糧情測(cè)控系統(tǒng)

一、糧情測(cè)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)

經(jīng)過(guò)二十多年來(lái)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，國(guó)內(nèi)大多數(shù)的糧庫(kù)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)糧情測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用，取得了一定的效益。但就具體的應(yīng)用情況來(lái)看，或多或少地存在以下幾方面的不足：一是監(jiān)測(cè)對(duì)象往往比較單一，比如有的只有溫度或濕度監(jiān)測(cè)；二是監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化程度低，沒(méi)有建立一個(gè)完善的自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)學(xué)模型；三是檢測(cè)數(shù)據(jù)的利用率不高，未能很好地提供決策模型；四是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵硬件平臺(tái)由于大多為*生產(chǎn)，直接導(dǎo)致使用率低下、維護(hù)不便、升級(jí)不易。

隨著糧庫(kù)信息化建設(shè)需求的不斷深入，信息化理念的進(jìn)一步普及和深入理解，筆者認(rèn)為，未來(lái)的糧情測(cè)控系統(tǒng)需具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1．具有完善的糧情數(shù)據(jù)分析決策數(shù)學(xué)模型。

2．測(cè)控系統(tǒng)的運(yùn)行除手動(dòng)控制外，應(yīng)根據(jù)決策模型建立完善的自動(dòng)化運(yùn)行模型。

3．在糧情信息的監(jiān)控方式上，應(yīng)包括局域網(wǎng)/因特網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)查詢和設(shè)備監(jiān)控。

4．測(cè)控系統(tǒng)的硬件實(shí)施平臺(tái)應(yīng)采用通用的模塊化硬件進(jìn)行集成，克服目前存在的使用、維護(hù)和升級(jí)方面的不足。

5．測(cè)控系統(tǒng)的軟件平臺(tái)應(yīng)充分考慮數(shù)據(jù)庫(kù)接口的通用性，系統(tǒng)的可升級(jí)性。

    本文旨在根據(jù)筆者自身的實(shí)踐，結(jié)合糧情溫濕度監(jiān)測(cè)的具體實(shí)現(xiàn)，就如何實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)軟硬件的模塊化提出一種新的解決方案，希望能夠?yàn)榧Z庫(kù)的信息化建設(shè)提供一種新的思路。

二、測(cè)控系統(tǒng)的硬件集成

    在測(cè)控網(wǎng)絡(luò)中，下位機(jī)與計(jì)算機(jī)的通信方式主要有以下3種：RS-232、RS-422和RS-485。其中RS-232由于傳輸距離短(15m)和易受外界電氣干擾的缺點(diǎn)已逐漸在遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)中淘汰，RS-422和RS-485由于采用差動(dòng)式傳輸信號(hào)模式，傳輸距離可達(dá)1200m并有效降低噪聲干擾，在遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信方面得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，RS-485由于驅(qū)動(dòng)數(shù)目可達(dá)32個(gè)而成為遠(yuǎn)程測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議。所以，在糧庫(kù)進(jìn)行測(cè)控系統(tǒng)的硬件選擇時(shí)，應(yīng)盡可能地選擇符合RS-485協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的模塊產(chǎn)品。

    從糧庫(kù)的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，目前需檢測(cè)的對(duì)象參數(shù)主要有溫度、濕度、水份等，如果是氣調(diào)庫(kù)則還有CO2濃度、壓力、流量等參數(shù)需監(jiān)測(cè)，這些參數(shù)可統(tǒng)稱(chēng)為模擬量參數(shù)。目前糧庫(kù)需控制的對(duì)象參數(shù)主要有風(fēng)機(jī)閥門(mén)，如果是氣調(diào)庫(kù)則還有各種輸氣管道的控制閥門(mén)和加溫/降溫的控制閥門(mén)等，這些需進(jìn)行I/O控制的參數(shù)可統(tǒng)稱(chēng)為數(shù)字量參數(shù)。與這些參數(shù)相對(duì)應(yīng)的模塊也可分為模擬量輸入/輸出模塊，數(shù)字量輸入/輸出模塊，另外還有記數(shù)/頻率輸入模塊、緩沖模塊（即中繼器）、通信轉(zhuǎn)換模塊、設(shè)備轉(zhuǎn)換模塊、嵌入式控制模塊和無(wú)線傳輸模塊等。

    下面結(jié)合市場(chǎng)上常見(jiàn)模塊和相關(guān)傳感器就糧情測(cè)控系統(tǒng)中的溫濕度監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)做一個(gè)詳細(xì)的集成方案說(shuō)明。

1  濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理

 測(cè)溫/測(cè)濕的傳感器將溫度、濕度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電壓/電流信號(hào)，計(jì)算機(jī)通過(guò)模擬量輸入模塊讀取傳感器傳回的電壓/電流值，然后根據(jù)一定的算法還原出溫度、濕度數(shù)據(jù)。

