CN201035429Y - 全数字远程多点粮库温湿度集中监测系统 - Google Patents

全数字远程多点粮库温湿度集中监测系统 Download PDF

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秦少伟
刘文星
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Abstract

全数字远程多点粮库温湿度集中监测系统，其特征是由温湿度数字传感器构成数字化温湿度采集单元，设置监测杆，温湿度数字传感器在所述监测杆上按不同的高度位置分别设置，各监测杆在监测空间内呈矩阵式分布，同一列各监测杆信号线汇集在位于粮仓内壁上的接线盒，同一粮仓内各线接盒信号线汇集在室外中继器中，各室外中继器信号线接入主控制器，主控制器信号线接入PC机的串口。本实用新型不仅能监测各采集点的温度和湿度，而且能方便地实现远程、多采集点、高精度、防雷击和集中监测。

Description

全数字远程多点粮库温湿度集中监测系统
技术领域
本实用新型涉及粮库温湿度集中监测系统，更具体地说是全数字远程多点粮库温湿度集中监测系统。
背景技术
目前公知的粮库监测装置是采用模拟式温度传感器，通过模数转换电路、单片机程序控制，并通过485总线，实现与上位PC机之间的通讯，PC机按巡检方式读取各采集点数据并显示其温度值。但是，对于粮食储存来说，仅提供各采集点温度数据是不能满足要求的，监测湿度数据更为重要。不仅如此，常规使用的模拟式温度传感器精度不高，易受到使用环境的影响；485总线在超过600米的传输距离时不稳定，即使是在有效距离内，也易于受于周边信号的干扰，产生误码，从而影响检测的准确性。一些场合下，采集点与显示监测结构的PC机之间的连接需要经过露天，这种情况很容易遭受雷击，造成损失。这些问题的存在给粮库的监测装置的应用带来已局限性。
发明内容
本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种全数字远程多点粮库温湿度集中监测系统，该系统不仅能监测各采集点的温度和湿度，而且能方便地实现远程、多采集点、高精度、防雷击和集中监测。
本实用新型解决技术问题采用如下技术方案。
本实用新型的结构特点是：
全数字远程多点粮库温湿度集中监测系统，其特征是由温湿度数字传感器构成数字化温湿度采集单元，设置监测杆，温湿度数字传感器在所述监测杆上按不同的高度位置分别设置，各监测杆在监测空间内呈矩阵式分布，同一列各监测杆信号线汇集在位于粮仓内壁上的接线盒，同一粮仓内各线接盒信号线汇集在室外中继器中，各室外中继器信号线接入主控制器，主控制器信号线接入PC机的串口。
本实用新型的结构特点也在于：
所述监测杆采用金属管杆体，在杆体的温湿度传感器的位置安装上开设贯穿的气流通孔，杆体的上端设置手柄。
本实用新型的结构特点还在于：
采用SHT10温湿度数字传感器；
在数字化温湿度采集单元中，数字通讯的调制解调采用CM-BUS设备端通讯集成电路CMT001；
在监测杆手柄部位置安装用于控制监测杆中的上、中、下位置上数字化温湿度采集单元的STC12C1052单片机；
在主控制器中，数字通讯的调制解调采用CM-BUS中心通讯集成电路CMT100。
本实用新型的结构特点还在于设置由压敏电阻RV1、RV2、电阻R1、R2和快速双保二极管MD构成的多级保护电路。
本实用新型可以在监测温度和湿度的同时，实现远程、多采集点、高精度、防雷击、集中监测，其抗干扰能力强、应用面广，实用性强。与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：
1、本实用新型采用集成工艺的一体化高精度数字式温湿度传感器，克服了模拟式温度传感器精度不高和易受干扰的缺点，同时提高了检测的可靠性和产品的一致性，也简化了产品的生产和调试工艺。
2、本实用新型采用低功耗高可靠的单片机，并就近连接数字式温湿度传感器，降低系统功耗，提高系统可靠性。
3、本实用新型运用国际上新型远程供电现场总线CM-BUS总线技术，使系统的通讯性能提高，大大提高了系统通讯的可靠性和系统的通讯距离，并简化了系统的布线。
4、本实用新型按设定的程序运行PC机，能可靠地完成对监测系统的设置、组态、温湿度巡检、打印和历史数据的储存，完成对温湿度进行自动监测，可提供良好的人机界面、一体化的管理和控制。
5、本实用新型使用压敏电阻和快速双保二极管构成多级保护电路，提供了强大的系统保护，多级防雷保护使系统在防雷保护上能将雷击的影响减至最小。
附图说明
图1为本实用新型系统框图。
图2为本实用新型CM-BUS总线主控制器电路原理图。
图3为本实用新型新型CM-BUS总中继器电路原理图。
图4为本实用新型收发器电路原理图。
以下通过具体实施方式，结合附图对本实用新型作进一步描述。
具体实施方式
