闽浙地区整修厂房温湿度控制系统设计与实现

曾 轩，吴艳顺，李 健，于晓敏，刘利华

（中国人民解放军96630部队，北京102206）

闽浙地区整修厂房温湿度控制系统设计与实现

曾 轩，吴艳顺，李 健，于晓敏，刘利华

（中国人民解放军96630部队，北京102206）

针对部队整修厂房安全要求及所处地区气候特点，设计了一个用于监控、处理、数据记录及数据统计分析的温湿度控制系统。详细论述了系统的总体结构、硬件设计及软件实现，通过研究表明该系统控制有效、可追溯性强、自动化程度高、可扩展性强，能实现可靠的温湿度控制及处理。

厂房；温湿度；控制系统

整修厂房是我军大量储备武器装备的主要维护保养场所，军事装备和相关整修设备从出厂到部队作战或训练使用大多需要在整修厂房进行修理、维护保养或检验试验，以确保其战术技术性能指标能达到相关要求，这就要求在整修厂房期间其技术状态及各部件寿命状态需要进行保持。

从目前闽浙地区气候变化特点来讲，存储过程中影响装备技术状态的主要因素集中在储存环境过热或者过湿。实际上部队整修厂房管理工作的主要重点就是将厂房温湿度控制在（25±5）℃，最大湿度不超过（65±5%）[1]。因此，研究如何增加整修厂房的控温控湿能力，是保证处于整修状态下的武器装备技战术性能的达标的重要前提，具有十分重要的军事意义。

1 整修厂房温湿度控制特点及存在问题

军队武器装备整修厂房是我军作战装备完好率的重要保障，因其特殊的使命任务，一般建造于深山老林或偏远地区。而军队整修厂房建成时间均较早，甚至于大部分都处于上世纪六、七十年代的建筑，那一特殊时期的军事建设大都条块分割、自成体系、过于分散、疏密不均、没有重点、交叉建库、不能互补，其风格及功用对于新时期的军队厂房建设的各项功能改造提出严峻的挑战[2]。

对于厂房的温湿度控制，根据调查，闽浙地区较多处于深山中的厂房均没有实现温湿度的自动化监控，还是采用老式的干湿球温度计来进行测量，通过在厂房留守值班人员，每天固定时间对厂房各点位人工记录的方式来对温湿度进行监控。这种方式虽然实现简单，但存在的缺陷也显而易见，主要有：

（1）信息收集不及时，在两个检查时间段之间有明显的监控盲点；

（2）干湿球温度计监测准确度不高，误差大[3]；

（3）采用人工方式对于重要点位较多的厂房工作量大，任务重，且容易遗漏；

（4）对于温湿度只能实现简单的事后记录，无法实现自动控制及采取相应措施；

（5）温湿度监控的历史数据无法进行统计分析利用，较难形成温湿度走势曲线图，不能提供决策模型。

2 温湿度控制系统的设计

2.1 系统总体结构

整修厂房温湿度控制系统设计满足以下功能要求：

对厂房内不同点位的温湿度数据的进行实时采集。由于军队武器装备不同部件有不同的温湿度存储要求，采用多路温度、湿度传感器对厂房不同房间区域的关健点或者敏感点进行测量，然后对测量的数据进行基本处理、传输和显示，实现厂房内多点位的温湿度监控。

当测定的温湿度数据超标时，即超出设定限定值时，通过相应接口对温湿度调控设备发送指令，记录当前状态并给予报警提示。根据此要求，温湿度监控设备应有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力，并具有简单的接口预留、数据通信、状态记录及存储功能。

由于军队整修厂房大多地处深山之中，厂区分散，监控点多，厂房安全系统高，布线要求严格。本系统采用数字式传感器简化采集过程，低成本高效率的单片机控制器监控温湿度，通过网线传输方式将所采集的数据上传至监控中心服务器，对超出预警值的监控点位进行相关操作控制，确保温湿度控制在适宜范围内。系统总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构

