论文部分内容阅读
1、粮情监控系统概述
目前，国内市场上绝大多数监控系统主要针对模拟系统升级改造，采用点对点式数据对发模式，当两点之间距离较远或环境复杂时，只能采用升高天线，放大发射功率，提高接收灵敏度；没有充分挖掘无线系统的精髓，互干扰问题依旧无法得到最好的解决；由此必然带来现场局限和很多不稳定因素。
本次设计的优点：
1）传输距离远：本系统采用路由式数据转发误码重发机制，当粮仓距机房较远时，增加路由的数量从而延长传输距离，确保通讯距离不低于2公里。
2）解决干扰问题：多年的数字芯片的使用，给了我们的经验，单总线连接的故障干扰问题，故障查找极其困难。在系统的设计过程中，我们将解决此问题做为重点之一。采用电缆根根分离的做法，不改变单总线外观的前提下，做到一根一采集，一目了然地看清故障位置。
3）独特的自诊断功能：就算再完美的系统，也不能保证不出现任何问题，最重要的是出现问题时，能够用最简单的方法快速找出故障的原因，并且能够采用另一种途径采集出粮温不影响储粮，数据互通，智能化管理。INTERNET方式可以让数据沟通跨越区域的界限，它将成为你移动办公的一个重要工具。
2、主要硬件设备
1）测温电缆采用先进的数字式温度传感器，测量精度高
测温电缆采用美国DALLAS18B20传感器或 NTC型热敏电阻传感器MF53-1温度传感器，测量精度可达±0.1，不受分机分压的影响，传感器内直接转换温度值。并且精密的优化处理使其使用寿命比传统热敏电阻高出5到10倍。我公司生产的测温电缆舍弃早期使用的插接件设备，仓内电缆线连接在生产时一次成型，无接口插头，彻底的解决了熏蒸问题。
2）监控分机
监控分机采用材质为PC塑料外壳，防护等级IP66；容量：≥960个检测点，≥4个温湿度检测点；监控分机与模块通讯接口设有防雷电路。
具有很强的抗干扰能力。测温软件采用数字滤波等方法，消除各种干扰造成的误差。系统采用冗余设计，某一局部的损坏不会影响系统其他部分的工作，具有电缆任意互换功能。
采用数字式单总线技术就必然会面临一个总线故障点干扰的技术难题。我们在分机上做了优化处理，与分机上设计了诊断器协作。一旦数据传输异常，就由分机启动诊断器工作，逐一检查总线上可能出现故障的环节，再配合上位机软件的分析，可精确地诊断出故障原因，排除故障测温电缆。故障自诊断能力的实现，大大减少了系统维修的工作量，提高工作效率，使系统的维护工作变得简单。监控分机内部设计了防雷电路，当遇雷击时，自动断开阻碍雷击电流通过，这样就可以保护设备免受损害，真正做到防雷措施。
3）监控主机
使用RS-485组网通讯时主站距RTU最远传送距离2km，通过RS485中继器，传输距离可大幅度增加，最多可联接80个采集发送器（RTU）。系统最大采集能力为76800点。自动通风控制接口；网络技术、GPRS技术、3G技术、防雷技术、抗电磁干扰、系统故障自诊断等功能。系统稳定可靠，数据误差小。
4）应用软件
应用软件的检测速度：≥60点/秒；具有库区总图显示功能；具有直观反映仓内粮食各部位温度值，反应历史曲线统计的功能；具有数据存储与检索功能以及数据的表格打印功能；具有检测值超出范围的报警功能以及设备故障的报警功能。
网络版三维立体图形显示、旋转打印、二维立体，能实时或定时检测，网络检测，智能粮情分析, 随时查询、采集、储存历史数据，建立粮情档案，自诊断故障及解决方案、远程维护与在线升级，软件留有测虫、测水、测气、智能通风控制、信息化台帐管理系统等。在授权的情况下可在世界各地通过互联网检测粮温。
3 主要功能模块
1）温湿度监控
对粮仓中的粮食各部位温度、粮仓内空间温度和湿度、粮仓外环境温度和湿度等基本粮情参数进行监控。包括以下监控方式：
实时/定时监控：可通过上位机，用手动或定时等方式检测并记录所有仓的温湿度数据。
