基于SIM900的糧倉通風自動控制監測系統

摘要：設計了一套基于SIM900的無線傳輸糧倉風機自動控制監測系統，能隨時隨地了解風機的各種運行參數及倉房內部溫濕度情況。當出現異常情況時，能隨時上報并控制風機運行狀態，保證風機的安全運行。設計提高了風機運行的可靠性，降低了勞動成本。

關鍵詞：糧倉；風機；SIM900；監測；遠程控制

中圖分類號：TB21；TN806 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）05-1212-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.05.047

Abstract： An automatic controlling and monitoring system of granary ventilation based on SIM900 wireless transmission system was designed， which could understand the running parameters of wind turbine and temperature and humidity conditions of warehouse whenever and wherever. When the abnormal situation happened， the running status of wind turbine would be reported and controlled to ensure the safely running of wind turbine at any time. The design improved the reliability of wind turbine， and reduced the labor cost.

Key words： granary； wind turbine； SIM900； monitor； remote control

大型糧倉在糧食存放過程中，需要時刻監測糧食內部溫濕度的變化情況，當溫濕度超過某一限制時，就要采取降溫降濕措施。目前，大多用大型風機通過通風降溫除濕，在風機通風過程中要時刻監測倉房內外部環境溫濕度的變化情況以及風機的工作情況，需要工作人員24 h值守[1，2]。然而對于風機的工作情況很難從外觀及工作狀態上查看其好壞，經常會發生在值班人員面前出現風機被燒毀的現象，給工作帶來了極大的不便。為了避免這種現象的發生，降低工作人員勞動強度，設計了一種遠距離無線傳輸風機自動控制監測系統，該系統可以實時檢測到風機的內部工作狀況和糧倉內外的溫濕度，并可以遠程控制風機的工作與停止。

1 風機主電路結構

風機運行主電路結構如圖1所示。圖1中，KM為接觸器，J1、J2為控制板上的控制繼電器。當溫濕度監測裝置檢測到倉房內部溫濕度高于設定的上限時，則控制電路使繼電器J1閉合，接觸器KM線圈帶電吸合，KM常開觸點閉合形成自保持，風機一直處于運行狀態；當控制電路檢測到風機過負荷、堵轉、接地等故障發生時，則控制繼電器J2斷開，接觸器線圈失電，風機停止運行。

2 風機控制電路

風機控制電路如圖2。控制電路中，由STH21溫濕度傳感器在線檢測倉房內外環境溫濕度，并把此溫濕度通過無線接發模塊SIM900定時發送到倉房管理人員手機上，倉房管理人員接收到溫濕度信息后，根據倉房儲存物內部溫濕度情況判斷是否啟動風機。如果需要啟動風機，則倉房管理人員通過手機下發啟動風機指令，當風機控制系統接收到該啟動指令后，控制系統通過驅動電路ULN2003驅動繼電器J1閉合，則風機啟動[3]。風機啟動后，為了保證風機運行的安全性，控制系統實時檢測風機的端電壓、輸入風機的電流大小和三相平衡情況，并把該信息通過無線接發模塊SIM900定時發送至倉房管理人員手機上，如果電壓或電流出現異常情況，或者三相出現嚴重的不平衡時，倉房管理人員即可通過手機下發風機停止運行指令，當控制系統接收到停止運行指令后，就會驅動繼電器J2的常閉觸點斷開，則風機停止運行，等待維修人員檢修[4，5]。在風機通風過程中，控制系統仍然會把倉房內外部的溫濕度信息發送至管理人員手機上，倉房管理人員可以根據溫濕度的變化情況決定是否停止風機的運行。

除了控制系統可以把監測信息無線發送至倉房管理人員外，控制系統本身也可以根據檢測到的溫濕度信息自動控制風機的起停。控制系統自動控制風機起停的門限可以通過人機接口進行設定，當溫度或濕度高于設定的啟動門限時，就控制風機啟動；當溫度或濕度低于設定的啟動門限時，則控制風機停止通風。

2.1 電壓電流信號采集電路

由于采集信號為交流電流信號，而一般的AD轉換只能采集正電壓，對于負電壓無法轉換，因此在信號采集過程中，需要把采集到的交流電流信號轉換為直流信號。如果采用常用的橋式整流電路，由于前端電流信號轉換為電壓信號后的幅值比較低，橋式整流電路存在很大的死區，造成誤差非常大。因此，必須采用精密型整流電路[6]。其采集電路結構如圖3所示。

圖3中，由A1組成的為半波精密整流電路，由A2組成的為反相求和電路，在前級A1組成的半波精密整流電路中，當Ui>0時，UO=-KUi（K>0）；當 Ui<0時，UO=0。

若利用反相求和電路將-KUi與Ui 負半周波形相加，就可實現全波整流。分析后級A2所組成的反相求和運算電路可知，當Ui>0時，UOl=-2Ui，UO=-（-2Ui+Ui）=Ui；當Ui<0時，UOl=0，UO=-Ui。故圖3也稱為絕對值電路。

當輸入電壓為正弦波時，電路輸出波形為一條水平直線（圖4）。由于電路中輸出端有一濾波電容C，所以輸出電壓為一平直直線。同時當輸入正弦波的幅值改變時，輸出直流波形的幅值也跟著上升或下降。因此，該電路能很好地跟隨輸入電壓的變化而變化，且不存在整流死區問題。

2.2 無線收發模塊電路

無線收發模塊與單片機的接口電路通過RS232進行連接，無線模塊芯片采用SIM900模塊。其連接控制電路如圖5。圖5中，單片機通過RS232接口與MAX232芯片連接，起到電平轉換作用，然后與SIM900芯片通過TXOUT、RXOUT接口連接進行數據交換，SIM900與GSM卡通過三條數據線RST、CLK、IO連接在一起。整個系統中，單片機把采集到的信息定時通過GSM卡上傳至倉儲運行人員，當單片機檢測到有異常信息時，會實時上傳該信息[7，8]。同時運行人員也可以通過GSM卡下發命令控制風機的運行。

3 風機監測系統軟件設計

風機監測系統實時監測風機運行狀況和倉房內部溫濕度信息，定時上傳監測到的各種運行信息、運行異常情況并實時接收上位機下發的各種運行指令，系統整體流程如圖6所示。

4 小結

設計的糧倉無線通風自動監測系統能實時監測風機運行狀況及倉房內部溫濕度情況，運行維護人員可隨時隨地了解通風現場的運行情況，根據運行過程中出現的各種異常狀況無線遠程控制風機運行狀態，運行維護成本低，大大降低了工作人員的勞動強度，提高了風機運行的可靠性。

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