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  • 粮食仓库、烟草库房温湿度监控系统解决方案
    发表日期:2017-06-29 15:32 作者:admin 浏览次数:

    一、系统环境概述

    系统用于露天仓储堆垛中温度、湿度的测量和采集,目前有十个仓储场区需要采用此设备,每个场平时堆垛数量在2000个左右,生产旺季在2500左右。每个场区分5-6个区,每个区在200-400个堆垛,堆垛之间有供通行的4米宽装卸道路,TA区、B区和D区为堆垛的典型分布图,堆垛体积长×宽×高为8m×4m×4m,采用露天堆放,每个堆垛中需要温度探头6—8个,探头埋置于堆垛中。堆垛中物品含水量在20%左右,对电磁波的吸收较大。现场只有灯塔处有220V电源,灯塔高15米,在10米以下可以架设天线,其他地方没有电源且不能布线。

    二、系统要求

    (一)全无线,且探头采用一体式电池供电方式。

    (二)数据集中显示及管理。

    (三)可靠性高,不能出现误报、漏报情况。

    三、系统设计依据

    ●《GB50198-94计算机系统安全准则》

    ●《HG20507-92工业自动化仪表工程施工及验收规范》

    ●《GB 50194-93建设工程施工现场供用电安全规范》

    ●《JJG874-2007温度指示控制仪》

    ●《移动通信技术》

    四、系统构架描述

    根据现场示意图分析,整个无线温湿度传输系统采用“蜂窝通信”方式,如下图所示:

    粮仓温室度监控系统蜂窝信道分布示意图

    在上图中,整个厂区采用蜂窝方式进行数据通信,以每个灯塔划分为一个蜂窝,每个蜂窝采用不同的无线频段,在每个灯塔处安装一个无线接收基站,由基站接收所在小区的无线温湿度探头的数据。每一个蜂窝的通信方式如下图所示:

    图二、蜂窝描述图

    在上图中,无线温湿度传感器由电池供电,放置于堆垛当中,工作信道与它所处的蜂窝中基站的信道一致;无线接收基站安装在灯塔处,供电采用灯塔处的市电接入;基站将接收到的无线温湿度传感器的数据缓存在本地,由上级设备轮训时上传到上级网络,这样可以充分保证数据的可靠性。

    接下来就是每个蜂窝的数据上传到上一级网络(接收中心)的拓扑结构,如下图所示:

    粮食仓库温湿度监控系统蜂窝数据与接收中心

     

    在上图中,无线接收中心负责主动轮训每个蜂窝中无线接收基站缓存的数据,并把获取的数据通过RJ45接口上传到局域网中。

    整个系统包含四种主要设备,无线温湿度传感器、无线接收基站、无线接收中心、个人计算机,数据流向如下图所示:

    粮仓监测系统数据流向图

     

    五、系统设备描述

    (一)堆垛处:内置868MHz无线探头(一体式、电池供电)
    每个堆垛中分别放置868MHz无线探头(一体式、电池供电)一只,采用868MHz分信道传输模式将数据主动发送到自己所在蜂窝的无线接收基站(即灯塔处)。
    无线温湿度传感器之所以采用868MHz频率,原因有以下几点:
    1、根据我们实际测试和使用效果看出,目前采用的此款868MHz(兼容915MHz)方案,对障碍物的穿透能力强;
    2、目前采用的方案中,外围元件极少,调试简单,为后期大批量生产提供了保障;
    3、目前版本已经趋于成熟,睡眠功耗极低(小于10uA),采用已有的2400mA/H电池,在实际预算5分钟发送一次数据的情况下,电池可使用一年半以上,为降低系统后期维护提供了保障;
    4、目前方案中,无线信道最多可达102个,为系统留有充分的容量,在实际现场当中,甚至每个蜂窝可以采用完全不同的信道进行传输,为系统的稳定性、可靠性及系统探头的延展性都带来了极大的保障。
    (二)灯塔处:无线接收基站(内置868MHz转433MHz无线网桥功能,工程施工时需加装避雷器)
    在每个灯塔处安装无线接收基站一台(现场供电),向下提供868MHz频段来接收温湿度传感器的数据,向上提供433MHz大功率双向通信功能(向上采用433MHz频率主要考虑到传输距离问题,灯塔到办公室距离比较远,加之可能有很多遮挡因素,433MHz初步预算功率为2W),以便接收来自无线接收中心的命令;根据现场图纸描述,把以基站(即灯塔)为圆心,30米(具体视调试而定)为半径的区域划为一个蜂窝,各个蜂窝分别采用868MHz分信道进行数据收发。基站把用868MHz接收到的探头数据缓存到本地高速缓存当中,当接收到无线接收中心的轮训命令(433MHz频率)时,通过433MHz频率将缓存数据应答给无线接收中心。
    (三)办公室(管理中心)外:无线接收中心(工程施工时需加装避雷器)
    整个系统共设计一台433MHz无线接收中心,负责主动轮训各个蜂窝当中的无线接收基站,同时,无线接收中心对上行提供一个RJ45网络接口,将接收到的所有数据通过局域网上传至办公室PC上。
    (四)办公室(管理中心)PC:无线温湿度系统管理软件
    在办公室(管理中心)的PC上安装无线温湿度系统管理软件一套,用于集中管理整个系统的所有温湿度数据,功能包括:
    1、实时数据显示
    2、历史数据查询、导出(PDF或EXCEL)和打印
    3、探头参数设置,如温湿度补偿、报警上下限值自定义、探头名称及地址自定义等等
    4、指定时间段温湿度变化曲线图
    5、管理员及操作员权限设置
    6、操作日志管理
    粮食仓库温湿度监控系统app图

     

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