浅谈粮情测控系统的硬件集成及软件开发

一、粮情测控系统的现状及未来发展的趋势

经过二十多年来的科学技术发展，国内大多数的粮库都已经实现了计算机粮情测控系统的应用，取得了一定的效益。但就具体的应用情况来看，或多或少地存在以下几方面的不足：一是监测对象往往比较单一，比如有的只有温度或湿度监测；二是监测的自动化程度低，没有建立一个完善的自动监测数学模型；三是检测数据的利用率不高，未能很好地提供决策模型；四是测控系统的关键硬件平台由于大多为独家生产，直接导致使用率低下、维护不便、升级不易。

随着粮库信息化建设需求的不断深入，信息化理念的进一步普及和深入理解，笔者认为，未来的粮情测控系统需具备以下几个特点：

1．具有完善的粮情数据分析决策数学模型。

2．测控系统的运行除手动控制外，应根据决策模型建立完善的自动化运行模型。

3．在粮情信息的监控方式上，应包括局域网/因特网的实时状态查询和设备监控。

4．测控系统的硬件实施平台应采用通用的模块化硬件进行集成，克服目前存在的使用、维护和升级方面的不足。

5．测控系统的软件平台应充分考虑数据库接口的通用性，系统的可升级性。

    本文旨在根据笔者自身的实践，结合粮情温湿度监测的具体实现，就如何实现测控系统软硬件的模块化提出一种新的解决方案，希望能够为粮库的信息化建设提供一种新的思路。

二、测控系统的硬件集成

    在测控网络中，下位机与计算机的通信方式主要有以下3种：RS-232、RS-422和RS-485。其中RS-232由于传输距离短(15m)和易受外界电气干扰的缺点已逐渐在远程测控系统中淘汰，RS-422和RS-485由于采用差动式传输信号模式，传输距离可达1200m并有效降低噪声干扰，在远距离数据通信方面得到了广泛的应用。在实际应用中，RS-485由于驱动数目可达32个而成为远程测控网络的首选通信协议。所以，在粮库进行测控系统的硬件选择时，应尽可能地选择符合RS-485协议标准的模块产品。

    从粮库的实际应用来看，目前需检测的对象参数主要有温度、湿度、水份等，如果是气调库则还有CO2浓度、压力、流量等参数需监测，这些参数可统称为模拟量参数。目前粮库需控制的对象参数主要有风机阀门，如果是气调库则还有各种输气管道的控制阀门和加温/降温的控制阀门等，这些需进行I/O控制的参数可统称为数字量参数。与这些参数相对应的功能模块也可分为模拟量输入/输出模块，数字量输入/输出模块，另外还有记数/频率输入模块、缓冲模块（即中继器）、通信转换模块、设备转换模块、嵌入式控制模块和无线传输模块等。目前市场上比较常见的主要有台湾泓格、研华的相关系列产品。

    下面结合市场上常见模块和相关传感器就粮情测控系统中的温湿度监测子系统做一个详细的集成方案说明。

1  湿度监测系统原理

 测温/测湿的传感器将温度、湿度数据转换为电压/电流信号，计算机通过模拟量输入模块读取传感器传回的电压/电流值，然后根据一定的算法还原出温度、湿度数据。

2 硬件选型

市场上的测温/测湿传感器型号众多，模拟量输入模块也有比较多的选择，如台湾泓格的I-7012、研华的ADAM-4012 模拟量输入模块等。不过结合粮库的实际（一般不具备专业的软件开发人才），笔者建议在实际选择时可考虑相关厂家已经经过二次开发的组合式模块来集成。这样粮库自己利用组态软件即可构建一个温湿度监测系统。如长英公司的LTM-8303模块，采用LTM-8303采集模块的监测系统，可以实现以下功能：

1.双CPU技术，可有效保证高速测温的可靠性；

2.使用符合GB12476.1-90及IEC61241-1-1防爆标准的机壳，可直接在现场使用，密闭性好、防熏蒸腐蚀，而且带有过压、过流、滤波、隔离、雷击保护电路；

3.采用开放的通讯协议，可方便地与其他厂家的设备连接，构成完整的应用系统，并支持多种组态软件；

4.同时支持512个美国DALLAS半导体公司生产的可组网数字式温度传感器DS1820数字化传感器和长英公司的LTM8802温湿度一体探头。DS1820的测温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃；LTM8802的测温范围为-30℃～60℃，分辨率为0.0625℃，测湿范围1～99%，精度值为3%。

    为了方便粮库的现场布线和减小廒间的分支布线引起的信号反射、驻波等干扰，可采用长英公司生产的LTM-8120测温电缆连接器，在保证系统可靠性的同时，使廒间内的布线非常方便，大大降低了施工成本及施工时间。

