T-CIIA 052-2024 智能化糧庫(kù) 糧食數(shù)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)壓力傳感器法

ICS35.240.99CCSB20IntelligentgraindepotOnlinemonitoringsystemforgrainqPressuresensormetI前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4系統(tǒng)組成 4.1硬件組成 24.1.1壓力傳感器 24.1.2數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備 24.2軟件組成 24.2.1軟件數(shù)據(jù)輸出接口 24.2.2模型控件接口 25技術(shù)要求 25.1外觀要求 25.2功能要求 35.2.7硬件技術(shù)要求 45.2.8軟件技術(shù)要求 45.3技術(shù)指標(biāo) 45.5數(shù)據(jù)采集及通信系統(tǒng) 55.6WEB子系統(tǒng)架構(gòu) 55.7通信服務(wù)子系統(tǒng)架構(gòu) 66試驗(yàn)方法 66.1系統(tǒng)功能檢驗(yàn) 66.2環(huán)境試驗(yàn) 66.3電磁兼容試驗(yàn) 66.4安全性試驗(yàn) 66.5壓力傳感器靜態(tài)性能試驗(yàn) 67設(shè)備安裝 67.1土建條件 67.2檢查驗(yàn)收 67.3設(shè)備保管 67.4設(shè)備安裝要求 68檢驗(yàn)規(guī)則 78.1檢驗(yàn)分類 78.2出廠檢驗(yàn) 78.3型式檢驗(yàn) 79標(biāo)志、包裝、使用說(shuō)明書、貯存及運(yùn)輸 79.1標(biāo)志 79.2包裝 79.3使用說(shuō)明書 79.4貯存 89.5運(yùn)輸 8附錄A（資料性）壓力傳感器布置模型 9A.1房式倉(cāng)、筒式倉(cāng)壓力傳感器的布置模型 9A.2布置模型說(shuō)明要求 9A.3布置模型的建立原則 9附錄B（資料性）糧倉(cāng)儲(chǔ)糧重量計(jì)算模型 10B.1模型計(jì)算精度 B.2模型控件接口定義 本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)信息協(xié)會(huì)提出并歸口。本文件起草單位：北京航天金泰星測(cè)技術(shù)有限公司、中儲(chǔ)糧成都儲(chǔ)藏研究院、航天愛(ài)信諾智慧科技有限公司、杭州安鴻科技股份有限公司、湖北葉威（集團(tuán)）智能科技有限公司、成都比斯特科技有限公司。本文件主要起草人：張弢、史青、李振國(guó)、嚴(yán)曉平、胡坤、陳召安、謝勝利、葉維林、林榮華。1智能化糧庫(kù)糧食數(shù)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)壓力傳感器法本文件規(guī)定了糧食數(shù)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（壓力傳感器法）系統(tǒng)組成、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、設(shè)備安裝、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、貯存及運(yùn)輸。本文件適用于糧食數(shù)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（壓力傳感器法）設(shè)計(jì)、制作、安裝與測(cè)試等。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB4793.1—2007測(cè)量、控制和實(shí)驗(yàn)室用電氣設(shè)備的安全要求第1部分：通用要求GB/T191包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志GB/T6587—2012電子測(cè)量?jī)x器通用規(guī)范GB/T9969—2008工業(yè)產(chǎn)品使用說(shuō)明書總則GB/T13384—2008機(jī)電產(chǎn)品包裝通用技術(shù)條件GB/T15478—1995壓力傳感器性能試驗(yàn)方法GB/T17626電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)JJG882-2004壓力變送器LS1206-2005糧食倉(cāng)庫(kù)安全操作規(guī)程LS1207-2005糧食倉(cāng)庫(kù)機(jī)電設(shè)備安裝技術(shù)規(guī)程3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1糧倉(cāng)壓力傳感器granarypressuresensor用于測(cè)量糧食壓力并輸出電信號(hào)的傳感器，以下簡(jiǎn)稱壓力傳感器。