本地监控：在粮库总控室内一台指定的微机进行监控；本地监控：在粮库總控室内一台指定的微机进行监控；
局域网监控：在粮库办公楼局域网内的任意台计算机上进行监控。
远程监控：在通过INTERNET互联网、用独立IP地址联网的微机上监控。
2）安全密码机制
远程联网登陆密码由用户任意设置随时更改，充分保证数据的安全性。
3）通风控制
通过建立数学模型，根据预先设定参数，实现通风报警提示，或根据用户需要，手动控制或自动完成通风作业。
4）粮情分析
通过对监控结果的分析，判断粮仓内的粮食是否处于正常状态，并显示分析结果。
5）粮情报警
对粮仓中粮食各温度测点的温度值和升温趋势进行分析报警，并给出报警点的具体位置。对储存粮食数量变动，给予提示性反馈；检测设备故障时也会发出相应的报警提示。
6）数据显示
通过多种方式对粮仓中粮食各部位温度值进行显示，包括以下显示方式：
三维图形方式、三维数字方式、表格方式、曲线方式：以“三温二湿”复合曲线显示各温度和湿度测点或层面在一段时间(年、季度、月等)内的变化轨迹。
7）数据打印
对温湿度监控值，用户可根据需要选择以下任意打印方式：电缆编号报表打印、电缆物理布局打印、曲线打印、汇总表打印、比较差值打印。对于库存粮油，用户可根据需要选择打印分仓出入库明细帐、囤头卡、库存总帐、统计报表等。
8）数据管理
对数据进行计算、统计、汇总、保存、导入、导出、恢复、删除等。
9）数据存储与检索
存储：对用户每天监控的粮情数据进行自动保存或自定义保存和备份。
检索：用户可以查询任何一个监控日期的数据。
10）数据共享与远程传输
共享：该应用软件的数据库结构严格遵循《粮情监控设备的数据库结构》中规定的统一格式，因此可以很方便地与数据库管理软件实现数据共享。
远程传输：系统通过服务器/客户端模式，运用TCP/IP协议实现任意两地间安全可靠的数据传输，为国家有关粮食管理部门进行数据的自动汇总及分析提供了方便。
11）系统诊断与维护
诊断监控主机：对监控主机连接状态、工作状态进行诊断。
诊断监控分机：对监控分机的连接状态、工作状态进行诊断。
远程诊断与维护：通过远程软件对粮情监控设备的硬件部分进行诊断，对其软件部分进行诊断和维护。
12）扩充监控接口
监控分机上还预留有测水、测虫、测气体浓度等扩充监控接口，相应软件上也预留有上述扩充功能。
4、系统技术方案
上位微机测控软件采用VC6.0编程技术，三维显示画面，功能强大，性能优良；硬件采用最先进的粮情测控系统第三代体系结构，共分为二级：第一级通信主机放在微机室，一端直接与上位微机相连，另一端通过通讯电缆连接若干个分机；第二级分机安装在立筒仓（粮仓）顶部，每台分机连接若干数字测温电缆。硬件系统采用这种二级结构，用线少、维护简单、工作稳定。
14座钢板仓在控制室使用1台监控主机，每仓在仓顶安装1台监控分机，共14台监控分机，每仓分5圈布置测温电缆，中心测温电缆布在偏离中心0.75米的位置布1根32.5米长测温电缆（15个测温点），内1圈在半径4.5米上均布3根30米长测温电缆（14个测温点），内2圈在半径7.2米上均布3根28.5米长测温电缆（13个测温点），内3圈在半径9.9米上均布4根27米长测温电缆（13个测温点），外圈在半径12.45米上均布8根25.5米长测温电缆（12个测温点），每仓共19根测温电缆。
设计的系统配置如下:
设备名称 型号数量
网络版监控软件HE-SW-V1套
计算机、打印机 1套
监控主机HE-SW-05B1台
监控分机HE-SFJB 14台
测温电缆(重磅可换芯) HE-SDL-Ⅱ 266根
仓内外温湿度传感器 HE-SHT15 15只
测温电缆连接线 HE-RVV2*0.56000米
通讯总线 HE-RVVP4*0.5 1100米
