智能监测平台

智能监测平台（共8篇）

智能监测平台 篇1

1监测平台背景和目的

我国现有建筑面积400亿平方米, 只有4%采取了节能措施, 每年新建房屋建筑面积近20亿平方米, 并且80%以上为高耗能建筑, 能源利用率比较低, 如何利用与管理能源是当今急需迫切解决的问题。为了使建筑内能耗数据透明化, 需要建立一套能源管理监测平台, 对建筑内的配电系统、供水系统、供热系统等进行有效管理, 使管理者能实时掌握能源现状, 为节能提供有效数据, 达到节能减排的目的。

2监测平台的意义

1) 有利于实行国家的政策、标准等的实施, 有助于管理者科学管理建筑能源, 灵活制定各项节能减排措施, 提高能源利用效率, 为建筑节能降耗提供数据支撑。

2) 有利于以科学的能源监测计量为基础, 数据由宏观到微观, 从整体粗略到详细, 全方面的掌握建筑内能源使用情况, 完善节能解决方案。

3) 有利于分类分项管理能耗, 不同的建筑类型关注重点不同, 从而需要根据建筑类型不同与特殊需求, 量身定制监测平台, 各智能化子系统资源共享, 为决策者提供有效决策依据。

4) 有利于建立分散控制和集中管理机制, 帮助决策人员及时掌握能源消耗的总体情况和能耗结构, 降低智能建筑的运行能耗, 减少能源浪费和支出费用, 挖掘节能空间。

3监测平台架构及数据传输

(1) 能源管理监测平台采用分层分布式结构, 分为间隔层、管理层、决策层;

间隔层主要为现场采集终端, 设备主要以计量仪表为主, 采用带有现场总线连接的智能仪表包括电力测量仪表、智能水表、智能热 (冷) 表等, 采集到的电量通过通信接口上传到管理层。

管理层主要为数据处理平台, 是数据交换的桥梁, 将采集到的信息进行分类处理, 将有效信息传送到决策层, 主要设备为通讯管理机、以太网交换机、串口服务器等。

决策层将所有采集上来的数据进行管理, 是人机交换的窗口, 协助管理人员对建筑能源进行全面监控与管理, 对各项能耗细化分析, 并对管理平台效果进行考核, 主要设备为监控主机、打印机、UPS等设备。

(2) 能源管理监测平台数据采集有如下几种方式:

1) 有线方式:现场通过RS485串行通信线以及建筑内已有局域网等方式连接, 这种方式既充分利用了原有的网络, 传输远, 抗干扰能力强, 适用于大部分智能建筑。

2) 无线方式:GPRS无线远传、zigbee等方式连接, 使用无线传输技术, 施工简单, 适合用于一些改造的建筑以及比较分散不易布线的建筑。

3) 手动录入:对于一些不方便采集的建筑物或需要大量资金改造的监测点, 可用人工手动定期录入方式, 这样在减少资金投入的同时, 可以最大限度的对各种能源数据进行信息化管理。为了保证数据安全, 一般情况下能源数据不允许外网人员进行数据录入和修改, 对录入人员也有相应的权限要求。

4监管平台功能

监测平台采用模块化结构, 根据不同建筑提供不同的策略, 并具备自学功能, 在系统运行过程中寻找最佳运行效率。该监测平台根据大型公建、高等院校、政府平台、工业企业、医院等行业, 定制适合该行业的高效解决方案, 进一步实现节能目的。

1) 节能型高校监测平台

绿色校园一直是校园发展的主要方向, 也是国家推动校园建设向智慧型校园建设的方向, 高校监测平台通过校园网采集学校中各公共设施如:教学楼、图书馆、寝室、食堂、礼堂等建筑的数据, 距离较远或者是改造建筑可以用GPRS进行采集, 主要功能如下:

(1) 实时采集:系统实时采集并显示电流、电压、电能等实时数据, 可实现变配电室少人或无人看守。

(2) 定时控制:高等院校作息时间以及各建筑使用时间与其他大型公建有所不同, 供暖、照明、供水、空调等系统的开闭时间可由系统定时自动控制, 减少能源浪费, 也可以手动远程控制。

(3) 子模块定制:校园内供电供水等需要收费资源, 可定制特殊模块, 通过安装预付费电表水表, 与校内的一卡通通用, 管理校内人员能源使用和收费情况, 使用方便合理。

(4) 分类统计:高校内不同建筑使用能耗不同, 通过不同建筑的分类统计, 可直观通过报表、柱状图、波形等画面, 排列出时间和能耗的对比图, 通过对比分析能耗情况, 合理利用高校各资源。

2) 连锁集团监测平台

连锁集团分布在各省市, 建筑分布零散, 数据集中管理比较困难, 需要监测平台有云存储功能, 集团子公司把采集到的数据上送到云存储或者通过公网IP上送到集团数据服务中心, 管理人员通过数据中心对比各集团使用情况, 做出决策方案, 主要功能如下:

(1) 地图导航:通过地图导航可切换各子公司所在位置, 点击查看各子公司能源使用情况, 通过各子公司能耗排名, 数据对比分析发现能耗使用漏洞, 为节能提供依据。

(2) 设备管理:设备能耗与日常维护是企业关注的重点, 通过平台内数据可对各设备的能耗实时监测, 及早发现设备使用异常情况, 定时对设备进行维护管理, 优化设备用能。

(3) 计划用能:用户可通过用能计划值与实际值对比, 查看到能耗考核及节能情况, 使集团内根据历史能耗科学合理的制定用能计划, 发现用能问题, 并改善用能环境, 提高用能效率。

(4) 权限管理:集团内管理和使用人员可通过Internet访问监测平台, 全网用户进行分级授权, 提高系统的安全性, 不同的权限登陆可查看不同的用户画面和完成不同的系统操作。

3) 工业企业监测平台

工业企业是国家的经济支柱产业, 也是能源消耗的主体, 建立工业企业监测平台可以更好管理能耗使用情况, 提高企业经济效益。在配电室用RS485串行通信线和以太网组网, 更科学的计量能耗, 更全面的掌握能耗, 更有效的管理能耗。主要功能如下:

(1) 实时监控:监控界面以一次电力系统图显示方式, 直观查看各配电室内电气测量参数、运行参数和状态量参数的动态实时监测及异常故障报警、预警等, 具有大画面漫游功能, 当有变位及故障跳闸时, 画面将弹出报警窗口并有声光报警。

(2) 绩效指标分析:客户可以通过KPI指数清晰直观的查看企业本年各季度, 每月每平方米的能耗和总能耗以及KPI所处的等级。参照国家标准、行业标准、地方标准对指标进行分析, 考核企业用电耗能水平, 寻找节能空间。

(3) 趋势分析:通过数据可查看建筑分区下各能耗分项对比, 使管理人员通过趋势分析, 了解到耗能的主要时间和设备, 观察发展趋势, 找到节约路径, 并可持续跟踪调控。

(4) 智能报表:提供个性化定制各种报表, 方便用户灵活管理各模块, 包括历史能耗、费用/成本报表、报警历史查询报表、设备运行数据报告等。

5结束语

随着智能建筑越来越多, 国家对智能建筑能耗越来越关注, 传统的节能方式已不能满足各个行业的多种能耗的需求, 能源管理监测平台采用自动化监控, 使智能建筑依据先进的节能技术, 依据国家规范对能耗进行有效管理与使用, 节省运行和管理费用, 提高智能建筑的能源使用效率, 使建筑内各智能子系统资源共享, 协调工作。

参考文献

[1]周斌.能源信息管理系统的开发和应用[J].2004年.

