曾 軒，吳艷順，李 健，于曉敏，劉利華

（中國(guó)人民解放軍96630部隊(duì)，北京102206）

閩浙地區(qū)整修廠房溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

曾 軒，吳艷順，李 健，于曉敏，劉利華

（中國(guó)人民解放軍96630部隊(duì)，北京102206）

針對(duì)部隊(duì)整修廠房安全要求及所處地區(qū)氣候特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)用于監(jiān)控、處理、數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的溫濕度控制系統(tǒng)。詳細(xì)論述了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)計(jì)及軟件實(shí)現(xiàn)，通過(guò)研究表明該系統(tǒng)控制有效、可追溯性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、可擴(kuò)展性強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)可靠的溫濕度控制及處理。

廠房；溫濕度；控制系統(tǒng)

整修廠房是我軍大量?jī)?chǔ)備武器裝備的主要維護(hù)保養(yǎng)場(chǎng)所，軍事裝備和相關(guān)整修設(shè)備從出廠到部隊(duì)作戰(zhàn)或訓(xùn)練使用大多需要在整修廠房進(jìn)行修理、維護(hù)保養(yǎng)或檢驗(yàn)試驗(yàn)，以確保其戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能指標(biāo)能達(dá)到相關(guān)要求，這就要求在整修廠房期間其技術(shù)狀態(tài)及各部件壽命狀態(tài)需要進(jìn)行保持。

從目前閩浙地區(qū)氣候變化特點(diǎn)來(lái)講，存儲(chǔ)過(guò)程中影響裝備技術(shù)狀態(tài)的主要因素集中在儲(chǔ)存環(huán)境過(guò)熱或者過(guò)濕。實(shí)際上部隊(duì)整修廠房管理工作的主要重點(diǎn)就是將廠房溫濕度控制在（25±5）℃，最大濕度不超過(guò)（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(tài)下的武器裝備技戰(zhàn)術(shù)性能的達(dá)標(biāo)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(diǎn)及存在問(wèn)題

軍隊(duì)武器裝備整修廠房是我軍作戰(zhàn)裝備完好率的重要保障，因其特殊的使命任務(wù)，一般建造于深山老林或偏遠(yuǎn)地區(qū)。而軍隊(duì)整修廠房建成時(shí)間均較早，甚至于大部分都處于上世紀(jì)六、七十年代的建筑，那一特殊時(shí)期的軍事建設(shè)大都條塊分割、自成體系、過(guò)于分散、疏密不均、沒(méi)有重點(diǎn)、交叉建庫(kù)、不能互補(bǔ)，其風(fēng)格及功用對(duì)于新時(shí)期的軍隊(duì)廠房建設(shè)的各項(xiàng)功能改造提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)[2]。

對(duì)于廠房的溫濕度控制，根據(jù)調(diào)查，閩浙地區(qū)較多處于深山中的廠房均沒(méi)有實(shí)現(xiàn)溫濕度的自動(dòng)化監(jiān)控，還是采用老式的干濕球溫度計(jì)來(lái)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)在廠房留守值班人員，每天固定時(shí)間對(duì)廠房各點(diǎn)位人工記錄的方式來(lái)對(duì)溫濕度進(jìn)行監(jiān)控。這種方式雖然實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但存在的缺陷也顯而易見(jiàn)，主要有：

（1）信息收集不及時(shí)，在兩個(gè)檢查時(shí)間段之間有明顯的監(jiān)控盲點(diǎn)；

（2）干濕球溫度計(jì)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度不高，誤差大[3]；

（3）采用人工方式對(duì)于重要點(diǎn)位較多的廠房工作量大，任務(wù)重，且容易遺漏；

（4）對(duì)于溫濕度只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的事后記錄，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及采取相應(yīng)措施；

（5）溫濕度監(jiān)控的歷史數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析利用，較難形成溫濕度走勢(shì)曲線圖，不能提供決策模型。

2 溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

整修廠房溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足以下功能要求：

對(duì)廠房?jī)?nèi)不同點(diǎn)位的溫濕度數(shù)據(jù)的進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。由于軍隊(duì)武器裝備不同部件有不同的溫濕度存儲(chǔ)要求，采用多路溫度、濕度傳感器對(duì)廠房不同房間區(qū)域的關(guān)健點(diǎn)或者敏感點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，然后對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行基本處理、傳輸和顯示，實(shí)現(xiàn)廠房?jī)?nèi)多點(diǎn)位的溫濕度監(jiān)控。

當(dāng)測(cè)定的溫濕度數(shù)據(jù)超標(biāo)時(shí)，即超出設(shè)定限定值時(shí)，通過(guò)相應(yīng)接口對(duì)溫濕度調(diào)控設(shè)備發(fā)送指令，記錄當(dāng)前狀態(tài)并給予報(bào)警提示。根據(jù)此要求，溫濕度監(jiān)控設(shè)備應(yīng)有較高的靈敏度、可靠性、抗干擾能力，并具有簡(jiǎn)單的接口預(yù)留、數(shù)據(jù)通信、狀態(tài)記錄及存儲(chǔ)功能。

