リモート温度と湿度のリアルタイム監視システム：インテリジェントな環境監視ソリューション

Abstractの概要

本稿では、リモート温度湿度リアルタイム監視システムの技術アーキテクチャと実現スキームについて説明する。このシステムは、近代的な計測制御技術、統合されたセンサーネットワーク、インテリジェント制御プラットフォーム、リモート通信モジュールに基づいており、バス型、モジュラー監視システムを構築し、環境パラメータの正確な収集、リアルタイム伝送、インテリジェント分析とリモート制御を実現し、工業生産と家庭生活のための効率的で信頼性の高い温度と湿度管理ソリューションを提供します。

1.現代の計測技術の発展背景

従来の試験技術は静的測定に焦点を当てており、情報化社会における動的パラメータのリアルタイムモニタリングのニーズを満たすことができません。電子技術、半導体、コンピュータ技術の成熟に伴い、現代の計測制御技術は、高精度、高感度、高応答速度の連続測定と自動制御を実現しています。

完全な近代的な制御プロセスは5つのコアリンクを含む。情報の収集（センサー）、情報の変換伝送（中間ユニット）情報処理の分析（コンピュータソフトウェア）情報表示レコード（周辺機器）情報調整の制御（実行装置）。コンピュータ技術と試験技術の深い統合は、あらゆる側面に革命的なブレークスルーをもたらし、計測制御技術を新たな発展段階に押し込みました。

II.システム構成

2.1コアコンポーネントの説明

システムはバス構造とモジュール設計を採用しており、各コンポーネントは独立して動作し、柔軟にネットワークできます。

1)温湿度コレクタ：温度感度抵抗と高分子湿度感度コンデンサを採用し、高精度の温度湿度測定を実現し、インテリジェント自動校正をサポートします。

2)コントローラーは：短絡保護と耐雷モジュールを備えた監視プラットフォームのコマンド、正確な制御アクチュエータの開始と停止、。

3)執行機関は：ヒーター、冷凍機、加湿機、除湿機などの環境調整機器を含みます。

4)監視プラットフォーム：システムコアハブ、コレクタとホストコンピュータを接続します。リアルタイム時間、チャンネル番号、温度湿度値、機器状態（換気/ポンプ/故障など）を液晶表示し、32個の測定ヘッドアクセスをサポートし、パワーダウン保護機能を備えています。

5)通信モジュール：RS 232、RS 485バスまたは電源キャリア通信をサポートし、プラットフォームとホストコンピュータ間のデータリンクを実現します。

6)コンピュータ管理コントロールセンター：マルチプラットフォームデータのリモートリアルタイム監視、表と曲線の形で表示され、特別な色の警告を超えています。履歴データを保存し、クエリ、分析、エクスポートをサポートします。

3.システムの主な特徴

1. バスの構造：ビルディングブロック構成、複数の測定制御器がケーブルを共有し、測定制御ポイントを柔軟に拡張できます。
2. LCDディスプレイ：リアルタイム表示時間、温度湿度データ、状態情報及び設定値
3. パワーダウンメモリ内蔵バックアップバッテリ、システムパラメータとデータは停電保護機能を備えています。
4. マルチプロトコル通信RS 232/485、電力キャリアなどの有線通信モードをサポートします。
5. セキュリティの保護：過熱保護装置+落雷防止モジュール、システムのセキュリティ運転を確保
6. メンテナンスが簡単：モジュラー設計、拡張性、便利で迅速なメンテナンスとネットワーク
7. リモートアクセス：コントロールセンターのコンピュータネットワークにアクセスでき、遠隔集中管理を実現する

四、遠隔計測制御端末技術の特徴

遠隔計測制御端末（RTU）は現場の核心設備として、以下の技術的優位性を有する：

• 広電圧電源供給：7 V ~ 30Vの広い入力範囲、複雑な電源環境に適応
• マルチインターフェイス構成：RS 232、2ウェイRS 485、6ウェイ12ビットADアナログ入力（0-30V/4-20mA）、6ウェイリレー出力、4ウェイカプラIO制御をサポートする
• 大容量ストレージ1Mbit ~ 64Mbit SPI-Flashを内蔵し、長時間ローカルデータストレージをサポート
• 正確なタイミング。内蔵RTCリアルタイムクロック、パワーダウン自動タイミング、タイミングウェイクアップをサポート
• 低消費電力設計効率的な電源管理、消費電力の厳しいシーンに適し、持続時間を延長
• プロトコルの互換性標準Modbusプロトコル（ASCI I/RTU/TCP）とカスタムプロトコルをサポートし、アクティブリターンをサポートするスレーブモード。
• 多変量伝送GPRS/4 Gモバイルネットワークとイーサネットデュアルモード通信をサポート
• GPRSモード6台のサーバー同時接続、固定IP/ドメイン名解決/APNプライベートネットワークアドレス指定、SMS構成とウェイクアップをサポート
• Ethernetモード：10/100Mbps適応性、TCP/UDP/PPP/ICMP/DNS/FTPなどのプロトコルをサポートし、ウェイクアップネットワークとリモートファームウェアアップグレードをサポートします。