智能监测平台 篇2

——全面解决矿山安全难题

智慧安全矿山平台由迅天软件有限公司历时十余载研发，目前国内唯一的矿山安全生产智能综合调度平台软件。采用移动互联网、物联网、大数据、人工智能等前沿技术，集智能控制、集成监控、综合调度、智能办公等功能于一体，实现矿山本质安全，全面解决矿山安全难题。

一、平台功能

1、风险分级管控、隐患排查治理、安全风险分析预警、应急救援调度、职业健康管理、安全标准化管理、设备设施管理、教育培训管理、值班调度管理等安全生产综合调度管理。

2、安全监控、视频监控、人员定位、地压监测、采空区监测、地表塌陷监测、尾矿库监测、瓦斯抽放监控、水雨情监测、产量监测、电力监测、车辆监控等各类监测监控系统的集成。

3、自动排水、自动通风、自动压风、自动提升、皮带运输、自动破碎球磨、采掘工艺、洗选工艺等各类自动控制系统的集成。

4、地理信息、公文管理、矿图管理、工作流程、实时通讯、智能广播等智能办公。

5、远程、移动测监控制与办公管理。

6、多级联网与数据共享，实现与各级监管部门联网、与集团平台交互、与第三方平台数据共享。

二、平台价值

1、响应国家政策法规要求，满足矿山标准化建设需要。

2、实现直观化、动态化、流程化、智能化调度管理，促进矿山管理规范化，堵塞管理漏洞、防范管理风险，提高管理效率、减轻管理压力。

3、全面提高安全管控与保障能力，消除安全事故风险，提升矿山综合实力和总体形象，促进矿山持续健康发展。

三、平台特点

1、一体化 集智能控制、集成监控、综合调度、智能办公等功能于一体。

2、智能化

全面融合智能调度管理与智能监测控制。

3、生动性

直观、可视、动态、互动，让管理生动活泼。

4、可靠性

采用独家拥有的各类系统集成与多级联网技术，国内唯一能够长期正常运行的监测监控集成联网平台，运行稳定，安全可靠。

5、个性化

可以根据客户要求进行定制开发和功能剪切，满足矿山个性化需求。

四、应用范围

1、煤矿

2、非煤矿山

3、矿业集团

五、应用案例

智能监测平台 篇3

1 系统总体设计

1.1 异构自组织无线传感器网络

拟采用三层架构:底层节点包括信息采集设备等;中间层由车载设备节点或多跳转发设备构成;上层由位置固定的网关节点组成。

1.2 平面型环境监测气体传感器

气体传感器:一是提高灵敏度和工作性能, 降低功耗和成本, 缩小尺寸, 简化电路, 与应用整机相结合, 这也是气体传感器一直追求的目标。二是增强可靠性, 实现元件和应用电路集成化, 多功能化, 发展MEMS技术, 发展现场适用的变送器和智能型传感器。

1.3 环境与气象监测信息处理中心及通讯终端

监控中心采用标准的B/S系统架构, 同时采用通用的软、硬件产品, 并规范数据存储格式, 使系统具有兼容性强、规模易扩展的特性。定制移动终端采用CPU+DSP核的硬件架构, 可以实现高速的数据处理能力。丰富的外部接口和高亮度大屏幕, 坚实的外壳能很好满足特殊要求。终端采用VISION公司的VISION225+TI公司的OMAP5910构成的硬件平台。

2 系统技术难点分析

基于物联网的智能化环境监测系统主要研究的内容是异构自组织无线传感器网络与平面型环境监测气体传感器。

2.1 异构自组织无线传感器网络系统架构

信息采集节点:由传感模块和数据处理传输模块组成, 能够自组织成无线网络的节点。传输距离50-100米, 功耗休眠期10mW, 工作时间100mW, 传输距离可扩展为500米, 接口包括模拟4-20MA和RS485接口。车载节点和多跳转发节点:是具有较强数据收集能力的中心节点, 把传感节点汇集来的数据进行接收和处理, 传输距离500-1000米, 功耗随传输距离变化。网关节点:把车载节点和多跳转发节点通过Internet转发给中央控制系统, 具有无线接入网络和宽带接入网络功能。终端设备:是由能够上网的PC、PDA或智能手机构成, 实现远程浏览。中央控制管理:通过节点收集的各类信息最终汇总到中央控制系统, 自主设计开发的中央控制系统可以实现多方面的功能。监测区域的可视化展示:可以以三维立体的方式观察到监测区域和各节点所处位置。数据分析处理:可实时显示目前的状态数据, 并对历史数据进行显示、分析、绘图和管理等操作。节点控制:可通过中控系统, 实时查看各节点的工作状态、路由信息, 并对其进行控制。反馈控制:可通过系统预设的下行通道, 对相应的设备发出指令, 进行反馈控制。

2.2 电化学传感器技术方案特点

化学气体传感器由贵金属催化电极、铂丝引线、气体传感器外壳、电解液及其它辅助材料组装而成, 所用材料中贵金属催化电极、电解液为自加工配套生产, 铂丝引线、气体传感器外壳为外部购件。综合运用了纳米材料制备技术合成核心功能材料、采用催化剂表面修饰技术、传感器表面选择性介孔分子筛制造技术、机械片式高分子材料自动拉伸复合透气膜制造技术、精密丝网印刷技术等先进技术, 创新性强, 技术含量高。

2.3 高效的数据链路层协议

基于各种特定应用环境特征 (基于时间、空间特征和网络、终端属性) 和规律, 提取适用于资源极度受限条件下的微型特征库。进一步根据环境特征动态协同调整数据传输策略, 减少信号冲突, 降低资源开销。提出网络自适应、协同动态感知环境上下文算法, 基于上下文感知设计自适应优化MAC协议, 提出适应于多信道多收发器 (MIMO) 的协作式MAC协议。

2.4 跨层优化设计

基于最优代理提供不同协议层之间信息的交换与控制的机制, 以改善异构网络, 尤其是无线传感器网络的性能;基于信息返回的事件驱动模型和跨层数据共享与同步机制模型;定义新型可扩展的层间接口和各层之间的边界, 提出各层之间协同的联合调度机制。

2.5 安全机制

基于多种异构网络环境下 (现有的安全机制) , 结合各子网络的特征, 在资源 (如:电池能量、计算能力等) 严重受限的情况下, 研究多网络协同的安全体系结构;在多种异构网络环境下, 研究以安全性为目标的新型路由机制;针对资源严重受限的异构网络 (传感器网络) 环境, 提出高效率的加密算法。

异构自组织无线传感器网络是一种低成本、低功耗、多跳、多频、多点对多点通信的自组织的无线传感网解决方案。可根据不同的需求特征分为四种系列产品, 可以广泛应用于气象与环境监测、建筑、矿山、仓储、工业、农业、医疗、军事等领域。

