工廠環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng) 【畢業(yè)設計+開題報告+文獻綜述】

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1、畢業(yè)設計文獻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)有著廣泛的應用，其系統(tǒng)設計也較為復雜、涉及面較廣，包括自動化監(jiān)測技術、過程控制技術、通信技術等。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，因為根據(jù)國家糧食保護法規(guī)定，必須定期抽樣檢查糧庫各點的糧食溫度和濕度，以便及時采取相應的措施。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)場進行測量，因此工作效率非常低，且不便于管理。采用先進的技術監(jiān)測這些環(huán)境因子，通過自動監(jiān)測系統(tǒng)進行環(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)展狀況衡量現(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。要實現(xiàn)以上幾點，傳統(tǒng)的技術方法不再滿足要求，因此采用新的，改良的溫室、工廠環(huán)境監(jiān)測控制技術是十分必要的。國外如以色列、荷蘭等國在設施農(nóng)業(yè)的研究和生產(chǎn)方面已達到很高水平。計算機智能化溫室綜合環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)開始普及?，F(xiàn)代設施農(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，就是應用電子計算機結合加溫、降溫、營養(yǎng)液、二氧化碳:供給、太陽能利用等新設備，對環(huán)境條件進行自動調(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)驗進行管理或以單片機控制的單參數(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現(xiàn)代化溫室，通過消化、吸收與技術創(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)驗調(diào)控，技術含量低，作物的產(chǎn)量和質(zhì)量也遠遠達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)的總體結構大致可分為分布式集散控制(DCS)和最近出現(xiàn)的總線式結構。目前關于農(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構:控制系統(tǒng)的下位機以單片機為核心，.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，能夠獨立工作，被配置在每個獨立環(huán)境。各從機由一個上位機進行監(jiān)控管理，通常上位機采用PC機來擔

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)絡通信技術的發(fā)展，現(xiàn)場總線技術成為自動化領域技術發(fā)展的熱點之一，并開始應用在環(huán)境測控系統(tǒng)中來，CAN總線就是其中一種?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)為開放式互聯(lián)網(wǎng)絡，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)場總線構筑自動化領域的開放互連系統(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)的構成大體上可以分為3個部分:一是環(huán)境參數(shù)測量轉換，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。隨著微電子技術及傳感器技術的發(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行信號放大、A/D變換以及對其進行數(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，且具有溫度響應快、線性度好及高阻抗電流輸出等特點，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，便于多點測量且易于擴展。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，這之間的數(shù)據(jù)的可靠性傳送是監(jiān)控系統(tǒng)中另一個關鍵環(huán)節(jié)。例如：溫室監(jiān)控中心比較遠，通常上百米，因此數(shù)據(jù)傳輸是一

8、個遠程多機通信系統(tǒng)。RS232適宜點對點通信，最大距離15米。將RS232轉換成可以進行多點通信的RS485方式是被廣泛采