4系統(tǒng)組成系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件一般包括壓力傳感器和數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備；軟件包括軟件數(shù)據(jù)輸出接口和模型控件接口。典型結(jié)構(gòu)如下圖1所示圖1系統(tǒng)組成圖24.1硬件組成4.1.1壓力傳感器壓力傳感器基于變電容原理的傳感器，壓力傳感器外殼為不銹鋼材質(zhì)。當(dāng)檢測(cè)到測(cè)量信號(hào)發(fā)生變化，信號(hào)處理和轉(zhuǎn)換電路檢測(cè)將這一變化轉(zhuǎn)換為數(shù)字壓力信號(hào)輸出。壓力傳感器布置模型參照附錄A。4.1.2數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備是外殼是硬鋁材質(zhì)。可以將壓力傳感器輸出的數(shù)字壓力信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)糧食重量計(jì)算模型，實(shí)時(shí)計(jì)算出糧倉(cāng)儲(chǔ)糧數(shù)量。對(duì)糧倉(cāng)儲(chǔ)糧數(shù)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)監(jiān)管和緊急情況預(yù)警。4.2軟件組成4.2.1軟件數(shù)據(jù)輸出接口糧倉(cāng)壓力傳感器采用RS485協(xié)議。4.2.2模型控件接口顯示倉(cāng)房信息、壓力傳感器部署信息、壓力值、儲(chǔ)量值。糧倉(cāng)儲(chǔ)糧重量計(jì)算模型參照附錄B。5技術(shù)要求5.1外觀要求5.1.1壓力傳感器5.1.1.1壓力傳感器外觀應(yīng)符合圖紙（圖2）要求，銘牌應(yīng)完整、清晰。圖2壓力傳感器外形圖5.1.1.2傳感器零部件應(yīng)完好無(wú)損，緊固件不得有松動(dòng)和損傷現(xiàn)象。5.1.1.3傳感器的外表面不應(yīng)有明顯的凹痕、裂縫和變形。5.1.1.4壓力傳感器外殼為不銹鋼材質(zhì)。5.1.1.5壓力傳感器膜片為不銹鋼材質(zhì)。5.1.2壓力數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備5.1.2.1整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔美觀，便于安裝、維護(hù)。5.1.2.2數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備是外殼是硬鋁材質(zhì)。35.1.2.3數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備的外形尺寸應(yīng)符合圖紙（圖3）要求。5.1.2.4表面色澤一致，并明顯變形、劃痕、永久性污漬，亦無(wú)起泡、腐蝕、毛刺龜裂、脫落等現(xiàn)象，金屬表面不能有銹蝕。5.1.2.5說(shuō)明文字應(yīng)清晰。圖3數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備5.2功能要求5.2.1在線檢測(cè)糧倉(cāng)儲(chǔ)糧數(shù)量通過(guò)測(cè)量糧堆壓力，對(duì)糧倉(cāng)儲(chǔ)糧重量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和動(dòng)態(tài)監(jiān)管。5.2.2儲(chǔ)糧狀態(tài)智能分析與異常預(yù)警實(shí)時(shí)判斷空倉(cāng)、滿倉(cāng)、倒倉(cāng)狀態(tài)，對(duì)異常情況及時(shí)作出報(bào)警。5.2.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、歷史數(shù)據(jù)查詢和網(wǎng)絡(luò)共享功能。5.2.4數(shù)據(jù)顯示具備傳感器壓力、糧倉(cāng)儲(chǔ)糧重量等儲(chǔ)糧數(shù)據(jù)表格與圖形等方式的顯示功能。5.2.5管理權(quán)限設(shè)置向不同的管理者提供相應(yīng)權(quán)限下的數(shù)據(jù)。5.2.6使用場(chǎng)合4用于房式倉(cāng)、筒式倉(cāng)等散裝儲(chǔ)藏糧倉(cāng)，根據(jù)倉(cāng)容選擇傳感器型號(hào)。