各个系列分别实现不同的功能、侧重不同的技术参数。同系产品采用同样的主控模块和射频芯片, 各系列的主要定位如下:

A (Atom) 系:基础型号

D (Distance) 系:长距离型号

B (Bandwidth) 系:高宽带型号

C (Calculate) 系:高性能运算型号

其中, A系产品是首要研发的基础系列有功能全、功耗低等特点;D系和B系拓展A系产品的通信能力, 在稳定性、距离和带宽方面均有提高, 其中D系侧重距离, B系侧重带宽;C系产品是外挂通信模块、自身只具有核心组网协议但运算速度很高系列产品, 用于一些特殊应用场合。

3 系统硬件架构

定制移动终端采用CPU+DSP核的硬件架构, 可以实现高速的数据处理能力。丰富的外部接口和高亮度大屏幕, 坚实的外壳能很好满足特殊要求。终端采用VISION公司的VISION225+TI公司的OMAP5910构成的硬件平台。主处理器OMAP5910为ARM9内核心+DSP构架, 运行操作系统和进行图像, 数据的处理, VISION225实现无线数据的传输通讯。软件采用Windows Mobile 6.0操作系统。

4 系统主要研究目标

4.1 异构自组织无线传感器网络部分

选择评估不同无线频率的传输特性, 测试抗干扰性指标和电磁兼容指标, 确定异构自组织无线传感器网络中各设备的基本工作方式。基于自适应的拓扑结构和路由机制, 在具有多种异构网络的环境下实现零配置动态组网机制, 设计异构网络的拓扑管理和自动诊断与恢复机制, 实现高容错的特征并进行验证。基于上下文感知设计自适应的数据链路协议, 基于跨层优化思想设计高效的路由协议, 开发信息采集节点、信息发布节点、车载设备、转发设备和网关节点, 实现基本的网络管理和路由。

4.2 平面型环境监测气体传感器部分

按照高精度、高敏感的要求, 开发新型气体传感器, 达到批量生产的工艺要求。检测VOC的气体传感器, 对甲苯, 苯, 丙酮检测下限在1ppm以下;测硫化氢的气体传感器, 其检测下限在1ppm以下, 而且响应恢复时间快, 响应时间小于10秒, 恢复时间小于30秒;用于检测二氧化氮的气体传感器, 对二氧化氮有很高灵敏度, 检测下限在0.5ppm以下, 而且元件功耗低, 小于160毫瓦;用于检测氟利昂的气体传感器, 对氟利昂有高灵敏度, 检测下限在30ppm以下。

4.3 环境与气象监测信息处理中心部分

对信息中心的技术平台进行搭建;做出需求分析并完成信息中心的系统设计。完成信息中心进行代码设计、编写并进行整体的系统测试达到交付使用的目标。

5 系统实现的功能

⑴实现了环境监控网络系列节点平台, 满足小型化、低功耗、长距离通信和功能可扩展等实际应用需求。在节点小型化、低功耗设计上, 采用软硬件协同设计, 合理利用处理器多种工作模式, 采用片上系统 (SOC) , 实现了系统功耗最低化;在长距离通信节点设计上, 通过低噪放大器和功率放大器提高信号接收灵敏度和发送功率满足长距离通信需求。

⑵实现了适用性强、低功耗、高连通度的异构自组织无线传感器网络路由协议, 并针对节点定位需求, 设计了盲节点定位方案。

基于跨层优化设计的协议, 具有报文负载小、网络通信量少、易于部署和维护等特点, 很好地解决了安全监控系统的实际应用需求。

⑶实现了基于CDMA/GPRS/3G技术的远程监控网络, 满足安全监控系统的远程实时监控需求。

同时, 异构自组织无线传感器网络的不同系列产品还在此基础上, 有针对性地对实现性能的进一步提升, 以满足各行业不同的需求。

6 结论

从全国的环境监测数据来看, 我国的环境污染恶化的趋势已得到基本控制, 环境质量有所改善, 但是污染仍处于相当高的水平。因此迫切需要大量的现代化的环境监测仪器, 特别需要优质的自动监测系统和污染源在线连续监测系统。面对严峻的环境污染和生态环境恶化的形势, 对环境质量、生态环境现状及变化趋势进行实时、准确的大量监测, 对污染源及其治理进行监督监测, 是摆在全国环境保护工作者面前最艰巨的任务之一。

摘要：本文通过对重点污染源排放状态的自动监控, 及时、准确、全面地反映环境质量现状及趋势, 为环境管理、污染源控制、环境规划、环境评价提供客观的科学依据, 采用了计算机、通讯和自动化领域最新的产品和技术, 从而构建新一代的污染源在线自动监测 (监控) 系统。

智能监测平台 篇4

危险化学品 (简称“危化品”) 是具有易燃易爆、毒害、腐蚀和辐射等危险危害特性的物品, 一旦危化品储存区发生泄漏, 势必引起火灾、爆炸、污染、中毒和死亡等严重事故发生, 对社会公共安全造成重大威胁[1]。而随着工业技术的不断发展, 危化品的使用企业数量和规模仍在不断的扩大, 尽管我国为加强危化品的安全储存管理制定了诸多法规和相关标准, 危化品储存事故还是频繁发生[2~3]。目前, 对危化品储存区的监测大都仅对储罐进行视频监控, 而对储罐液位、温度压力等重要实时参数仍由手工测量或人工监控现场仪表, 在非作业时段更处于无人监控状态, 安全隐患重重[4~6]。因此, 有必要研究一套高精度、高效率, 集自动预警、险情控制、专家系统综合指导等功能于一体的危化品储存智能监测系统[7~8]。

为了解决目前危化品储存区监测平台报警机制不完善, 信息共享能力欠缺, 多部门联动的快速反应应急机制仍未形成, 综合智能远程管理平台监管能力不足等问题, 构建一个基于物联网技术的危化品储存智能监测平台, 实现危化品储存区与相关的管理部门之间对危化品储存信息的实时共享, 加大政府部门对危化品企业的监控力度, 在最大程度上降低危化品储存时的风险, 并且可以在事故发生后以最快的速度向相关部门和专家发出报警信息, 使得相关部门可以从速对事故的情况进行了解和处理。同时, 可通过平台设置的专家指导系统尽快获得事故处理的相关建议。这对提高危化品储存安全系数、增强应急处理能力及提高其智能化管理水平, 具有良好的经济效益和社会效益。

1.平台功能需求分析

针对危化品储存区监管现状存在的诸多不足, 通过细致的企业调研和对险情、事故等信息的分析, 初步确定基于物联网的危化品智能监测平台应具有全面的实时监测、远程动态控制、一键应急处理及综合智能管理等功能。

1.1实时监测

可以通过各种传感器、设备和无线传感器节点实现对危化品储存状态信息 (罐内温度、可燃气体浓度、压力、液体质量, 罐外的风向风速、温度等) 的实时监测, 根据预设的报警阈值提供预警报警功能。同时, 平台应具备庞大的数据库, 能够安全地存储监测到各种状态信息, 并可以实现历史状态数据的查询、分析和处理, 有助于掌握危化品状态变化的趋势, 从而可有效预防类似险情、事故的再次发生。

