温湿度控制系统

温湿度控制系统（共12篇）

温湿度控制系统 篇1

随着蔬菜大棚技术的持续发展, 智能温控手段也在不断推陈出新, 由原来的人工管理, 到时下比较流行的基于单片机的多路温控方案, 而今的无线温控制系统克服了布线的困难与局限性, 以其架构改造方便, 使用灵活, 被大多数蔬菜/养殖大棚、仓库所认可, 成为一种新型的温控手段。

鉴于目前发展现状, 本文从功耗、成本投入、控制效果等方面综合比较提出了以LM3S1138作为主控机, 51系列单片机作为从机, 通过温湿度传感器DHT11实时监测温湿度变化, 以远程无线蓝牙模块作为传输单元, 实现多路无线温度监测系统控制方案。

1 方案描述

该系统包括温湿度测量模块, 显示模块和无线传输模块。温湿度传感器把采集到的模拟信号通过A/D转化为数字信号, 传送给LM3S1138, 并在液晶上显示对应温度与湿度。通过无线传输模块实现远程温湿度监控和任意监控多个从机的功能。其系统总体框图如图1所示:

2 模块构建与选型

2.1 主、从控制器模块

考虑到51系列单片机控制能力强, 技术相对娴熟, 使用者较多, 但内部资源较少, 运算速度较低, 功能单一, 自身功耗较高, 实现过程比较繁琐, 更适合做从机。因此本系统采用ARM单片机--LM3S1138作为主控芯片。它具有64KB单周期Flash, 34个中断源, 两个同步串行端口, 具有丰富的内部资源, 且功耗较低, 反应速度快, 控制灵活, 精确度高。适合高速数据处理与外设响应, 能够更更好的对实时温度进行监控。

2.2 温湿度测量模块

温度和湿度监测模块采用了DHT11。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器, 具有可靠性高, 稳定性强, 响应快, 成本低, 抗干扰能力强等特点。单线制串行接口, 系统集成方便, 传输距离可达20米以上。连接方便, 精确校准且成本较低, 在实际应用中不需要外部任何元器件即可测量温度和相对湿度, 传输范围广, 满足该系统所需所有要求。

2.3 无线传输模块

市面上无线传输模块种类较多, 从利用度上HC05, 体积小, 功耗低, 收发灵敏, 实用较多, 但其传输距离只有10米, 不利于远程监控。因此本方案中采用远程蓝牙模块n RF401, 其传输距离可达1000米, 具有性能优越, 功耗低等特点。外围电路极少, 收发天线合一, 没有调试器件, 使用方便。

3 主要电路与程序设计

3.1 温湿度测量模块电路设计

DHT11的供电电压为3-5.5v。传感器要等待1s以越过不稳定状态, 在此期间无需发送任何命令。电源引脚 (VDD, GND) 之间可增加一个100nf的电容, 用以去耦滤波。

3.2 程序设计

该系统通过温湿度传感器对当前室内温湿度状况进行测量, 将数据送入LM3S1138中, 通过A/D转化器将模拟量转化为数字量, 在LCD液晶上显示对应温度和湿度。若掉电, 则会存储当前信息, 并用远程蓝牙实现异地检测, 使主机能够随时查看当天或最近几天温湿度情况。利用无线串口来实现网络控制, 可任意设定几号从机。当温湿度超出预设值时, 声光报警。

4 方案测试与结果

4.1 测试方案

在实验室内, 放上数盆盆栽, 用温湿度测量仪与本系统同时测量同一时刻实验室内的温度和湿度, 每隔15分钟测量一次, 多次测量以减少误差。最后计算出温湿度的测量误差, 得出实验结论。

4.2 测试结果

测量温湿度, 测试数据如表4-1所示:

4.3 测试结果分析

经测试, 该系统成功实现了对温湿度的测量和各测量数据的无线传输, 各项数据均在误差范围之内。温度测量范围在0-50摄氏度, 湿度测量范围在20-90%RH, 无线传输距离可达1000米, 测试精确度达到99%, 基本达到设计要求。各个模块能够很好地连接在一起, 具有较高的稳定性, 抗干扰能力强, 自主发挥效果良好, 整体效果令人满意。

5 总结

该设计从理论和实际出发, 针对我国在温室大棚人力资源的分配和温室大棚布线困难的问题, 设计出无线温湿度控制系统。该系统是基于大棚蔬菜, 仓库管理, 生产制造过程中, 要求环境密封性好, 耐高温, 耐潮湿, 并且要求环境的温度和湿度基本恒定的理念, 设计了一种能够远程无线监测和控制的双向温湿度控制系统。该系统不仅能够把环境的温湿度和工作状态等数据实时远程无线传输和显示, 而且还可以远程设定任意从机。虽然设计中出现了很多问题, 但通过整个团队从各个方面仔细分析, 最终解决了所有难题, 经过设计方案的修改, 考虑了实际测量中可能发生的各种情况, 还考虑到了产品的人性化, 因此该系统适用于远程环境温湿度的监测和控制, 有广泛的应用前景。

摘要：无线温湿度控制系统采用TI公司的LM3S1138为主控制器, 实现多路温湿度检测, 无线温湿度数据传输和控制, LCD显示, 声光报警等功能。该系统由温湿度测量模块DTH11, 显示模块, 无线传输模块组成, 摆脱了有线安装麻烦, 同时降低了故障率。无线传输模块是由远程蓝牙构成的, 用远程蓝牙实现异地检测, 使主机能够随时查看当天或最近几天温湿度情况。利用无线串口来实现网络控制, 可任意设定从机。

关键词：LM3S1138,DHT11,远程蓝牙

参考文献

[1]王龙.基于ARM微处理器的温室温湿度测控系统的研究[D].武汉:华中农业大学, 2001.

[2]高宝泰.基于ARM的温室温湿度智能控制系统设计[D].银川:宁夏大学, 2011.

[3]肖世曼.基于ARM的温湿度控制器的设计[D].杭州:浙江大学, 2007.

[4]王彬.一种基于ARM的温室数据采集系统的设计[J].安徽:安徽农业大学, 2011.

温湿度控制系统 篇2

1目的：建立仓库温湿度监测制度，保证物料、成品质量。范围：适用于仓库温湿度控制管理。责任人：仓库保管员。内容：仓库保管员应坚持每日两次到仓库进行巡回检查，观察记录仓库的温湿度，填写仓库《温湿度记录表》（编号：）。仓库保管员必须熟悉掌握各种原辅料、成品的贮存要求，并严格按要求分库存放。3仓库按温湿度分类有常温库、阴凉库、冷库。4温湿度条件规定为 5温湿度表100平方米安装一个，位置应有代表性，能反应仓库的最差状态。6阴凉库、冷库温湿度计放置应避开冷风口对着的地方，尽量选择库房门口。7当常温库温度接近28℃，湿度接近70%时，要开启排风和除湿设施，进行通风和除湿确保物料的质量。

8当阴凉库的温度高于18℃时必须开启空调进行温度调节。

9当冷库的温度高于8℃或者低于2℃时，必须开启冷冻机组进行温度调节，10当遇到气候突变，造成仓库温湿度发生重大变化，要及时进行通风。

11当温湿度超过标准，发生偏差时，应根据实际情况，物料的特性等进行质量评

不合格物料管理规程SMP-QA-A022-1

温湿度控制系统 篇3

关键词 单片机 温湿度控制系统 研究

中图分类号：TP27 文献标识码：A

工业控制自动化系统的不断发展，使得很多设备实现了无人值守或者不间断的运行，这些设备正常运行的基础就是管理人员要确保设备各个参数的正确。温度与湿度是常用的被控参数，利用单片机对温度和湿度进行智能的监测和控制，将有利于設备的正常运行。本文就温室温度湿度控制系统进行分析，对温湿度控制系统中单片机系统的应用做出了详细的阐述。

1单片机概述

单片机实际上就是一个高度集成的电路芯片，其中包括中央处理器、随机存储器、只读存储器和多种中断系统、定时系统等，这些部件通过超大规模集成电路系统集成到硅片上的计算机系统就是单片机。单片机实现自动控制的技术简称为单片机技术。单片机技术随着科技的发展而得到了越来越广泛的应用，比如工程自动化控制、温室等。单片机使得温室设计走向了集约化和规模化的道路，使其成为了最有活力的产业之一。

单片机的体积较小、能耗非常低、可控制性强、扩展灵活和使用方便的特点，使其广泛地被运用到仪器、仪表、汽车等行业。单片机在近几年的发展尤为快速，在以往功能的基础上又增添了很多新功能，成为了工业控制领域不能缺少的微控制器。

正是由于单片机的众多特点，温室中温度湿度的控制才更加便捷，管理人员只要通过电脑就能够监测和控制温室中的温度、湿度各种参数，还可以同时对多个温室进行监测和控制，在一定程度上节约了人力和物力，提高了工作效率。

