閩浙地區整修廠房溫濕度控制系統設計與實現

曾 軒，吳艷順，李 健，于曉敏，劉利華

（中國人民解放軍96630部隊，北京102206）

閩浙地區整修廠房溫濕度控制系統設計與實現

曾 軒，吳艷順，李 健，于曉敏，劉利華

（中國人民解放軍96630部隊，北京102206）

針對部隊整修廠房安全要求及所處地區氣候特點，設計了一個用于監控、處理、數據記錄及數據統計分析的溫濕度控制系統。詳細論述了系統的總體結構、硬件設計及軟件實現，通過研究表明該系統控制有效、可追溯性強、自動化程度高、可擴展性強，能實現可靠的溫濕度控制及處理。

廠房；溫濕度；控制系統

整修廠房是我軍大量儲備武器裝備的主要維護保養場所，軍事裝備和相關整修設備從出廠到部隊作戰或訓練使用大多需要在整修廠房進行修理、維護保養或檢驗試驗，以確保其戰術技術性能指標能達到相關要求，這就要求在整修廠房期間其技術狀態及各部件壽命狀態需要進行保持。

從目前閩浙地區氣候變化特點來講，存儲過程中影響裝備技術狀態的主要因素集中在儲存環境過熱或者過濕。實際上部隊整修廠房管理工作的主要重點就是將廠房溫濕度控制在（25±5）℃，最大濕度不超過（65±5%）[1]。因此，研究如何增加整修廠房的控溫控濕能力，是保證處于整修狀態下的武器裝備技戰術性能的達標的重要前提，具有十分重要的軍事意義。

1 整修廠房溫濕度控制特點及存在問題

軍隊武器裝備整修廠房是我軍作戰裝備完好率的重要保障，因其特殊的使命任務，一般建造于深山老林或偏遠地區。而軍隊整修廠房建成時間均較早，甚至于大部分都處于上世紀六、七十年代的建筑，那一特殊時期的軍事建設大都條塊分割、自成體系、過于分散、疏密不均、沒有重點、交叉建庫、不能互補，其風格及功用對于新時期的軍隊廠房建設的各項功能改造提出嚴峻的挑戰[2]。

對于廠房的溫濕度控制，根據調查，閩浙地區較多處于深山中的廠房均沒有實現溫濕度的自動化監控，還是采用老式的干濕球溫度計來進行測量，通過在廠房留守值班人員，每天固定時間對廠房各點位人工記錄的方式來對溫濕度進行監控。這種方式雖然實現簡單，但存在的缺陷也顯而易見，主要有：

（1）信息收集不及時，在兩個檢查時間段之間有明顯的監控盲點；

（2）干濕球溫度計監測準確度不高，誤差大[3]；

（3）采用人工方式對于重要點位較多的廠房工作量大，任務重，且容易遺漏；

（4）對于溫濕度只能實現簡單的事后記錄，無法實現自動控制及采取相應措施；

（5）溫濕度監控的歷史數據無法進行統計分析利用，較難形成溫濕度走勢曲線圖，不能提供決策模型。

2 溫濕度控制系統的設計

2.1 系統總體結構

整修廠房溫濕度控制系統設計滿足以下功能要求：

對廠房內不同點位的溫濕度數據的進行實時采集。由于軍隊武器裝備不同部件有不同的溫濕度存儲要求，采用多路溫度、濕度傳感器對廠房不同房間區域的關健點或者敏感點進行測量，然后對測量的數據進行基本處理、傳輸和顯示，實現廠房內多點位的溫濕度監控。

當測定的溫濕度數據超標時，即超出設定限定值時，通過相應接口對溫濕度調控設備發送指令，記錄當前狀態并給予報警提示。根據此要求，溫濕度監控設備應有較高的靈敏度、可靠性、抗干擾能力，并具有簡單的接口預留、數據通信、狀態記錄及存儲功能。

由于軍隊整修廠房大多地處深山之中，廠區分散，監控點多，廠房安全系統高，布線要求嚴格。本系統采用數字式傳感器簡化采集過程，低成本高效率的單片機控制器監控溫濕度，通過網線傳輸方式將所采集的數據上傳至監控中心服務器，對超出預警值的監控點位進行相關操作控制，確保溫濕度控制在適宜范圍內。系統總體結構如圖1所示。