1.2远程动态控制

能够实现与通信网络的连接, 建立监测中心、危化品公司、消防、公共安全、医疗救援、政府管理等各个部门的互联平台, 将监测中心的信息数据与各个部门实时共享, 提供完善的监控、管理和应急救援功能;同时, 设计平台手机客户端系统, 用户可随时随地掌握危化品储存的所有信息, 对于某些需要特殊关注的危化品的状态设置自动提醒功能。这有助于公司管理人员、政府等部门对危化品有效监管, 有助于在事故发生时相关负责人及专家可以与现场人员远程指挥、互动沟通, 提供全面有效的应急救援手段。

1.3一键应急处理

目前危化品储存区监控值班人员大都是非计算机专业人员, 且对危化品知识的了解较少, 即使危化品监测系统报警, 仍不能立即做出正确反应。针对这一现象, 危化品监测平台应设置一键处理功能, 当监测系统通过出现报警后, 在自动提示问题部位和性质, 请值班操作人员及时关注和处理的同时, 自动完成一套预先设置好的紧急处理方案, 启动相应的应急操作, 控制并阻止事故规模扩大。

1.4综合智能管理

开发面向危化品企业的智能信息管理系统, 提供企业基本信息、储存区及设备设施信息、危化品物质信息、相关人员安全培训信息、标准化管理文件等文档信息的管理功能, 提供危化品MSDS、危化品性质、应急预案、专家库等基础数据库的管理维护, 包括基本的增、删、改、查等业务操作功能[9]。另外, 平台应能够结合在线实时监测预警功能, 提供事故接警、专家决策信息生成等的全流程管理, 为危化品事故应急救援指挥提供相关的应急救援知识库、专家库以及企业、危化品的基础信息等决策支持信息, 提高应急救援的反应能力和救援的科学性、合理性。

2.平台的设计与实现

基于上述危化品储存监测功能需求分析, 综合考虑各个功能要点, 根据危化品储存区安全管理工作的实际需要, 基于物联网技术开发一套先进实用、操作简单方便、功能全面、可扩展性广、性能可靠地危化品智能监测平台。

2.1平台总体设计

平台设计以STM32为单片机芯片, 整体采用I/O架构, 利用程序将平台各个功能有效地结合在一起。平台系统采用基于现场总线的安全相关系统设计, 基于物联网技术, 由各种传感器、逻辑运算器、最终控制单元、上位机以及网络通讯系统组成;同时, 平台设有具有远程访问接口, 远程监控中心和手机客户端可通过专用网络或Internet, 经过网络授权管理, 随时查看储存区的现场情况和危化品的状态信息。

2.2平台监测层的实现

平台监测层通过各种传感器对罐内温度、液位、压力、质量、可燃气体浓度、泄漏状况及罐外风向风速等进行监测。该部分采用DCS (分布式控制系统) , 上位机采用通用组态软件组态王6.52作为软件监控平台, 组态王6.52将产生的信息具体地呈现给监控中心的操作者, 并方便获得各类信息。其主要特点为:由多个组件组成, 具有完成可视化、获取数据、扩充外接组件/系统、历史趋势、事件处理、报警记录、报表和分析工具的功能[10]。

在确定上位机与I/O板卡通讯协议后, 就可由总线实现上位机与I/O板卡 (直接插入上位机的PCI插槽) 的通讯, 通过设置的各种传感器获得的数据, 进而可以完成实时数据采集、数据处理、指令发送、历史记录存储等控制操作, 其中系统最重要的两个模块为实时监测和参数设置部分。平台监测主界面如图1所示, 监测系统软件的流程图如图2所示。

2.2.1平台监测层的实时监测

平台监测功能主要利用物联网技术中的感知层, 平台设置液位、温度、可燃气体、压力、风向风速等传感器来对灌内外危化品的状态信息进行数据采集。进而利用组态王6.52可在Windows系统上与多种应用程序进行动态数据交换的功能, 通过传感器接收到的各种信号, 由C语言程序接收, 并存放在设置好的变量中, 在组态王的字典中建立相应的I/O变量, 组态王软件从中读取数据, 经过标度转换, 将相应数据转换为相应信号, 然后利用组态王软件提供的控件将这些信号呈现在软件界面上。当获取到的参数不在正常值范围之内时, 报警窗口显示越限时间、变量名、当前值以及界限值等。当新报警出现时, 报警窗口自动滚动, 窗口总是显示最后出现的报警事件。对灯光图片进行动画连接和调用Play Sound函数驱动喇叭, 实现声光报警。

2.2.2平台监测层的参数设置

监测层参数的设置主要是参照储存物质特性和储罐的结构形式的不同并依据国家相关标准规范[11~12]要求及危化品企业安全生产监测需求, 选取相关监测参数并设置监测报警阈值, 通过管理后台, 对预设报警值进行集中处理。系统将传感器实时采集的监测数据与报警值进行对比分析, 一旦超出正常范围将在系统前台界面进行闪动和声音提示报警, 并与专家服务模块、应急救援模块进行应急处置联动。另外, 系统将自动保存历史监测值与历次报警记录, 为安全趋势分析、事故原因分析等提供数据参考。

2.3平台专家应急决策服务层的实现

专家决策应急服务层是该平台的重要部分, 为方便操作人员的操作, 该部分采用触控式屏幕人机界面, 基于Easy Builder8000软件系统进行编程设计。Easy Builder8000软件不仅人机交互界面可操作性强, 人性化设计, 而且还具备强大的以太网通讯功能, 除了可以与带以太网口的PLC等控制器通讯外, 还可以实现HMI之间的联网, 通过Internet或者局域网对HMI和与HMI连接的PLC等上下载程序, 可较好满足本平台功能的实现。该部分主界面入图3所示。

为满足企业需要, 本部分核心功能主要包括:

(1) 专家系统相关标准查询

一是为危化品企业提供常用危化品安全技术说明书的编辑、修改、删除和査询管理, 为危化品提供有关安全生产储存、防护措施、应急处置及环境保护等方面的各种信息和资料, 为危化品安全储存和科学高效预防事故提供依据。二是根据不同危化品物质的特性和危化品企业储存事故处理的经验, 为企业编制应急预案和管理标准, 在企业日常的危化品储存管理和应急响应程序中, 提供防火防漏措施、消防器材及防毒防爆设备的配置使用、医疗救护药品应急物资的配备等各方面的管理标准;并能根据险情、事故类型模糊匹配提供相应险情、事故应急处置预案。

(2) 专家指导功能

对平台监测层监测到的各种报警情况, 通过该功能操作人员可以快速获取该报警最可能的所有原因供操作人员参考, 以便操作人员逐一排除, 迅速查明报警原因, 尽早阻断险情、事故的发生。

(3) 专家求助功能

当危化品储存区发生事故时, 操作人员可利用该功能与相关专家取得通讯, 专家可通过该平台的联网功能获取危化品物质特性及实时、历史监测数据, 根据事故的性质、严重程度为企业提供应急处理指导。另外, 操作人员还可以通过该部分与消防、医院等部门取得通讯联系, 全方位保证事故得到有效处理。