5.2.7硬件技術(shù)要求測(cè)量設(shè)備硬件應(yīng)符合LS/T1203-20025.2的要求，具體包括計(jì)算機(jī)、元器件、通信電纜和電源電纜、抗干擾、防護(hù)、安全、防爆和工藝等方面的要求。5.2.8軟件技術(shù)要求系統(tǒng)軟件平臺(tái)及應(yīng)用軟件的開發(fā)應(yīng)符合LS/T1203-20025.3的要求。5.3技術(shù)指標(biāo)5.3.1糧倉(cāng)壓力傳感器5.3.1.1量程：0～500kPa。5.3.1.2電源：5V±0.5VDC。5.3.1.3工作溫度：-20℃~+50℃。5.3.1.4為保證糧食壓力測(cè)量精度，傳感器受力面直徑應(yīng)不小于100mm。5.3.1.5測(cè)量誤差：0.5%FS。5.3.1.6單機(jī)功耗：≤10mA。5.3.1.7過(guò)載能力：150%FS。5.3.1.8長(zhǎng)期穩(wěn)定性：能夠連續(xù)工作五年以上，零點(diǎn)漂移不超過(guò)0.3%/年。5.3.1.9信號(hào)輸出方式：采用RS485總線。5.3.1.10接線方式：VCC（紅）；GND（黑）；信號(hào)A（黃）；信號(hào)B（藍(lán)）。5.3.1.11通信地址編號(hào)：從1開始（不間斷）。5.3.2壓力數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備5.3.2.1使用220V交流供電，自帶備用電池（用于外部電源暫時(shí)中斷期間）。5.3.2.2為壓力傳感器提供5.0V直流電源，負(fù)載能力：≥3A。5.3.2.3定時(shí)采集數(shù)據(jù)，采集周期可調(diào)，保證數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定性。5.3.2.4與壓力傳感器的通訊協(xié)議按照5.6。5.3.2.5工作溫度：-40℃~+75℃。5.3.2.6通信距離：控制室到各倉(cāng)設(shè)備通信距離不超過(guò)2km。5.4軟件數(shù)據(jù)輸出接口定義糧倉(cāng)壓力傳感器對(duì)外通信物理層采用RS485協(xié)議（圖4鏈路層和應(yīng)用層采用MODBUS協(xié)議。物理層為RS485，波特率9600，120Ω雙絞線，三線（A，B，GND），外加VCC給壓力傳感器供電。鏈路層采用RTU傳輸模式。圖4壓力數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議5單字符幀為11位（圖5），偶校驗(yàn)：圖5單字符幀格式16位CRC生成多項(xiàng)式：1+x2+...+x15+x16表1內(nèi)部保持寄存器序列0低4BCD碼壓力1數(shù)據(jù)狀態(tài)（4BITS）高3BCD2低4BCD溫度溫度3數(shù)據(jù)狀態(tài)（4BITS）高3BCD備注：一個(gè)寄存器為2字節(jié)。數(shù)據(jù)狀態(tài)：前三位代表數(shù)據(jù)是否正常，000為正常，111為故障。第四位代表數(shù)據(jù)的正負(fù)，0為正，1為負(fù)。讀取寄存器指令：表2請(qǐng)求功能碼1個(gè)字節(jié)0x03起始地址2個(gè)字節(jié)0x0000~0xFFFF寄存器數(shù)量2個(gè)字節(jié)1~125(0x7D)功能碼1個(gè)字節(jié)0x03字節(jié)數(shù)1個(gè)字節(jié)2×N*寄存器值N*×2個(gè)字節(jié)N*=寄存器的數(shù)量表4錯(cuò)誤差錯(cuò)碼1個(gè)字節(jié)0x83異常碼1個(gè)字節(jié)01或02或03或045.5數(shù)據(jù)采集及通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是將現(xiàn)場(chǎng)傳感器所采集的數(shù)據(jù)通過(guò)電纜傳輸給數(shù)據(jù)處理機(jī)，然后經(jīng)數(shù)據(jù)處理機(jī)處理后，數(shù)據(jù)再經(jīng)由電纜傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。5.6WEB子系統(tǒng)架構(gòu)Web子系統(tǒng)包括表示層、業(yè)務(wù)層、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層：表示層：由UI（UserInterface）和UI控制邏輯組成；業(yè)務(wù)層：封裝了實(shí)際業(yè)務(wù)邏輯，包含數(shù)據(jù)驗(yàn)證，事物處理，權(quán)限處理等業(yè)務(wù)相關(guān)操作，是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的核心；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層：是一個(gè)針對(duì)具體應(yīng)用系統(tǒng)的專屬層，它為業(yè)務(wù)層提供與數(shù)據(jù)源交互的最小操作方6數(shù)據(jù)層：為數(shù)據(jù)源提供一個(gè)可供外界訪問(wèn)的接口。