目前，国内市场上绝大多数监控系统主要针对模拟系统升级改造，采用点对点式数据对发模式，当两点之间距离较远或环境复杂时，只能采用升高天线，放大发射功率，提高接收灵敏度；没有充分挖掘无线系统的精髓，互干扰问题依旧无法得到最好的解决；由此必然带来现场局限和很多不稳定因素。
本次设计的优点：
1）传输距离远：本系统采用路由式数据转发误码重发机制，当粮仓距机房较远时，增加路由的数量从而延长传输距离，确保通讯距离不低于2公里。
2）解决干扰问题：多年的数字芯片的使用，给了我们的经验，单总线连接的故障干扰问题，故障查找极其困难。在系统的设计过程中，我们将解决此问题做为重点之一。采用电缆根根分离的做法，不改变单总线外观的前提下，做到一根一采集，一目了然地看清故障位置。
3）独特的自诊断功能：就算再完美的系统，也不能保证不出现任何问题，最重要的是出现问题时，能够用最简单的方法快速找出故障的原因，并且能够采用另一种途径采集出粮温不影响储粮，数据互通，智能化管理。INTERNET方式可以让数据沟通跨越区域的界限，它将成为你移动办公的一个重要工具。
2、主要硬件设备
1）测温电缆采用先进的数字式温度传感器，测量精度高
测温电缆采用美国DALLAS18B20传感器或 NTC型热敏电阻传感器MF53-1温度传感器，测量精度可达±0.1，不受分机分压的影响，传感器内直接转换温度值。并且精密的优化处理使其使用寿命比传统热敏电阻高出5到10倍。我公司生产的测温电缆舍弃早期使用的插接件设备，仓内电缆线连接在生产时一次成型，无接口插头，彻底的解决了熏蒸问题。
2）监控分机
监控分机采用材质为PC塑料外壳，防护等级IP66；容量：≥960个检测点，≥4个温湿度检测点；监控分机与模块通讯接口设有防雷电路。
具有很强的抗干扰能力。测温软件采用数字滤波等方法，消除各种干扰造成的误差。系统采用冗余设计，某一局部的损坏不会影响系统其他部分的工作，具有电缆任意互换功能。
采用数字式单总线技术就必然会面临一个总线故障点干扰的技术难题。我们在分机上做了优化处理，与分机上设计了诊断器协作。一旦数据传输异常，就由分机启动诊断器工作，逐一检查总线上可能出现故障的环节，再配合上位机软件的分析，可精确地诊断出故障原因，排除故障测温电缆。故障自诊断能力的实现，大大减少了系统维修的工作量，提高工作效率，使系统的维护工作变得简单。监控分机内部设计了防雷电路，当遇雷击时，自动断开阻碍雷击电流通过，这样就可以保护设备免受损害，真正做到防雷措施。
3）监控主机
使用RS-485组网通讯时主站距RTU最远传送距离2km，通过RS485中继器，传输距离可大幅度增加，最多可联接80个采集发送器（RTU）。系统最大采集能力为76800点。自动通风控制接口；网络技术、GPRS技术、3G技术、防雷技术、抗电磁干扰、系统故障自诊断等功能。系统稳定可靠，数据误差小。
4）应用软件
应用软件的检测速度：≥60点/秒；具有库区总图显示功能；具有直观反映仓内粮食各部位温度值，反应历史曲线统计的功能；具有数据存储与检索功能以及数据的表格打印功能；具有检测值超出范围的报警功能以及设备故障的报警功能。
网络版三维立体图形显示、旋转打印、二维立体，能实时或定时检测，网络检测，智能粮情分析, 随时查询、采集、储存历史数据，建立粮情档案，自诊断故障及解决方案、远程维护与在线升级，软件留有测虫、测水、测气、智能通风控制、信息化台帐管理系统等。在授权的情况下可在世界各地通过互联网检测粮温。
3 主要功能模块
1）温湿度监控
对粮仓中的粮食各部位温度、粮仓内空间温度和湿度、粮仓外环境温度和湿度等基本粮情参数进行监控。包括以下监控方式：
实时/定时监控：可通过上位机，用手动或定时等方式检测并记录所有仓的温湿度数据。