2.4智能标准化管理的实现

危化品企业的安全生产离不开政府的有效监督和企业的高效管控, 本平台利用Easy Builder8000软件的以太网联网功能和平台设有的网络远程访问接口, 实现政府相关管理部门与危化品企业的信息共享及集中统一的智能标准化远程管理平台。政府和企业相关部门可以通过网络和设置的访问权限对本企业的安全标准化管理信息进行查询和监管。该部分主要功能模块如图4所示。

3.结论

(1) 该危化品智能监测管理平台以物联网相关技术为基础, 借助工业领域应用广泛的组态王软件及Easy Builder8000人机界面, 根据目前危化品储存企业的安全生产需要设计并成功开发。

(2) 平台功能全面, 可操作性强, 扩展性高;平台通过实时数据监测、专家应急决策服务及智能标准化管理功能的实现, 将很好地解决目前危化品储存区监测手段单一、应急不及时、缺少专家指导、政府监管脱节等现实问题。

(3) 如在此平台基础上, 再增加对危化品运输船舶的运输过程、装卸过程等的实时监测和远程管理, 将会大大降低危化品在水路运输、装卸、储存整个环节的事故率, 对避免危化品事故的发生、降低事故损失具有十分重要的现实意义, 因此该平台将具有十分广阔的应用前景。

参考文献

[1]危险化学品安全管理条例[Z].2002年3月15日实施.2002.3.15

[2]赵来军, 吴萍, 许科.我国危险化学品事故统计分析及对策研究[J].中国安全科学学报.2009, 19 (7) :165~170.

[3]吴宗之, 张圣柱.2006~2010年我国危险化学品事故统计分析研究[J].中国安全生产科学技术.2011, 7 (7) :5-9.

[4]傅陈毅.基于物联网的危险品远程监控系统设计[D].大连:大连海事大学.2013.11.

[5]王利兵, 于艳军, 李宁涛等.我国危险化学品安全技术研究现状及趋势[J].中国安全生产科学技术.2008, 4 (1) :82~85.

[6]王海燕.危险品物流安全与事故应急管理[M].北京:中国财富出版社.2011:15~50.

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智能监测平台 篇5

2013年3月, 保山市兽药饲料畜产品安全检测实验室顺利通过了第3次省级资质认定计量认证评审和首次农产品质量安全检测机构考核, 位列云南省州市级畜产品检测机构先进水平, 标志着保山市畜产品安全检测工作又迈上了新的台阶。以此为契机, 紧跟国家、省级畜产品安全检测技术快速发展的步伐, 从严把畜牧业投入品质量关向严控畜产品安全关的局面迅速转变, 以便更好地发挥检测机构的技术支撑作用。所以, 深入分析保山市畜产品安全监测平台现状, 理清发展思路, 破解发展难题, 综合提升畜产品质量安全监测水平, 势在必行。

笔者阐明了保山市饲料兽药监测平台向畜产品安全监测平台转变的概况, 深入分析了面临的困境, 提出厉行节约、争取建设项目、加强检测体系建设、促进实验室科学管理、提升检测人员综合素质、发挥现有设施设备做好服务等对策措施, 以促进保山市畜产品安全监测平台与时俱进、长足发展。

1 监测平台转变概况

1.1 机构设置的转变

2004年10月, 保山市编委批准在保山市畜牧兽医工作站加挂保山市饲料兽药监察所, 实行饲料兽药监察所与畜牧兽医工作站一套人员的工作机制, 为独立法人事业单位。2006年11月, 保山市兽医体制改革, 单位分设, 保山市编委批准保山市饲料兽药监察所更名为保山市饲料兽药监测所, 同时加挂保山市畜产品安全检测中心, 牌子和职能均并入保山市动物疫病预防控制中心。部分县区在兽医体制改革时也设立了机构, 但没有实验室、专业检测人员和专项经费支持, 主要是协助市机构进行兽药、饲料、畜产品抽样, 开展“瘦肉精”等违禁药物快速检测工作。

1.2 资质能力的转变

实验室于2005年12月首次通过省级计量认证, 认证机构名称为保山市饲料兽药监察所, 确认具备饲料、兽药共2类92项的检测能力, 成为全省第八家通过省级计量认证的州市级兽药饲料检测机构。2008年, 根据《实验室资质认定评审准则》, 6月通过了省级《计量认证合格证》复核换证。2010年3月, 通过省级计量认证扩项、复查现场评审, 认证机构名称为保山市饲料兽药监测所和保山市畜产品安全检测中心, 确认具备饲料、兽药、畜产品共3类95项的检测能力。2013年3月, 实验室又顺利通过了省级资质认定计量认证复查和省厅农产品质量安全检测机构认可, “双认证”标志着保山市畜产品安全检测资质能力建设又迈上了新的台阶。

1.3 体系建设的转变

检测体系自建立以来一直与时俱进, 持续有效运行。实验室《质量手册》1.0版体系文件按照《中华人民共和国计量法》、《产品质量检验机构计量认证/审查认可 (验收) 评审准则》及开展兽药饲料检测情况编写;《质量手册》2.0版体系文件编写时, 《实验室资质认定评审准则》已取代了《产品质量检验机构计量认证/审查认可 (验收) 评审准则》;《质量手册》3.0版体系文件已按照《中华人民共和国计量法》、《实验室资质认定评审准则》、《中华人民共和国农产品质量安全法》、《农产品质量安全检测机构考核办法》及开展兽药饲料畜产品安全检测情况编写, 新增畜产品安全检测的内容较多。

1.4 检测任务的转变

实验室检测任务主要是由云南省农业厅和保山市畜牧兽医局下达。2004-2012年检测重点以兽药饲料为主、畜产品安全检测为辅, 每年饲料抽样80~100批, 保山市和德宏州的监督检测任务130多批, 兽药监督抽检100~120批, 生物制品批签发抽样30多批, 瘦肉精专项检测200~300批, 畜产品抽样送检50~70批;2013年新增云南省城市畜产品质量安全例行监测项目, 对曲靖市开展畜产品兽药残留抽检256批, 增加怒江州兽药质量监督检验任务, 隆阳麻鸡肉质评价常规指标测定576项, 检测工作向以畜产品安全检测为主、兽药饲料检测为辅的形势过渡;2014年新增畜产品质量安全监督抽检、风险监测任务, 其中监督抽检350批, 风险监测70批, 云南省城市畜产品质量安全例行监测工作已为双向开展, 即监测其他州市和配合好其他州市所对保山市开展监测, 工作任务已呈现以畜产品安全监测为主的新局面。

2 监测平台转变面临的困境

2.1 体系运转成本较高

畜产品检测工作需要充足的经费作保证, 综合因素导致近年检测工作面临的压力较大。一是维持实验室检测资质能力开支较大, 如进行资质认定、检测机构考核、质量体系建设等;二是大型仪器设备非常昂贵, 仪器设备溯源检定、校准收费标准较高, 检验用标准物质、试剂盒、化学试剂、耗材价格增长迅速;三是检验标准购置、学习培训、购买样品、组织抽样工作、抽检车旅费用、日常办公等成倍增加。

2.2 实验室科学管理经验不足

实验室管理人员科学管理的意识不强, 专业化管理水平不高。一是当前的规章制度尚未建立健全, 主要还是较为传统的管理办法, 没有用健全完善的规章制度来开展检测工作。二是规章制度执行力不够, 管理人员、检测人员对规章制度的意识不高, 用制度来规范、约束自我的行为不强, 不少制度仍停留于形式需要, 尚未形成严格按规章制度来开展检测工作的局面。

