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无线传感器的应用

无线通讯方式的温湿度传感器在各种库房温湿度测量中的应用

关键词：无线温湿度传感器、数据采集系统、温湿度记录

仪

摘要：本文主要阐述无线温湿度传感器在卷烟厂烟叶仓库的

典型应用

1 概述

无线通讯方式的温湿度传器（WOW）是美国PointSix公司

新一代高精度数字式传感器。

与在线式温湿度传感器相比较，有如下优点：

1) 无线温湿度传感器的安装位置没有任何限制摆放灵活且

无须布线。（在无线电通讯范围内MAX=215米）

2) 无线温湿度传感器采用防水设计可以应用于非常潮湿的

环境。

3) 无线温湿度传感器的安装和维护非常简便。

4) 减少了电缆使用量，降低了系统成本、提高了系统的可*

性。

5) 如果库房翻新，无线温湿度传感器不存在连接电缆问题

可以随意拆卸，不存在重复投资问题。

6) 系统可以很方便的与空调机的自动控制系统连接。

7) 无线连接方式是当今传感器发展的一个主要趋势。

2需求分析

对于军械弹药库、粮库、博物馆、资料馆、烟叶仓库以及各种仓库来说，库内的温湿度控制直接影响着库内存储物品的品质。因此，要对库房进行严格的温湿度控制，以便达到存储物品所需的最佳存储环境，保证其不因长期的存放而变质、失效甚至霉变。而使用无线温湿度传感器的监控系统，则使库房温湿度监控上升到一

个新的台阶。

3 系统设计指标

1) 可*性高，可以常年不间断运行。

2) 系统维护简单、使用方便。

3) 自动化程度高，可以进行温湿度的自动控制。

4) 除中控室可以显示所有参数外，每个监测点可以增加现

场温、湿度显示。

4 系统基本功能

1）自动监测全部传感器的测定值，并实时显示在计算机屏

幕上.

2）曲线功能: 提供实时、历史趋势图、对环境的温度、湿

度甚至存储物品内的温度的变化用曲线显示在屏幕上.

3）报表功能: 按用户要求输出报表，打印温湿度变化的记

录数据和曲线.

4）传感器参数修改功能: 通过通讯网络对网上的传感器中

的参数进行修改、设定

5）网络化的科研管理功能: 系统具有在现有硬件平台上，将温度、湿度等数据通过Internet网络实时传递到相关部门实现网

络化研究的功能。

5 系统方案

5.1数据采集方案

根据库房温湿度控制的要求，温湿度控制及监测采用新一代无线数字式环境温、湿度监测仪WOW-THL和新一代离线式温、湿度记录仪ILogger-THT。WOW-THL与PointSix研发的HA8-WOW 设备配合使用，可实现库内的多点温、湿度24小时实时自动监控。离线式温、湿度记录仪ILogger-THT可在库中对需重点进行温湿度控制的产品进行24小时温、湿度实时监测和记录。具体方案如下：根据库内部结构及布局特点，以10000平米的库房为例，在库内设置若干个WOW-THL温湿度监测点，这些监测点将根据实际情况，进行设置点优化选择。监测点优化设定的原则是：

1) 监测点应优先设置在库中远离通风机和空调机送风口位

置或通风效果不好的位置；

2) 监测点在库内分布尽可能均匀，确保对整个库房内温湿

度的有效监控；

3) 监测点应根据库中温湿度的实际情况进行合理布置。如在*近天花板位置和天花板上温度一般较库内其它位置较高，应考虑布置一定数量的监测点。在*近地面的墙面上湿度较大，也应有

一定的监测点；

4) 监测点位置以不影响库中存储物品的码放和运输为原

则；

5) 无线温湿度传感器还可以放置在存储物品内，测量物品

内的温湿度。

每个WOW-THL监测的温湿度信息通过HA8-WOW接收器接收，这些信息由HA8-WOW通过1-Wire网络与中央控制计算机连接，由中央控制计算机对所有监测数据进行判读和分析，并形成各个监测点的温湿度监测历史趋势图。如果发现某个或某几个温湿度监测点的温湿度出现异常，中央控制计算机将对发生异常的监测点位置进行判断，通过优化计算确定哪台通风机或空调机工作异

常。优化计算的原则是：

1) 确保温、湿度异常在最短时间内得到控制；

2) 选择控制距离发生温、湿度异常最近的通风机或空调机

工作。

在库内固定监测点进行温湿度监测的同时，对于某些需重点进行监测的监测点还可以进行重点监测。具体措施是采用离线式温湿度记录仪ILogger-THT。将离线式温、湿度记录仪ILogger-THT 安装在需要监测的位置，ILogger-THT将按照事先设定的时间间隔，