2基于单片机的温湿度控制系统的工作原理

温室温湿度控制系统开始工作之后，管理人员要在系统内输入最初设定的温度与湿度的数值，单片机系统将管理人员的设置保持到芯片中。单片机进入到主程序之后，开始检测温度传感器和湿度传感器的温度、湿度状态，将测量数据通过显示屏显示出来。当温度（或者湿度）测量数值小于芯片中的设定值时，单片机根据处理的结果通过控制的输出接口是加温（或者加湿）设备开始工作；当测量的数值大于芯片中的设定值时，单片机通过控制输出接口是加温（或者加湿）设备停止工作。

3基于单片机的温湿度控制系统研究

3.1温湿度控制系统的功能

利用温湿度控制器对温室的温湿度进行控制，要实现该设备的独立工作，将测量得到的温湿度参数通过液晶显示屏实时地显示出来，当测量的温湿度参数不在设定范围内时，系统进行语音报警，提示管理人员温室温湿度的异常情况。

3.2温湿度控制系统设计原理

3.2.1温湿度控制系统要安全可靠

温湿度控制系统在特定的条件、时间完成规定的功能就称其为系统安全可靠。如果温湿度系统安全和可靠程度不达标，系统出现故障的几率就会加大，经济方面和信誉方面的损失也会加大，还可能威胁到人身安全或者造成其他更加严重的后果。

要做到单片机温湿度控制系统的安全可靠就需要注意以下几个方面：元器件选用方面、电路板设计方面、供电电源和输入输出通道抗干扰措施方面、软硬件的滤波方面和系统自我诊断功能方面。

3.2.2温湿度控制系统要有高性价比

性能与价格之间的比例就是性价比，在温湿度控制系统设计时要考虑到这个方面。要在满足产品性能需要的基础上找到价位最为合适的。在系统设计过程中保证系统的高性能是一个方面，同时也要注意到系统的成本问题，尽量降低成本。

3.3温湿度控制系统的设计方案

采集温湿度参数、处理和显示参数、存储数据、播报语音和控制温湿度是温湿度系统需要实现的几个功能。系统既能够独立对数据进行处理和对外围电路进行控制，也要能够实现人机交流，这就要求重要处理器要选用处理能力强、可靠性高、结构简单的CPU。系统主要包括的模块有温度采集、湿度采集、时钟、存在和语言报警。

4温湿度控制系统的硬件、软件介绍

温湿度控制系统的硬件主要的是两个部分，一个是温湿度传感器部分，另一个是温湿度控制器部分。具体的硬件包括传感器、系统电位电路、时钟与复位电路、存储芯片、语音报警线路、其他外围电路等。在温湿度控制系统的设计过程中，要先考虑硬件各个模块的功能，根据功能选择最适合的芯片，最后进行电路的搭接，在电路的实现过程中PCB板设计及焊接的过程中要对出现的问题多加注意，避免之后在系统调试和工作中出现问题。

温湿度控制系统的软件设计主要要注意的是：软件的机构、数据、硬件结构程序及软件的过程设计。温湿度控制系统中的软件主要包括：系统开发工具、主函数、显示界面程序、温湿度数据采集程序、I2C总线和SPI总线程序、语言报警程序等。

5总结

本文对温湿度控制系统的工作原理、组成结构及设计原则、性能进行了详细地阐述，基于单片机的温湿度控制系统具有结构简单，响应快、抗干扰强的特点，能够实现温室中温度和湿度的监测和控制，具有非常好的实用性。

参考文献

[1] 刘爱民，林莘，刘向东.基于单片机的蔬菜大棚温湿度控制系统的研究[J].计算机光盘软件与应用，2012.03（34）：09-12.

[2] 庞党锋，王东涛，闫虎民，郭秀凤.基于单片机与PLC的农业大棚温湿度控制系统设计[J].湖北农业科学报（自然科学版），2013.13（39）：09-14.

[3] 傅岚，袁修干，韩海鹰，冯红旗.重力/失重条件下密闭舱内温湿度控制系统的通风和换热特性研究[J].航天医学与医学工程，2013.54（13）：43-52.

温室温湿度控制系统设计 篇4

针对温室温湿度控制的需求, 近年来温湿度自动监控系统的研究取得了很大的进展。这与计算机控制技术、硬件技术的发展有着密切的关系。在现代计算机技术及其硬件快速发展的今天, 温室温湿度控制系统的组成主要由中央控制装置、终端控制设备、传感器以及现场线路组成。中央控制装置负责对传感器传回的数据进行分析对比, 通过与预设数据的比较做出调整、修正命令。命令发出后传至终端控制设备, 终端控制设备接受控制信号后, 由电器机械部门执行相应的动作, 实现温室的温湿度调节与控制。了解自动温湿度控制系统的组成, 对科学的进行温室温湿度控制系统设计有着重要的意义, 其对温室综合投资经济性有着重要的意义。

2 温室自动温湿度控制系统的设计分析

2.1 深入分析温室自动温湿度控制系统需求, 提高投资的经济性

在进行温室自动温湿度控制系统的设计前, 设计人员应根据温室建设需求进行自动温湿度控制系统的需求分析。了解温室温湿度控制范围以及投资建设的基础情况。以此为基础进行系统需求的论证, 进行相应设备的基本选型。在这一系统设计实现中, 这一过程尤为重要。需求的论证与分析是保障温室自动温湿度控制系统投资经济性的关键。这一过程中, 应根据温室面积、结构特性等进行基础分析, 并对所选择的设备型号、温湿度调节范围、调节能力等进行计算。实现自动温湿度控制系统对温室温湿度的调控。

2.2 温室自动温湿度控制系统的设计

2.2.1 根据温室实际情况进行传感器的设计

温室温湿度传感器的科学设置是保障自动温湿度控制系统控制效果的关键。在温室自动温湿度控制系统的设计中, 首先要根据温室地形条件, 对可能出现温度偏差的地域进行分析。例如:温室周边三面有房或墙等建筑, 这就造成了唯一一面无建筑物的墙面周边温度较低。因此, 在进行温度传感器的设置时应考虑这一因素, 在这部分区域增加传感器探头, 以确保温室内的温度能够准确探测。而受温度影响, 如果温室面积较大时, 其湿度也受到影响。这就需要在进行传感器设计过程中, 充分考虑温室的实际情况, 科学的进行传感器探头设置, 确保自动温湿度控制效果的达成。

2.2.2 温室自动温湿度控制系统中现场线路的设计

由于温室内湿度较大, 其对现场设备与线路都有着一定的影响。因此, 在进行现场线路设计时, 应考虑线路的走向与环境需求。通过科学的现场线路设计, 确保传感器传输信号以及中央控制器控制信号的有效传达。在进行线路设计中, 应注重线路走向的科学性, 避免线路繁杂造成的后期检修困难。

2.2.3 中央控制装置的设计分析

在线路设计前, 设计人员应根据温室场地条件选择中央控制装置的安装地点, 以避免温湿度过大对中央控制器的影响作为基础进行设计。目前, 常用个人计算机与单片机相结合的方式作为中央控制端。通过单片机与计算机的连接实现便捷的操作与调整。同时通过单片机的全天候运行实现自动控制。在实现单片机与计算机连接的过程中, 可以通过软件设计中的功能进行实现。

2.2.4 温室自动温湿度控制系统软件的设计

2.2.4. 1 温室自动温湿度控制系统总体框架

上图所示是目前常用的温室自动温湿度控制系统总体框架, 其通过显示模块对温湿度信息进行显示, 同时也为手动设定等显示工作提供基础。根据温湿度模块是在检测数据与设定数据存在偏差时进行调整控制的模块, 其包括加温、加湿及排风等系统。报警模块是针对监测数据存在偏差后, 温湿度控制仍不能得到预定温湿度时所进行的报警系统。手动控制系统主要是用于临时调整设定参数。重要处理器多采用单片机, 其主要用于数据的处理与命令的发出。通过各系统的综合作用, 实现温室温湿度控制的最终效果。

2.2.4. 2 系统电路设计

电路设计是温室温湿度控制系统设计的汇总点, 其对系统性能与功能的实现有着重要的影响。通过中央控制器电路设计、传感器电路设计、通信电路设计与显示电路设计等电路设计实现系统的综合功能。中央控制器电路设计中, 其接受键盘和温湿度传感器的数字信号, 并对其进行处理。再通过控制电压的方式实现点击的驱动, 以此实现通风风扇、加温加湿器的控制。传感器电路设计中, 按照对温室区域的划分进行多路选择会管的输入与处理。一般采用总线技术将地址线、数据线和控制线合为信号线, 以此实现结构简单、成本低、易于扩展和维护的目的。显示电路的设计中, 应针对目前多采用LED显示器的现状, 进行多LED组合显示的方式进行设计。如:第一显示器显示工作状态、第二三显示器显示温湿度的信息、第四显示器显示设定值或分组状态等。最后, 通过键盘电路设计实现对单片机得控制。

