基于LabVIEW和GSM的纺织厂空调远程实时监控系统.docx
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基于LabVIEW和GSM的纺织厂空调远程实时监控系统
2010第39卷第1期广西纺织科技基于LabVIEW和GSM的纺织厂空调远程实时监控系统
杨晛
(天津工业大学纺织学院,天津300160
【摘要】基于LabVIEW软件和单片机技术的温、湿度数据采集和无线控制系统,借助十分普及的GSM网络,来达到使用PC或者移动电话实现纺织厂内中央空调的远程监控。
该系统作为独立性极强的附加装置,无需改动空调原结构和功能,并具有安装简单、成本低廉和工作稳定等特点。
【关键词】纺织空调;LabVIEW软件;GSM网络;远程实时控制中图分类号:
TS108.6+1
文献标识码:
B
收稿日期:
2009-10-21作者简介:
杨晛(1987.09-,男,天津工业大学纺织学院在读本科生。
0引言
现代纺织空调是随着新中国纺织工业的发展而逐步建立起来的,其主要任务是在生产车间内创造和保持
满足一定要求的空气条件,使车间内空气的温度、湿度、流动速度、含尘浓度与新鲜度能满足生产工艺和人体舒适的要求,不因室外空气参数和室内各种因素的变化而变化。
纺织空气调节的作用一般有两个:
其一、满足纺织生产工艺所适合的温度、湿度条件;其二、改善劳动条件,保护职工健康,提高劳动生产率[1]。
纺织空调在设备的更新换代、空调用冷源等方面的发展历程和运行节能
措施,印证了现代纺织空调由简单到完善、以较小的成本不断满足生产工艺要求的发展。
随着网络技术的飞快发展,基于GSM的远程监控系统已经成为工业监控系统的一种发展趋势,在电力调度自动化(SCADA、机电设备远程控制等领域受到越来越广泛的应用。
它能让管理层或调度及维护人员看到生产现场的实时信息,并且能够对监控现场的生产现场实现远程调度、指挥决策,以及对生产设备的远程在线配置和故障诊断等功能[2]。
由于需要远程监控的设备分布区域广,造成监控管理及维护都十分不方便,在传统情况下,工程维护人员只能定期到工作现场检查,却不能及时地检测、发现实际存在的隐患。
而基于LabVIEW软件和GSM网络的纺织厂中央空调远程监控系统则较好地解决了这个问题。
1工作原理及系统组成
1.1系统工作原理
基于GSM的网络控制系统是指通过Internet,使用TCP/IP技术,并增加网络接口便可把各种空调和电器接入现有的网络中[3]。
LbVIEW软件、AT90S8515单片机和10Mbps以太网控制器芯片组成切入式网关,即可实现纺织厂内中央空调的网络远程监控。
系统结构图见图1。
该系统结合LabVIEW虚拟仪器、单片机、GSM网络模块设计开发出一套能够通过GSM网络发送温湿度数据,并能监控环境和设置一些电器状态模式。
采集监测内容可根据用户提出的需求随时调整,灵活性很高。
监控系统将对冷水机组进出水温度、空调机组进回风温度、湿度等重要空调运行的物理参数进行实时检测。
该系统不仅有效地改善和提高了设备故障的检测能力,使管理人员能够及时准确地了解现场设备的工作情况,同时也降低了维护费用,减少了设备故障率和维护人员的现场办公次数。
1.2系统的组成1.2.1单片机
图1
系统结构图
57
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广西纺织科技
(下转第63页
项目量程范围分辨率准确度
报警功能反应时间显示传感器
内容
温度:
-55~125℃湿度:
0%~100%R.H(空气相对湿度温度传感器以12位分辨率完成对温度的测量温度:
±0.0625℃,湿度:
±2%
自行设定告警的上下限数值,实现可视化报警效果最大时间750msLabVIEW界面双显示温湿度数值,数值波形变化、模拟温湿度计的显示,以及监控情况温度:
半导体式传感器湿度:
电容式湿敏传感器
为了简化电路、节约成本、提高可靠性,系统采用PIC16C54作为主控器[4],它是由美国Microchip公司生产的8位一次性用户可编程(OTP单片机,该单片机为RISC结构,内部采用高速CMOS工艺,在4MHz的工作
频率下,每一个指令的周期为1μs,
运行速度大大超过MCS-51系列,适用于对实时性要求比较高的工业控制领域,并具有体积小、功耗低、功能强、体密性高和价格低等优点。
1.2.2LabVIEW软件
系统使用LabVIEW来进行数据采集与控制,利用LabVIEW强大的图形化程序设计方案在虚拟环境中进行串行设备通信开发[5],提高开发效率。
上位机采用PC计算机作为虚拟仪器的开发平台,得到友好丰富的人机交互界面,具有很好的发展前景。
数据采集系统的终端采用传统的单片机+传感器的模式,同样可大大降低成本。
图2为LabVIEW图形显示与监控界面。
1.2.3GSM网络
GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通信体制中比较成熟完善且应用最广泛的一种系统。
基于GSM的短信信息服务,是一种在移动网络上传送简短信息的无线应用,可实现信息在移动网络上存储和转寄功能。
由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游,系统无需另外再组建专用通信网络,具有实时传输数据功能的短信应用将得到迅速普及。
