圖書館智能溫濕度控制系統(tǒng)的研究

薛娓娓，馬惠鋮，李娣娜

（延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院，陜西 西安 710100）

圖書館智能溫濕度控制系統(tǒng)的研究

薛娓娓，馬惠鋮，李娣娜

（延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院，陜西 西安 710100）

文章就現(xiàn)階段圖書館溫濕度控制存在的問題，提出了基于無線溫濕度采集的智能溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，采用閉環(huán)控制保證該系統(tǒng)運(yùn)行可靠，在智能化管理和節(jié)能減排方面有一定的實際意義。

圖書館；溫濕度傳感器；ZigBee；無線通信

圖書館在高校里的地位非常重要，一方面，它可以館藏數(shù)量巨大的各類書籍資料；另一方面，它為學(xué)生、教師、科研人員提供汲取知識，提高自身素質(zhì)的場所。現(xiàn)階段各個高校都在積極改善圖書館的軟硬件，增加藏書種類和數(shù)量、補(bǔ)充電子閱覽資源、引入先進(jìn)設(shè)備和系統(tǒng)，實現(xiàn)智能化圖書館。

依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證圖書館藏書和電子資源的保存質(zhì)量時，溫度應(yīng)控制在14℃～24℃范圍內(nèi)，濕度控制在45%～60% RH；保證閱讀者舒適閱讀環(huán)境時，溫度應(yīng)控制在22～25℃范圍內(nèi)，濕度控制在40%～60% RH?，F(xiàn)階段圖書館溫濕度調(diào)節(jié)主要由圖書館工作人員控制中央空調(diào)來實現(xiàn)，該方式存在過多的個人主觀因素，使得整體溫濕度控制效果不理想且資源浪費嚴(yán)重。

針對現(xiàn)階段圖書館溫濕度控制中存在的問題，文中給出基于無線溫度采集的智能溫濕度控制系統(tǒng)，并引入閉環(huán)控制系統(tǒng)使系統(tǒng)運(yùn)行可靠，真正實現(xiàn)圖書館溫濕度智能控制。

1 智能溫濕度控制系統(tǒng)

智能溫濕度控制系統(tǒng)框圖如圖1所示，由分布在藏書區(qū)和閱讀區(qū)內(nèi)的溫濕度采集模塊、協(xié)調(diào)器模塊、PC上位機(jī)、控制器模塊和中央空調(diào)組成。溫濕度采集模塊將分布在各點的溫濕度信息采集并以ZigBee方式傳送至協(xié)調(diào)器模塊，協(xié)調(diào)器模塊一方面將實時采集來的信息以RS232總線方式傳送給PC上位機(jī)用于實時顯示，一方面根據(jù)PC上位機(jī)送來的數(shù)據(jù)處理后以ZigBee方式傳送給控制器模塊控制中央空調(diào)的工作狀態(tài)，整個系統(tǒng)實現(xiàn)了閉環(huán)控制，可靠性高。

圖1 溫濕度控制系統(tǒng)框圖

1.1 溫濕度采集模塊

溫濕度采集模塊框圖如圖2所示，溫濕度傳感器選用奧松電子的AM2302，能同時采集溫度和濕度信息并數(shù)字化后單總線輸出，電路設(shè)計簡單，可用其系列傳感器DHT11或DHT12替代。選用TI公司的CC2430芯片作為無線通信模塊，該芯片在單個芯片上整合了ZigBee射頻前端、內(nèi)存和微處理器，使數(shù)據(jù)以ZigBee方式傳送至協(xié)調(diào)器模塊。

圖2 溫濕度采集模塊框圖

1.2 協(xié)調(diào)器模塊

協(xié)調(diào)器模塊框圖如圖3所示，選用宏晶科技增強(qiáng)型51單片機(jī)STC12C5A60S2系列，運(yùn)行速度快且?guī)в须p串口，連接串口1通過電平轉(zhuǎn)換器接PC上位機(jī)，連接串口2至無線通信模塊。