在这一点路设计中, 还要考虑利用计算机及系统对单片机的设计与调整。电路设计中还应加入与计算机间接机构的设计, 实现多操作控制的目的。

3 关于多温室温湿度控制系统的设计分析

随着我国农业规模化的不断发展, 规模化温室已经成为现代新农村建设的重点。在这样的环境下, 如何进行多温室温湿度控制成为了设计人员面临的首要问题。本文上述中一直强调的计算机综合控制系统既是实现这一问题的关键。通过中央控制电脑对各温室分控单片机的连接能够实现多温室温湿度控制的需求, 实现规模化温室的温湿度自动控制, 促进我国农业经济的发展。

结论:本文就温室自动温湿度控制系统设计中的注意事项以及要点等进行了分析和论述, 以此为我国农业现代化发展提供更多的信息资料。同时, 针对现代农业规模化发展趋势, 本文提出了多温室温湿度自动控制系统的设计方向, 为我国农业现代化发展中自动控制系统设计与研究奠定了基础

摘要：现代农业技术发展中, 温室栽培已经成为促进农村经济发展、丰富城市菜篮子工程的重要方式。温室栽培中, 花卉及特殊要求植物对温湿度控制要求较高, 传统的温室大棚不能满足这类植物生长的需要。现代自动化温湿度监控系统在这类温室的应用为种植户带来了新的控制方式。通过对温室温湿度的良好控制, 为植物的生长提供良好的环境, 为保障种植物的经济效益奠定了坚实的技术基础。本文针对温室温湿度控制系统的设计进行了简要论述。

关键词：温度,湿度,控制

参考文献

[1]周明宇.温湿度自动控制系统设计的探讨[J].仪表自动化资讯沿, 2009, 6.

[2]王丽丽.现场总线技术在温室温湿度控制中应用[J].自动控制资讯, 2008, 8.

[3]张宇哲.现代农业温室自动化探析[J].北方仪表自动化研究所, 2009, 3.

温湿度控制系统 篇5

（文件编号JJ-2D-37）

【目的】建立温湿度验证方案，证明温湿度系统能自动运行及监测，24小时内库房的温度和湿度达到规定要求。

【依据】新版《药品经营质量管理规范》

【适用范围】适用于各库区、冷藏车、保温箱和温湿度自动监测系统验证 【责任部门】验证领导小组成员与验证项目相关人员。【内容】

1、公司现有常温库、阴凉库、冷库、冷藏运输车、保温箱、温湿度自动监测系统是否能达到规定的自动运行、监测，并使温度和湿度达到规定要求，需验证。

2、验证目的：通过对温湿度监控系统的布点测试以及各项功能进行逐一确定，确保温湿度监控系统测点安装位置合理有据，温湿度监控系统各项功能正常运行，符合新版GSP对于计算机监控系统的要求。

3、验证方案应包括○1概述；○2验证方案编制、变更和批准；○3验证小组成员与职责；○4验证目的；○5验证项目；○6偏差和纠编行为；○7验证结论及建议；8验证周期；○9附件；10报告确认。○○

4、温湿度布点测试报告应包括○1各库区布点示意图；○2温湿度监控硬件设备与系统情况；○3温湿度监控系统各项功能的确认；○4验证现场照片资料。

5、应对储运温湿度监测系统进行使用前验证、定期验证及停用时超过时限的验证。

6、验证周期：每年一次。1委托验证方应提供加盖公章的营业执照、税务登记证、组织机构代码证复印○件等和执照；

2温湿度监控系统供应商应提供三证复印件，并加盖供应商公章（营业执照、○税务登记证、组织机构代码证）；

印刷车间温湿度控制的重要性 篇6

温湿度控制不当将会成为印刷生产的隐患

据专营工业加湿系统60余年的日本雾的池内公司的技术工程师介绍，温湿度对印刷品质的影响不可小觑。首先，湿度会直接影响纸张的变形程度。纸张由植物纤维组成，植物纤维具有多孔性和亲水性，对水十分敏感。纸张含水量变化会引起纸张伸缩（包括局部变形），当环境湿度变化超过±10%时，纸张的含水量就会变化1%，而在多色印刷中当纸张的含水量变化0.1%时，就会造成套印不准。

其次，环境温度还会影响油墨黏度。环境温度升高，油墨黏度降低；环境温度降低，油墨黏度增加。如果温度过低，油墨黏度过大，会发生印刷故障，如纸张表面油墨发生局部剥离，粘在橡皮布或印版上。因此，控制印刷车间的温度和相对湿度可以控制油墨的干燥速度，避免印刷故障的发生。

承印物产生静电的问题在低温且干燥环境中常有发生，静电效应的存在，会造成纸张参差不齐，印品之间产生粘连，走纸时出现两张或者多张，不仅浪费原材料，而且影响印刷的正常进行，降低生产效率，严重时还会引起火灾。

合适的加湿系统能解决温湿度控制问题

通常情况下，印刷车间的温度应为20～22℃，相对湿度应为45%～60%。目前，国内部分优秀的印刷企业不但在印刷车间内采取了合理的温湿度控制，对纸库的温湿度也进行了严格要求（温度为18～20℃，相对湿度为60%～65%），以保证纸张在进入印刷车间以前已经有足够的含水率，消除纸张变形隐患。

单纯安装加湿器来调节湿度，情况的确会有所好转，但是大颗粒雾滴在接触到物体时会被弹开并破裂，从而沾湿物体，导致纸张湿度无法控制。

为此，日本雾的池内公司推出了专利产品—干雾加湿技术AKIJet。干雾是一种颗粒细小的雾，接触到物体时水滴不会破裂并弹开，因此不会沾湿物体。AKIJet剪断水滴使其微粒化，同时水滴还会被从喷口喷出的超音速空气再次微粒化，与从另一喷口喷出的同样被微粒化的水滴在中央撞击，在相互反复剪断的同时，发生3.3万～4.0万赫兹的超声波，将液滴更加微粒化、均等化，产生大量超细、均等的雾来加湿。

针对印刷车间，日本雾的池内公司将整个工业加湿系统分为三大部分，即供水系统、空压系统和加湿控制系统，如图1所示。

供水系统为喷雾组件提供洁净的水，设有逆透膜纯水器、混床纯水器、水过滤器等。由于未经处理的水质硬度过高，长久使用会堵塞喷头，日本雾的池内公司采用了小型低压RO膜进行净水，并且从前处理过滤到后处理过滤均为内藏式省空间设计，利用狭小的空间就能生产大量纯水。

空压系统为喷雾组件提供清洁的空气，设有无油空压机、空气过滤器、油过滤器等。在使用中，印刷车间少不了有机溶剂以及其他挥发气体的存在，所以在空压系统中日本雾的池内公司除了添加空气过滤器之外，又加上了油过滤装置，在装置内部超细纤维作用下，完全可以去除压缩空气中0.03μm以上的水滴、有机挥发气体及其他杂质，从而彻底净化空气。

加湿控制系统由喷雾组件、湿度控制组件、湿度传感器构成，是以“高性能数字型控制器”作为数字化控制的核心，并且可同时控制4套不同的系统湿度，测定精度为±3%，它的存在确保了现场成套设备的实际湿度和设定湿度高度一致。

值得一提的是，日本雾的池内公司的喷雾组件AKIMist（如图2所示），采用先进的聚四氟乙烯树脂喷口，更防堵塞。超小型储水罐不易繁殖细菌，采用垫圈一体化的螺帽，使得喷口部维护更加方便。此外，其喷雾能力不可小觑，最大喷雾量可达14.4L/h，平均粒子径仅为7.5nm。1台加湿器最多可安装4个喷嘴，最大喷射距离达4m，而且喷雾本体和喷嘴之间，水平方向和垂直方向可任意变化，喷雾方向自由可控，可任意选择所需喷雾的区域。

在印刷企业强调精细化、标准化、智能化管理的今天，加湿控温问题一直比较棘手。幸运的是，作为一家专注研究工业加湿解决方案的企业，日本雾的池内公司能够为印刷行业提供专业的加湿系统，未来让我们期待其能够推出更多更好的加湿解决方案。

