柜內串口服務器上。

系統功能：

從監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溫度與濕度的數值，并實時記錄下當前的運行參數，以備日后查詢用，系統提供各種靈活的報表（日報表、月報表、年報表），可以對歷史數據查詢結果或報表進行打印、導出至EXCEL表格中。

設定每個溫濕度傳感器的溫度與濕度的上限與下限值，當任意一個溫濕度傳感器檢測到的數據超過設定的上限或下限時，由軟件系統采集、分析、處理后，系統立刻彈出相應的報警窗口并記錄下報警的時間、內容、級別等，并以明顯的閃爍顏色或圖標表示，同時啟動相應的報警方式：通過監控主機的音箱播放報警聲音文件，通過短信模塊向預設的手機號碼發送報警短信息，通知相關的管理人員。下圖是根據系統實時采集到的數據通過系統平臺處理后，展現出來的溫度高低分布情況。