CN2893672Y - 无线粮库测温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型针对现有的粮库测温系统存在的标准不统一、抗干扰性差、测温传感器寿命短、易损坏的问题，公开了一种基于工业现场总线技术的无线粮库测温系统，它主要由控制中心模块(1)、粮仓端控制模块(2)、测温电缆驱动器(3)、测温电缆(4)、工业现场总线(5)组成，其中控制中心模块(1)与粮仓端控制模块(2)之间通过无线通信相连，粮仓端控制模块(2)通过工业现场总线(5)与测温电缆驱动器(3)相连，测温电缆驱动器(3)与测温电缆(4)相连，测温电缆(4)埋设在粮库中。具有结构简单，安全可靠的优点。

Description

无线粮库测温系统

技术领域

本实用新型涉及一种无线检测装置，尤其是一种粮库使用的用于监测粮库温度参数的无线测温系统，具体地说是一种无线粮库测温系统。

背景技术

目前，采用数字式传感器取代模拟传感器形成温湿测控系统是粮情测控系统的必然发展趋势。粮库数字式粮情检测分析系统是利用计算机技术、网络通讯技术、数据库技术及测量技术建立的软硬件结合平台。该系统的投入运行(必)将充分利用粮库现有的资源，实现粮食温湿度的自动采集、采集数据智能分析、采集结果网上传输等，既提高了粮库科学保粮的现代化程度和工作效率，又可实现中储粮公司对储备粮库粮情的远程实时测控，并为领导及时掌握粮食信息和正确决策提供帮助。同时系统增加更多人性化设计，提供智能分析、数据存储与检索、远程传输和管理、数据备份和恢复、图形显示数据等功能。

国储库承担安全储粮的任务，及时检测各粮仓储粮的粮情信息，如粮温、湿度、水分等，对于安全储粮有极大的意义。早期粮情信息的检测采用手工作业，效率低，劳动强度大。计算机的粮情测控为储粮现代化奠定了基础。

我国是一个农业大国，粮食存储在我国各个地区都有非常大的需求。为了保证粮食在储存过程中不发生霉变和虫蛀，需要对粮食的温度、湿度进行实时监控。由于技术的原因，早期的温度监测都是由人工完成的，这种方式耗费人力，工作量大。粮食测温技术的研究始于20世纪70年代，到20世纪90年代国家机械化骨干粮库和世行贷款改善中国粮食流通项目的建设为测温技术的发展打下了良好的基础，特别是1998年以来连续450亿吨国家粮食储备库的建设更是为粮情测控技术的发展创造了前所未有的机遇。从事测温设备研制、生产和经营的企业从最初的两三家发展到50多家，市场空前繁荣。测温设备的功能也从最初仅能测得粮食温度，发展到粮堆、仓内空气、室外空气温湿度测量、自动生成温度变化曲线、通风控制输出等。控制设备配置也从Z80单板机发展到PC机。

温度传感器从早期的模拟传感器发展到今天的数字化传感器，技术上有了很大的飞跃，早期模拟传感器的使用非常不方便，每个温度探头都要一对线路接到控制器上，今天的数字传感器，采用总线技术，可以把多个传感器并接到一条总线中，从而构建起传感器网络。

计算机技术从出现就开始飞速发展，扩展到各个行业领域。将计算机技术引入到监控领域，使监控系统的操作更加人性化，界面丰富直观，数据功能极大的发挥出来，数据的备份存储，报表生成，数据分析等等。

虽然目前粮情测控系统已具备粮食温湿度检测、超温报警、自动生成各种报表、自动存储历史数据并据此自动生成粮温变化曲线等众多功能。尽管如此，粮情测控系统依然存在很多不足和待改进之处，如：

(1)由于整个系统为模拟信号传输方式，抗干扰能力差、工作不稳定、系统精度较低；

(2)仓内分线器的密封多采用流动性差的热熔胶，对分线器内线路板和电子元器件密封不严，以至于使用一段时间后特别是采取熏蒸措施后分线器会腐蚀；

(3)仓内通讯电缆普遍采用铜芯镀锡线，但安装时接线端头密封处理不严受到熏蒸气体腐蚀，导致分机与分线器的通讯异常；

(4)分机、分线器金属外壳和通讯电缆的屏蔽层相互间未能连成良好电气通路，且防雷接地电阻大多达不到≤4Q的要求，防雷击效果不好；由于系统内大多未采取SPD浪涌保护器，来自电网的高次谐波也经常击毁电子器件；