温湿度解耦模糊控制系统的研究 篇7

温室环境系统的温湿度控制是一种非线性的、滞后的、时变的复杂过程,且温度与湿度之间存在交叉耦合,即温度控制会引起湿度变化,湿度控制会引起温度变化,采用传统的PID控制是不适宜的。对于这类无法取得精确数学模型的系统,一般采用模糊控制。模糊控制[1,2]是以模糊论集、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的,从行为上模仿人的模糊推理和决策过程的一种智能控制方法。它先将操作人员或专家的经验制定成模糊控制规则,然后把来自传感器的信号模糊化,并用此模糊输入适配控制规则,完成模糊逻辑推理,最后将模糊输出量进行解模糊化,变为模拟量或数字量,加到控制机构上。温度控制和湿度控制存在着强耦合[3],温度和湿度各自独立的使用单回路模糊控制方法,不考虑它们的耦合特性,也无法到达满意的控制效果。文献[4]分析了温湿度关联性,提出了以温度控制为主,湿度控制为辅的温湿度解耦原则,文献[5]分解了模糊控制器,提出了主控制器和补偿控制器的思路。

1 调控机构

本文以温室中的加热机构、喷雾机构以及天窗机构为研究对象,建立了2输入3输出模糊控制器。借鉴文献[5]和文献[6]中的研究成果以及本文中的实际情况,列出8种调控组合对温湿度的影响。其中,“1”表示调控机构打开,“0”表示调控机构关闭;“↑”表示增加,“↓”表示减少。加热和喷雾两个控制机构都能控制温度和湿度,两者之间有相互耦合的关系,有时还会出现冲突的情况,在同一时间内可能无法达到双方均合适的控制水平。

2 模糊控制解耦器设计方法

2.1 结构设计

由表1可知,加热机构开启会使温室内温度上升,湿度下降;喷雾机构开启会使温室内温度下降,湿度上升;天窗机构的开启会使温湿度同方向变化。为了实现温湿度的有效解耦,根据文献[5]的分析,选取加热机构为温度控制主回路,喷雾机构为湿度控制主回路,天窗机构为温湿度控制补偿回路。同时,采取了以温度控制为主、湿度控制为辅的控制策略。解耦控制系统框图如图1所示,其中ET为温度偏差,EH为湿度偏差。

2.2 算法设计

2.2.1 精确量的模糊化

模糊控制器的模糊化方法主要包括模糊语言变量的选取、模糊控制器输入数字量的量化和模糊隶属函数的确定3个方面。

以加热模糊控制器为例,输入变量为温度偏差(ET)和湿度偏差(EH),把输入变量偏差所对应的语言变量分为7个挡级,形成7个模糊子集,来反映偏差的大小,其中有:NL=负大,NM=负中,NS=负小,ZE=零,PS=正小,PM=正中,PL=正大。

温室内温度的变化在10℃左右,取温度偏差的基本论域为[-5,+5],根据公式

Systems

式中n—元素个数;

m—分档数;

k的取值为2~3。

确定模糊论域为(-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4);

温度量化因子KET=4/5。

输入温度变量的精确数字量(ET的一个精确值ETi)通过KET计算得到模糊论域E中的一个与之对应的元素Ai

2.2.2 模糊控制规则的确定

根据实际经验,总结推理语言规则如下:

上述一系列推理语言规则分3个控制状态表表示出来,每个表49条。根据控制器的输入量,ET和EH各分成七级,其隶属度函数如表2所示。根据表1确定各个机构的控制规则,如表3、表4和表5所示。

2.2.3 输出信息的模糊判决

根据表2中每一条推理规则,求出相应的模糊关系(如R1,R2…Rn),整个加热模糊控制总规则所对应的模糊关系矩阵R为

R=R1∨R2∨…∨Rn(n=49,∨为取大运算符)

然后,根据ET={-4,-3,…,3,4}和EH={-4,-3,…,3,4}的量化整值,进行模糊推理合成规则运算,得到输出模糊集UW为

2.2.4 去模糊化

输出变量加热时间最长为10min,其基本论域为[0,10],模糊论域为{-2,-1,0,1,2},输出UW模糊子集为:CL=关闭,SH=短开,ME=中开,LO=长开,量化因子KW=10/4。

从控制量的模糊集论域到基本论域的变换公式为

由以上过程得出加热控制输出表、喷雾控制表以及天窗控制表,如表6、表7和表8所示。

3 分析总结

3.1 单表分析

从表6可看出,随着EH和ET的增大,UW的值是减小的。当EH和ET最小时,UW最大,为4,加热时间最长;当EH和ET最大时,UW最小,为0,不加热。这与实际情况是相符合的。

3.2 综合分析

当ET=-4,EH=-3时,说明温室温度比设定值小很多,为负大,同时温室内湿度偏低,为负中。按照温度优先的原则,要全力使温度上来,温度主控回路加热时间应为最大。由于喷雾时间过长,会使温度下降,所以湿度主控回路喷雾时间应为中等。同时,补偿回路天窗的开启角度应小,以便调节温湿度至合适的平衡点。从表6、表7和表8可得出:ET=-4,EH=-3时,UW=4,UV=2,US=1,满足实际控制结果。

摘要：针对温室气候控制方法中温湿度之间的耦合作用,提出了以温度控制为主、湿度控制为辅的控制策略,并建立两变量输入、3变量输出的控制主回路和补偿回路模糊控制系统,从而为温湿度控制提供了一种行之有效的方法。

关键词：温室,温湿度,解耦,模糊控制

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温湿度控制系统 篇8

与传统的PLC点对点的控制方法相比,总线控制系统具有无可比拟的优势。其特点包括:

(1)安装、调试、设计、维护的费用大幅度地降低,维护和改造的停工时间降低60%。原来繁琐的原理图、布线图设计变得明确;标准接插件快速、简单快捷的安装,使人力、物力大量降低;强大的故障诊断能力,使系统的调试和维护工作量大幅降低。这是因为系统综合成本及一次性安装费用降低40%。由于导线、连接附件的大幅度降低,使原来的大多数,甚至几千根控制电缆浓缩到一根总线电缆,同时也使接线端子、电缆桥架等附件降到最低。

(2)许多总线在通信介质、信息检验、信息纠错、重复地址检测等方面都有严格的规定,从而确保总线通信快速、完全可靠地进行。因为系统性能大幅度的提高,使控制系统的档次跨越了一个台阶,可靠的数据传输,快速的数据响应,强大的抗干扰能力。

(3)总线系统拥有强大的自动诊断、故障显示功能。诊断包括总线节点的通信故障、电源故障,以及装置和连接件的断路、短路故障,从而可以迅速地发现系统的各种故障位置和状态。

(4)采用数字信号通信,有效提高系统的测量和控制精度。各种开关量、模拟量信号就近转变为数字信号,避免了信号的衰减和变形。

(5)总线节点具有IP67的防护等级,具有防尘、抗振动、防水等特点。可以直接安装于工业设备上,大量降低了接线箱,使系统可靠性提高。

(6)本质安全型总线。更加适合直接安装于石油、化工等危险防爆场所,降低系统发生危险的可能性。

2 系统设计

由传统的温湿度控制系统构成的计算机温湿度测控系统,需要使用电源、信号、地线等多根导线,并要求系统为其提供电源和模拟量输入接口,同时对信号传输距离、电磁干扰也要求较为严格,尤其是在测量点数较多时,上述问题显得尤为突出,这不仅使系统成本增加,也使系统可靠性大为降低。而如果沿着电缆线也能传送电源的话,那么就可替代外部电源来为系统供电。一种巧妙的、从数据线上“窃电”的方法,使得多个器件可挂接在同一根电缆线上,并双向传送数据,同时为器件提供电源,这就是单总线微网技术。这种方法不仅节省了额外的连线和远端电源,有效地降低了成本,更有意义的是单总线上挂接的器件具有全球唯一的序列号和自定时控制器,因此简化了温湿度测控系统设计。

目前DALLAS公司提供了多种一线总线温度控制系统,如DS1820、DS18B20、DS18S20等,采用上述器件并利用单总线微网技术,可轻松构成全数字化的万点测温系统。但对于湿度的测量,DALLAS公司并未提供相应的传感器,这就给利用单总线微网技术测量温湿度带来不便,针对这种情况,我们采用Honeywell公司相对湿度控制系统HIH-2610,配合DALLAS公司一线总线器件DS2428设计出一种完全符合一线总线规范的温湿度控制系统,可直接挂接在一线总线上,构成一线总线温湿度测控系统。

3 系统结构

挂在一线总线上的器件必须满足以下几方面的要求:

(1)低功耗

一线总线的电源通常由一个连接于2～5.5V电源端的4.7kΩ上拉电阻提供,其提供的电源能量是非常有限的,故要求一线总线器件必须满足低功耗的特性。

(2)具有唯一的身份码

一线总线是通过身份码来识别挂在同一总线上的不同器件的,因此要求每个一线总线器件均具有全球唯一的64位ROM识别码。

(3)必须满足一线总线器件的时序要求

根据上述对一线总线器件的要求设计出的一线总线温湿度控制系统如图1所示。这里选用了具有功耗低特性的HIH-2610湿度控制系统,以满足一线总线对低功耗的要求,选用了一线总线器件DS2428以满足身份码及时序要求,下面对上述器件予以详细介绍。

