新型溫濕度自動控制系統的設計與應用

尹飛凰

（河南職業技術學院 電氣工程系，河南 鄭州450046）

1 新型溫濕度自動控制系統

（1）系統框架。現在新型溫濕度自動控制系統的總體設計。在設計時，考慮到成本和準確度等問題，所以減少了監控點，在網絡控制端口上使用RS-422通訊結構，以便于后期追加監控點。在監控點的安置上，設計時考慮到在密閉倉庫中，如果各個監控點的溫濕度偏差不大于2%，那么就達到監控需要的標準。所以在1500m2、高8m的倉庫中放置一個溫濕度傳感器，這樣就可以在一定程度上符合一定的信息要求。降溫除濕設備要看倉庫的大小，規則上是與倉庫內的傳感器多少和倉庫面積大小相結合。通常，一個1500m2、高5m的倉庫使用一臺50kW的空調組做降溫除濕工作（能夠在30分鐘內達到30%的降溫除濕效果），就可以把溫濕度把控在一定的范疇之內。新型溫濕度自動控制系統的控制核心是前臺控制器，其結構屬于一個控制時間、溫濕度的閉合系統。

（2）傳感器。全新的溫濕度自動控制系統的傳感器是某公司共同研發的DS1820半導體溫濕度傳感器，這種傳感器的總線結構是I2C結構，以數字信號來傳輸數據信息，在-50～120℃的環境下，其溫度偏差在0.25℃左右，能夠達到倉庫降溫除濕的標準，系統不需要追加驅動，數據傳輸距離為100m，和現在流行的PT電阻和熱敏電阻比較，有著成本低、便捷等優點，濕度的監測通過高分子濕敏膜，信號經擴大輸出功率為0～10mA電流。

（3）前臺控制器。前臺控制器屬于全新溫濕度自動控制系統的把控中心，所以對其穩定性、實用性等方面具有非常大的影響。通常，系統的穩定性是由各次級系統所控制的，在一連串的系統中，隨著系統的增加，系統就會變得不穩定。即：P（A）=P（A1，A2，A3）=P（A1）P（A2）P（A3）。所以現在的國外控制器對器材的選擇多為DSP和I2C，這樣能夠有效減少系統贅余。但是DSP器材的成本高，所以對于本系統來說是不適合的。但是如果使用低成本的I2C器件，就能夠省出許多的MPU口線，節省了擴展I/O口的電路，縮小PCB板的體型大小，提高容錯率。所以，在設計本系統時，采用了許多的SPI接口芯片。

（4）后臺計算機。計算機是儲備信息數據，實時展示系統狀態的后臺設備，其還要進行網絡工作，能夠全天候運行。所以在設計時選擇了研華586工控機，處理器為P166，內存32M，4GB硬盤和D-LINK網卡。

（5）驅動。由于倉庫運用的50kW的空調組，其對倉庫進行一定降溫處理，因此空調的驅動無法有效的應用控制器進行運作，在這個過程之中，可以借助可控硅體，過程中有接觸器和保護器，能夠有效把控空調組。

2 系統的軟件

（1）第一種控制模式。在倉庫內濕度大于七成時，就要使倉庫做好通風。這個方法是利用通風來做到空氣的流動，達到倉庫內的降溫除濕的需要。這個方法的優勢是高效、低耗，但是也有許多的限制。首先，室外的濕度要低于倉庫內的濕度，其差距要高于5%，這樣才能夠做到對倉庫除濕工作。其次，倉庫內外溫差要小于2℃，這是為了防止水汽因氣溫低造成凝華現象，導致存儲品的品質受損。相反的是，假如室內溫度超過室外溫度的話，室外空氣進入室內后就比較容易出現水汽凝結的情況。最后，室外溫度在28℃以上時，通風很有可能會造成室內溫度上升，打破30℃的室溫限制。

（2）第二種控制模式。在室溫大于30℃或者濕度大于70%時，不符合第一種控制模式時，只能夠用壓縮機做降溫除濕工作。這種控制模式要求準確度在某范圍內，所以采用了較為簡便的控制方法，即脈寬調整。脈寬調整是把監測的數值和限制值相比較，兩者的空間越大，脈沖的寬度就越長，而脈沖寬度就是設備的運行時長。但是壓縮機的啟動頻率不能過高，其間隔為半小時，這就有沖突產生了，若控制表示線波動，溫濕度屢屢過界，造成壓縮機使用頻繁，就會損傷設備。若讓壓縮機長時間運作，使得室內溫濕度長時間處于極低水平，減少壓縮機的開啟，又無法節約能耗。所以，為了維護好設備和降低消耗，系統使用了自適應算法，這種算法可以自動監測倉庫內溫濕度的上升程度，從中計算出壓縮機的運作時長，有效減少壓縮機的開啟，平復溫濕度波動，達到節能降耗的目的。

（3）前臺控制器結構。前臺控制器大體上負責溫濕度信息收集，計算處理結果和使用相關設備，與PC機進行信息交流等。

（4）PC端程序。PC端程序使用VB程序，能夠顯示目前的監控點信息，實時顯示設備當前狀態。例如，鼓風機是否運行，通風口是否打開等。這個程序在WINDOWS95平臺上運行，處理結果使用報表顯示。

3 系統成果及小結

（1）系統成果。此系統研發成功后，已經正常使用了多年，能夠有效的控制住藥品倉庫的溫濕度變化，全天候自動化監控，完善了藥品存儲條件，降低藥品受損的幾率，提高了藥材的存儲量。其溫濕度可以把控在一定的范圍內，通常都是溫度低于40℃，濕度低于80%。

（2）小結。新型溫濕度自動控制系統結合多種功能于一身，做到了倉庫溫濕度的遠程控制和預警，使得溫濕度控制更加科學化，進而為存儲品創造了更加良好的存儲環境。該技術得到過軍隊科技進步獎，在軍中倉庫得到廣泛使用。該系統的用途不僅限于倉庫管理，還能夠用于人工氣候溫房和人工氣候箱中，都能夠有明顯的效果。實際運用證明了新型溫濕度自動控制系統的實用性，擁有成本低，消耗低，使用簡便的優勢，能夠廣泛推廣使用。

［1］王大海.新型溫濕度自動控制系統的設計與應用［J］.電子工程師，2002，（3）:33-36.

［2］董桂芹.紡織廠溫濕度控制的系統方案設計及實現［D］.上海：上海交通大學，2012.

［3］王文新.拱式蔬菜大棚自動控制系統的設計［D］.青島：中國海洋大學，2013.