定时进行温、湿度测量并记录在ILogger-THT自带的Ibutton信息纽扣上，管理人员可定期将ILogger-THT记录在Ibutton信息纽扣上的温、湿度测量结果下载到中央控制计算机上。中央控制计算机将下载数据整理并形成分析报告和监测点的温、湿度历史趋势图。

关于库内通风机和空调机控制，如果库中通风机和空调机的自动控制系统已经建立，那么仅需将中央控制计算机的控制信号传给该系统即可。如果库中通风机和空调机的自动控制系统未建立，可采用智能控制器实现中央控制计算机对通风机和空调机的自动

控制。

5.2系统组成

库房温湿度控制系统由中央控制计算机、无线通讯网络、基于无线通讯方式的高精度数字式环境温湿度传感器—WOW-THL、H A8-WOW主机适配器、离线式温湿度记录仪ILogger-THT、通风机

智能控制器六部分组成。

5.3性能参数

5.3.1 WOW-THL无线温度传感器

WOW-THL无线温度传感器是依*电池驱动的数字式温度传感器，内置微处理器无线频率为418 MHz.通过FCC认证的无线传

输器。

1）主要特点：

·具有64位ID

·采用直接数字式传感器技术

·接收范围最远可达215米

·传输比率从10到255秒

·可同时有100个传感器一同工作

·电池可工作2到5年

·体积小（4×5×1.5厘米），ABS外壳

·防水，适应于潮湿环境

·ID和温湿度传输数据带CRC16校验

2）性能参数：

·安装电池后存放时间在静止模式下可存放5年

·尺寸4W X5 H X1.5 D (厘米)

·质量42.5克

·存储温度-40到70摄氏度

·工作温度-40到70摄氏度

·传输状态下电池寿命在CR2032下2-5年并且传输周期

为10～255秒

·传输状态下电池寿命(备用电池) 备用电池下可工作3-7

年且传输周期为10～255秒

·电池CR2032 三伏锂电池或3.6伏锂电池

·FCC 鉴定FCC ID: M5ZWOW

5.3.2 HA8-WOW

HA8-WOW是ASCII码RS232或RS485 至1-Wire网络、内置无线频率为418MHz接收器的主机适配器。新型的HA8-WOW

可以覆盖直径215米的仓库面积。

HA8-WOW是RS232 或RS485到1-Wire网络的接口，该接口提供了一个为内置控制器和基于DOS应用的ASCII码指令集，用来与iButton的1-Wire网络设备和无线传感器相匹配。

主要特点：

·支持1-Wire网络的ASCII码指令

·内置418MHz无线接收器

·从无线传感器上接收、解码和校验每个无线信息包

·为有线产品自动提供灵巧的插拔接口

·采用基于1-Wire的CAT-5网络可连接至600米远和100

个设备

·每个主机串口支持26个主机适配器

·波特率从600至115K可选择

·适配器地址从1～26可选择

·具备RJ－11连接器和连接RS232/RS485接口电缆

·支持Touch Memory文件格式

·自动对TMEX生成和CRC16校验

·模块模式指令支持所有1-Wire网络功能

·超过27 kV的ESD保护（IEC801-参考模式）

5.3.3离线式温湿度记录仪ILogger-THT

离线式温湿度记录仪ILogger-THT包括：ILogger-THT测试仪、时间校准信息钮DS1994、温、湿度记录信息钮DS1996。

ILogger-THT测试仪的主要功能及特点是：

·可进行相对湿度和温度测量

·相对湿度和温度可采用NIST校准

·每个ILogger-THT具有唯一的64位电子序列号，每条温、湿度记录带有时间和日期标记，便于计算机管理和数据分类记录

·内置可更换的锂电池，可以持续使用2年

·采用LED操作指示器，方便使用及操作

·可采用墙壁安装或表面安装，便于安装

5.3.4通风机智能控制器

采用目前国际上先进的开放标准技术LonWorks网络控制

技术和设备。它具有下列特点：

·功能强大的神经元芯片：LonWorks的技术核心——神经元芯片（Neuron Chip）内含三个8位的CPU，分别完成LonTalk

协议的各层定义。

·网络传输介质多样：可支持普通双绞线、同轴电缆、电力线、光纤、红外和无线方式等，并且多种介质通过不同的路由器可

以在同一网络中混合使用。

·网络拓朴结构自由：可为总线型、星型、环型或自由拓朴。

自由拓朴使得网络设计和施工更灵活方便。

·网络容量最大：一个网络中节点数可达32000多个，这是目前控制技术能实现的最大容量。

·网络距离长：78KBPS双绞线总线型结构时，不加中继器或路由器时的网络长度可达2700米。

·传输速率高：双绞线通信速率为78KBPS或1.25MBPS。

·系统运行可*：与传统控制系统的单一主机的主从式结构不同的是，LonWorks是一种对等网络，节点间能直接对等通信实现自动闭环控制，监控PC机也不再是系统主机而是一个功能更强大的节点，网络中可以有多个监控机作系统备用、多点监控管理。

