實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

叢雨 山毓俊

【摘要】 為實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫濕度的集中監(jiān)測，本文設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包含硬件網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和軟件代碼編程，該系統(tǒng)易于部署、方便移植，能夠應(yīng)用于絕大多數(shù)環(huán)境溫濕度監(jiān)測的場合。

【關(guān)鍵詞】 溫濕度檢測;Modbus;TCP協(xié)議;實(shí)時(shí)曲線

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2020.06.018

Abstract： In order to realize the centralized monitoring of temperature and humidity in the laboratory，this paper designs a laboratory environment monitoring system，including hardware network structure and software code programming. The system is easy to deploy and transplant，and can be applied to most environmental temperature and humidity monitoring occasions.

Key words： temperature and humidity detection;modbus;TCP;real-time curve

很多實(shí)驗(yàn)室對溫濕度等環(huán)境條件都有特殊的技術(shù)要求，而有些技術(shù)要求的環(huán)境溫濕度上下限變化比較細(xì)微，很多時(shí)候并不能通過身體感知。有時(shí)候需要同時(shí)對多個(gè)現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行檢測，為此，我們提出建立一套溫濕度環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)來對環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)有三個(gè)目的，或者說要達(dá)到如下三個(gè)效果：

1）獲取實(shí)時(shí)環(huán)境溫濕度，超限及時(shí)報(bào)警、處理;

2）繪制各環(huán)境監(jiān)控點(diǎn)溫濕度實(shí)時(shí)曲線，便于人員觀察、檢測;

3）記錄各時(shí)段溫濕度參數(shù)，繪制各時(shí)段溫濕度曲線，便于出具報(bào)告和追溯。

2 系統(tǒng)編程與實(shí)現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)采集與ModbusTCP協(xié)議

系統(tǒng)選用的溫濕度傳感器采用ModbusTCP協(xié)議，在傳感器和上位機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)。Modbus是MODICON公司于1979年設(shè)計(jì)開發(fā)的一種工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，施耐德公司在1996年推出基于以太網(wǎng)TCP/IP的Modbus協(xié)議：即ModbusTCP協(xié)議。各個(gè)溫濕度傳感器終端作為Server，環(huán)境監(jiān)控服務(wù)器作為Client，按照環(huán)境采樣周期與傳感器建立連接，遍歷各溫濕度監(jiān)測點(diǎn)，讀取溫濕度傳感器溫濕度記錄。以下為該功能的部分實(shí)現(xiàn)代碼

sSQL="select Lab_name，Sensor_ID，Sensor_IP Sensor_name，Conn_setting from t_Sensor_info” Set rs= Conn.Execute（sSQL） ‘從數(shù)據(jù)庫讀取溫濕度傳感器信息

j=0

If Not （rs.EOF And rs.BOF） Then

rs.MoveFirst ‘獲取第一條溫濕度傳感器信息

Do While Not rs.EOF

If Connect_Sensor（rs（“Sensor_IP”）， rs（“Conn_setting”））=1 ‘返回1表示連接成功

Get_wendu_value（）

Get_shidu_Value（）

sSQL2=”insert into T_wendu_table（lab_name，Sensor_name，record_time，Value） values （rs（“Lab_name”）， rs（“Sensor_name”），now（），Get_wendu_value（））” ‘將采集的溫濕度數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫

Conn.Execute（sSQL2）

rs.MoveNext? ‘轉(zhuǎn)到下一個(gè)傳感器

Loop

End If

2.2 實(shí)時(shí)曲線繪制

在進(jìn)行校準(zhǔn)、測試工作時(shí)，我們通常會按照技術(shù)要求記錄一下環(huán)境溫濕度。但實(shí)際上，環(huán)境溫濕度是一直在動態(tài)變化的，而我們沒辦法在記錄上記錄整個(gè)時(shí)段溫濕度數(shù)據(jù)。如果我們能按要求繪制出某個(gè)時(shí)段的溫濕度變化曲線，就可以對我們工作的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行更有效地記錄和表達(dá)。而對環(huán)境監(jiān)控人員來說，溫濕度變化曲線無疑比數(shù)據(jù)表格更直觀。配上各實(shí)驗(yàn)室要求的環(huán)境溫濕度上下限，更方便環(huán)境監(jiān)控人員進(jìn)行監(jiān)控。

本文利用兩張圖片來繪制溫濕度曲線，每次在后臺的圖片中繪制好變化部分，再顯示到前臺，防止圖片刷新產(chǎn)生的閃爍。以下為該功能的部分實(shí)現(xiàn)代碼。

sSQL="select * from T_wendu_table where Record_time> " string（t1） +” and Record_time<”+string（t2） ‘從數(shù)據(jù)庫讀取某個(gè)時(shí)間段內(nèi)各測量點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)

Set rs =Conn.Execute（sSQL）

j=0

If Not （rs.EOF And rs.BOF） Then

rs.MoveFirst

Do While Not rs.EOF

j=j+1

Value（1，j）=rs！Value

If Real_Max

Real_Max=rs！Value ‘最高溫度記錄值

End If

If Real_Min>rs！Value Then

Real_Min=rs！Value ‘最低溫度值

End If

Label9（1）.Caption=Format（Real_Max， "###.0000"）

Label10（1）.Caption=Format（Real_Min， "###.0000"）

Label3（P_index*24+j）.Caption=Format（Value（1，j）， "##.0000"）

Zuobiao_Value（1，j）=Picheight-400-（Value（1，j）-Min_value） /（Max_value-Min_value）*100*StepY

rs.MoveNext

Loop

End If

Picture1（P_index）.Visible=True

P_index=P_index+1

If P_index=2 Then

P_index=0

End If

Picture1（P_index）.Visible=False

refresh_picture（P_index）

rs.Close

Set rs=Nothing

實(shí)際運(yùn)行時(shí)，溫濕度會隨著空氣的循環(huán)、人員的進(jìn)出有一定程度的波動，下圖為利用本程序繪制的實(shí)時(shí)曲線。

上述系統(tǒng)除了用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測，亦可用廣泛應(yīng)用于倉庫、糧庫、武器彈藥庫的環(huán)境監(jiān)控。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 邵婷婷，韋強(qiáng)，肖晟涵.一種基于云平臺的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2020（5）：92-96.

[2] 王濤，王紀(jì)強(qiáng)，趙林.糧倉光纖溫濕度監(jiān)測技術(shù)研究[J].糧油倉儲科技通訊，2019（6）：49-52.

[3] 尹婷婷，沈志勇，韓振華，等.木結(jié)構(gòu)建筑溫濕度在線監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].建筑施工，2019（12）：2242-2249.

[4] 尹婷婷.基于物聯(lián)網(wǎng)的木結(jié)構(gòu)建筑溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)預(yù)警機(jī)制探討[J].建筑施工，2020（3）：458-461.

[5] 謝劍英.一種軍用備件庫房溫濕度監(jiān)測裝置的設(shè)計(jì)[J].電子世界，2019（22）：138-140.

[6] 李重陽，徐勁松.航空彈藥貯存環(huán)境溫濕度遠(yuǎn)程智能監(jiān)測仿真[J].計(jì)算機(jī)仿真，2019（1）：57-60.

[7] 紀(jì)學(xué)鑫.一種新型無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2019（7）：30-33.

【作者簡介】

叢雨（1978-），男，工程師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)信息系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)管理，網(wǎng)絡(luò)安全。

山毓?。?978-），男，高級工程師，碩士，研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)、包括自動化檢測、圖像模擬、圖像識別。