V.イーサネット通信技術の応用

イーサネットは、最も広範なローカルエリアネットワーク技術として、システムにおいて重要な役割を果たします。

• 技術の成熟度10Mbps同軸ケーブルから100Mbps/1000Mbpsツイストペア/光ファイバ技術まで、スイッチング技術は絶えず革新され、ローカルエリアネットワークの絶対的な主流となっています。
• 広く使われる：オフィスオートメーション、証券、キャンパスネットワーク、産業制御システムなどの分野をカバーし、統合配線システムと完璧に互換性があります。
• コストメリット製品の工業化度が高く、市場競争が十分で、エンジニアリングコストが低い（スマートコミュニティは1世帯あたり約600-800元のコストを増加させる）。
• 安定したパフォーマンス：完全に成熟した技術、技術的リスクなし、リアルタイム、安定した信頼性の高いパフォーマンス

監視システムでは、イーサネットモジュールは高速データアクセスを実現し、大規模なデータ伝送に適しており、ノード数は理論的に無制限であり、プロトコルは深くカスタマイズすることができ、ローカルおよびリモートパラメータ設定とファームウェアアップグレードをサポートします。

六、ソフトウェアシステム設計アーキテクチャ

システムソフトウェアの採用分散型マスター·スレーブ·アーキテクチャ上位コンピュータ監視ソフトウェアと下位コンピュータ組み込みプログラムに分かれています。

• トップマシンリモート監視、データ分析、履歴保存、異常警報、システム構成を担当
• 下位マシン。リアルタイムデータの収集、処理、表示、アップロードを担当

シリアルポートまたはネットワーク通信を介して、完全な制御ループを形成します。

七、上位コンピュータ監視ソフトウェア機能

マスターコンピュータソフトウェアはモジュール化設計を採用し、コア機能は以下のとおりです。

1. シリアル通信：通信パラメータを設定し、下位機との安定した接続を確立する
2. 3 Dビジュアライゼーション：3 D立体図、曲線トレンド図、データテーブルの3種類の表示方法を提供し、環境状態を視覚的に提示します。
3. データストア：リアルタイムデータ（最大/最小/平均値を含む）は、ユーザーが設定した間隔でデータベースに保存され、テキストファイルへのエクスポートをサポートします。
4. スマート·クエリー：時間、チャネル、数値範囲などの条件によるリアルタイムおよび履歴データの照会をサポートし、トレンド曲線を生成します。
5. レポートの印刷リアルタイムおよび履歴データレポートのオンデマンド印刷
6. 異常警報です。温度超過時の音響·光アラーム、柔軟な閾値設定をサポート
7. システムの設定：ユーザーは測定間隔、アラームの上限と下限、保存間隔、ログイン権限などのパラメータを設定できます。

ソフトウェアはメインプログラム、受信割り込み、表示サブルーチン、データ転送の4つのコアモジュールを含み、システムの安定動作を保証します。

八、下位机プログラム

リアルタイム監視とタスク分解メカニズムを採用した下位マシンソフトウェア：

• 監視モジュール：アラーム処理、制御意思決定、情報表示、コマンド処理、パラメータ設定、情報出力の調整
• コアモジュール：メインプログラム、データ収集サブプログラム、データ処理サブプログラム、データ送信サブプログラム、表示サブプログラムを含む

ワークフロー：メインプログラムは循環的に各サブプログラムを呼び出し、収集モジュールはタイミングでセンサデータを読み取り、処理モジュールはフィルタリングと校正を行い、送信モジュールはプロトコルに従ってパッケージ化してアップロードし、表示モジュールはLCDパネルを駆動してリアルタイムに提示する。割り込み機構は、ホストコマンドを受信すると迅速な応答を保証します。

IX.システム応用価値と概要

長距離温度湿度監視システムは、長距離通信の重要な技術的問題を解決し、センサ特性をシステム的に分析し、点、線、面、立体の4つの測定構造をまとめました。制御戦略はSmithファジィ複合制御アルゴリズムを採用し、複数の通信の形態を比較した後、シリアルポートとネットワークカードの二重構成を実現し、完全なハードウェアとソフトウェアのソリューションを形成します。

このシステムは、工業生産のための正確な環境測定制御手段を提供するだけでなく、家庭生活の快適性を向上させる条件を作り出します。そのモジュール化、ネットワーク化、インテリジェント設計は、産業用計測制御技術の現在の発展方向を表しており、幅広い普及価値と応用の見通しを持っています。