2.3 检测人员及技术储备不足

目前经过培训持证上岗的检测人员仅6人, 检测任务较重。一是现有检测人员仅能满足当前开展兽药、饲料及畜产品安全检测工作的需要。二是现代检测技术、设备设施日新月异, 外出学习培训交流机会有限, 先进、适用的新检测技术信息收集不足。三是近年国内非法使用瘦肉精、孔雀石绿、苏丹红、三聚氰胺等违禁药品, 及乱用兽药、使用人药、不严格执行休药期等危害畜产品质量安全的风险隐患较高, 各级相关部门高度重视, 几乎每年都有新增抽检项目, 新技术贮备不足对短时间内开展新工作的压力较大。

2.4 质量体系建设不足

实验室自2005年7月颁布、实施了实验室第1.0版质量体系文件, 到2012年8月, 已颁布、实施了第3.0版质量体系文件。因为对《实验室资质认定评审准则》 (国认实函[2006]141号) 和《农产品质量安全检测机构考核办法》 (2007农业部第7号令) 等的规定理解不透, 体会不深, 编写的体系文件部分停留于形式, 与机构实际情况结合不够紧密, 可执行力不强, 部分内容是为应付资质认定评审、农产品质量安全检测机构考核和相关检查而定。

2.5 实验室面积不足

实验室面积不足是制约长远发展的瓶颈。现有实验室面积仅350 m2, 且设计不够合理, 难于科学布局, 无独立的畜产品检测室、兽药残留前处理室、畜产品留样室、检测人员休息室等;仪器设备放置较为拥挤, 十万分之一天平没有缓冲间, 有的甚至5~6台精密仪器同置于面积仅有20 m2的一室, 而有些仪器温度、湿度等环境条件要求不一致等, 开展检测工作存在着可预防的相互干扰风险。

2.6 仪器设备配置不足

近年来, 检验标准日新月异, 《中华人民共和国兽药典 (2010年版) 》及近年农业部颁布的畜产品检测标准等, 对检验设备设施、环境条件等要求较高, 超高效液相色谱仪、液相质谱联用仪、气相色谱仪、气相质谱联用仪、原子荧光分光光度计、红外分光光度计等大型仪器设备急需配置, 流动兽药快速检测车辆也确需考虑。另外, 高效液相色谱仪、凯氏定氮系统、酶标仪、抑菌圈测量仪等仪器设备也逐年老化, 大型仪器设备的维护、维修率逐年增高。

3 监测平台转变的对策

3.1 厉行节约刻不容缓

开展畜产品安全检测费用较高, 厉行节约刻不容缓。一是物资采购需货比三家, 尽可能做到物优、价廉、售后服务好, 定期对供应商进行评价, 供应商必须优胜劣汰。二是做好设备、物资管理, 杜绝浪费, 仪器设备严格按作业指导书操作, 定期维护保养、及时报修, 在性能优良情况下延长使用年限。三是组织抽样工作、抽检车旅费用、日常办公等均需节检, 杜绝不必要的支出与浪费。

3.2 努力争取建设项目

畜产品质量安全关乎国计民生, 近年来国家对农产品质量安全检测机构项目投资较多, 但对独立的畜产品检测机构投资较少, 争取国家、省级投资需加倍努力。一是做到与时俱进, 未雨绸缪, 虚心向省、市内先进的畜产品、农产品、食品、药品等检测部门借鉴体系建设、科学研究、技术推广、滇沪合作、财政支持、土建立项等经验成果, 探索自身长足发展的新思路。二是整合现有资源, 阐明机构的职能职责, 总结经验教训, 科学论证, 继续争取各级项目投资, 扩大实验室面积, 购置先进的检测仪器设备, 优化环境设施条件, 提升综合检测水平。

3.3 加强检测体系建设

中国的畜产品检测体系与欧美接轨刻不容缓, 打破畜产品绿色贸易壁垒和技术壁垒势在必行。一是加大对《中华人民共和国计量法》、《实验室资质认定评审准则》、《农产品质量安全检测机构考核办法》、《中华人民共和国农产品质量安全法》、《中华人民共和国产品质量法》、《兽药管理条例》、《饲料和饲料添加剂管理条例》等相关法律法规的学习贯彻, 深入领会。二是紧密结合单位实情, 认真编制质量体系文件, 加强宣贯执行, 循序渐进, 进一步加强检测质量体系建设。三是根据当前畜产品质量安全检测发展趋势, 紧跟行业步伐, 做好技术储备, 进一步扩充畜产品安全相关参数的检测能力。

3.4 促进实验室科学管理

学习先进、科学的管理方法, 融入自身体系建设, 着力提升实验室软实力。一是保证检测工作的公正性、科学性和先进性, 继续进行检测人员风险点防范管理。检测人员必须遵守职业道德, 不受行政干预, 不受商业贿赂, 严格为委托方、受检方保守技术秘密。二是做好安全知识宣传, 严格执行相关安全管理制度, 努力消除实验室存在的安全隐患, 提升检测人员安全意识及突发事故的应对处置能力。三是借鉴实验室信息管理系统等, 将实验室的业务流程、环境、人员、仪器设备、标物标液、化学试剂、标准方法、资料、文件、记录、科研管理、项目管理、客户管理等因素有机结合, 借助科学管理相关功能软件来开展各项检测工作。

3.5 提升检测人员综合素质

当前, 畜产品安全检测技术日新月异, 形势紧迫。一是提倡检测人员根据从事检测类别、参数, 不断进行自我学习, 自我提升。二是创造机遇, 鼓励检测人员开展经验交流、总结心得体会、撰写论文、申报科技成果、申报专业技术职称等。三是积极充实检测队伍, 努力为检测人员创造学习培训机会, 采取“走出去、请进来、跟班学习”等多种方式提升检测水平。四是积极开展能力验证, 利用现场提问、现场演示、现场试验、结果比对、盲样试验、核查仪器配置、溯源标准物质、查阅记录和报告等提升综合检测能力。

3.6 发挥现有设施设备的作用

电池温度智能监测系统设计 篇6

关键词：电池温度,无线传输,DS18B20,热敏电阻

蓄电池作为一种供电方便、安全可靠的直流电源, 在电力、通信、军事等领域中得到了广泛的应用。温度是蓄电池的一个重要参数, 它可以间接地反映电池的性能状况, 并且根据此温度参数可以对电池进行智能化管理, 以延长电池的寿命。在蓄电池组充放电维护及工作工程中, 电池内部产生的热量会引起电池的温度发生变化, 尤其是蓄电池过充电、电池内部电解液发生异常变化等原因均可能造成电池温度过高而造成电池损坏。传统上用人工定时测量的方法, 劳动强度大、测量精度差, 工作环境恶劣, 尤其是不能及时发现异常单体电池, 容易导致单体电池损坏, 甚至导致整组电池故障或损坏;基于总线结构的有线多点温度监测系统, 能够实现温度的智能化测量, 但存在布线繁多复杂、维护扩展困难等不足。鉴于此, 设计了一种基于单总线温度传感器和无线收发模块的电池温度无线监测系统, 能够有效地克服热敏电阻测温和总线结构控制系统的不足, 有利于提高蓄电池性能监测的智能化水平。

