毕业设计（论文）-区域温湿度环境特性采集系统设计精选.doc

1. 绪论 1.1 引言 1.1.1 测控技术简介 测控技术是研究信息的获取和处理，以及对相关要素进行控制的理论与技术；是电子、光学、精密机械、计算机、信息与控制技术多学科相互渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科；是在自动化系统上的将信号加以采集、处理、而后进行显示或者发出控制信号的过程。测控技术分为以下两个专业方向：方向一以集电子技术、先进控制理论、计算机控制技术、自动检测技术、光电技术以及网络技术于一体为特色，以生产过程的机电装备运行状态及其信息为研究对象。方向二以光—机—电—仪器—计算机技术一体化为特色，以传感器技术、信息获取与处理技术、自动化精密机械以及智能仪器仪表为主要研究对象。 1.1.2 测控技术的发展 测控技术在现在的科学技术和国防科学技术等许多领域中都应用十分广泛，它的发展被认为是科学技术、国防科技现代化的重要的条件和明显的标志。在以往的工业现场各种数据都是采用人工读数和记录，无法做到对大量的实验数据的实时采集和实时分析。随着现代计算机和微电子等技术的高速发展，结合高精度、高性能的数据采集传感器的应用，使得多路数据采集实现了人工智能化，大量数据采集和分析都由计算机自动完成，大大的提高了测量精度和测量速度。 1.2 温湿度采集系统的发展背景 1.2.1 温湿度采集系统的发展 随着计算机技术的快速发展，数据采集与处理系统在工业生产中迅速地得到应用。数据采集与处理技术是信息科学的重要分支之一，它研究数据的采集、存储、处理等问题。温湿度采集系统以传感器信号的测量与处理、微型计算机为基础形成的一门综合性技术。其任务是对生产现场各种参数进行采集，然后送入计算机，根据不同的需要由计算机进行相应的计算和处理，得到所需的数据。与此同时，将计算机得到的数据按要求进行显示，以便实现地对某些物理量的观察。数据采集系统一般需要长时间、高速度地进行数据采集，将会产生大量的数据，需要组织、存储、处理数据，并对生产进行有效的控制，提高生产效率[1]。 温度作为一个重要的物理量，是工业生产过程中最普遍、最重要的工艺参数之一。随着工业的不断发展，对温度测量的要求越来越高，而且测量的范围也越来越广，对温度的检测技术要求也越来越高。因此，温度测量和温度测量技术的研究也是一个重要的课题[2]。在冶金、化工、电力、机械和食品生产中都需要对温度进行测量和控制。尤其是在炼钢的过程中，温度更是一个至关重要的参数，合理的钢水温度范围以及准确地测量生产过程中的钢水温度对提高产品的质量、产量、降低消耗和实现冶金自动化，具有较大的积极作用[3]。 湿度被定义为气体中水蒸汽的含量，是一个重要的环境参数。湿度测量和控制广泛应用于电力、航空航天、微电子、原子能、石油化工、气象、仓储等领域。气体湿度的精确测量对烟草、制药、火电厂的汽轮机等都具有重要意义[4]。常规电站中大型冷凝式蒸汽透平的末几级和核电站中透平的全部级都在湿蒸汽状态下工作。蒸汽湿度的大小直接影响汽轮机运行的安全性和经济性，蒸汽湿度增加，一方面会对汽轮机叶片产生强烈的侵蚀与冲击，使叶片变的粗糙，出现凹坑，甚至造成叶片扭曲断裂，严重威胁汽轮机的安全运行，同时还会使汽轮机的热效率降低[5]。因此在工业生产中要重视对湿度的检测与控制。 20世纪80年代后期，数据采集系统发生了极大的变化。工业计算机、单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，使系统的成本降低，体积减小，功能成倍增加，数据处理能力大大增强。数据采集系统简称DAS系统，是对工业过程数据进行显示、储存、运算及各种管理的装置。在冶炼、食品生产、气象、核电站等行业应用较广。该系统利用温度传感器、湿度传感器、单片机系统、PC终端、EIA RS-232C总线等构成数据采集与处理设计。过程对象需要把检测参数经转换元件转换成可测信号，再经变送器变换成4～20mA或1～5V信号送入系统的I/O模块。I/O模块也可设计成直接接收现场来的电压、电流或脉冲信号，经过A/D转换器转换成数字信号由CPU处理。数据采集系统在硬件配置上的独特要求，在进行具体结构设计时应综合考虑各种因素以满足用户的需求为目的。20世纪90年代至今，由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性的单片机控制的数据采集系统。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用，数据采集系统采用更先进的模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速地调节系统的设置，因此通用性好。温度采集系统所采集的温度通常通过RS485、CAN总线通信方式传输至上位机，但这种方式维护较困难，不利于工业现场生产；而无线通信GPRS技术传输距离长，通信可靠稳定，但设计复杂、成本昂贵。这里采用工业级内置硬件链路层协议的低成本