1系統(tǒng)概述
環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要完成物資倉(cāng)庫(kù)的環(huán)境狀況監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集,、數(shù)據(jù)的傳輸和處理,,實(shí)時(shí)精確地獲取環(huán)境信息數(shù)據(jù),系統(tǒng)及時(shí)采取相應(yīng)處理措施,。
系統(tǒng)由監(jiān)控中心,、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)控制節(jié)點(diǎn)和通信網(wǎng)絡(luò)三部分組成。監(jiān)控中心配有監(jiān)控主機(jī)和大型設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示屏,;現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)控制節(jié)點(diǎn)由控制模塊和傳感器組組成,,其數(shù)據(jù)采集傳感器主要有:溫度傳感器、濕度傳感器,、可燃有害氣體傳感器,、空氣污染監(jiān)測(cè)器、煙霧探測(cè)器,、水浸開(kāi)關(guān)等,;系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)可由 Lonworks現(xiàn)場(chǎng)總線支持的多種通信介質(zhì)(如:雙絞線、電力線,、光纖,、無(wú)線,、紅外等)與路由設(shè)備組成,。系統(tǒng)工作原理為:數(shù)據(jù)采集傳感器組將獲取的環(huán)境信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào),,而后電信號(hào)再經(jīng)數(shù)?;螂娖睫D(zhuǎn)換由控制模塊以網(wǎng)絡(luò)變量的形式傳送至Lonworks總線網(wǎng)絡(luò)上的控制節(jié)點(diǎn),,把處理命令傳送給空調(diào),、消防系統(tǒng)的控制節(jié)點(diǎn),,監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控,、管理、維護(hù)以及與其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的信息交互,,從而實(shí)現(xiàn)控制信息與管理信息的集成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1所示,。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
2控制節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)
控制節(jié)點(diǎn)的開(kāi)發(fā)采用基于控制模塊的硬件設(shè)計(jì)方式,。Lonworks控制模塊集成了一個(gè)神經(jīng)芯片、通信收發(fā)器,、存儲(chǔ)器和晶振,,控制模塊僅需添加一個(gè)電源、外圍電路接口和在神經(jīng)芯片上運(yùn)行的應(yīng)用程序就可以構(gòu)成一個(gè)完整的節(jié)點(diǎn),??刂颇K通過(guò)兩個(gè)連接器端口P1和P2建立與應(yīng)用傳感器以及與 Lonworks總線的連接?;诳刂颇K構(gòu)成的控制節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示,。
基于Lonworks 總線技術(shù)的數(shù)據(jù)采集方案如下:由采集節(jié)點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換后發(fā)送至節(jié)點(diǎn)控制模塊,,控制模塊再以網(wǎng)絡(luò)變量形式發(fā)送數(shù)據(jù)至Lonworks 總線,;上位機(jī)根據(jù)需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)讀取數(shù)據(jù),顯示于控制界面,。數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計(jì)根據(jù)傳感器輸出信號(hào)的類型區(qū)分為模擬量信號(hào)的數(shù)據(jù)采集和開(kāi)關(guān)量信號(hào)的數(shù)據(jù)采集,。
2.1模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)采集電路
普通的環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器往往因?yàn)闊崦粼衩粼茸陨淼牟町惗沟盟鼈兯憩F(xiàn)出來(lái)的電壓,、電流等信號(hào)與溫度,、濕度呈不確定的非線性關(guān)系,而且,,由于電壓,、電流等模擬信號(hào)在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)難免有損耗,,必將導(dǎo)致測(cè)量精確度下降,從而影響環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)信息的精確度,,在損耗嚴(yán)重的情況下將直接導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)丟失,。因此,在控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中將普通的溫濕度傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理后,,直接以數(shù)字量的形式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量傳到 Lonworks總線上,,避免了模擬量傳輸引起的損耗,從而提高了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的精確度,。
模擬量信號(hào)數(shù)據(jù)采集電路的主要功能是將傳感器輸出的模擬信號(hào)通過(guò)光電隔離,、濾波放大、A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量,,輸入控制模塊,,再傳送至 Lonworks總線。流程如圖3所示,。其中:光隔繼電器用來(lái)選擇所需要測(cè)量的傳感器輸入信號(hào),,離濾波電路用于濾除模擬輸入信號(hào)中的高頻干擾,隔離放大電路用于內(nèi)部模擬信號(hào)的隔離,,A/D轉(zhuǎn)換一般實(shí)現(xiàn)12位A/D轉(zhuǎn)換,,送給Lonworks控制模塊。