4 HIH-2610集成湿度控制系统

HIH-2610是美国Honeywell公司生产的相对湿度控制系统,该传感器采用热固聚酯电容式传感头,同时在内部集成了信号处理功能电路,因此该传感器可完成将相对湿度值变换成电容值,再将电容值转换成线性电压输出的任务,同时该传感器还具有精度高、响应快速、高稳定性、低温漂、抗化学腐蚀性能强及互换性好等优点,其性能指标如表1所示,输出电压与相对湿度的关系曲线如图2所示。

由特性指标及输出电压与相对湿度关系曲线可得出如下结论:

(1)HIH-2610在供电电压为5V时,其消耗电流仅为200μA,故完全可满足一线总线对器件低功耗的要求。

(2)HIH-260输出电压为:

即输出电压Vout不仅正比于湿度测量值,且与电源电压值Vsupply有关,若Vsupply固定为5V,则其值仅由相对温度值决定,但由于一线总线上的供电电压值为变量,故要求在进行湿度测量的同时还应测量电源电压Vsupply的值。

(3)HIH-2610测量的湿度值还与环境温度有关,故应进行温度补偿,补偿公式为:

式中:T为环境摄氏温度值。

因此,为得到准确的湿度测量值,还应在测量湿度的同时测量环境温度和一线总线电源电压值。

5 总线器件DS2428简介

为实现上述参数的计算机测量,要求所选用的器件不仅能完成温度、湿度和电压值的测量,还应满足一线总线对器件身份码及时序的要求,因此只有选用一线总线器件才能同时满足上述要求。若选用DS2450一线总线A/D转换器,并配合一线总线数字温度控制系统DS1820,虽可完成温湿度测量功能,但会增加传感器的软硬件复杂程度,故这里选用DAL-LAS公司的智能电池监视器件DS2428,该器件主要特性如下:

(1)一线总线接口只有一根信号线与CPU连接。

(2)无需备份电源,可用数据线供电。

(3)片内10位精度的电压ADC,(0～10V输入10位,0～5V输入9位)。

(4)片内10位精度的电流ADC(带符号)。

(5)片内12位精度的温度控制系统。

(6)温度测量范围-55～125℃,测量精度为±0.5℃。

(7)片内40Byte的E2PROM,可用于保存电池参数、充电时间。

(8)片内实时时钟。

(9)64Bit ID ROM。

由上述特性可知DS2428硬件资源有2个ADC和一个温度控制系统,电压ADC对0～10V输入信号实现10位变换或通过内部多路开关对0～5V输入信号实现9位变换,用来读取加在电源引脚上的电压。电流ADC用来测量大电池电流流经外部0.05W电阻时产生的电压,具有带符号的10位精度,全量程电压为±250mV。DS2428还有一个类似于DS18B20的12位温度控制系统,其测温精度为±0.5℃,除此之外该器件还具有实时时钟功能并提供了40字节非易失性存储器。由上述介绍可知,DS2428较多的硬件资源恰好可满足本设计中温湿度测量的需要。

本系统利用DS2428内部的温度控制系统实现环境温度的测量,此温度一方面用于温度值输出,另一方面用于湿度测量时温度值的补偿。然后利用DS2428内部的电压ADC,通过多路开关切换分别得到湿度测量值和湿度测量时一线总线的电压值。这样,通过DS2428可获得温湿度测量值及温度补偿值。

6 供电电路

由图1可见,使用DS2428可方便地把一个电压输出的湿度控制系统转换成智能化的具备多点测量功能的一线总线温湿度控制系统。此外由于需从一线总线上获取电源提供给DS2428和HIH2610,故还应设计相应的电源电路。电源电路由VD1、VD2及电容C1构成,其中肖特基二极管BAT54S和电容C1构成半波整流电路,在总线空闲时为DS2428供电,C1为0.1μF的容量足以满足HIH2610所需的200μA工作电流,这实际上也是一线总线器件内部所采用的寄生供电方式,只是在本系统中用分立器件方式实现。肖特基二极管VD2接在一线总线与地线之间,目的是将负向信号偏移限制在-40V以内以实现电路的保护功能。

7 结语

根据一线总线规范设计出一种一线总线温湿度控制系统,一线总线主机可根据读取的湿度值、温度值及电压值经计算后得到实际的湿度值,同时可利用存储在DS2428 E2PROM中的传感器标定参数对传感器输出值进行修正,以降低传感器标识误差。因此本传感器具有较高的智能化程度和测量精度。同时由于每个传感器均挂在一条总线上,从而大大降低了布线及安装费用,使采用单总线微网技术构成的多点温湿度测量系统成为可能,因而具有广泛的应用前景。

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温湿度控制系统 篇9

陕西渭北黄土高原是极优的苹果、猕猴桃种植区,而这些水果的生产具有明显的季节性和地域性,贮藏保鲜是水果产业链中重要的环节,该地区的农民建设有大量的中小型冷库储存水果以期获得较高的经济效益。冷库(气调库)苹果的存储条件是0.5℃~1.5℃,相对湿度是75%RH~85%RH,如果没有很好的监测控制温湿度,水果则会有较大的损失,甚至可达20%以上[1,2,3]。

目前较多的小型冷库的采用老式温湿度计或模拟式温湿度变送器等方式监测温湿度,存在效率低、控制不准确、结构复杂等缺点,而以AM2303为代表的新型温湿度一体化的数字传感器,能够直接与单片机连接,使用较为广泛。本文结合温湿度传感器AM2303,介绍一款结构简单、实时性高、控制性能强、可靠性高的冷库多点温湿度监控系统。

1 温湿度传感器AM2303

1.1 传感器介绍

AM2303温湿度传感器内部包含已经校准数字信号输出的复合传感器,内部有一个专用的湿度敏感元件和温度敏感元件,具有非常高的可靠性和稳定性。在家电、消费电子、汽车、工业自动控制等领域有着广泛的应用。

该传感器的供电电压为3.5V~5.5V。传感器上电后,要等待1秒以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚(VDD、GND)之间可增加一个100n F的电容,用以去耦滤波。传感器在数据读取时,最小间隔时间为2s,每次读出的温湿度数值是上一次测量的结果,欲获取实时数据,需连续读取两次,即可获得较为准确的数据。与单片机I/O口直接连接,连线距离小于30米时需外接5.1k的上拉电阻。

1.2 单总线通信协议

AM2303器件采用简化的单总线通信。只需要一根数据线即可进行数据交换和控制,单总线传送数据时,一次传送40位数据,高位先出[4,5,6]。具体通信时序如图1所示。

单片机把数据总线(DATA)拉低一段时间(至少800μs),通知传感器准备数据,然后再把数据总线(SDA)拉低80μs,再接高80μs以响应主机的起始信号。接着是数据位,包括温度数据和湿度数据;最后则为校验位,位数据位各位之和。具体数据计算过程如下:

温湿度数据计算过程,假定传感器接收到40位数据为:

1.3 通信时序

由于单片机和传感器是主从结构,只有在主机呼叫传感器时,传感器才会应答,因此主机访问传感器都必须严格遵循单总线序列,如果出现序列混乱,传感器将不响应主机。单片机发送一次起始信号后,AM2303从休眠模式转换到高速模式。待单片机开始信号结束后,AM2303发送响应信号,从数据总线SDA串行送出40Bit的数据,先发送字节的高位;发送数据结束触发一次信息采集,采集结束传感器自动转入休眠模式,直到下一次通信来临,详细通信时序不再描述。

2 系统整体设计

控制系统以单片机为控制核心,运行时单片机与传感器构成主从结构,通过多个温湿度传感器AM2303采集冷库的温湿度信息,然后显示在液晶显示器上,在温湿度超过设定值时,能够输出信号控制执行机构,调节冷库温湿度,使冷库运行在设定范围内,满足冷库藏品的需求。系统结构如图2所示。

2.1 系统硬件组成

控制系统硬件电路采用模块化设计方法,包括单片机模块、温湿度传感器模块、液晶显示模块、声光报警模块、遥控键盘模块、执行机构驱动模块等,主要硬件电路如图3所示。

本系统微处理器采用STC89C52单片机,该单片机是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,单片机的内核与经典的MCS-51单片机的内核一致。内部集成MAX810专用复位电路,8k字节Flash,512字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,内置4k B EEPROM等资源[7,8,9,10]。性价比高、抗干扰能力强、稳定性好,可解决本系统的所有运算及控制过程。

LCD显示模块采用带中文字库LCD12864液晶显示模块,其工作电压3.0V~5.5V,内置16*16点阵的8192个中文汉字,8*16点阵的128个字符,64*256点阵的显示RAM;具有光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等功能;利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令,可构成全中文的温湿度检测显示模块,使用时直接与单片机连接[11,12,13,14]。

