工廠環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng) 【畢業(yè)設(shè)計+開題報告+文獻(xiàn)綜述】

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1、畢業(yè)設(shè)計文獻(xiàn)綜述電氣工程及其自動化工廠環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計環(huán)境的監(jiān)測與控制在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，其系統(tǒng)設(shè)計也較為復(fù)雜、涉及面較廣，包括自動化監(jiān)測技術(shù)、過程控制技術(shù)、通信技術(shù)等。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要涉及一些信息的采集、顯示與傳輸，由于應(yīng)用場合的不同，環(huán)境監(jiān)測的采集對象也有所不同。但是一般來說，對溫度和濕度的采集必不可少；比如一個糧食倉庫環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，溫度和濕度值是兩個重要的顯示和分析指標(biāo)，因?yàn)楦鶕?jù)國家糧食保護(hù)法規(guī)定，必須定期抽樣檢查糧庫各點(diǎn)的糧食溫度和濕度，以便及時采取相應(yīng)的措施。傳統(tǒng)的糧倉溫度、濕度測量都是由人工完成的，由于監(jiān)測分站比

2、較分散，傳統(tǒng)的溫度測量方式周期長、成本較高，而且測量員必須到現(xiàn)場進(jìn)行測量，因此工作效率非常低，且不便于管理。采用先進(jìn)的技術(shù)監(jiān)測這些環(huán)境因子，通過自動監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境控制，降低生產(chǎn)成本，呈越來越流行的趨勢。1、正文(一)智能監(jiān)控環(huán)境的發(fā)展?fàn)顩r衡量現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)成功的基本原則是:有效的生產(chǎn)管理，高生產(chǎn)力以及改良的產(chǎn)品質(zhì)量。要實(shí)現(xiàn)以上幾點(diǎn)，傳統(tǒng)的技術(shù)方法不再滿足要求，因此采用新的，改良的溫室、工廠環(huán)境監(jiān)測控制技術(shù)是十分必要的。國外如以色列、荷蘭等國在設(shè)施農(nóng)業(yè)的研究和生產(chǎn)方面已達(dá)到很高水平。計算機(jī)智能化溫室綜合環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)開始普及。現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)研究成就的典

3、型例子，如美國的生物圈2號、日本等國家的植物工廠，就是應(yīng)用電子計算機(jī)結(jié)合加溫、降溫、營養(yǎng)液、二氧化碳:供給、太陽能利用等新設(shè)備，對環(huán)境條件進(jìn)行自動調(diào)節(jié)控制，最大限度地滿足植物生長的需求，從而大大增加產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn)率。近20年來，我國在這方面了較大的發(fā)展。例如：溫室面積不斷增大，14但目前我國的溫室大棚多由人工依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行管理或以單片機(jī)控制的單參數(shù)單回路的較多，自動化程度不高，效率低下。從80年代起我國開始從國外引進(jìn)現(xiàn)代化溫室，通過消化、吸收與技術(shù)創(chuàng)新，取得一批重大科技成果，有力地推動了我國工廠化農(nóng)業(yè)的發(fā)展。但實(shí)踐表明在某些方面并不完全適合我國的

4、情況。這些溫室都是憑借人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)控，技術(shù)含量低，作物的產(chǎn)量和質(zhì)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到國外同類溫室的水平。(二)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的組成目前環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)大致可分為分布式集散控制(DCS)和最近出現(xiàn)的總線式結(jié)構(gòu)。目前關(guān)于農(nóng)業(yè)溫室自動控制系統(tǒng)的研究主要集中在集散式控制方式，其主要核心思想是集中管理、分散控制，相對于以前的單機(jī)控制系統(tǒng)有著極大的優(yōu)勢。分布式集散控制通常采用兩級結(jié)構(gòu):控制系統(tǒng)的下位機(jī)以單片機(jī)為核心，.外接數(shù)據(jù)采集輸入電路、輸出電路、鍵盤和LCD顯示等部分，能夠獨(dú)立工作，被配置在每個獨(dú)立環(huán)境。各從機(jī)由一個上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控管理，通常上位機(jī)采用PC機(jī)來擔(dān)

5、任，上下采用主從式監(jiān)控管理形式。由于微處理器芯片和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場總線技術(shù)成為自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一，并開始應(yīng)用在環(huán)境測控系統(tǒng)中來，CAN總線就是其中一種。現(xiàn)場總線系統(tǒng)為開放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，用戶可根據(jù)自己的需要，把遵循相同協(xié)議不同品牌的產(chǎn)品集成到一個規(guī)模隨意的系統(tǒng)里，通過現(xiàn)場總線構(gòu)筑自動化領(lǐng)域的開放互連系統(tǒng)，從根本上打破了DCS系統(tǒng)的封閉性。溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成大體上可以分為3個部分:一是環(huán)境參數(shù)測量轉(zhuǎn)換，二是測量數(shù)據(jù)的傳輸，三是數(shù)據(jù)的集中與管理。下面對此三部分分別加以介紹:環(huán)境參數(shù)的測量環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，環(huán)境參數(shù)的測量是主要環(huán)節(jié)。對環(huán)境

6、參數(shù)的測量主要包括對溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度的測量。隨著微電子技術(shù)及傳感器技術(shù)的發(fā)展，使得溫室環(huán)境監(jiān)測的參數(shù)隨之增加?，F(xiàn)在又出現(xiàn)了對土壤濕度、營養(yǎng)液酸堿度等因素的測量。溫室中對溫度測量的傳感器種類很多，主要分為模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器。其中可以采用溫敏電阻，但要得到溫度值還需對其進(jìn)行信號放大、A/D變換以及對其進(jìn)行數(shù)據(jù)修正。另一種模擬溫度傳感器AD590亦常被用于溫室中，它的輸出電流與絕對溫度成正比，且具有溫度響應(yīng)快、線性度好及高阻抗電流輸出等特點(diǎn)，適于長距離傳輸。最新數(shù)字式溫度傳感器DS18B20直接輸出數(shù)字信號，省去了后繼的信號放大

7、及模數(shù)轉(zhuǎn)換部分，外圍電路簡單，成本低;單總線接口，只有一根信號線作為單總線與CPU連接，且每一只都有自己唯一的64位系列號存儲在其內(nèi)部的ROM存儲器中，故在一根信號線上可以掛接多個Ds18B20，便于多點(diǎn)測量且易于擴(kuò)展。濕度測量方法也是多種多樣，但是，與溫度等物理量相比，濕度是比較難于測量的。目前較常使用的是高分子電容式濕度傳感器，近年來還有多種集成濕度傳感器面世。測量數(shù)據(jù)的傳輸14各分機(jī)測得環(huán)境參數(shù)后加以簡單處理或不處理，然后將其傳送給主機(jī)，這之間的數(shù)據(jù)的可靠性傳送是監(jiān)控系統(tǒng)中另一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。例如：溫室監(jiān)控中心比較遠(yuǎn)，通常上百米，因此數(shù)據(jù)傳輸是一

8、個遠(yuǎn)程多機(jī)通信系統(tǒng)。RS232適宜點(diǎn)對點(diǎn)通信，最大距離15米。將RS232轉(zhuǎn)換成可以進(jìn)行多點(diǎn)通信的RS485方式是被廣泛采