·网络变量方式通信：网络通信采用了“网络变量”这一全新的方式，增加了通信的可*性，也使网络通信的设计简化成为参数

设置。

·标准化的通信协议：LonWorks的通信协议——LonTalk符合国际标准化组织（ISO）定义的开放系统互连（OSI）模型，实现

其全部七层网络功能。

5.3.5监控计算机

·主机选用标准的“奔腾”工业控制计算机

·PENTIUM III 800

·256M RAM；30G 硬盘

· 20 ’CRT；

·打印机

·多媒体套件；通讯接口

5.3.6软件配置

·中文WINDOWS NT 4.0 SP5

·INTOUCH 7.1工业组态软件、DDE通讯协议

·MICROSOFT EXCEL 电子表格软件

5.3. 7环境参数

·温度：-20℃～+40℃

·湿度：< 85 % （25℃）

·交流电压：380V AC

·地线：信号地接地电阻< 4 欧姆

5.3.8上位机软件性能

选用国际上市场占有率占第一位的第三代面向对象的工业组态软件－WONDERWARE公司的INTOUCH工业组态软件。我们在实际使用中认为该软件有如下优点：

·中文WINDOWS平台，彻底解决了汉化问题。

·符合计算机系统的发展趋势。

·软件开发直观、易懂，便于用户二次开发和系统集成。

·采用标准数据格式，与MICROSOFT公司的EXCEL电子表格软件共享数据，用户可以方便地开发自己的管理软件。

6 方案可行性及效益分析

库房无线温湿度自动控制系统方案是在目前库房在线温湿度自动控制系统技术方案基础上进行改进的项目，对其可行性分析

如下：

1) 温湿度控制系统采用美国PointSix公司无线高精度温湿度监测仪WOW-THL和离线式温湿度记录仪ILogger-THT，监测仪具备测量精度高，测量精度稳定性好，测量可*性高，可进行24小

时不间断测量等特点。

2) 采用无线通讯方式的高精度数字式环境温湿度传感器，

能取得更加显著的经济效益。

对采用该温、湿度自动控制系统的效益分析如下：

1) 库房温、湿度自动化控制系统将实现库房温湿度监控的自动化，这对提高库房温湿度监控的可*性，实现库房管理的科学化具有重大意义。特别是对于军械库、粮库和博物馆而言，温湿度自动控制系统将是确保存储物品质量的重要保证。

2) 库房在较小的经费投入下，经过一定技术改进，实现无

线温湿度监控，可将其管理水平提升到一个新台阶；

3) 该自动控制系统具有良好的可扩展性，在中央计算机建立后，今后可通过计算机网络或电话线实现多个库房的统一监控和管理，真正做到了“一次投资，长久收益”。

总之，该库房温湿度自动控制系统的建成将对库房管理的现

代化起到一定的推动作用，并具有良好的经济效益。

无线温湿度传感器与普通温湿度传感器性能和价格比较

比较项目普通的在线方式无线通讯方式

系统精度低系统精度=传感器精度*变送器精度*巡检仪精度（普通的在线方式传感器采集的温湿度数据传递到计算机时，必须通过三次模拟量到数字量的信号转换过程，而每次转换都肯定产生精度误差，所以，最终有效数据结果精度低、误差大）高系统精度=传感器精度（传感器只通过一次模拟量到数字量的信号转换过程，在随后的数据传送中就是不存在转换精度问题的数字信

号）

技术先进性已经使用了将近20年的通用技术21世纪初的

最新的无线通讯产品

可*性低（因为有接线，所以存在电缆不通—被耗子咬断、老化、接线端子松动等潜在的故障隐患）高（因为没有接线，所有元器件全部密封在一层防水涂料中，可以应用于非常潮湿的环

境）

安装方式复杂（需要走桥架、布线、配电）简单（无线

通讯方式，高效锂电池供电）

工程施工量大小

可替换性差好

可维护性差好

使用寿命一般（即使该库房不使用，传感器仍安装在现场）

长（该库房不使用，可以把传感器轻松地取下，停止其工作，存

放到环境好的备件库内）

重复使用性难（拆卸不方便）容易（只要传感器在使用

精度范围内，就可以在不同的地点、不同的项目中重复使用）投资成本一次性投资成本高（不管该库房是否马上使用，

都必须一次性布线、安装传感器）一次性投资成本低（无线温湿

度传感器可以按实际使用量购买）

价格比较单个传感器价格低（如果要真正完成数据采集还

需要配置变送器、巡检仪、电缆、桥架、阻燃管等辅助设备）单

个传感器价格高（综合考虑系统各方面因素，系统总投资效益高）

2005-06-08 10:07

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