2.2 执行机构驱动电路

考虑成本及制作问题,本控制系统选用欧姆龙固态继电器G3MB-202P来驱动小功率220V交流设备,若后续需要再加中间继电器即可。该继电器DC输入-AC输出,输入DC4~6V,输出AC100~240V,适合小功率设备使用,具有体积小、价格低、、性能可靠、使用方便等优点。

使用时,单片机的I/O接口可以采用灌电流的方式加限流电阻,直接通过单片机发出的开关信号来实现欧姆龙固态继电器接通和关断,达到控制执行机构动作的目的,具体电路如图4所示。

2.3 系统软件设计

系统上电后单片机主程序首先调用系统初始化子程序,该子程序完成对I/O口、LCD模块等进行初始化工作并创建系统文件,待初始化工作结束后,主程序将调用基本参数设置子程序,在该子程序运行过程中,用户可通过红外遥控键盘进行一些基本参数(包括时间、温湿度上下限等)的设置,待设置完成后按下确认键,系统将保存设置,并在LCD上显示相应的信息,之后进入总循环。在总循环中,系统首先调用温湿度传感器数据采集子程序进行温湿度数据采集,后判断温度和湿度当中是否有数据超限,若温度和湿度中至少有一个超限则声光报警,并且输出控制信号控制执行机构调节温湿度,反之则返回总循环的开始处执行新的一次循环。具体流程图如图5所示。

3 测试结果与分析

结合硬件设计和软件设计,制作样机,如图6-7所示。

样机制作完毕后在进行性能测试,通过4路传感器采集环境数据,记录该环境数据与专业测量工具显示值进行对比,记录6组数据,如表1所示。

对表1数据进行分析,发现控制系统采集的数据和专业测量工具测量数据有一定的误差,其中温度的误差在-0.4℃~0.2℃,湿度的误差在-0.9RH%~2.6RH%,并且温度和湿度变化超过设定值时,执行机构正常运行,声光报警器运行;测试结果表明,该控制系统测量结果准确、控制性能良好,能够满足冷库温湿度控制的需要,具有一定的应用价值。

4 结束语

温湿度控制系统 篇10

1系统结构

涂装车间喷漆室空调系统主要由空调箱体、风机、冷盘管、热盘管、送风机构和加湿装置等组成, 各部件由管网彼此联系在一起。空调温湿度的控制系统主要分为四个控制段, 分别为一次加热段、表冷段、喷淋段、二次加热段, 每个部件具有各自的特性, 因此可以将其看为是一个个子系统, 在约束条件给定后, 一个输入对应一个输出。一般可由质能平衡的角度去描述部件的特性。进入表冷段和加热段的冷水量和热水量分别由他们各自管路上的冷、热水阀来控制, 而进入喷淋段的水喷淋量则由调节喷林泵的变频器的输出频率来实现。系统结构如图1所示。

2系统总体方案设计

2.1系统功能及设计要求

系统能够实现对涂装车间喷漆室空调温湿度的实时采集, 利用LCD液晶显示屏显示, 经过数据分析处理后, 控制升温、降温、加湿或除湿设备, 实现对环境的监测和控制。要求温度控制精度为±1℃, 相对湿度精度为±5%, 基本达到恒温恒湿控制。在整个控制过程中要兼顾温湿度控制的快速性和稳定性, 即从空调开机开始到温湿度达到控制目标, 确保在30分钟之内完成。而且, 基于PID的控制算法能够随季节变换而实现自动切换, 提高设备的适应性, 减少人工参与。

2.2系统模块组成

系统由温湿度PID控制模块、温湿度数据采集模块、PLC数据传递模块、上位机模块、温湿度调节执行模块、液晶显示模块和报警模块等组成, 如图2所示。

2.3系统工作原理

温湿度信号由安装在喷漆室滤网上部的温湿度传感器检测得出, 然后被转换成4~20m A电流信号后输入PLC数据传递模块。PLC数据传递模块是利用其OPC客户端程序来完成与温湿度PID控制模块和上位机模块的对接。PLC数据传递模块将温湿度当前值和设定值, 以及KP、KI、KD等参数值输入温湿度PID控制模块, 控制模块根据输入的这些值通过运算输出控制百分比, 再由PLC数据传递模块将控制百分比转换成4~20m A电流信号分别来控制相应的上位机模块和温湿度调节执行模块。最后将输出分成加热、制冷或加湿信号, 来分别控制热水阀、冷水阀和加湿泵变频器的开度, 从而实现了对喷漆室温湿度的控制。实时温湿度可以通过LCD液晶屏显示出来, 如果其值超出最大偏差值时, 系统将启动报警功能, 表示环境温湿度已经超过设备稳定工作的温湿度范围, 该系统已经不能满足对此环境温湿度的调节, 需要进行相应的人工应急处理。

3系统控制方案设计

3.1温湿度分区控制

对空调系统全年空气状态进行分区, 并基于不同的分区对空调设备进行控制。焓值是一种能量的单位, 代表的是一定容积量空气中含的水分和温度的综合量, 是空气温度和湿度大小的综合衡量单位, 其值的大小完全只由温度和湿度决定。所以, 基于空气焓湿图, 将焓湿图分为7个区域 (目标区域除外) , 如图3所示, 处于某一区域的室外空气状态, 需经过与该区相对应的控制模式进行空气处理, 并使其达到最终的控制目标。图3中, 横坐标为空气含湿量d, 纵坐标为温度t, 斜线为等焓线h, 包络线为等湿度线, 每个区代表不同的环境温湿度状态, 用以明确空调系统进风温湿度状态与调控目标之间的关系, 由点1、点2、点3、点4组成的菱形区域为控制目标区, 要先根据目标温湿度的设定范围计算出该区边界。

具体分区方法及判别条件:

3.1.1菱形区域条件

当入口空气温湿度满足设定范围, 即tn=25±0.5℃、φn=50%±2.5%时。

3.1.2 1区条件

当入口焓值hin小于焓值hd时。

3.1.3 2区条件

当入口焓值hin大于焓值hd, 且小于焓值hl;空气含湿量小于点1含湿量d1时。

3.1.4 3区条件

入口焓值hin大于焓值hl, 且小于焓值hx;入口温度tin大于设定温度tn+0.5, 入口湿度φin大于设定湿度φn+3。

3.1.5 4区条件

入口焓值hin大于焓值hd, 且小于焓值hx;入口温度tin小于设定温度tn-0.5;入口湿度φin大于设定湿度φn-3;入口空气含湿量din大于点1含湿量dl时, 且小于点3含湿量d3时。3.1.6 5区条件

入口焓值hin大于焓值hx, 且入口空气含湿量din大于点1含湿量d1时。

3.1.7 6区条件

入口焓值hin大于焓值hx, 且入口空气含湿量din小于点1含湿量d1时。

3.1.8 7区条件

入口焓值hin小于焓值hx, 且入口空气含湿量din大于点3含湿量d3时, 且入口温度tin小于设定温度tn-0.5时。

根据图3中标识情况, 点1的参数为 (tn-0.5, φn-3%) , 点2的参数为 (tn+0.5, φn-3%) , 点3的参数为 (tn+0.5, φn+3%) , 点4的参数为 (tn-0.5, φn+3%) 。d点的含湿量与点1的含湿量相同, hl和点1的焓值相同, hx和点3的焓值相同。

3.2多模型切换平稳控制

为了保证多模型之间的平稳过渡, 利用焓湿图分区控制, 当环境的温湿度变换分区时, 系统会切换不同的阀门控制组合, 有二个问题必须加以解决。

(1) 切换时会有阀门关闭退出工作, 也会有阀门启动工作, 这样就会导致温湿度的波动。

针对这个问题, 控制程序采用了递减退出方案, 即对于新分区中要关闭的阀门, 按当前开度按一定速度逐渐关闭 (比如每控制周期开度减1, 直到开度为0) , 新开的冷门按正常的温湿度控制即可。

(2) 当环境温湿度刚好处理分区边界附近时, 由于传感器的原因, 会造成在一段时间内, 控制分区会在二个分区间来回摆动, 导致阀门切换动作频繁。

针对这个问题, 采用延时切入, 即当系统检测到分区切换时启动一个计数和分区标记, 如果计数未到又回到原分区, 则计数清零, 如果计数值到表示稳定进入了新环境分区, 则启动新的分区控制方案, 并刷新标记。

3.3程序设计

系统程序设计包括系统初始化程序、温湿度的采集程序、温湿度判断程序、PID控制程序、PLC数据传递程序、液晶模块显示程序、报警程序等。程序流程如图4所示。

3.3.1主控程序设计

主控程序用于控制空调系统按设定的温湿度工作, 包括按照入风温湿度自动分区切换控制阀门的功能, 其界面如图5所示。

(1) 连接PLC的功能

程序连接PLC的OPC服务器所用的item名称是通过OPC测试程序写入注册表的。点击“连接OPC”按钮即可连接, 通过On Bt Connet Opc函数完成。

(2) 温湿度控制

点击“开始控制”按钮 (On Bt Start Control函数) , 控制开始, 其中的Init PIDparamate函数用于初始化变量, 包括PID控制所用参数、变量和界面上的设定数据。