5.7通信服務(wù)子系統(tǒng)架構(gòu)通信服務(wù)子系統(tǒng)分為業(yè)務(wù)服務(wù)層、協(xié)議引擎層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、調(diào)度器層、通信服務(wù)層：業(yè)務(wù)服務(wù)層：實(shí)現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)處理及解析，并根據(jù)通信協(xié)議的要求解析數(shù)據(jù)包并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析及處理；協(xié)議引擎層：實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議的實(shí)現(xiàn)及維護(hù)；協(xié)議處理層：使通信服務(wù)器能夠?qū)Χ喾N應(yīng)用層協(xié)議同時(shí)進(jìn)行處理，該層使用有限狀態(tài)機(jī)對(duì)通信協(xié)議的通信過(guò)程進(jìn)行定義；數(shù)據(jù)訪問(wèn)層：負(fù)責(zé)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)；調(diào)度器層：實(shí)現(xiàn)調(diào)度底層通信數(shù)據(jù)和上層的協(xié)議解析及數(shù)據(jù)處理；通信服務(wù)層：實(shí)現(xiàn)底層的數(shù)據(jù)通信。6試驗(yàn)方法6.1系統(tǒng)功能檢驗(yàn)系統(tǒng)功能按照本文件5.2要求逐項(xiàng)對(duì)照檢查，檢驗(yàn)表的制定參照LS/T1203-2002糧情測(cè)控系統(tǒng)8.8。6.2環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的環(huán)境試驗(yàn)方法按照LS/T1203-2002糧情測(cè)控系統(tǒng)8.1。6.3電磁兼容試驗(yàn)設(shè)備的電磁兼容試驗(yàn)方法按照LS/T1203-2002糧情測(cè)控系統(tǒng)8.2。6.4安全性試驗(yàn)設(shè)備的安全性試驗(yàn)方法按照LS/T1203-2002糧情測(cè)控系統(tǒng)8.3。6.5壓力傳感器靜態(tài)性能試驗(yàn)壓力傳感器的零點(diǎn)、滿量程、測(cè)量誤差、過(guò)載能力等靜態(tài)性能的測(cè)定以及工作溫度范圍等按照GB/T15478-1995。7設(shè)備安裝7.1土建條件必要時(shí)，與設(shè)備安裝有關(guān)的土建工程（含設(shè)備預(yù)埋件和預(yù)埋布線管、接線盒等應(yīng)在設(shè)備安裝開始前完成。預(yù)埋件的數(shù)量、位置、幾何尺寸、位置偏差和質(zhì)量，以及預(yù)留孔洞的數(shù)量、位置、尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。7.2檢查驗(yàn)收設(shè)備和材料到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)在規(guī)定期限內(nèi)開箱驗(yàn)收檢查，檢查方法參照LS1207-2005糧食倉(cāng)庫(kù)機(jī)電設(shè)備安裝技術(shù)規(guī)程3.1。7.3設(shè)備保管設(shè)備保管方法按照LS1207-2005糧食倉(cāng)庫(kù)機(jī)電設(shè)備安裝技術(shù)規(guī)程3.2。7.4設(shè)備安裝要求7.4.1糧倉(cāng)壓力傳感器需在空倉(cāng)狀態(tài)安裝。7.4.2去掉壓力傳感器外包裝，根據(jù)裝箱清單及設(shè)計(jì)圖紙，清點(diǎn)壓力傳感器數(shù)量及通信地址。77.4.3檢測(cè)壓力傳感器零壓力輸出（必要時(shí)校零）。7.4.4根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)備安裝技術(shù)規(guī)程，安裝壓力傳感器。7.4.4倉(cāng)內(nèi)壓力信號(hào)以485總線方式傳輸，最終出倉(cāng)電纜為一根電纜。7.4.5鋼管、電纜、電線敷設(shè)應(yīng)符合LS1207-2005中的相關(guān)規(guī)定。7.4.6倉(cāng)外測(cè)控設(shè)備的安裝，應(yīng)符合LS/T1203-2002中7.1的要求。