参见图1，本实施例由温湿度数字传感器构成数字化温湿度采集单元，设置监测杆，温湿度数字传感器在所述监测杆上按不同的高度位置分别设置，各监测杆在监测空间内呈矩阵式分布，同一列各监测杆信号线汇集在位于粮仓内壁上的接线盒，同一粮仓内各线接盒信号线汇集在室外中继器中，各室外中继器信号线接入主控制器，主控制器信号线接入PC机的串口。
监测杆采用金属管杆体，在杆体的温湿度传感器的位置安装上开设贯穿的气流通孔，便于空气在杆内的对流，杆体的上端设置手柄。
采用SHT10温湿度一体化数字传感器。
在数字化温湿度采集单元中，数字通讯的调制解调采用CM-BUS设备端通讯集成电路CMT001芯片。
在监测杆手柄部位置安装用于控制监测杆中的上、中、下位置上数字化温湿度采集单元的STC12C1052单片机。
在主控制器中，数字通讯的调制解调采用CM-BUS中心通讯集成电路CMT100芯片，并设置由压敏电阻和快速双保二极管构成的多级保护电路。
具体实施是以瑞士盛世瑞恩SHT10温湿度一体化数字传感器为核心构成数字化温度采集单元，一块位于监测杆顶端手柄内的STC12C1052单片机及其配套电路按嵌入软件实现对分别位于监测杆上、中、下三个部位上的温湿度采用单元的地址设置、编码控制、数据传输。通过中继器接受外部交流电，实现对各个监测杆低压供电，完成整个系统可监测粮仓数量的扩容，与主控制器配合实现防雷。主控制器与上位PC串口连接，向PC监测数据。在总线发生短路、雷击、过载等情况时，保护电路自动切断输出，排除短路、过载后主控制器自动恢复工作，通过安装在PC上的管理软件实现对各监测杆内上、中、下采集单元的统一、定时巡检、数据的格式化显示、存储、查询、打印、分析和故障诊断。
具体实施中也包括如图4所示：
R1、R2为限流保护电阻，MD为双保二极管，用于保护其下级设备。
SHT10直接接于STC12C1052的I/O口，分别为VCC电源线、GND地线、SDA数据线和SCL时钟线，其中，数据线与SHT10上的DATA脚相连，SCL线与SHT10的SCK脚相连；
在SHT10侧的VCC与GND之间加接电容滤波，使SHT10与STC12C1052的通讯距离达到10米；
SHT10与STC12C1052之间采用模拟I2C的串行总线；
一片STC12C1052采用3片SHT10的数据，每片SHT10占用两个I/O口，3片SHT10分别分于监测杆的上、中、下位置处，占用STC12C1052的P1.0-P1.5的I/O口，采集数据的速度为5片/S；
在采集单元上采用CM-BUS设备端通讯专用集成电路CMT001，完成数字通讯的调制解调功能，总线信号直接输入芯片，芯片RXD、TXD信号可直接输入STC12C1052或通过光耦与STC12C1052连接。STC12C1052与CMT001之间采用串行总线通讯，STC12C1052的P3.0脚(RXD)与CMT001的7脚(RXD)相连，STC12C1052的P3.1脚(TXD)与CMT001的4脚(TXD)相连；
STC12C1052的供电方式为：CMT001从CM-BUS总线上取电，可产生+5V和+4.4V的两种电压以供选择；
STC12C1052一般处于空闲低功耗状态，当有信号时可采用中断唤醒，使程序继续运行，以减少STC12C1052的运行时间，降低功耗；
STC12C1052纳置看门狗，解决因意外死机而无法工作的问题；
STC12C1052内部集成有EPPROM，通过软件固化程序中需要的参数、芯片地址等信息；
通过相应的控制命令来获得温湿度数据。
参见图2，CM-BUS总线主控制器由电源稳压模块、串口I/O电路模块、CM-BUS通迅模块、总线隔离器模块四个部份组成。
主控制器电路中，CMT100芯片是CM-BUS中心通讯专用集成电路，完成数字通讯的调制解调功能。MAX232芯片为通讯的电平转化专用芯片。
PC机发送读温湿度指令，由串口输出为RS-232的电平信号，通过串口线接至电路板，再经MAX232芯片电路转换成TTL电平信号。TTL电平信号经光电耦合器TLP521-2耦合送至CM100的TXD脚，由CM-BUS总线负责远距离的信号传输。并且可通过串口的RTS脚来改变RT/CON的电平实现对CM-BUS的发送或接收控制。
继电器K1、压敏电阻RV1、RV2为CM-BUS总线的通讯的保护电路，保护主控制器由于短路或雷击强大电流而烧坏其设备。
参见图3，中继器电路由电源稳压模块、CM-BUS通迅CM001模块、CM-BUS通迅CM100模块、总线隔离器模块四个部份组成。
CMT100芯片是CM-BUS中心通讯专用集成电路，完成数字通讯的调制解调功能。
数字通讯的调制解调采用CM-BUS设备端通讯集成电路CMT001芯片，CM001芯片从总线上读取信号，由中继器CM001的TXD脚送至中继器CM100的RXD脚，再经CM100的TXD脚送至下一级的CM-BUS总线上，实现级联扩展。
继电器K1、压敏电阻RV1、RV2为CM-BUS总线的通讯的保护电路，保护中继器由于短路或雷击强大电流而烧坏其设备。

