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(gè)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(yīng)時(shí)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(zhuǎn)為與之呈反比的電壓頻率信號，可直接被計(jì)算機(jī)所采集[5]。

2.2.5 LED顯示模塊

由一片SN74LS145N芯片驅(qū)動(dòng)10個(gè)LED數(shù)碼關(guān)組成顯示模塊來同步顯示溫度值、濕度值與當(dāng)前時(shí)間。

2.2.6 外部存儲(chǔ)模塊

外部存儲(chǔ)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(jìn)行讀寫操作，可存儲(chǔ)6520條歷史數(shù)據(jù)紀(jì)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(gè)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(zhuǎn)TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器主要負(fù)責(zé)串口數(shù)據(jù)幀和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀之間的相互轉(zhuǎn)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(duì)規(guī)則對數(shù)據(jù)包排隊(duì)，數(shù)據(jù)按一定順序放在緩沖區(qū)中，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定限度時(shí)，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(dāng)有串口數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，轉(zhuǎn)換器把串口數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀，其處理過程是類似的，兩個(gè)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(guān)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(shè)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(jìn)入主循環(huán)中，根據(jù)采樣間隔時(shí)間，將溫度、濕度、等數(shù)據(jù)存入外存，點(diǎn)亮LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前時(shí)間、溫度、濕度，并根據(jù)已設(shè)置好的溫濕度上下限值來確定是否驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警且控制空調(diào)機(jī)、加濕機(jī)、除濕機(jī)工作進(jìn)行溫濕度控制調(diào)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(shí)設(shè)置時(shí)間校正值、溫濕度上下限值、采樣間隔時(shí)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(dāng)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(yīng)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(jī)發(fā)送的指令格式為：FF+從機(jī)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(jī)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(yīng)的動(dòng)作設(shè)置時(shí)間校正值、溫濕度上下限值、采樣間隔時(shí)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(jī)軟件設(shè)計(jì)

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(shè)置：(1)設(shè)置溫濕度上下限、日期、采樣間隔、接口轉(zhuǎn)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(shí)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(shí)提取溫度、濕度的當(dāng)前數(shù)據(jù)和溫濕度當(dāng)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(dāng)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(jié)果進(jìn)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(fù)：完成對數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行備份及恢復(fù)操作。

圖3 溫濕度上下限控制示意圖

5 結(jié)束語

本系統(tǒng)靈活性、交互性較強(qiáng)，可在線根據(jù)需要隨時(shí)設(shè)置溫濕度上下限值、采樣間隔、校正值等參數(shù);系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)過程中充分運(yùn)用了軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的思想，各部分盡量采用模塊化設(shè)計(jì)，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(yuǎn)程溫濕度智能監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)已投入實(shí)際運(yùn)行，穩(wěn)定可靠、實(shí)時(shí)性強(qiáng)且充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，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(yuǎn)程溫濕度智能監(jiān)控系統(tǒng)，取得了較好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。