GSM模块TC35,它可快速、可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务(ShortMessageService和传真[6]。
TC35通过RS232接口与控制中心服务器连接,在此软件基础上开发短信息控制软件,实现了手机对空调的远程控制。
图3为系统网络结构。
2系统特性及其优势
2.1系统特性
系统的特性详见表1。
2.2系统优势
2.2.1编制参数
采用可视化的LabVIEW图形编程软件,方便用户通过自行设定高低温湿报警门限值、报警门限回差值、用户口令、报警允许等参数,参数自动保存在EEPROM中,不易丢失;在0~50℃温度和20%~98%相对湿度间可任意设定温湿度控制点,可满足环境温湿度的控制设计指标。
2.2.2GSM平台
无线系统基于GSM的短信信息服务,可实现移动网络上存储和转寄。
由于公众GSM网络在全球范围内实现了联网和漫游,系统不需再组建专用通信网络,所以具有实时传输数据功能的短信应用将得到迅速普及。
2.2.3操作简便
系统简单,一根测温电缆即可;支持LTM8802及DS18B20同线混布;精度高,传感器直接数字信号输出,不需变送;模块与上位机采用MAX232通讯,波特率9600kbps,快速响应,高准确度。
2.2.4实时关断
在供电控制方式中,选择具有可关断的DC-DC模块或电源总线开关。
这样可以利用单片机做到实时关断
控制,有利于独立供电支路功耗的管图2LabVIEW
图形显示与监控界面
图3系统网络结构
网关模块空调MCU
TCP/IP协议
网络转换设备客户PC机
客户手机
GSM模块Internet互联网控制中心服务器表1系统的特性
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2010第39卷第1期广西纺织科技
(上接第58页理。
采用单电池电源实现多分支电源网络管理,使得系统各功能模块的电源相对独立供电,在不工作时可以分别断电,以节省功耗。
2.2.5检测精度高
具有测量系统简单、测量精度高、连接方便、占用口线少等优点。
2.2.6低成本
终端采用单片机+传感器的模式大大降低成本,具有多点定时设备控制电路,便于功能扩展。
2.2.7适应性强
系统结构简单,设备总线上全数字信号传输,提高数据传输质量和抗干扰能力,适合于恶劣环境下进行现场温度测量。
2.2.8使用方便
安装灵活、使用方便、可靠。
3结语
纺织空调远程控制系统,可以实现PC机和手机的远程实时监控操作。
总之,纺织空调远程控制系统采用了单片机作为系统的控制核心,结合软件编程和GSM网络,丰富系统的功能,符合未来工业智能化、网络化的发展方向。
参考文献
[1]严立三.纺织厂空调与除尘[M].北京:
中国纺织出版社,1998.
[2]伍志方.基于Wed的生产实时监控系统的应用[J].工业控制计算机,2002,(2:
27-30.
[3]朱星宇,方湘涛,顾保磊.基于Internet的网络空调远程监控系统[J].兵工自动化,2006,(1.
[4]武锋.PIC系列单片机的开发和应用技术[M].北京:
北京航空大学出版社,2002.
[5]陈敏,汤晓安.虚拟仪器软件LabVIEW与数据采集[J].小型微型计算机系统,2001,(4.
[6]陈武,雷航.基于精简TCP/IP协议栈的信息家电网络服务器[J].单片机与切入式系统应用,2004,(6:
64-67.
4结语
4.1从设计的运行效果看,水解酸化—UASB—SBR工艺适合对类似的纺织印染废水进行处理,并且具有明显效果。
4.2分析表明,处理过程中产生的污泥实际工程中只是做填埋处理,容易造成二次污染,应该寻求无害化资源利用途径。
4.3实践表明,该工艺具有运行效果稳定、管理方便等优点,更适合纺织厂的印染污水处理。
参考文献
[1]高廷耀,顾国维.水污染控制工程(下册[M].北京:
高等教育出版社,1999.
[2]于尔捷,张杰.给水排水工程快速设计手册2排水工程[M].北京:
中国建筑工业出版社,1996.
[3]杨书铭,黄长盾.纺织印染工业废水治理技术[M].北京:
化学工业出版社,2002.
[4]张林生,张胜林,夏明芳.印染废水处理技术及典型工程[M].北京:
化学工业出版社,2005.
[5]R.S.RAMALHO.IntroductiontowastewaterTreat-mentProcesses.ACA-DEMICPRESS,1983.
[6]EditedbyLiTian;Thereadingcourseofprofession-relatedEnglish—WaterandWastewater&EnvironmentalEngineering[M].上海:
同济大学出版社,2001.
表3最高允许排水量及最高允许排放浓度
分级
ⅠⅡⅢ
缺水区
一
—
2.2
丰水区
2.5
一
—
生化需氧量(BOD
25
40
300
化学需氧量(CODcr
100
180
500
色度(稀释倍数
40
80
—
悬浮物
70
100
400
氨氮
15
25
—
硫化物
1
1
2
六价铬
0.5
0.5
0.5
铜
0.5
1
2
苯胺类1
2
5
CO20.50.50.5本工艺处理出水达到《纺织染整工业水污染物排放标准》1级标准。
最高允许排量(m2/百米布最高允许排放浓度(mg/L
63
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