(3) 函数调用

Read Data () 函数用于读取PLC的温湿度, 其中湿度转为0到1的百分小数。Read OPC2 () 是为了从PLC读取设定的湿度, 以PLC的设定为准。Get Pannal Parameter () 是从界面读取设置的PID参数等数值。Get Mode () 是计算分区的函数。PIDControl (m_Last Mode, T_in, Wet_in) ;就是按分区选择阀门, 调用各自的PID参数, 计算各阀门的开度。

3.3.2 PID参数整定程序设计

开发的PID参数整定程序采用临界比例整定法, 该程序可以通过单阀整定功能, 确定单个阀门对温湿度闭环PID控制的参数;同时该程序还可以使用整定好的参数对单个阀门或双阀门联调进行测试, 以检验PID参数的运行效果, 并可以通过手动调整以满足工作现场的特殊要求。PID整定程序界面如图6所示。经测试, 使用上述方法整定出的PID参数不受季节变化的影响。

4试验验证

本文算法与控制程序, 在某汽车制造厂涂装车间做了设备运行试验。该厂涂装车间共有16台空调机组, 其中4台带有二次加热装置, 用于喷漆室温湿度控制, 其他为车间送风空调, 由于企业正在生产中, 只有车间送风空调允许试验, 本文试验对象为没有二次加热阀的空调机组, 试验时间为冬季 (1区, 一次加热与喷淋同时工作) 。图7为实测的一个温湿度控制试验结果, 目标温度24℃、湿度55%, 采样与控制周期为1s。温度约110s进入稳态, 稳态误差保持在±0.5℃以内, 湿度约150s进入稳态, 稳态误差保持在±1%以内, 远优于系统的设计要求:温度小于±1℃, 湿度小于±5%, 30min进入稳态响应。

5结论

本文设计的汽车涂装车间喷漆室空调温湿度PID控制方法, 适用于一年四季不同的空气状态, 在扰动随机变化的情况下, 可以较好地将温湿度迅速稳定在目标值附近, 避免了电动阀执行机构的频繁动作, 减小了电动执行机构的能量消耗, 延长了其使用寿命。

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温湿度控制系统 篇11

一般标准对包装材料性能检测有两种形式。一种是出厂检验，由生产企业自行检测，一般都是常规项目，不涉及专业的检测仪器和设备；另一种是型式检验，检验项目为标准全项，需要专业实验室才能完成。按照一般标准的规定，终端用户每年至少应当对使用的材料进行两次型式检测。对于需要在标准恒温恒湿条件处理的样品，标准条件下获得试验结果和数据有以下两点好处：一是可以作为同一家供应商质量稳定性的判定依据；二是可比较不同供应商包装材料的质量差异。

GB/T 10739-2002《纸、纸板和纸浆试样处理和试验的标准大气》对实验室纸张温湿度处理做出了相应规定，本文主要针对该标准对实验室试样温湿度控制详细说明实验室环境处理的规定和意义，期望能让实验室检测的数据更具应用价值。

GB/T 10739-2002标准对纸张温湿度处理的规定

GB/T 10739-2002标准中涉及到的温湿度处理主要包括两方面：试样预处理和温湿度处理。标准中规定：试验标准大气条件应是温度（23±1）℃、相对湿度（50±2）%。

1.试样预处理

标准中规定，由于水分平衡滞后会给试验带来误差，故在试样处理前，应将试样置于相对湿度为10%～35%、温度不高于40℃的大气条件中预处理24h。如果预知温湿处理后的平衡水分含量相当于吸湿过程达到平衡时的水分含量，则该预处理可以省去。在条件允许的情况下，也可以使用硫酸干燥器对试样预处理24h。

2.温湿度处理

将切好的试样挂起来，使恒温恒湿的气流自由接触到试样的各个面，直至试样的水分含量与大气中的水蒸气达到平衡状态。当间隔1h左右两次称量之差不大于总质量的0.25%时，就认为试样的水分含量与大气条件达到了平衡。对于高定量的纸张，应当延长两次称量的时间间隔，其两次称量之差应在规定范围内，以此作为试样平衡与否的判定依据。GB/T 10739-2002标准中特别提到：具有良好循环条件的实验室，纸张的温湿处理通常4h足矣；对于定量较高的纸张一般需要处理5～8h；对于高定量的纸板和经过特殊处理的材料，则至少需要处理48h。

理化实验室温湿度处理的意义

GB/T 10739-2002标准适用于对整体环境有要求的包装材料理化性能的检测，所有检测仪器设备和试样均应处于温度23℃、相对湿度50%的条件下进行试验。

众所周知，包装材料在实际流通、储存过程中可能会处于低温高温或高温高湿等不同的环境中，这与标准温湿度（温度23℃、相对湿度50%）或者规定温湿度条件完全不同。然而，不同温湿度条件下，包装材料的物理性能会有一定甚至非常大的差异。之所以选择实验室恒定温湿度条件进行检测，就是为了在相同环境下对包装材料的物理性能进行长时间的数据积累，以便判断供货物品的质量连续性和稳定性是否符合相关的技术规范。只有相同环境检测下的数据才具有可比性，否则不同环境下检测的数据只能说明单一批次质量的好坏，而不能评定长期质量稳定性和连续性。

尤其当天气特别潮湿时，纤维类制品的含水率较高，将这类样品放置在温度23℃、相对湿度50%的条件下通常需要3～7天才能达到含水率平衡。需要注意的是，含水率较高的样品在处理时一定要先经过干燥处理，这样可以有效缩短样品后期平衡时间，从而缩短试验时间，节省试验费用。

理化实验室温湿度控制

一般理化实验室需要使用恒温恒湿空调机房专用空调机来控制温湿度。通过恒温恒湿空调机房专用空调机处理过的实验室称为恒温恒湿实验间。恒温恒湿空调机房专用空调机一般包括控制监测系统、通风系统、制冷循环及除湿系统、加湿系统、加热系统和水冷机组水循环系统6大部分。

1.控制监测系统

控制监测系统通过控制器控制和显示实验室的温湿度、空调机组的工作状态，分析各传感器反馈回来的信号，对机组各项功能发出工作指令，达到精确控制实验室温湿度的目的。精密空调可控制实验室环境稳定在温度（23±0.5）℃、相对湿度（50±1）%。

2.通风系统

通风系统机组内的各项功能（制冷、除湿、加热、加湿等）对恒温恒湿空调机房内空气进行处理时，均需要空气流动来完成热、湿的交换，恒温恒湿空调机房内气体还需保持一定流速，防止尘埃沉积，并及时将悬浮于空气中的尘埃滤除掉。一般可采用实验间顶部进风、地板回风的方式。

3.制冷循环及除湿系统

制冷循环及除湿系统采用蒸发压缩式制冷循环系统，利用制冷剂蒸发时吸收汽化潜热来制冷。

4.加湿系统

加湿系统通过电极加湿罐或红外加湿灯管等设备将水加热形成水蒸气的方式来工作。加湿量及进排水量均由电脑控制，加湿罐的自动清洗程序可确保其维持正常的加湿效率。

5.加热系统

加热所产生的热量可作为空调机内外的补偿热量，加热系统大多采用电热管形式。

6.水冷机组水循环系统

水冷机组的冷凝器设在机组内部，循环水通过热交换器，将制冷剂气体冷却凝结成液体。

除上述专用空调，实验室还需设计夹层墙，即实验室外墙和保温墙分开做，两者之间应留有至少600mm的间隔。这样一来，可有效防止外墙在外界低温时大量吸收空调产生的热量，以及外界高温时空调需要大量的制冷来抵消外部传递进来的热量，因为这两种情形都会增加空调的负担，不仅浪费能耗，还会缩短空调寿命。此外，夹层墙还可有效保证环境温湿度的稳定，避免其出现异常波动。

总之，试验检测结果的可靠性不仅取决于仪器的好坏，更取决于环境的良好控制。恒温恒湿实验室是保证电子检测设备正常运行并获得准确试验数据的基础，对于标准规定需要温湿度处理的样品必须严格按照标准规定进行处理，否则试验数据的准确就无从谈起。

温湿度独立控制空调系统的应用 篇12

关键词：独立控制,温湿度比,节能舒适

0 引言

建筑能耗在国内总能耗的比重是衡量一个国家经济发展水平的重要指标。随着中国经济的迅猛发展, 建筑能耗的比重将会逐渐增加, 这必将会导致能源需求量的快速增长。年能耗统计表明, 空调系统的能耗在建筑中所占的比重为40%~60%, 年运营费用所占的比重为25%[1]。因此空调系统的节能问题已成为研究的重点。