本地监控：在粮库总控室内一台指定的微机进行监控；本地监控：在粮库總控室内一台指定的微机进行监控；
局域网监控：在粮库办公楼局域网内的任意台计算机上进行监控。
远程监控：在通过INTERNET互联网、用独立IP地址联网的微机上监控。
2）安全密码机制
远程联网登陆密码由用户任意设置随时更改，充分保证数据的安全性。
3）通风控制
通过建立数学模型，根据预先设定参数，实现通风报警提示，或根据用户需要，手动控制或自动完成通风作业。
4）粮情分析
通过对监控结果的分析，判断粮仓内的粮食是否处于正常状态，并显示分析结果。
5）粮情报警
对粮仓中粮食各温度测点的温度值和升温趋势进行分析报警，并给出报警点的具体位置。对储存粮食数量变动，给予提示性反馈；检测设备故障时也会发出相应的报警提示。
6）数据显示
通过多种方式对粮仓中粮食各部位温度值进行显示，包括以下显示方式：
三维图形方式、三维数字方式、表格方式、曲线方式：以“三温二湿”复合曲线显示各温度和湿度测点或层面在一段时间(年、季度、月等)内的变化轨迹。
7）数据打印
对温湿度监控值，用户可根据需要选择以下任意打印方式：电缆编号报表打印、电缆物理布局打印、曲线打印、汇总表打印、比较差值打印。对于库存粮油，用户可根据需要选择打印分仓出入库明细帐、囤头卡、库存总帐、统计报表等。
8）数据管理
对数据进行计算、统计、汇总、保存、导入、导出、恢复、删除等。
9）数据存储与检索
存储：对用户每天监控的粮情数据进行自动保存或自定义保存和备份。
检索：用户可以查询任何一个监控日期的数据。
10）数据共享与远程传输
共享：该应用软件的数据库结构严格遵循《粮情监控设备的数据库结构》中规定的统一格式，因此可以很方便地与数据库管理软件实现数据共享。
远程传输：系统通过服务器/客户端模式，运用TCP/IP协议实现任意两地间安全可靠的数据传输，为国家有关粮食管理部门进行数据的自动汇总及分析提供了方便。
11）系统诊断与维护
诊断监控主机：对监控主机连接状态、工作状态进行诊断。
诊断监控分机：对监控分机的连接状态、工作状态进行诊断。
远程诊断与维护：通过远程软件对粮情监控设备的硬件部分进行诊断，对其软件部分进行诊断和维护。
12）扩充监控接口
监控分机上还预留有测水、测虫、测气体浓度等扩充监控接口，相应软件上也预留有上述扩充功能。
4、系统技术方案
上位微机测控软件采用VC6.0编程技术，三维显示画面，功能强大，性能优良；硬件采用最先进的粮情测控系统第三代体系结构，共分为二级：第一级通信主机放在微机室，一端直接与上位微机相连，另一端通过通讯电缆连接若干个分机；第二级分机安装在立筒仓（粮仓）顶部，每台分机连接若干数字测温电缆。硬件系统采用这种二级结构，用线少、维护简单、工作稳定。
14座钢板仓在控制室使用1台监控主机，每仓在仓顶安装1台监控分机，共14台监控分机，每仓分5圈布置测温电缆，中心测温电缆布在偏离中心0.75米的位置布1根32.5米长测温电缆（15个测温点），内1圈在半径4.5米上均布3根30米长测温电缆（14个测温点），内2圈在半径7.2米上均布3根28.5米长测温电缆（13个测温点），内3圈在半径9.9米上均布4根27米长测温电缆（13个测温点），外圈在半径12.45米上均布8根25.5米长测温电缆（12个测温点），每仓共19根测温电缆。
设计的系统配置如下:
设备名称 型号数量
网络版监控软件HE-SW-V1套
计算机、打印机 1套
监控主机HE-SW-05B1台
监控分机HE-SFJB 14台
测温电缆(重磅可换芯) HE-SDL-Ⅱ 266根
仓内外温湿度传感器 HE-SHT15 15只
测温电缆连接线 HE-RVV2*0.56000米
通讯总线 HE-RVVP4*0.5 1100米