1 单总线温度传感器DS18B20[1,2,3]

1.1 DS18B20 芯片特性

DS18B20数字温度传感器是美国DALLAS半导体公司生产的新一代适配微处理器的智能温度传感器, 它将温度传感器、A/D转换器、寄存器及接口电路集成在一个芯片中, 采用1-wire总线协议, 可直接数字化输出、测试。与其他温度传感器相比, 具有以下主要特性:采用独特的单线接口技术, 与微处理器相连仅需一根端口线即可实现双向通信, 占用微处理器的端口较少, 可接收大量的引线和逻辑电路;使用中不需要任何外围电路, 全部传感元件及转换电路都集成在形如一只三极管的集成电路内;测温范围-55～+125 ℃, 精度可达±0.5 ℃, 可编程9～12位A/D转换精度, 测温分辨率可达0.062 5 ℃, 可实现高精度测温;测量结果直接输出数字温度信号, 同时可传送CRC校验码, 具有极强的抗干扰纠错能力;支持多点组网功能, 多个DS18B20可挂在总线上, 实现组网多点测温。适应电压范围宽:3.0～5.5 V, 在寄电源方式下可由数据线供电;DS18B20与单片机连接如图1所示, 单总线器件只有一根数据线, 系统中的数据交换、控制都在这根线上完成, 单总线上外接一个4.7 Ω的上拉电阻, 以保证总线空闲时, 状态为高电平。

1.2 DS18B20 的控制时序

DS18B20与微处理器间采用的是串行数据传送, 在对其进行读写编程时, 必须严格保证读写时序, 否则将无法读取测温结果。DS18B20控制时序主要包括初始化时序、读操作时序和写操作时序[4], 如图2所示。

(1) 初始化时序。

时序见图2 (a) , 主机总线t0时刻发送一复位脉冲 (最短为480 μs 的低电平信号) 接着在t1时刻释放总线并进入接收状态, DS18B20在检测到总线的上升沿之后等待15～60 μs , 接着DS18B20在t2时刻发出存在脉冲 (低电平持续60～240 μs) , 如图中虚线所示。

(2) 写操作时序。

当主机总线t0 时刻从高拉至低电平时, 就产生写时间隙。从t0 时刻开始15 μs之内应将所需写的位送到总线上, DS18B20在t0后15～60 μs间对总线采样, 若低电平写入的位是0, 若高电平写入的位是1, 连续写2位的间隙应大于1 μs , 见图2 (b) 。

(3) 读操作时序。

当主机总线t0时刻从高拉至低电平时, 总线只需保持低电平6～10 μs 之后, 在t1时刻将总线拉高, 产生读时间隙, 读时间隙在t1时刻后到t2 时刻前有效, t2～t0为15 μs, 也就是说, 在t2时刻前主机必须完成读位, 并在t0后的60～120 μs内释放总线, 见图2 (c) 。

2 系统硬件结构

监测系统主要由温度监测节点、主控单元和上位机等3部分组成, 系统结构如图3所示。温度监测节点分布在蓄电池组的各个单体电池上, 采集各单体电池的温度信息, 通过无线网络传输给主控单元;主控单元与所有监测节点进行通信, 接收上位机的命令和来自监测节点的温度信息, 并将温度信息上报上位机;上位机实时显示蓄电池的温度信息, 并对数据进行分析处理, 根据设定的报警门限启动告警程序, 及时发现异常电池。

2.1 温度监测节点设计

温度监测节点的功能是完成对单体电池的温度信息采集、处理和无线数据传输。采用单片机控制无线收发芯片nRF2401和单总线数字温度传感器DS18B20来实现温度的智能测量, 主要包括单片机系统、温度采集电路、无线收发电路、显示电路、告警电路和电源等组成, 其硬件结构如图4所示。

DS18B20测温电路如图1所示, 用热传导的粘合剂将DS18B20粘附在蓄电池的表明, 管芯温度与表面温度之差大约在0.2 ℃之内[5]。利用nRF2401无线收发芯片实现无线传输, nRF2401 是一个单片集成接收、发射器的芯片, 工作频率范围为全球开放的2.4 GHz 频段。它内置了先入先出堆栈区、地址解码器、解调处理器、GFSK滤波器、时钟处理器、频率合成器, 低噪声放大器、功率放大器等功能模块, 需要很少的外围元件, 使用起来非常方便。在本系统中nRf2401 通过P2 口与单片机进行通信, AT89S51 的P2.0 和P2.1 口分别与nRF2401 的CLK1, DATA 相连接。nRf2401 的CS 是片选端, CE 是发送或接收控制端, PWR_UP 是电源控制端, 分别由单片机的P2.3, P2.4 和P2.5 引脚控制。nRF2401 的DR1 为高时表明在接收缓冲区有数据, 接单片机的P2.2[6,7,8] 。

由于nRF2401 的供电电压范围为1.9～3.6 V , 而AT89S51 单片机的供电电压是5 V, 为了使芯片正常工作, 需要进行电平转换和分压处理, 设计采用MAXIM 公司的MAX884 芯片进行5 V到3.3 V 电平转换, 如图5所示。

2.2 主控单元设计

主控单元和监测节点组成无线网路, 通过主控单元实现上位机和监测单元的数据通信。主控单元的基本结构和监测单元类似, 主要由单片机系统、无线收发模块、显示电路、串行通信电路及电源等组成。

串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议, 大多数计算机包含2个基于RS 232的串口, PC的串行口是RS 232C电平, 而单片机的串行口是TTL电平, 两者之间通过串口通信时, 必须进行电平转换, 设计运用MAX232A芯片完成单片机与PC之间的数据传输, 硬件连接电路如图6所示[9]。

3 控制程序设计

系统控制程序主要由单总线测温控制程序、无线收发控制程序和上位机监测程序等组成。单总线测温程序负责单总线设备初始化、采集电池温度并传送给nRF2401模块;无线收发控制程序主要功能是负责无线网络的组建和数据信息的无线传送;上位机监测程序的主要功能是通过串口和主控单元进行数据通信, 实时显示并存储数据信息。以监测节点为例, 图7是监测单元的程序流程图, 监测单元首先进行初始化, 主要包括单片机系统的通信、中断及定时的初始化等, 然后采集单体电池的温度信息、保存并用数码管显示, 实时监测主控单元的数据传送命令, 如果有就将电池的温度数据通过无线模块发送出去。

4 试验结果

设计了试验样机, 监测节点试验电路实物如图8所示, 在室内进行了温度测试, 采用4个监测节点, 分别在距离主控单元4 m, 8 m, 12 m的距离进行了试验, 试验数据如表1所示。

从表1可以看出, 温度的测量精度可达±0.3 ℃, 无线传输的准确率较高, 能够满足无线温度监测的需要。

5 结 语

本文针对蓄电池组中单体电池的温度监测问题, 设计了基于DS18B20数字温度传感器和无线收发芯片组成的远程无线监测系统。系统由上位机、主控单元和多个监测单节点组成, 主控单元通过串口与上位机进行通信。与传统的有线多点温度测量系统相比, 具有布设、扩展、维护及更新方便等特点, 有一定工程实际应用价值。