圖1 系統總體結構

2.2 系統硬件設計

2.2.1 溫濕度傳感器

溫濕度數據釆集是監控系統的根本，傳感器是采集的核心部件[4]，其選取的基本原則歸納起來有下面幾點：

（1）環境適應性，包括廠房存儲裝備的性質和配套設備的連接、當前溫濕度及相應干擾等；

（2）監控范圍，應包含廠房溫濕度設計指標并有所余量；

（3）監控靈敏度，對溫濕度細微變化的反應敏感度及信噪比要大、監控延遲要小；

（4）監控精確度，輸入與輸出線性關系好；

（5）安全運行可靠性強，對于長時間運行和復雜環境所引起的性能變化要小。

本系統采用SHT10檢測芯片，其芯片體積小、反饋響應快、監測精度高、功耗低，能兼測空氣露點、數字化輸出[5]，其內部電路如下圖2所示。

圖2 SHT10內部電路

2.2.2 單片機

單片機整個系統控制的核心，其性能好壞幾乎等同于監控系統的整體性能。單片機的核心功能參數為字長、處理速度、功能、容量、資源及工作環境[6]。

本系統控制器采用STC89C52單片機[7]。該單片機密度高，速度快，功耗低，時鐘頻率范圍為0～24 MHZ，含有32個雙向輸入輸出口，包含8個中斷，容量256＊8bit，可反復擦寫，兼容MCS51指令系統，封裝形式有 PLCC（44 pin）和 PDIP（40 pin）兩種，本系統采用PDIP（40 pin）封裝形式。其內部框圖如圖3所示。

圖3 單片機內部框圖

2.2.3 硬件電路

系統硬件電路主要包括電源電路、復位與時鐘電路、傳感器連接電路和控制聯動電路。

電源電路用以給單片機供電，系統中其它設備有各處獨立的供電方式，如DTU通過5 V的直流電源供電，配套溫濕度調控設備（如大型空調和除濕機）主要通過外接交流電源供電。

復位和時鐘電路是單片機中最小系統的組成部分，起著至關重要的作用。復位功能是使單片機內部電路初始化以使單片機從某一確定的狀態開始工作，時鐘信號由MCS51內部自激振蕩產生[8]。

控制聯動的功能是在溫濕度超標的情況下控制相應配套調控設備進行處理，超標分作四種，即濕度過高、過低，溫度過高、過低，因此電路分有四個繼電器分別連接加濕器、除濕器、暖風機和冷風機。

2.3 系統軟件實現

本系統的管理軟件是通過上位機服務器的動態管理軟件實現的，各監控點位通過網線與服務器相連，服務器軟件根據具體數據采集情況采用相應的控制，各PC終端可以通過訪問服務器來了解實時溫濕度狀態以及查詢歷史數據，甚至對歷史數據進行統計分析以找出其變化規律。

整修廠房溫濕度控制系統功能主要包括以下幾方面：系統各參數設置（如硬件通訊參數設置，溫濕度上下限及刷新周期，角色權限）；溫濕度數據的定時采集；數據在監控點位的實時顯示；系統的報警及處理；歷史記錄留存及查詢；統計分析。根據所歸納的功能需求，系統設計參數設置模塊、數據采集模塊、歷史數據存儲查詢統計分析模塊、角色管理模塊。其功能框圖如圖4所示。

圖4 軟件整體設計

系統運行部分界面如下所示，由于單位保密原因，已作一定的處理，見圖5、圖6.

圖5 實時數據監控

圖6 歷史數據統計

3 結論

本文分析了閩浙地區的氣候特點及整修廠房的溫濕度控制現狀，論述了整修廠房溫濕度控制系統的設功能需求，通過對系統的總體結構設計、硬件結構設計、軟件實現詳細論述，完成了溫濕度控制系統研究設計。通過實際檢驗測試，能夠有效完成整修廠房的溫濕度監測與控制。

[1]安振濤.軍械儲存與環境控制[M].北京：兵器工業出版社，1998：192-217.

[2]吳德平.軍隊后方倉庫安全管理系統的研究與實現[D].成都：電子科技大學，2010.

[3]Ken-ichiro YASUBA.A System to Control Greenhouse Air Temperature and Humidityby Adjusting Enthalpy and by Mist Cooling[J].Shokubutsu Kankyo Kogaku，2010，22（1）：29-35.

[4]范興無，金衛平，高欣寶.溫濕度對庫存物資質量的影響及對策研究[J].商品儲運與養護，2001（5）：37-39.

[5]劉賢鍇.特殊庫房多點溫度檢測系統[J].計算技術與自動化，2004，23（4）：58-60.

[6]楊 競.基于單片機的無塵室監測系統的設計[D].濟南：山東大學，2011.

[7]馮顯英，葛榮雨.基于數字溫濕度傳感器SHT11的溫濕度測控系統[J].自動化儀表，2006（1）：59-61.

[8]譚 林.基于單片機的溫度監控系統設計[J].國外電子測量技術，2009（4）：50-52.

Design and Realization of Temperature and Humidity Control System for Refurbishment Plant in Fujian and Zhejiang Provinces

ZENG Xuan，WU Yan-shun，LI Jian，YU Xiao-min，LIU Li-hua
（People ’s Liberation Army 96630，Beijing 102206，China）

A temperature and humidity control system for monitoring，processing，data logging and statistical analysis is designed for the safety requirements of the refurbishment plant and the climatic characteristics of the area.The overall structure，hardware design and software realization of the system are discussed in detail.The research shows that the system has effective control，strong traceability，high degree of automation and strong expansibility，and can realize reliable temperature and humidity control and processing.

plant；temperature and humidity；control system

TP273

A

1672-545X（2017）09-0069-03

2017-06-25

曾 軒（1985-），男，北京人，碩士，工程師，從事網絡應用領域。