工厂环境智能监测系统设计【开题报告】

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1、毕业设计开题报告电气工程及其自动化工厂环境智能监测系统设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义环境的监测与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用，其系统设计也较为复杂、涉及面较广，包括自动化监测技术、过程控制技术、通信技术等。环境监测系统主要涉及一些信息的采集、显示与传输，由于应用场合的不同，环境监测的采集对象也有所不同。但是一般来说，对温度和湿度的采集必不可少；比如一个粮食仓库环境监测系统，温度和湿度值是两个重要的显示和分析指标，因为根据国家粮食保护法规定，必须定期抽样检查粮库各点的粮食温度和湿度，以便及时采取相应的措施。传统的

2、粮仓温度温度测量都是由人工完成的，由于监测分站比较分散，传统的温度测量方式周期长、成本较高，而且测量员必须到现场进行测量，因此工作效率非常低，且不便于管理。采用先进的技术监测这些环境因子，通过自动监测系统进行环境控制，降低生产成本，呈越来越流行的趋势。单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对

3、体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，

4、甚至比人类的数量还要多。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。衡量现代工业、农业成功的基本原则是:有效的生产管理，高生产力以及改良的产品质量。要实现以上几点，传统的技术方法不再满足要求，因此采用新的，改良的温室、工厂环境监测控

5、制技术是十分必要的。国外如以色列、荷兰等国在设施农业的研究和生产方面已达到很高水平。计算机智能化温室综合环境监控系统开始普及。近20年来，我国在这方面也有了较大的发展。目前环境监测系统的总体结构大致可分为分布式集散控制(DCS)和最近出现的总线式结构。目前关于农业温室自动控制系统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，相对于以前的单机控制系统有着极大的优势。由于微处理器芯片和网络通信技术的发展，现场总线技术成为自动化领域技术发展的热点之一，并开始应用在环境测控系统中来，CAN总线就是其中一种。现场总线系统为开放式互联网络

6、，用户可根据自己的需要，把遵循相同协议不同品牌的产品集成到一个规模随意的系统里，通过现场总线构筑自动化领域的开放互连系统，从根本上打破了DCS系统的封闭性。温室环境监测系统的构成大体上可以分为3个部分:一是环境参数测量转换，二是测量数据的传输，三是数据的集中与管理。环境监测系统中，环境参数的测量是主要环节。对环境参数的测量主要包括对温度、湿度、光照、二氧化浓度的测量。随着微电子技术及传感器技术的发展，使得温室环境监测的参数随之增加。现在又出现了对土壤湿度、营养液酸碱度等因素的测量。各分机测得环境参数后加以简单处理或不处理，然后将其传送给主机，这之间

7、的数据的可靠性传送是监控系统中另一个关键环节。将RS232转换成可以进行多点通信的RS485方式是被广泛采用的一种通信方式。RS485收发器带载能力强，传输距离远，且由于采用平衡发送和差分接收，故具有很强的共模干扰抑制能力。随着无线通信技术的发展，一种采用无线方式获取和传输数据的方法被引入温室环境监控系统仁。这种方式比较灵活，省去布线的困难，但也因无线信号是向空间开放的，因此很容易受到干扰。上位机主要用于数据的读取及显示，报警参数设置，历史曲线打印等。随着面向对象编程技术的发展，各种面向对象的编程语言如VB、VC逐渐成为上位机管理软件开发的得力工具

8、。系统上位机监控软件也可以采用工控组态软件来实现，画面美观，运行可靠。通过上位机对采集的数据进行统计处理，有助于了解环境变