協(xié)調(diào)器模塊接收從傳感器模塊采集來的數(shù)據(jù)，處理后以RS232總線方式傳送給PC上位機(jī)顯示，為實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時準(zhǔn)確顯示，要求協(xié)調(diào)器有很高的運(yùn)行速度，所選單片機(jī)能滿足要求。其次就是接收控制者通過PC上位機(jī)傳來的控制信號，對信號進(jìn)行處理送給控制器模塊，實現(xiàn)溫濕度的個性化定義及報警參數(shù)的設(shè)置等，處理后通過無線通信模塊以ZigBee方式送到控制器模塊，調(diào)節(jié)中央空調(diào)的工作狀態(tài)。

圖3 協(xié)調(diào)器模塊框圖

1.3 控制器模塊

控制器模塊框圖如圖4所示，控制器模塊仍用TI公司的CC2430芯片作為無線通信模塊，以ZigBee方式接收從協(xié)調(diào)器模塊送來的數(shù)據(jù)并傳送至執(zhí)行器。執(zhí)行器和中央空調(diào)相連接，通過接收來的數(shù)據(jù)完成電磁繼電器的動作，進(jìn)而自動調(diào)節(jié)中央空調(diào)的開和關(guān)、制冷或制熱、加濕或去濕等操作，實現(xiàn)溫濕度智能控制。

圖4 控制器模塊框圖

1.4 PC上位機(jī)、中央空調(diào)

PC上位機(jī)上建立友好的人機(jī)交互界面，一方面顯示協(xié)調(diào)器模塊送來的溫濕度信息，進(jìn)行實時監(jiān)測并顯示；另一方面提供簡單易操作的交互界面，使操作者根據(jù)特殊情況設(shè)置溫濕度范圍，并能將數(shù)據(jù)通過協(xié)調(diào)器模塊送至控制器模塊管理中央空調(diào)的工作組態(tài)。VB程序設(shè)計語言在界面設(shè)計功能上優(yōu)點突出，開發(fā)流程簡單，技術(shù)成熟，適合本系統(tǒng)PC上位機(jī)系統(tǒng)軟件的開發(fā)。

系統(tǒng)中的中央空調(diào)里有常規(guī)的中央空調(diào)組，主要完成溫度控制，完成制冷制熱去濕的選擇；還有加濕器組，和中央空調(diào)結(jié)合實現(xiàn)濕度控制。

2 結(jié)語

智能溫濕度控制是圖書館智能化的一個重要標(biāo)志，不但能體現(xiàn)館藏水平，還能在節(jié)能減排工作上取得一定的效果。文中強(qiáng)調(diào)圖書館在高校中的地位，闡述現(xiàn)階段圖書館溫濕度控制存在的問題，給出基于無線溫濕度采集的智能溫濕度控制系統(tǒng)。由于采用了閉環(huán)控制保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠，其在智能化管理和節(jié)能減排方面有一定的實際意義。

[1]孟朝陽.紙張老化檢驗的新方法[J].檔案與建設(shè)，2009（12）：13-15.

[2]朱懷寧.圖書館內(nèi)溫濕度的控制[J].中華醫(yī)學(xué)圖書館情報雜志，2003（6）：25-27.

[3]顧潔.基于單片機(jī)的圖書館溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].長春師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2014（2）：37-39.

[4]曹應(yīng)明.基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的圖書館濕度監(jiān)測系統(tǒng)[J].工業(yè)控制計算機(jī)，2014（8）：72-73.

[5]昌凱.圖書館溫濕度智能控制系統(tǒng)研究與設(shè)計[J].計算機(jī)科學(xué)，2014（11）：436-439.

[6]溫超.基于ZigBee的圖書館無線溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].青島大學(xué)學(xué)報（工程技術(shù)版），2016（6）：27-31.

Research on intelligent temperature and humidity control system of library

Xue Weiwei, Ma Huicheng, Li Dina
（Xi’an Innovation College of Yan’an University, Xi’an 710100, China）

Aiming at present temperature and humidity control problems of library, this paper puts forward a design scheme of intelligent temperature and humidity control system based on wireless temperature and humidity acquisition, closed loop control method is adopted to ensure the reliable operation of the system, has a certain practical meaning in the aspects of intelligent management and energy saving and emission reduction.

library; temperature and humidity sensor; ZigBee; wireless communication

項目名稱：延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院教學(xué)科研培育項目；項目編號：2016JXKY-21。

薛娓娓（1982— ），女，陜西咸陽，講師；研究方向：電子技術(shù)，單片機(jī)應(yīng)用。