2 硬件選型

市場(chǎng)上的測(cè)溫/測(cè)濕傳感器型號(hào)眾多，模擬量輸入模塊也有比較多的選擇，如北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司www.bjhocy。。ｃｏｍ 的。 不過(guò)結(jié)合糧庫(kù)的實(shí)際（一般不具備專(zhuān)業(yè)的軟件開(kāi)發(fā)人才），筆者建議在實(shí)際選擇時(shí)可考慮相關(guān)廠家已經(jīng)經(jīng)過(guò)二次開(kāi)發(fā)的組合式模塊來(lái)集成。這樣糧庫(kù)自己利用組態(tài)軟件即可構(gòu)建一個(gè)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)?？梢詫?shí)現(xiàn)以下：

1.雙CPU技術(shù)，可有效保證高速測(cè)溫的可靠性；

2.使用符合GB12476.1-90及IEC61241-1-1防爆標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)殼，可直接在現(xiàn)場(chǎng)使用，密閉性好、防熏蒸腐蝕，而且?guī)в羞^(guò)壓、過(guò)流、濾波、隔離、雷擊保護(hù)電路；

3.采用開(kāi)放的通訊協(xié)議，可方便地與其他廠家的設(shè)備連接，構(gòu)成完整的應(yīng)用系統(tǒng)，并支持多種組態(tài)軟件；

    通常糧庫(kù)內(nèi)測(cè)溫、濕點(diǎn)數(shù)都少于500點(diǎn)，所以一個(gè)廒間使用一個(gè)LTM-8303即可滿足要求，每個(gè)LTM-8303可連接8條測(cè)溫電纜，每條測(cè)溫電纜可以接64個(gè)溫度/濕度傳感器。實(shí)際布線中，為了提高LTM-8303模塊和測(cè)溫電纜的利用率，可以使用中繼器延長(zhǎng)測(cè)溫電纜的長(zhǎng)度以降低成本。整個(gè)系統(tǒng)多可以接128個(gè)LTM-8301。整個(gè)RS485網(wǎng)絡(luò)通過(guò)雙絞線進(jìn)行連接。另外需注意的是一般世面上的PC機(jī)均無(wú)RS-485串口，所以應(yīng)在計(jì)算機(jī)的RS-232串口上接一個(gè)通信轉(zhuǎn)換模塊來(lái)進(jìn)行通信模式的轉(zhuǎn)換。

三、糧情測(cè)控系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)

測(cè)控軟件的開(kāi)發(fā)工具有多種，如LabView、LabWindows/CVI、Visual Basic(VB)、Visual C++(VC)及各種組態(tài)軟件等。其中VB、VC強(qiáng)大，對(duì)于構(gòu)建一個(gè)大型自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)無(wú)疑是游刃有余的，尤其是測(cè)控系統(tǒng)與糧庫(kù)自身的出入庫(kù)等MIS系統(tǒng)相結(jié)合時(shí)更是有優(yōu)勢(shì)。組態(tài)軟件則面向普通用戶，不需掌握太多的編程語(yǔ)言技術(shù)（甚至不需要編程）就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜測(cè)控系統(tǒng)所要求。但LabView和組態(tài)軟件都存在支持硬件少的缺點(diǎn)。所以本文不予以討論，這里筆者給出用VB進(jìn)行測(cè)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)計(jì)算機(jī)與模塊進(jìn)行串口通訊的關(guān)鍵點(diǎn)。

 VB主要采用MSComm控件來(lái)進(jìn)行串口通訊，MSComm控件提供了兩種處理通信的方式：一種為事件驅(qū)動(dòng)方式，當(dāng)串口發(fā)生事件或錯(cuò)誤時(shí)，MSComm控件會(huì)觸發(fā)OnComm事件，程序可以在此事件中進(jìn)行相應(yīng)的處理；另一種為查詢方式，在用戶程序中設(shè)計(jì)定時(shí)或不定時(shí)查詢MSComm控件的某些屬性是否發(fā)生變化，從而進(jìn)行相應(yīng)處理。在糧庫(kù)的測(cè)控系統(tǒng)中經(jīng)常是2種方式結(jié)合起來(lái)用，比如在讀取下位機(jī)返回?cái)?shù)據(jù)時(shí)，如果已知返回?cái)?shù)據(jù)的長(zhǎng)度時(shí)可采用事件驅(qū)動(dòng)方式，如果返回?cái)?shù)據(jù)為不定長(zhǎng)時(shí)多采用查詢方式。

四、體會(huì)

本文僅對(duì)糧情測(cè)控系統(tǒng)中的其中一個(gè)子系統(tǒng)---溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行探討。對(duì)于大型的國(guó)家糧食儲(chǔ)備庫(kù)來(lái)說(shuō)，CO2氣調(diào)系統(tǒng)、糧食水份檢測(cè)系統(tǒng)、糧庫(kù)局域網(wǎng)/因特網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、糧庫(kù)出入庫(kù)管理系統(tǒng)和糧庫(kù)網(wǎng)上信息發(fā)布系統(tǒng)等都是逐步推廣應(yīng)用的糧食信息化系統(tǒng)，市場(chǎng)上也已有了成熟的實(shí)施方案的實(shí)施案例。本文旨在拋磚引玉，如果對(duì)相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題感興趣，歡迎與筆者。

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