Claims (5)

1.全数字远程多点粮库温湿度集中监测系统，其特征是由温湿度数字传感器构成数字化温湿度采集单元，设置监测杆，温湿度数字传感器在所述监测杆上按不同的高度位置分别设置，各监测杆在监测空间内呈矩阵式分布，同一列各监测杆信号线汇集在位于粮仓内壁上的接线盒，同一粮仓内各线接盒信号线汇集在室外中继器中，各室外中继器信号线接入主控制器，主控制器信号线接入PC机的串口。
2.根据权利要求1全数字远程多点粮库温湿度集中监测系统，其特征是
所述监测杆采用金属管杆体，在杆体的温湿度传感器的安装位置上开设贯穿的气流通孔，杆体的上端设置手柄。
3.根据权利要求1全数字远程多点粮库温湿度集中监测系统，其特征是：
采用SHT10温湿度数字传感器；
在所述数字化温湿度采集单元中，数字通讯的调制解调采用CM-BUS设备端通讯集成电路CMT001；
在所述监测杆手柄部位置安装用于控制监测杆中的上、中、下位置上数字化温湿度采集单元的STC12C1052单片机；
在所述主控制器中，数字通讯的调制解调采用CM-BUS中心通讯集成电路CMT100。
4.根据权利要求3所述的全数字远程多点粮库温湿度集中监测系统，其特征是：
所述SHT10温湿度数字传感器直接接于单片机STC12C1052的I/O口；在所述温湿度传感器SHT10一侧的电源线与地线之间串接滤波电容；
在所述单片机STC12C1052与通讯集成芯片CMT001之间采用串行总线通讯，单片机STC12C1052的RXD脚与CMT001的RXD脚相连，STC12C1052的TXD脚与CMT001的TXD脚相连；
为所述单片机STC12C1052的供电是为通讯集成电路CMT001从CM-BUS总线上取电，在+5V和+4.4V的两种电压中选择。
5.根据权利要求4所述的全数字远程多点粮库温湿度集中监测系统，其特征是设置由压敏电阻RV1、RV2、电阻R1、R2和快速双保二极管MD构成的多级保护电路。
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