基于以太网的分布式温湿度监控系统的设计与研究开题报告.docVIP

题 报 告 学号 081022161106 姓 名 李浩 指导教师 吕杰 学院 电气信息工程学院 专业/班级 自动化08102 毕业设计（论文）题目 基于以太网的分布式温湿度监控系统的设计与研究 题目类型 √工程设计 □技术开发 □软件工程 □理论研究和方法应用 □管理模式设计 □其他 选 题 目 的 及 意 义 现在有很多大型企事业单位拥有多个库房或档案馆分布在不同的地点不利于温湿度的统一监控；另外，食品、药品等在运输过程中需要实时监控温湿度并与库房中央监控系统实时通信。传统的温湿度监控系统由于布线繁琐、传输距离受限，已不能解决这些实际问题。目前分布式系统是计算机控制系统的主要发展方向。所谓分布式温湿度监控系统是指在整个系统中不存在一个所谓的中心处理系统，而是由许多分布的温湿度控制器组成，每一个控制器连接到中心监控计算机或称主处理器上。由每个子处理器处理所采集的数据并进行实时控制，而由主处理器存储和显示子处理器传送来的数据，主处理器可以向每个子处理器发送控制设定值和其它控制参数。这样做的优点在于低故障率，故障影响面小，易于局部独立控制【1】。 本课题目的是利用已得到广泛应用的以太网改造传统的基于RS485总线的温湿度监控系统，提出一种大范围远程分布式温湿度监控系统。本文所提出的系统采用了模块化的设计方法，可稍加裁减改造为适应多种场合的远程分布式温湿度监控系统。近年来以太网技术取得了很大的进步，包括高速以太网和以太网交换机：高速以太网极大地减少了数据传输的延迟；工业以太网交换机把控制网络分成若干个相互独立的冲突域，不同冲突域之间的节点不会因竞争线路而发生碰撞，从而提高了网络数据传输的可靠性和稳定性。因此，工业以太网代替传统的现场总线控制网络在工业控制中已成为一个技术趋势【2】。 因此，基于以太网的分布式温湿度监控系统的设计与研究，现实意义重大，对工、农业及第三产业的发展有不可估量的贡献，是现行发展和未来发展的大体趋势，具有国际领先水平和科技战略至高地位的重要意义，特别对工业自动化的发展具有领先地位和经济贡献【3】。 设 计（研 究）现 状 和 发 展 趋 势 对温度、湿度的监控最早只是采用人工的方式测量温湿度，由于人工读数的人为误差因素等原因，这种方式不仅检测速度慢，而且精度低，抽样不科学，导致这种测量温湿度的方式不仅效率低，劳动时间长，由于抽样的不具代表性使得监测结果失去其原有的意义，而且不能及时根据实际情况及时控制温湿度。其应用场所也有很大的局限性，工作人员不可能直接测量某些地下设施的表面温度；工作人员如果直接去提取存有炸药、易燃物品等危险品仓库温湿度数据还要承担一定的风险。随着电子技术的高速发展，开始出现温度与湿度传感器代替原始的温度计与湿度计，出现了以单片机为控制核心的监测系统，并可将结果显示在LCD显示器上，单片机可直接监测并控制温湿度。这种方式在很大程度上提高了工作效率，并大大扩展了温湿度监控的应用范围。但其中所采用的温度、湿度传感器直接输出为模拟电压信号，该信号在传输过程中易损耗，影响系统精度，且传输距离较近，需要经过A/D转换芯片才能被单片机接收。每个测试点都需要各自独立的信号线，为了实现多点监测不仅需要成百上千条信号线，还需要多路模拟转换开关电路轮流对多个测试点进行连续监测，从而增加了整个系统的环节，使其难以维护，价格昂贵。 近年来，随着大规模集成电路的发展，为了简化系统设计并降低成本，各科研机构开始致力于相关领域的探索，使得温湿度数据监测数字化、网络化的实现成为可能。新研制的温度传感器采用了半导体集成电路与微控制器必威体育精装版技术，在一个管芯上集成了半导体温度检测芯片、数据信号转换芯片、计算机接口芯片，存储芯片等，除完成温度检测功能外，还可完成预置范围温度、多路A/D转换、温度补偿等功能。由于数字温度传感器直接传出数字量，从而解决了温度信号长距离传输问题及传输过程中因干扰和衰减而导致的精度降低等问题。目前分布式温湿度监控系统是主要发展方向。分布式控制系统是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通讯网络技术、CRT技术、图形显示技术及人机接口技术相互渗透发展而产生的。DCS既不同于分散的仪表控制，又不同于集中式计算机控制系统，而是克服了二者的缺陷而集中了二者的优势。 课 题 研 究 的 主 要 内 容 对现有多种传统温湿度监控系统进行了研究，发现其多采用RS485传输方式，具有控制范围小和布线繁琐等局限性。为构建大规模跨地域的温湿度监控系统，采用将以太网技术与传统温湿度监控系统相结合的方法及软硬件协同设计的思想，研制出了一种模块化可裁减、基于以太网的分布式温湿度监控系统。实践证明，该系统控制范围大且