(5)测温电缆内传感器与镀锡导线的焊接在电缆制造过程中有些受伤，后在运输、安装和使用过程中随着电缆的卷曲、盘绕和摆动被折断，形成个别传感器无信号；立筒仓和浅圆仓内的测温电缆还经常由于出粮时产生的摩擦力而拉脱皮或拉断；

(6)测控软件的设计也有缺陷，对软件的主要功能和性能指标未作具体或量化的要求，对软件接口未作全面的定义。导致目前人多数系统应用软件功能不统一，系统的使用与操作不规范；

(7)由于从事生产粮情测控系统的厂家很多，行业内又无相关的产品标准，导致产品型号规格各异、软硬件接口不统一、系统功能参差不齐等混乱局面，对分期建设又有不同的两个厂家中标的储备库造成管理困难、重复建设和资源浪费。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的粮库测温系统存在的标准不统一、抗干扰性差、测温传感器寿命短、易损坏的问题，设计一种基于工业现场总线技术的无线粮库测温系统。

本实用新型的技术方案是：

一种无线粮库测温系统，其特征是主要由控制中心模块1、粮仓端控制模块2、测温电缆驱动器3、测温电缆4、工业现场总线5组成，其中控制中心模块1与粮仓端控制模块2之间通过无线通信相连，粮仓端控制模块2通过工业现场总线5与测温电缆驱动器3相连，测温电缆驱动器3与测温电缆4相连，测温电缆4埋设在粮库中。

控制中心模块1由负责与粮仓端控制模块2进行无线通信的无线通信模块及与之相连的用于软件运行、显示、报警、查询的计算机组成。

所述的每个测温电缆驱动器3连接有三个测温电缆组，每个测温电缆组连接有10根测温电缆4，每根测温电缆4上设有4个测温点。

本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的测温电缆采用现在通用的数字型测温电缆，这种电缆内的温度传感器是数字型温度传感器，能够自动更新温度，通讯方式为1 wirebus数字模式，抗干扰能力强，误差小，使用简单。

2、本实用新型通过采用智能测温电缆驱动器，能够自动检测测温电缆的参数，不需要人为介入，能够检测电缆内部温度传感器的工作情况，当发现温度传感器工作异常，向数据中心报告，提示工作人员检查或更换电缆。简化了后期维护和更换模块的难度。

3、本实用新型的各模块均采用密封结构，防水，防潮，防腐蚀，可根据用户需要进行仓内或仓外安装

4、安全防护措施。系统采用多级SPD防直击雷、感应雷及电网多次高次谐波产生的浪涌电压和电磁脉冲的损害；所有设备的外露可导电外壳、测温电缆的铠装层和通讯电缆的屏蔽层相互连通成良好电气通路并接地，形成完善的保护接地系统；仓内电缆、分线器件设施采取严格的粉尘防爆、防熏蒸措施，保障系统安全运行以降低故障率，延长设备使用寿命。

5、有利于实现网络化管理。未来的粮情测控系统在数字化、多功能集成、自动调控和统一的软硬件接口的基础上实现网络化管理。整个系统将形成局域网和广域网，实现数据远程传输分级管理，各级管理部门都能足不出而查询所属库点的粮情状况，最高管理机关能通过下属各级管理部门的局域网及时获得全国各级粮库的粮情信息以进行行业监管；

6、稳定可靠性好。由于系统采用了全数字通讯方式，避免了信号干扰，提高了测量精度，同时减少了从测温点到测温主机之间的分线接线环节，也就减少了故障点，提高了系统工作的稳定性和可靠性；

7、可实现智能化管理。本实用新型的系统能依据测得的粮食温湿度、仓内粮面以上空气的温湿度和仓外空气的温湿度自动进行对比分析，实现自动超温、超湿、霉变和虫害报警，自动判断通风熏蒸条件，准确及时把握通风时机、选择通风方式、决策通风时间；避免盲目通风和盲目熏蒸造成不必要的粮食品质损害，浪费能源和污染环境；

8、系统结构简单，成本低。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图示意图。

图2是本实用新型的测温电缆之间的连接结构示意图。

图3是某粮仓中测温电缆布局断面示意图。

图4是本实用新型的粮仓内温度采集工作流程示意图。

图5是本实用新型的控制中心模块的数据处理工作流程示意图。

具体实施方式

下面结构附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1～5所示。

一种无线粮库测温系统，主要由控制中心模块1、粮仓端控制模块2、测温电缆驱动器3、测温电缆4、工业现场总线5组成，其中控制中心模块1与粮仓端控制模块2之间通过无线通信相连，粮仓端控制模块2通过工业现场总线5与测温电缆驱动器3相连，测温电缆驱动器3与测温电缆4相连，测温电缆4埋设在粮库中。整套系统可以管理128个粮仓，每个粮仓最大容纳16个分室。无线网络的覆盖半径达到一公里。