8檢驗(yàn)規(guī)則8.1檢驗(yàn)分類產(chǎn)品檢驗(yàn)分出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)。8.2出廠檢驗(yàn)8.2.1外觀檢驗(yàn)?zāi)苛τ^測(cè)，檢驗(yàn)產(chǎn)品是否符合5.4的規(guī)定。8.2.2性能檢驗(yàn)a)檢驗(yàn)壓力傳感器產(chǎn)品是否符合5.3.1的規(guī)定。b)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與傳輸設(shè)備產(chǎn)品是否符合5.3.2的規(guī)定。8.3型式檢驗(yàn)型式檢驗(yàn)是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的全面考核。檢驗(yàn)項(xiàng)目包括5.3.1、5.3.2中所有項(xiàng)目。型式試驗(yàn)的樣本應(yīng)從出廠檢驗(yàn)的合格批次中隨機(jī)抽取三套進(jìn)行型式試驗(yàn)。8.3.1有下列情況之一應(yīng)進(jìn)行型式試驗(yàn)：a)新產(chǎn)品定型鑒定時(shí)；b)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、材料、工藝、有較大改變，可能影響性能時(shí)；c)正常生產(chǎn)時(shí)，每三年進(jìn)行一次；d)出廠檢驗(yàn)結(jié)果與上次型式試驗(yàn)有較大差異時(shí)；e)產(chǎn)品停產(chǎn)一年后，恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)；f)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)提出進(jìn)行型式試驗(yàn)要求時(shí)。8.3.2判定規(guī)則a)全部項(xiàng)目合格則判定型式試驗(yàn)合格。b)如不合格項(xiàng)目可加倍抽樣，對(duì)不合格項(xiàng)目進(jìn)行復(fù)檢，如仍不合格則判定型式試驗(yàn)不合格。9標(biāo)志、包裝、使用說(shuō)明書、貯存及運(yùn)輸9.1標(biāo)志產(chǎn)品標(biāo)志應(yīng)包括產(chǎn)品名稱、型號(hào)、生產(chǎn)廠家、出廠日期和產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)。9.2包裝產(chǎn)品的包裝應(yīng)符合GB/T13384-2008和GB/T191的規(guī)定，應(yīng)連同合格證和說(shuō)明書規(guī)定的成套附件進(jìn)行包裝。9.3使用說(shuō)明書產(chǎn)品的使用說(shuō)明書應(yīng)符合GB/T9969-2008的規(guī)定。89.4貯存產(chǎn)品應(yīng)貯存于通風(fēng)干燥的室內(nèi)，長(zhǎng)期存儲(chǔ)應(yīng)保留原包裝。9.5運(yùn)輸包裝好的產(chǎn)品應(yīng)適用于車運(yùn)環(huán)境應(yīng)力要求，中途不得受強(qiáng)烈的振動(dòng)和碰撞，長(zhǎng)途運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)注意防潮防水。9（資料性）壓力傳感器布置方法A.1房式倉(cāng)、筒式倉(cāng)壓力傳感器的布置方法房式倉(cāng)傳感器布置如圖A.1所示，筒式倉(cāng)如圖A.2所示，底面壓力傳感器按外圈和內(nèi)圈兩圈布置，外圈壓力傳感器均與側(cè)面墻距離為d>0且dx1m，內(nèi)圈傳感器均與側(cè)面墻距離D為2~3m。每圈傳感器數(shù)量均為6~10臺(tái)，傳感器間距應(yīng)不小于1m。圖A.1房式倉(cāng)底面壓力傳感器布置模型圖A.2筒式倉(cāng)底面壓力傳感器布置模型A.2布置模型說(shuō)明要求系統(tǒng)應(yīng)編制壓力傳感器布置模型說(shuō)明。說(shuō)明中明確壓力傳感器的量程、數(shù)量、在倉(cāng)房中的安裝位置（墻壁或地面）、具體在倉(cāng)內(nèi)的坐標(biāo)尺寸等。應(yīng)使得現(xiàn)場(chǎng)施工人員能夠利用該布置模型，結(jié)合待安裝倉(cāng)房信息，自行設(shè)計(jì)或使用相關(guān)軟件，明確繪制出具體某一個(gè)厫間的壓力傳感器布局圖。A.3布置模型的建立原則a)建立壓力傳感器布置模型時(shí)，應(yīng)從工程實(shí)用角度，遵循以下原則：b)經(jīng)濟(jì)性原則：在滿足測(cè)量精度的同時(shí)，壓力傳感器的數(shù)量應(yīng)盡可能少。c)便