糧倉測溫系統(tǒng)的設(shè)計開題報告.doc

河南科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告題目名稱糧倉測溫系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)號指導(dǎo)教師姓名所學(xué)專業(yè)光電工程職稱教授完成期限一、選題的目的意義糧食是關(guān)系國計民生的重要戰(zhàn)略物資，吃飯始終是人類賴以生存和社會穩(wěn)定的頭等大事。糧食的儲存和保管工作國家和各級政府都十分重視。在糧食儲存和保管過程中溫度對糧食有直接影響，稍有疏忽，溫度過高，就會造成糧食發(fā)燒，給國家和人民造成巨大的經(jīng)濟損失。我國有13億人口，九億多農(nóng)民，保持糧食生產(chǎn)和流通的穩(wěn)定至關(guān)重要。建國50多年來，糧食倉儲和流通設(shè)施建設(shè)取得了很大成績，糧食倉儲規(guī)模比1949年的多750萬噸，增加了二十多倍。目前，我國的糧食加工和存儲單位一般采用大型的鋼板倉或方倉儲存原糧。這些儲糧倉一般高約二十米，直徑達(dá)十米以上。以往管理人員對這種大型糧倉倉內(nèi)溫度的檢測非常困難，一種方法是把放有溫度計的鋼管插入糧食中，過幾個小時，估計糧食溫度與溫度計標(biāo)示的溫度一致后，把鋼管取出并馬上讀溫度值，顯然，這種測溫手段不僅費工費時，而且誤差較大，無法測量糧倉深處的溫度。近幾年，適用于大型糧倉的檢測設(shè)備有了很大一定發(fā)展但現(xiàn)有系統(tǒng)多采用分級式結(jié)構(gòu)，由一臺主機帶數(shù)臺分機組成。這些系統(tǒng)在安裝時，一般把分機按在糧倉的上面，實踐證明，這樣做不僅給安裝和維護(hù)帶來不便，而且分機常因外界環(huán)境的惡劣而無法正常工作。另外，現(xiàn)有系統(tǒng)一般只是提供一個監(jiān)視終端，因此不易實現(xiàn)糧食儲運的自動化管理。本系統(tǒng)就是為克服上述問題而設(shè)計的，并且提高了精確度和穩(wěn)定性。因采用了集中式結(jié)構(gòu)和奪路傳送機制，所以施工和維護(hù)方便，成本低，而且易于進(jìn)一步組網(wǎng)。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來，隨著單片機功能的日益強大和計算機的廣泛應(yīng)用，市場對糧食溫度監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性穩(wěn)定性要求越來越高。為了滿足市場需求，國內(nèi)有關(guān)廠家研制出用溫度傳感器測得溫度信號，單片機和計算機組成的糧食溫度監(jiān)測儀器，因各自配置不同，其測量精度及性能價格也不盡相同。與國內(nèi)相比，以美國加拿大為代表的產(chǎn)糧大國的糧食溫度監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了成熟的地步，高科技數(shù)字式溫度產(chǎn)感器廣泛應(yīng)用于糧食溫度監(jiān)測系統(tǒng)。該傳感器采用了半導(dǎo)體集成電路譽為控制器的最新技術(shù)，在一個管芯上集成了半導(dǎo)體溫度測量芯片，數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換芯片，計算機接口芯片，存儲器芯片等多個功能模塊。除了完成溫度檢測功能外，一些數(shù)字溫度傳感器還可以同時完成預(yù)知溫度范圍報警，多路A/D轉(zhuǎn)換，溫度補償?shù)裙δ?。由于?shù)字溫度傳感器直接輸出數(shù)字量從而解決了溫度信號的長距離傳輸問題及傳輸過程中因干擾和衰減導(dǎo)致的精度降低問題。由AnalogDevice公司生產(chǎn)的AD7418數(shù)字式溫度傳感器，集成了A/D轉(zhuǎn)換器，參考電源，采樣保持器，多路開關(guān)及溫度監(jiān)控報警電路。溫度敏感器件采用帶隙式半導(dǎo)體溫度傳感器（BandgapTemperatureSensor）,具有較好的穩(wěn)定性和精度。該器件可以在片內(nèi)將溫度傳感器的模擬量通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。