图1是本实用新型的粮库无线测温系统的结构框图，每个粮仓通过一台无线数据集中收发机，当数据中心(即控制中心模块1)要求时，可将本粮仓的温度数据发送给数据中心，一般要求粮仓和数据中心的距离小于1000米，设计容量暂定为128个粮仓。

控制中心模块1由控制中心模块和工业控制计算机组成；是整个系统的运行中心。

控制中心模块即通信模块(型号可为LTE-TC)的主要功能是实现工业控制计算机与粮仓端控制模块之间的无线通讯和通讯协议的转换，当系统上电时，完成整个系统的初始化。

工业控制计算机(可采用工控机)上运行粮仓温度监测系统软件，显示、报警、查询等指令都是从这里发出。

粮仓端控制模块(型号可为LTE-CM)是每个粮仓测温系统的控制中心，执行从监控数据中心发来的命令，通过工业现场总线5从测温电缆驱动器得到的温度数据；发回监控数据中心仓内粮食的温度、湿度定点和实时采集，通过无线网路传输给控制中心。粮仓端有由测温电缆、测温电缆驱动器、工业现场总线驱动器、无线网络单元等单元组成；测温电缆采用现在比较通用的1Wire Bus数字型测温电缆。测温电缆驱动器是整个模块核心，它能够自动死的电缆，更新电缆的相关参数，从测温电缆中读取温度数据，检查温度传感器的工作情况，实现温度传感器的故障报警；它的合理性设计简化了整个安装施工的过程。工业现场总线驱动器通过工业现场总线把各个测温电缆驱动器连接在一起。

测温电缆驱动器3直接连接测温电缆4，读取电缆中数字温度传感器的温度数据，并通过工业现场总线5，将数据发到粮仓端控制模块2。如图2所示，10根测温电缆(40个此外点)为一温度电缆组，3个电缆组接到同一个测温电缆驱动器上，组成一个检测单元。

测温电缆4采用现在通用的数字型测温电缆，这种电缆内的温度传感器是数字型温度传感器，能够自动更新温度，通讯方式为1 wire bus数字模式，抗干扰能力强，误差小，使用简单。采用美国Dallas半导体公司的新一代数字化温度传感器DS18B20，它支持“一线总线”接口。一线总线是一种串行总线，结构简单，适于组建传感器网络。DS18B20，测量温度范围为-55℃～+125℃，在-10～+85℃范围内精度为±0.5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，提高了系统的稳定性和抗干扰性。如下图所示，每一个测温电缆上有4个感温点深入到粮食中，10个测温电缆为一组，共40个测温点，用有线的方式(1总线方式)连接到“测温电缆驱动器”，如图3所示。每个测温电缆驱动器可安装3组测温电缆。每个粮仓假设有1000个测温点，则需要9个测温电缆驱动器。

本实用新型的工作原理为：

数据采集流程说明，如图4所示：

1、仓端温度采集流程

粮仓端控制模块向电缆驱动器发出地址和指令通信包——>地址与通信包中地址相同的电缆驱动器做出响应，按照通信包中的指令执行功能，并返回结果——>粮仓端控制模块将缓冲区内的数据更新。如图4。

2、数据中心工作流程

数据中心定时向发出地址和指令通信包——>地址与通信包中地址相同的粮仓端控制模块做出响应，按照通信包中的指令执行功能，并返回结果——>数据中心奖温度数据作处理，并保存到数据文件中，如图5所示。

本实用新型未涉及部分均可采用现有技术加以实现。

Claims (3)

1、一种无线粮库测温系统，其特征是主要由控制中心模块(1)、粮仓端控制模块(2)、测温电缆驱动器(3)、测温电缆(4)、工业现场总线(5)组成，其中控制中心模块(1)与粮仓端控制模块(2)之间通过无线通信相连，粮仓端控制模块(2)通过工业现场总线(5)与测温电缆驱动器(3)相连，测温电缆驱动器(3)与测温电缆(4)相连，测温电缆(4)埋设在粮库中。

2、根据权利要求1所述的无线粮库测温系统，其特征是控制中心模块(1)由负责与粮仓端控制模块(2)进行无线通信的无线通信模块及与之相连的用于软件运行、显示、报警、查询的计算机组成。

3、根据权利要求1所述的无线粮库测温系统，其特征是所述的每个测温电缆驱动器(3)连接有三个测温电缆组，每个测温电缆组连接有10根测温电缆(4)，每根测温电缆(4)上设有4个测温点。

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