2.2 系统硬件设计

2.2.1 温湿度传感器

温湿度数据釆集是监控系统的根本，传感器是采集的核心部件[4]，其选取的基本原则归纳起来有下面几点：

（1）环境适应性，包括厂房存储装备的性质和配套设备的连接、当前温湿度及相应干扰等；

（2）监控范围，应包含厂房温湿度设计指标并有所余量；

（3）监控灵敏度，对温湿度细微变化的反应敏感度及信噪比要大、监控延迟要小；

（4）监控精确度，输入与输出线性关系好；

（5）安全运行可靠性强，对于长时间运行和复杂环境所引起的性能变化要小。

本系统采用SHT10检测芯片，其芯片体积小、反馈响应快、监测精度高、功耗低，能兼测空气露点、数字化输出[5]，其内部电路如下图2所示。

图2 SHT10内部电路

2.2.2 单片机

单片机整个系统控制的核心，其性能好坏几乎等同于监控系统的整体性能。单片机的核心功能参数为字长、处理速度、功能、容量、资源及工作环境[6]。

本系统控制器采用STC89C52单片机[7]。该单片机密度高，速度快，功耗低，时钟频率范围为0～24 MHZ，含有32个双向输入输出口，包含8个中断，容量256＊8bit，可反复擦写，兼容MCS51指令系统，封装形式有 PLCC（44 pin）和 PDIP（40 pin）两种，本系统采用PDIP（40 pin）封装形式。其内部框图如图3所示。

图3 单片机内部框图

2.2.3 硬件电路

系统硬件电路主要包括电源电路、复位与时钟电路、传感器连接电路和控制联动电路。

电源电路用以给单片机供电，系统中其它设备有各处独立的供电方式，如DTU通过5 V的直流电源供电，配套温湿度调控设备（如大型空调和除湿机）主要通过外接交流电源供电。

复位和时钟电路是单片机中最小系统的组成部分，起着至关重要的作用。复位功能是使单片机内部电路初始化以使单片机从某一确定的状态开始工作，时钟信号由MCS51内部自激振荡产生[8]。

控制联动的功能是在温湿度超标的情况下控制相应配套调控设备进行处理，超标分作四种，即湿度过高、过低，温度过高、过低，因此电路分有四个继电器分别连接加湿器、除湿器、暖风机和冷风机。

2.3 系统软件实现

本系统的管理软件是通过上位机服务器的动态管理软件实现的，各监控点位通过网线与服务器相连，服务器软件根据具体数据采集情况采用相应的控制，各PC终端可以通过访问服务器来了解实时温湿度状态以及查询历史数据，甚至对历史数据进行统计分析以找出其变化规律。

整修厂房温湿度控制系统功能主要包括以下几方面：系统各参数设置（如硬件通讯参数设置，温湿度上下限及刷新周期，角色权限）；温湿度数据的定时采集；数据在监控点位的实时显示；系统的报警及处理；历史记录留存及查询；统计分析。根据所归纳的功能需求，系统设计参数设置模块、数据采集模块、历史数据存储查询统计分析模块、角色管理模块。其功能框图如图4所示。

图4 软件整体设计

系统运行部分界面如下所示，由于单位保密原因，已作一定的处理，见图5、图6.

图5 实时数据监控

图6 历史数据统计

3 结论

本文分析了闽浙地区的气候特点及整修厂房的温湿度控制现状，论述了整修厂房温湿度控制系统的设功能需求，通过对系统的总体结构设计、硬件结构设计、软件实现详细论述，完成了温湿度控制系统研究设计。通过实际检验测试，能够有效完成整修厂房的温湿度监测与控制。

[1]安振涛.军械储存与环境控制[M].北京：兵器工业出版社，1998：192-217.

[2]吴德平.军队后方仓库安全管理系统的研究与实现[D].成都：电子科技大学，2010.

[3]Ken-ichiro YASUBA.A System to Control Greenhouse Air Temperature and Humidityby Adjusting Enthalpy and by Mist Cooling[J].Shokubutsu Kankyo Kogaku，2010，22（1）：29-35.

[4]范兴无，金卫平，高欣宝.温湿度对库存物资质量的影响及对策研究[J].商品储运与养护，2001（5）：37-39.

[5]刘贤锴.特殊库房多点温度检测系统[J].计算技术与自动化，2004，23（4）：58-60.

[6]杨 竞.基于单片机的无尘室监测系统的设计[D].济南：山东大学，2011.

[7]冯显英，葛荣雨.基于数字温湿度传感器SHT11的温湿度测控系统[J].自动化仪表，2006（1）：59-61.

[8]谭 林.基于单片机的温度监控系统设计[J].国外电子测量技术，2009（4）：50-52.

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 轩（1985-），男，北京人，硕士，工程师，从事网络应用领域。