基于以太網(wǎng)的分布式溫濕度智能監(jiān)控系統(tǒng)

2.2.4 測濕度模塊

HS1101在電路中等效于一個電容器，其電容隨所測空氣的相對濕度增大而增大;具有極好的線性輸出，在相對濕度為(0-100)%RH的范圍內(nèi)，其誤差不大于±2%RH;年漂移量0.5%RH/年，響應時間小于5S[4]。

將該濕敏電容置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉為與之呈反比的電壓頻率信號，可直接被計算機所采集[5]。

2.2.5 LED顯示模塊

由一片SN74LS145N芯片驅動10個LED數(shù)碼關組成顯示模塊來同步顯示溫度值、濕度值與當前時間。

2.2.6 外部存儲模塊

外部存儲模塊采用ATMEL公司的容量為64K字節(jié)的24C512芯片，利用I2C總線進行讀寫操作，可存儲6520條歷史數(shù)據(jù)紀錄。

2.2.7 地址模塊

由8位撥碼管組成地址撥碼模塊，利用8421編碼的方法來確定每個溫濕度儀的地址。

2.3 單元溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)通訊模塊

RS485轉TCP/IP協(xié)議轉換器主要負責串口數(shù)據(jù)幀和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀之間的相互轉換和發(fā)送。處理器接收到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包后，先按某種排隊規(guī)則對數(shù)據(jù)包排隊，數(shù)據(jù)按一定順序放在緩沖區(qū)中，當?shù)竭_一定限度時，內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理芯片開始處理數(shù)據(jù)幀，然后以串口數(shù)據(jù)幀的形式發(fā)送出去。反之，當有串口數(shù)據(jù)到達時，轉換器把串口數(shù)據(jù)幀轉化為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，其處理過程是類似的，兩個處理過程互為逆過程[6]。

3 溫濕度監(jiān)控儀工作原理

上電初始化，根據(jù)板子的撥碼開關的狀態(tài)讀取并保存溫濕度儀地址;讀取存在外存中的上次已設置好的溫濕度上下限的歷史值和保存的采樣間隔歷史值。然后，進入主循環(huán)中，根據(jù)采樣間隔時間，將溫度、濕度、等數(shù)據(jù)存入外存，點亮LED數(shù)碼管顯示當前時間、溫度、濕度，并根據(jù)已設置好的溫濕度上下限值來確定是否驅動蜂鳴器報警且控制空調機、加濕機、除濕機工作進行溫濕度控制調節(jié)[7](溫濕度上下限控制示意圖見圖3)。系統(tǒng)有良好的交互性能，利用中斷可在線隨時設置時間校正值、溫濕度上下限值、采樣間隔時間值、溫濕度校正值并將這些數(shù)據(jù)存到外存中;可在線提取當前溫濕度數(shù)據(jù)和溫濕度儀狀態(tài)等數(shù)據(jù);可由相應指令提取根據(jù)采樣間隔已存在外存中的歷史溫濕度數(shù)據(jù)。

微機發(fā)送的指令格式為：FF+從機地址+指令碼+數(shù)據(jù)，而溫濕度控制儀在中斷程序中可根據(jù)廣播的從機地址是否與自己的地址匹配來接收指令，并根據(jù)指令做相應的動作設置時間校正值、溫濕度上下限值、采樣間隔時間值、溫濕度校正值并將這些數(shù)據(jù)存到外存中以防斷電遺失。

4 PC機軟件設計

本溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)軟件部分包括以下五大部分功能模塊：

一、系統(tǒng)設置：(1)設置溫濕度上下限、日期、采樣間隔、接口轉換器參數(shù)等;(2)用戶密碼修改、系統(tǒng)用戶信息管理;(3)庫房單位管理、溫濕度儀管理。

二、提取數(shù)據(jù)：(1)系統(tǒng)用戶隨時提取溫度、濕度的歷史數(shù)據(jù)并存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫;(2)系統(tǒng)用戶隨時提取溫度、濕度的當前數(shù)據(jù)和溫濕度當前工作狀態(tài)。

二、數(shù)據(jù)采集與分析：(1)對溫度、濕度數(shù)據(jù)的采集;(2)對當前數(shù)據(jù)的分析。

四、數(shù)據(jù)查詢與分析：按年、按月、按日對已有數(shù)據(jù)查詢，并對查詢結果進行分析，以表格或者曲線的方式顯示。

五、數(shù)據(jù)備份與恢復：完成對數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)進行備份及恢復操作。

圖3 溫濕度上下限控制示意圖

5 結束語

本系統(tǒng)靈活性、交互性較強，可在線根據(jù)需要隨時設置溫濕度上下限值、采樣間隔、校正值等參數(shù);系統(tǒng)設計開發(fā)過程中充分運用了軟硬件協(xié)同設計的思想，各部分盡量采用模塊化設計，可以稍加裁剪改造為適于多種不同場合的多庫房分布式遠程溫濕度智能監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)已投入實際運行，穩(wěn)定可靠、實時性強且充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡，利于傳統(tǒng)的基于RS485溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)快速改造為大范圍分布式遠程溫濕度智能監(jiān)控系統(tǒng)，取得了較好的社會經(jīng)濟效益。