片內(nèi)具有可預(yù)置的溫度報警寄存器，可以通過外部程序控制來設(shè)定報警的上限溫度和下限溫度，當(dāng)傳感器溫度超出該溫度范圍時，OTI引腳輸出報警信號通知控制系統(tǒng)或直接用于控制。NationalSemiconducor公司生產(chǎn)的LM74數(shù)字式溫度傳感器，集成了帶隙式溫度傳感器，Delta-Sigma型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，并具有SPI/Microwrite兼容總線接口。在傳感器通電工作后，自動按一定速率對溫度進(jìn)行檢測，并在片內(nèi)寄存器中存儲轉(zhuǎn)換的溫度值，可以在任意時刻讀出傳感器的溫度值。LM74的數(shù)模轉(zhuǎn)換器為12位外加符號位，因此在其有效工作范圍內(nèi)可以達(dá)到0.0625攝氏度的分辨率。由于采用了SPI/microwrite兼容總線接口，可以將多個傳感器掛接在總線上，通過片選信號對特定器件進(jìn)行讀寫操作。由美國DallasSemiconductor公司推出的單線數(shù)字化測溫集成電路數(shù)字溫度傳感器DS1820，采用單線接口式，具有超低功耗工作方式，測溫范圍-55125攝氏度，溫度轉(zhuǎn)換值以九位數(shù)字方式串行輸出。微控制器與DS1820僅需一條線，每一DS1820在出廠時已給出了唯一序號，因此同一條單總線上可掛接多個DS1820.DS1820序號值存在ROM中。該系統(tǒng)使用的數(shù)字式傳感器是OPI公司自行設(shè)計生產(chǎn)的，測溫電纜集通訊與承重功能于一體，外表采用高密度聚乙烯材料經(jīng)特殊工藝壓制而成，截面為橢圓形設(shè)計，截面積小，受力合理。其“專家管理系統(tǒng)”不僅能隨時對糧食的溫度加以監(jiān)控，而且還能對外界環(huán)境溫度和相對濕度進(jìn)行檢測，結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史氣候條件，選擇最佳時間控制通風(fēng)機和其他設(shè)備，主動調(diào)節(jié)糧食溫度和濕度，以最小的能耗使糧食得以保存。與外國同類產(chǎn)品相比較，國內(nèi)的糧食溫度檢測系統(tǒng)還有很大差距，系統(tǒng)采用的溫度傳感器的測量精度和靈敏度，溫度傳感器測得的糧食溫度模擬量信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號時產(chǎn)生的誤差，信號在長距離傳輸過程中因干擾和信號衰減導(dǎo)致的精度降低。國內(nèi)電子元器件的制造技術(shù)水平和國外電子元器件的過高價格制約了糧溫檢測系統(tǒng)向更高精度的發(fā)展。因此設(shè)計一種適合國內(nèi)實際情況，滿足當(dāng)前國家倉儲建設(shè)項目要求的糧食溫度檢測系統(tǒng)對改善我國糧食倉儲的落后面貌具有非常重要的意義。三、主要研究內(nèi)容1主要研究工作內(nèi)容主要包含：根據(jù)糧庫的實際情況,確定整個監(jiān)控系統(tǒng)的工作過程.了解溫度對貯藏糧食的影響。設(shè)計溫度監(jiān)控，簽到系統(tǒng)中的測量模塊,數(shù)據(jù)采集模塊，IC卡簽到模塊等，并且掌握溫度傳感器的組成及工作原理。利用匯編語言,Visio對糧庫監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計.對此糧庫溫度監(jiān)控系統(tǒng)在理論上進(jìn)行了誤差分析,證明此系統(tǒng)的測量誤差滿足國家糧食儲備局提出的設(shè)計要求。對糧庫溫度監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行測量精度和穩(wěn)定性的檢驗,并對實際的糧情事例進(jìn)行分析,驗證設(shè)計符合設(shè)計要求。2初步擬定系統(tǒng)總體方案要求：1）溫度傳感器：采用0.5級熱敏電阻傳感器；2）測溫電纜：測溫電纜采用屏蔽電纜，測溫電纜中的傳感器焊接結(jié)實可靠，并做絕緣及防熏蒸處理；測溫電纜采用鋼絲繩加強，鋼絲繩要做防水防熏蒸處理；可應(yīng)用測溫分機，將其置于糧倉倉房處，分機號與倉號相對應(yīng)，每個選號分機可以擴展多個不選號分機：a.