由于軍隊(duì)整修廠房大多地處深山之中，廠區(qū)分散，監(jiān)控點(diǎn)多，廠房安全系統(tǒng)高，布線要求嚴(yán)格。本系統(tǒng)采用數(shù)字式傳感器簡(jiǎn)化采集過(guò)程，低成本高效率的單片機(jī)控制器監(jiān)控溫濕度，通過(guò)網(wǎng)線傳輸方式將所采集的數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心服務(wù)器，對(duì)超出預(yù)警值的監(jiān)控點(diǎn)位進(jìn)行相關(guān)操作控制，確保溫濕度控制在適宜范圍內(nèi)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.2.1 溫濕度傳感器

溫濕度數(shù)據(jù)釆集是監(jiān)控系統(tǒng)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(lái)有下面幾點(diǎn)：

（1）環(huán)境適應(yīng)性，包括廠房存儲(chǔ)裝備的性質(zhì)和配套設(shè)備的連接、當(dāng)前溫濕度及相應(yīng)干擾等；

（2）監(jiān)控范圍，應(yīng)包含廠房溫濕度設(shè)計(jì)指標(biāo)并有所余量；

（3）監(jiān)控靈敏度，對(duì)溫濕度細(xì)微變化的反應(yīng)敏感度及信噪比要大、監(jiān)控延遲要??；

（4）監(jiān)控精確度，輸入與輸出線性關(guān)系好；

（5）安全運(yùn)行可靠性強(qiáng)，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行和復(fù)雜環(huán)境所引起的性能變化要小。

本系統(tǒng)采用SHT10檢測(cè)芯片，其芯片體積小、反饋?lái)憫?yīng)快、監(jiān)測(cè)精度高、功耗低，能兼測(cè)空氣露點(diǎn)、數(shù)字化輸出[5]，其內(nèi)部電路如下圖2所示。

圖2 SHT10內(nèi)部電路

2.2.2 單片機(jī)

單片機(jī)整個(gè)系統(tǒng)控制的核心，其性能好壞幾乎等同于監(jiān)控系統(tǒng)的整體性能。單片機(jī)的核心功能參數(shù)為字長(zhǎng)、處理速度、功能、容量、資源及工作環(huán)境[6]。

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

圖3 單片機(jī)內(nèi)部框圖

2.2.3 硬件電路

系統(tǒng)硬件電路主要包括電源電路、復(fù)位與時(shí)鐘電路、傳感器連接電路和控制聯(lián)動(dòng)電路。

電源電路用以給單片機(jī)供電，系統(tǒng)中其它設(shè)備有各處獨(dú)立的供電方式，如DTU通過(guò)5 V的直流電源供電，配套溫濕度調(diào)控設(shè)備（如大型空調(diào)和除濕機(jī)）主要通過(guò)外接交流電源供電。

復(fù)位和時(shí)鐘電路是單片機(jī)中最小系統(tǒng)的組成部分，起著至關(guān)重要的作用。復(fù)位功能是使單片機(jī)內(nèi)部電路初始化以使單片機(jī)從某一確定的狀態(tài)開(kāi)始工作，時(shí)鐘信號(hào)由MCS51內(nèi)部自激振蕩產(chǎn)生[8]。

控制聯(lián)動(dòng)的功能是在溫濕度超標(biāo)的情況下控制相應(yīng)配套調(diào)控設(shè)備進(jìn)行處理，超標(biāo)分作四種，即濕度過(guò)高、過(guò)低，溫度過(guò)高、過(guò)低，因此電路分有四個(gè)繼電器分別連接加濕器、除濕器、暖風(fēng)機(jī)和冷風(fēng)機(jī)。

2.3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)的管理軟件是通過(guò)上位機(jī)服務(wù)器的動(dòng)態(tài)管理軟件實(shí)現(xiàn)的，各監(jiān)控點(diǎn)位通過(guò)網(wǎng)線與服務(wù)器相連，服務(wù)器軟件根據(jù)具體數(shù)據(jù)采集情況采用相應(yīng)的控制，各PC終端可以通過(guò)訪問(wèn)服務(wù)器來(lái)了解實(shí)時(shí)溫濕度狀態(tài)以及查詢歷史數(shù)據(jù)，甚至對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以找出其變化規(guī)律。

整修廠房溫濕度控制系統(tǒng)功能主要包括以下幾方面：系統(tǒng)各參數(shù)設(shè)置（如硬件通訊參數(shù)設(shè)置，溫濕度上下限及刷新周期，角色權(quán)限）；溫濕度數(shù)據(jù)的定時(shí)采集；數(shù)據(jù)在監(jiān)控點(diǎn)位的實(shí)時(shí)顯示；系統(tǒng)的報(bào)警及處理；歷史記錄留存及查詢；統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)所歸納的功能需求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢統(tǒng)計(jì)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(shè)計(jì)

系統(tǒng)運(yùn)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(jiàn)圖5、圖6.

圖5 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控

圖6 歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3 結(jié)論

本文分析了閩浙地區(qū)的氣候特點(diǎn)及整修廠房的溫濕度控制現(xiàn)狀，論述了整修廠房溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)功能需求，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件實(shí)現(xiàn)詳細(xì)論述，完成了溫濕度控制系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)際檢驗(yàn)測(cè)試，能夠有效完成整修廠房的溫濕度監(jiān)測(cè)與控制。

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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(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域。