本文通过分析常规空调系统, 提出温湿度独立控制空调系统可以有效解决当前存在的问题。对新型空调系统的不足进行探讨, 并定性的提出了改良的方向。

1 常规空调分析

1.1 典型的空气处理过程

在一次回风系统中空气处理过程如图1所示室外新风W与室内回风N经混合后到达点C, 经过空调机组冷凝除湿后到达机器露点L, 其相对湿度为90%~95%, 由于送风温差小, 需将L再加热到送风点O, 送入空调房间。

风机盘管加新风系统的空调系统, 空气处理过程如图2所示。室外新风处理到与室内等含湿量的值。常用的冷源温度为7℃的冷冻水, 新风系统和风机盘管采用相同温度的冷源。新风系统承担新风的全热负荷和部分室内显热负荷, 风机盘管系统承担全部室内潜热负荷和部分室内显热负荷 (从N点到L'点) 。

1.2 常规空调系统存在的问题

1) 风量大的问题。常规空调系统运行, 既要完全消除室内的显热和潜热负荷, 又不能使用过低的送风温度, 因此只能通过增大送风量来满足要求。然而大的送风量会带来一系列问题。风量大必然管径大, 在室内布置大管径时, 会降低室内净高或增大层高。大风量会使室内风速增大, 有吹风感降低人体舒适度, 同时会产生噪声。在冬季为了避免吹风感, 往往另设一套采暖系统由散热器供暖, 导致投资增加。

2) 温湿度共同处理的损失。夏季人体舒适区为25℃, 相对湿度60%, 此时露点温度为16.6℃。常规空调系统的除热除湿功能, 大都通过对空气进行冷却和冷凝除湿来完成的。如果空调系统仅满足人体对室内温度的要求, 送风温度只要低于25℃, 考虑媒介输送造成的冷量损失和传热温差 (10℃) , 冷源温度只需15℃~18℃。如果只去除室内湿度, 送风温度只要低于露点温度16.6℃, 考虑输送损耗和传热温差 (10℃左右) , 冷源温度为6.6℃。在空调系统中, 显热负荷占总负荷的比重大于潜热负荷, 占比重大的显热负荷本可以用高温冷源排走热量的, 但实际工程中处理显热和潜热负荷的冷源都为低温冷源, 造成低品位能源的浪费。有时通过再加热的方式提高室内温湿度的控制精度, 造成冷热抵消, 造成能源不必要的浪费。

3) 难以适应显热和潜热比的变化。冷凝除湿的实质是通过降低温度使空气冷却到露点以下, 达到降温和除湿的目的, 因此降温和除湿必须同时进行。所以这种方式温湿度比的变化范围比较小, 如图3所示N, B, W围成的三角形区域 (其中N为室内空气的状态点, 对应的露点为B, W为冷水的状态点) 。而实际中建筑物需要的显热和潜热比变化有时会超出图中的区域。有时温湿度不能同时满足, 只能牺牲湿度而只考虑温度要求了。当湿度大时, 过高的温度会造成不舒适, 就要降低室内温度来满足舒适度, 这必然会造成能源浪费。含湿量不变, 温度降低, 相对湿度就会升高, 导致焓值降低, 加大了与室外空气点的焓差, 必然会增加处理新风时的能耗。由于冷凝除湿的显热和潜热比的变化范围受到限制, 为了适应建筑显热和潜热比的变化范围就要寻求新的除湿方法。

4) 对室内空气品质的影响。随着人们生活水平的不断提高, 室内空气品质得到重视, 而空调系统直接影响人们的身体健康。常规的空调系统大多采用冷凝除湿的方法, 使空气和表冷器等冷表面直接接触达到降温除湿的目的, 表冷器表面出现潮湿甚至产生凝水, 成为霉菌等的繁殖场所。空调系统导致霉菌繁殖和传播是影响人们健康的主要因素。因此如何实现除湿又不会产生潮湿表面是亟待解决的问题。另一方面, 我国城市大气污染物主要是可吸入颗粒物, 引进空调系统的新风要通过过滤除尘, 过滤器就会聚集大量粉尘, 如果过滤器比较潮湿, 则会繁殖各种微生物。因此如何有效过滤又不会繁殖微生物也是需要解决的另一个问题。

5) 输配损耗问题。为了达到设定的温湿度, 带走室内的污染物, 就需要有输配网系统, 而采用不同的输配形式, 不同的输配媒介, 输配系统的效率是不同的, 如采用空气作为输配媒介的能源消耗是采用水的5倍~10倍。

2 温湿度独立控制空调系统的优势

2.1 温湿度独立控制空调系统的原理

温湿度独立控制空调系统由温度控制系统和湿度控制系统组成, 两套系统分别调节室内温度和湿度, 如图4所示。

2.2 温湿度独立控制空调系统的优缺点

针对常规空调系统存在的问题, 研究发现温湿度独立控制空调系统可有效解决现有的问题。温湿度独立控制空调系统包括处理显热和处理潜热的两套系统, 分别控制温度和湿度。显热控制系统通过干式末端排除室内余热, 满足室内温度要求;潜热控制系统对新风除湿, 用干燥的新风去除室内余湿, CO2及异味, 满足室内湿度和空气品质的要求[3]。这种方法单独控制温度和湿度, 能够达到比较高的控制精度, 能更大范围适应建筑显热和潜热比的变化。

作为一种新型空调系统, 温湿度独立控制系统具有以下优点:

1) 由于分别控制系统的除湿量和除热量, 可以根据建筑物热湿比的变化情况, 对室内环境的温湿度进行实时控制, 克服了常规空调热湿比变化范围小的缺陷。2) 对于温度控制系统, 只需满足室内温度要求, 低于室内温度25℃, 同时考虑传输温差和传热温差, 冷源温度一般在15℃左右。采用高温冷源降低了能耗。3) 和常规空调系统相比, 温湿度独立控制空调系统可以避免送风再加热问题, 减少再加热产生的不必要的能耗。4) 采用辐射换热末端装置, 可以和冬季采暖共用一套环境控制装置, 减少初投资, 并且温度场均匀。5) 采用溶液除湿方法, 通常的除湿剂为氯化钙、氯化锂、三甘醇等。可以避免冷凝除湿产生潮湿表面, 同时避免在表冷器和风道中产生霉菌, 通过喷淋的方法可以去除空气中的可吸入颗粒和霉菌, 兼有清洁空气的作用。6) 克服了常规空调系统中难以同时满足温度、湿度参数要求的致命缺点。7) 过渡季能充分利用室外新风去除余湿, 保证较舒适的室内环境, 减少空调系统的运行时间。

3 温湿度独立控制空调系统的弊端

1) 干式风机盘管的输送性能系数较湿式风机盘管的低。干式风机盘管仍和常规风机盘管结构相同, 造成输送性能系数比较低, 由于干式风机盘管没有凝结水, 因此干式风机盘管完全可以用不同的结构形式。目前市场上已经有输送性能系数很高的干式风机盘管产品。

2) 温湿度独立控制空调系统的控制系统比较复杂, 测点多, 要求严格, 会加大控制系统的初投资。

3) 冷却塔的出水温度不高。冷却塔的出水温度影响高温冷水机组的冷凝温度, 从而会降低冷水机组的COP值。如果增大冷却塔的进风量将会提高其使用效率, 降低高温冷水机组的冷凝温度。

4 结语

通过与常规空调系统的比较, 温湿度独立控制空调系统具有很高的节能效率, 并且可以更好的保证室内环境的舒适度, 同时也可以减少霉菌的产生, 空气品质好, 所以该系统有很大的发展前景。但由于这项技术起步晚, 国内外没有成熟的工程实例, 所以有待研究人员进一步研究和推广。

参考文献

[1]崔文盈.温湿度独立控制溶液除湿空调系统的理论研究及技术方案论证[D].重庆:重庆大学城市建设与环境工程学院, 2007:2-3.

[2]茅江曼.基于溶液除湿的温湿度独立控制空调系统研究[D].南京:南京理工大学, 2010:15-19.

[3]王飞.基于双温冷源的温湿度独立控制空调系统的研究[D].广州:华南理工大学土木与交通学院, 2011:6-8.

[4]薛志峰.超低能耗建筑技术及应用[M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.

[5]郭永聪.深圳建筑太阳能利用技术研究——深圳太阳能溶液除湿空调可行性研究[D].重庆:重庆大学城市建设与环境工程学院, 2006:11-19.

[6]陈雷娟, 刘春花, 仲婷.酒店空调系统方案设计及优化[J].山西建筑, 2011, 37 (24) :123-124.

[7]江亿, 刘晓华.温湿度独立控制空调系统[M].北京:中国建筑工业出版社, 2006.