    通常粮库内测温、湿点数都少于500点，所以一个廒间使用一个LTM-8303即可满足要求，每个LTM-8303可连接8条测温电缆，每条测温电缆可以接64个温度/湿度传感器。实际布线中，为了提高LTM-8303模块和测温电缆的利用率，可以使用中继器延长测温电缆的长度以降低成本。整个系统最多可以接128个LTM-8301。整个RS485网络通过双绞线进行连接。另外需注意的是一般世面上的PC机均无RS-485串口，所以应在计算机的RS-232串口上接一个通信转换模块来进行通信模式的转换。常用的通信转换模块有台湾泓格的I-7520，研华的ADAM-4522等。温湿度监测系统示意图如下：

三、粮情测控系统的软件开发

测控软件的开发工具有多种，如LabView、LabWindows/CVI、Visual Basic(VB)、Visual C++(VC)及各种组态软件等。其中VB、VC功能强大，对于构建一个大型自动化测控系统无疑是游刃有余的，尤其是测控系统与粮库自身的出入库等MIS系统相结合时更是有优势。而LabView是美国NI公司开发的专门用于测试、测量与控制应用系统开发的图形化开发环境，简单、易用。组态软件则面向普通用户，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程）就能很好地完成一个复杂测控系统所要求的功能。但LabView和组态软件都存在支持硬件少的缺点。所以本文不予以讨论，这里笔者给出用VB进行测控系统开发时计算机与模块进行串口通讯的关键点。

 VB主要采用MSComm控件来进行串口通讯，MSComm控件提供了两种处理通信的方式：一种为事件驱动方式，当串口发生事件或错误时，MSComm控件会触发OnComm事件，程序可以在此事件中进行相应的处理；另一种为查询方式，在用户程序中设计定时或不定时查询MSComm控件的某些属性是否发生变化，从而进行相应处理。在粮库的测控系统中经常是2种方式结合起来用，比如在读取下位机返回数据时，如果已知返回数据的长度时可采用事件驱动方式，如果返回数据为不定长时多采用查询方式。

     一个简单的程序示例代码片段如下：（功能是单击Command1按纽时打开通讯端口，单击Command2按纽时发送读取下位机数据，单击Command3按纽时关闭通讯端口，假设本下位机回传的数据固定为128个字符）

Private Sub Command1_Click()

    MSComm1.CommPort = 1            '设置通讯端口为COM1

'设置通讯波特率为9600bps，8个数据位，1个停止位

MSComm1.Settings = "9600,n,8,1"

MSComm1.InputMode = comInputModeText    '设置接收数据的类型为文本字符类型

'设置接收缓冲区的大小为1024，此值应最好大于下位机返回的数据长度

    MSComm1.InBufferSize = 1024    

    MSComm1.InBufferCount = 0          '清空接收缓冲区

    MSComm1.OutBufferSize = 1024       '设置输出缓冲区大小为1024

MSComm1.OutBufferCount = 0        '清空输出缓冲区

'设置当接收缓冲区字符达到128个时，产生OnComm事件

    MSComm1.RThreshold = 128

    MSComm1.PortOpen = True           '打开通讯端口

End Sub

Private Sub Command2_Click()

    MSComm1.Output  = "#01AAA"  '发出读取下位机数据的命令（假设为#01AAA）

End Sub

Private Sub Command3_Click()

    MSComm1.PortOpen = False   '关闭通讯端口

End Sub

'下面是MSComm1控件的OnComm事件，当串口发生通信事件或产生错误，依据产生的事'件和错误，MSComm控件为CommEvent属性赋不同的代码，同时产生OnComm事件

Private Sub MSComm1_OnComm()

    Select Case MSComm1.CommEvent

        Case comEvReceive  '此事件表示已接收到128个字符，可以读取串口数据了

            Dim data(128) As Byte

            data = MSComm1.Input

            '下面可加入对数据进行处理的代码

            '.......

        Case Else   

'这里可加入其它的串口通讯错误检测

    End Select

End Sub    

     以上代码实现了一个简单的串口通讯，库内管理人员在此基础上不难完成更复杂的测控系统软件的开发。如将数据保存到数据库、建立数学模型对数据进行分析、生成各种报表、在数据库前台建立网上信息查询/发布系统等等。

四、体会

本文仅对粮情测控系统中的其中一个子系统---温湿度监控系统的实现过程进行探讨。对于大型的国家粮食储备库来说，CO2气调系统、粮食水份检测系统、粮库局域网/因特网实时监控系统、粮库出入库管理系统和粮库网上信息发布系统等都是逐步推广应用的粮食信息化系统，市场上也已有了成熟的实施方案和成功的实施案例。本文旨在抛砖引玉，如果对相关的技术问题感兴趣，欢迎与笔者联系。

参考文献：

1、孙传友等测控系统原理与设计.北京：北京航空大学出版社，2002.9

最后

以上就是内向煎饼为你收集整理的浅谈粮情测控系统的硬件集成及软件开发的全部内容，希望文章能够帮你解决浅谈粮情测控系统的硬件集成及软件开发所遇到的程序开发问题。

如果觉得靠谱客网站的内容还不错，欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。