2.2開(kāi)關(guān)量信號(hào)數(shù)據(jù)采集電路
環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中有許多開(kāi)關(guān)量信號(hào)傳感器,,如:水浸開(kāi)關(guān)等,。開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)采集電路的主要功能是將開(kāi)關(guān)信號(hào)通過(guò)電平轉(zhuǎn)換,由移位寄存器將并行信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行信號(hào),,經(jīng)控制模塊處理后,,送至Lonworks總線。流程如圖4所示,。
3環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)管理軟件和控制節(jié)點(diǎn)軟件兩部分,。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理信息系統(tǒng)的一部分,基于客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)與瀏覽器/服務(wù)器(B/S)相結(jié)合的模式,,通過(guò)DDE服務(wù)建立上層的監(jiān)控應(yīng)用,,實(shí)現(xiàn)控制信息和管理信息的集成??刂乒?jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)是環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的核心,,其Neuron芯片的編程語(yǔ)言是Neuron C,它是基于ANSI C專門(mén)為神經(jīng)芯片設(shè)計(jì)的一種編程語(yǔ)言,,并且進(jìn)行了擴(kuò)展以直接支持Neuron芯片的固件例程??刂乒?jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是數(shù)據(jù)的輸入接口以及控制節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控中心或其他控制節(jié)點(diǎn)之間的通信,。
3.1輸入接口設(shè)計(jì)
串行A/D轉(zhuǎn)換器MAX186把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳送給控制模塊,,其控制字的寫(xiě)入與A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸出通過(guò)串行數(shù)據(jù)線完成,其各個(gè)輸入通道由控制字進(jìn)行選擇,。輸入接口程序如下:
IO_8 Neurowire master select(IO_1)MAX186 //定義I/O對(duì)象為neurowire,,IO_8為時(shí)鐘輸出,IO_10為串行輸入,,IO_9
為串行數(shù)據(jù)輸出,,選擇主控模式,MAX186片選信號(hào)由IO_1輸出
IO_1 output bit MAX186_CS=1 //初始化MAX186片選無(wú)效
When(time_expires (clock_1)) //定時(shí)/計(jì)數(shù)器Clock_1,,計(jì)時(shí)終止時(shí)事件為真
{io_out(MAX186_CS ,0) //使MAX186片選信號(hào)有效
io_out(,10001111) //向MAX186送控制器字:通道0,,單極性,單端輸入,,外部時(shí)鐘模式
imput=io_in(MAX186,& input,16) //輸入轉(zhuǎn)換結(jié)果
input=input>.>4;
io_out(MAX186_CS,1); //MAX186片選無(wú)效,,結(jié)束信號(hào)采集
}
3.2 控制節(jié)點(diǎn)之間的通信
控制節(jié)點(diǎn)之間的通信可采用網(wǎng)絡(luò)變量的方法進(jìn)行互相通信,網(wǎng)絡(luò)變量分輸入和輸出兩種,。若一節(jié)點(diǎn)將其某一變量設(shè)置為輸出網(wǎng)絡(luò)變量,,則該變量的值將會(huì)傳送到Lonworks總線網(wǎng)絡(luò)上所有與某一變量相聯(lián)系的控制節(jié)點(diǎn)。輸入變量和輸出變量的連接可利用數(shù)據(jù)的綁定的方法實(shí)現(xiàn),。
3.3 控制節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控中心之間的通信
監(jiān)控主機(jī)可以采用多種技術(shù)和Lonworks總線進(jìn)行通訊,,LonManager DDE、LNS DDE和LNS API已自主完成了多種驅(qū)動(dòng)軟件的開(kāi)發(fā),,實(shí)現(xiàn)了與多種工業(yè)組態(tài)軟件與LON網(wǎng)絡(luò)的連接,,方便了用戶界面的迅速開(kāi)發(fā)。同時(shí)也支持Delphi,、VB,、VC等語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)?! ?br />
4結(jié)論
Lonworks總線技術(shù)具有高可靠性,、開(kāi)放性、互操作性和易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn),,已在國(guó)內(nèi)外分布式控制系統(tǒng)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用,,具有廣闊的發(fā)展前景?;贚onworks總線技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由于采用Lonworks總線技術(shù),,使系統(tǒng)具有組網(wǎng)方便、通信簡(jiǎn)單易行,、信號(hào)傳輸可靠性高,、節(jié)點(diǎn)便于擴(kuò)充等優(yōu)點(diǎn),便于對(duì)地理位置分散的倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行集中的監(jiān)控,。實(shí)踐證明,,該方案具有可行性,。
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