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变电站设备智能监测系统 篇7

技术特点

1) 面向对象的单元类设计原理方法;

2) 专用的高精度传感器;

3) 自适应整周期处理多路信号;

4) 计及谐波, 相间干扰, 温、湿度等因素影响;

5) 综合相对比较与定义法相结合的tgδ分析方法;

6) 神经网络结合规程适标超值报警;

7) 模块化设计、插件式结构, 方便调试、扩展、维修;

8) 抗干扰能力强。

市场预测、经济效益分析

本装置随时监视设备的运行状况, 有计划地安排停电和维修, 减少停电预试造成的设备的损伤, 节省人力、物力, 具有极大的应用市场。

仅按10个110KV~220KV变电站应用计算, 每年可创直接经济效益约2000万元, 间接经济效益大于4000万元。可根据需求增加功能, 使装置在电力和工业动力系统的应用市场进一步增大。

联系人:李柏芳周云祥

单位:江苏科技大学科技服务部

地址:江苏省镇江市梦溪路2号

邮编:212003

温湿度智能监测调节系统 篇8

温湿度智能监测调节系统采用STC89C52型号的单片机,配合(DHT)此系列智能化湿度/温度传感与GSM模块结合。此系统拥有设置上下限阀值自动调节温湿度功能。当系统在自动调节温湿度无效时,并且超过设置的温湿度安全值系统会自动发送报警信息到预先设定好的GSM模块上,将警报信息呈现到指定手机屏幕,使得接收人迅速了解实时情况。例如高压部门,为了防止空气湿度过大造成危害,就会用控制器跟加热器一起,给空气除湿;一些蔬菜大棚,机房等等运用此系统会大大降低人工成本来监测温度并且可以实现自动调节温湿度。由于其体积较小、功能多、并且价格低廉,所以其仍有很大发展空间,能够在很多领域得到应用。

1 设计的实现的两大功能

1.1 温湿度的测量与控制

DHT11采用电阻式感湿元件+NTC测温元件并且有专用温湿度传感技术和数字模块采集技术,这两种技术对使用的稳定性和可靠性就会有很好的保障,拥有体积小、响应时间短、处理速度快、价格低和抗干扰能力强等优点。系统运用DHT11数字传感器对周围环境进行温度与湿度数据的收集,实现对温湿度的智能监测调节。温湿度传感器对采集到的数据进行处理,通过单片机对外围电路的控制并且可通过按键设定温度及湿度的正常范围。当超出温度上限或湿度上限要求系统自动打开降温除湿装置;如果温度或湿度低于设定上限的阀值,要求系统能够自动打开加热、加湿设备从而达到对周围温湿度的控制。

1.2 GSM远程报警

此系统采用华为的GSM模块GTM900。单片机将实现设定好的短信通过AT指令讲短信传递给指定手机号码上。

2 系统电路的设计

2.1 最小系统电路

最小系统电路是整个系统的控制中心,有着极其重要的地位,可以保持整个系统的正常运行。单片机最小系统电路主要有STC89C52单片机、复位电路以及晶振电路组成。复位电路分为通电复位与按键复位。当系统运行中出现程序跑飞或发生死循环,此时复位电路起到的作用相当于系统重启。通电复位就是通电时,电容两端相当于短路,因此RST引脚为高电,当电源通电对电容充电,RST端电压逐渐降低,当降低到某个值时达到低电平。此时单片机正常工作。按键复位为当按下复位按钮时,电容开始放电,RST引脚变成高电平从而达到“系统重启”作用。晶振的选择为11.0592M,其目的是为了方便单片机周期的计算。

2.2 信号采集

湿度传感器是采用DHT11单总线数字型传感器,是一种智能的新型温湿度传感器。该传感器将温度、湿度传感器;信号调理;数字变换;数字校准全部集成到体积极小的芯片当中,利用它可以同时测量目标对象的温度和湿度,并实现数字式输出。内部结构主要包括了相对湿度传感器、放大器、14位A/D转换器、校准存储器、状态寄存器、单总线接口、控制单元、加热器及低电压检测电路。该传感器的测量原理是首先利用温湿度传感器分别产生相对湿度或温度的信号,然后经过放大,分别送至A/D转换器进行模/数转换、校准和纠错,最后通过单总线接口将相对湿度或温度的数据送至微控器。

3 执行系统的设计

3.1 人机接口键盘输入电路设计

对于温湿度智能监测调节系统其温度控制范围可通过按键设置。首先设定K1为进入温湿度调整界面;设定K2为切换温湿度选项键;K3为增加需要数值功能功能;K4为减少需要数值功能。按下K1键系统将进入湿度控制范围调整界面,此时通过按键K3和K4进行相应的加减调整。当温湿度的范围设定好以后,按下K1键恢复到主屏幕并用LCD1602液晶屏显示当前温度与湿度的范围。

3.2 系统报警部分电路设计

当温湿度智能监测调节系统失控时测量温度超过预设范围,并且超过在单片机内部设置的安全值时,蜂鸣器会启动报警功能。有绿色电路板的是无源蜂鸣器,没有电路板而用黑胶封闭的是有源蜂鸣器,此系统运用的是有源蜂鸣器,是一种一体化结构的电子讯响器。因为里面多个震荡电路,所以有源蜂鸣器往往比无源的贵,但是因为程序控制方便决定了其市场地位。在电路中利用一个三极管来进行电流的放大来驱动单片机的I/O使得蜂鸣器正常工作。软件的设计方法:I/O口的电平实现翻转一次,当蜂鸣器不需要工作的时候,将I/O口的电平变为低电平。蜂鸣器不工作时将I/O口的输出电平设置为低电平是为了防止漏电。

3.3 加热及降温除湿电路设计

当外界环境的温度或者湿度超过预设的需要范围时,单片机会相应的启动加热/降温、加湿/除湿的功能。此系统通过单片机控制四个LED灯的开关来模拟这几种动作。

3.4 GSM部分实现

通讯模块采用华为GTM900,功能说明:<-106dBm正常工作温度:-20°C～+70°C。电源电压:3.3V～4.8V(推荐值3.8V)。协议兼容GSM/GPRS Phase2/2+支持华为GT800协议。可以提供两种格式,使用较为简单的TEXT格式,其优点可以不用编码。因为其模块原始格式为PDU,所以要把模块转换为TEXT的工作状态:AT+CMGF=1;如果想再切换到PDU模式,使用:AT+CMGF=0,用简单的AT命令即可完成操作。当达到单片机内部设定的安全阀值时,温湿度智能监测调节系统会自动将预设在单片机内部的报警短信发送到设定的号码上,使得接收人迅速了解情况。

4 结语

此系统设计与我们的生活息息相关,经过对环境的测试,在正常温度范围内,系统显示正常的示数,当环境温湿度超过一定值时会自动启动相应设备,在超过某个值时,系统的蜂鸣器发出报警声,实现温湿度监控与自动控制。本设计采用数字式温湿度传感器DHT11构建环境参数采集系统,使测试系统具有更好的可靠性和精度。而且在硬件电路设计上更加简洁,不需要太多的外围电路,降低了电路设计要求,使得系统有较高的稳定性与合理性。

参考文献

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