單倉測溫：可選擇倉號，檢測查看任意一個糧倉的糧溫情況；也可用鼠標(biāo)直接點擊庫區(qū)平面圖上該倉直接進(jìn)入測溫程序，使操作更為方便直觀。b.多倉測溫：當(dāng)需要查看某一部分糧倉（如一個由多倉組成的庫區(qū)）的糧溫時可選擇這種方式。c.全庫測溫：采用這種方式可瀏覽整個糧庫所有糧倉的糧溫情況。3）測量部分：采用單片機技術(shù)及數(shù)字通訊技術(shù)，在數(shù)字量的輸出端作光隔及防熏蒸處理；4）簽到部分：采用IC卡技術(shù)對糧倉詢查時間和糧情進(jìn)行記錄；再者，糧食倉庫作為倉儲行業(yè)的成員之一，是通過糧食的運進(jìn)，運出等作業(yè)，來完成糧食的儲藏和中轉(zhuǎn)工作。糧庫規(guī)模有大有小，其所包含的糧倉數(shù)量從幾個到幾十個不等，大的糧庫占地方圓幾公里；糧倉形式大致分為房式倉，淺圓倉，磚圓倉，立筒倉，鋼板倉等，倉容量從幾百噸到上萬噸，但不論采用哪種倉型的糧倉，糧食都是散裝儲存的，因此，不同糧食內(nèi)部的溫度呈不均勻分布，所以必須進(jìn)行逐層測量，才能達(dá)到對糧溫全面檢測的目的，以確保糧食安全。本文的糧食溫度檢控系統(tǒng)，是針對有四對直徑15米，總高18.158米，單倉容量1500噸的新型糧倉的，屬中小型吸納庫。通過對該糧庫的了解并結(jié)合“中央直屬糧庫糧情檢測系統(tǒng)技術(shù)質(zhì)量要求”，確定了系統(tǒng)總體設(shè)計方案。3系統(tǒng)的構(gòu)成及功能：本糧庫溫度檢控主要由測溫電纜，測量模塊，簽到電路，信號轉(zhuǎn)換器和上位機五大部分組成。4系統(tǒng)的工作原理糧食溫度檢控系統(tǒng)采用熱敏電阻作為測溫電纜上的溫度傳感器，來感知糧食的溫度。糧倉內(nèi)各個測點的熱敏電阻是在測量模塊的單片機控制系統(tǒng)控制下被循環(huán)介入測量電路，所得的測量信號，經(jīng)過放大電路放大后傳給A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳出，并通過IC卡芯片和時鐘日歷芯片與單片機完成詢查人員的時間，糧溫的記錄。四、畢業(yè)論文（設(shè)計）的研究方法或技術(shù)路線畢業(yè)設(shè)計采取的研究方法：1.查閱有關(guān)書籍，借助于網(wǎng)上數(shù)字圖書館收集資料，對課題進(jìn)行研究分析，形成系統(tǒng)的外部資料，把握國內(nèi)及國外此方面的研究動向和研究理論。2.總結(jié)前人的經(jīng)驗技術(shù)，提出對相關(guān)課題的新意見解，兵役時間的并用實踐的方式加以證明。3.在指導(dǎo)老師的安排幫助下解決困難和問題。4.理論聯(lián)系實際，進(jìn)行并完成課題設(shè)計。5.歸納系統(tǒng)的研究過程，撰寫論文。五、主要參考文獻(xiàn)與資料1張琳娜,劉武發(fā).傳感檢測技術(shù)及應(yīng)用.北京：中國計量出版社，2000.2彭軍.傳感器與檢測技術(shù).西安：西安電子科技大學(xué)，2003.3張靖,劉少強.檢測技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計.北京：中國電力出版社，2002.4葉斌.電力電子應(yīng)用技術(shù)及裝置.北京：中國鐵道出版社，2000.5趙良炳.電力電子技術(shù)與近代電源.中國電源學(xué)會第十屆學(xué)術(shù)年會論文集C，2001.6金如麟，譚茀娃.電力電子技術(shù)基礎(chǔ).上海：上海交通大學(xué)出版社，2004.7黃俊，王兆安.電力電子變流技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2004.8朱蘊璞，孔德仁，王芳.傳感器原理與應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社.2005.9單成祥，牛彥文，張春.傳感器原理與應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社.2006.10章辛良，周勇，載旭涵.微傳感器原理，技術(shù)及應(yīng)用.上海；上海交通