系统总述及设计方案

系统总述及设计方案

系统组成与结构示意图

WDR智能化云平台示意图

WDR智能化是基于云计算的物联网平台，具备跨系统导构数据的接入、计算分析、汇总、反控功能。通过本公司自主研发，智能化平台具备LAN、WIFI、3G、4G网络接入能力，采用ID分配技术、起下挂子部件与云端数据交换的实时通道，使用HTML5跨平台技术实现计算机、平板电脑、智能手机一致的操作体验，引入3D呈现技术，让使用终端更加清晰、直观、实时的了解各种设备的运行状况、数据采集过程、操控设备运转。

WDR粮情测控系统示意图

是基于云平台的太阳能供电无线式粮情检测，系统标准数据接口可并入国家相关的管理平台，上传下达，也可自成一套完善的联网系统,实现了分布式粮库的统一管理;实现了远程粮情实时临测、汇总、分析、智能预警；特有的结构设计降低了现场安装难度，排除现场电源及场地对施工的限制；太阳能无线模块与温湿度检测单元的一体化设计，把雷击概率降至为零。独有的太阳能无线分机节能机制，确保系统电能自给自足的长期稳定运行。

第一级：测控主机

测控主机放在微机室或总控室内，一端通过USB接口与计算机相连，库区内采用433HZ 太阳能无线路由与现场分机通讯。计算机可以是单台微机，也可以是粮库计算机局域网上的某一台微机，这样既可以在直接与检测设备相连的微机上，也可以在粮库计算机局域网上的某台微机上操作使用粮情检测设备。

第二级：测控分机

安装在粮仓外，它接收测控主机指令，输出测温测湿数据，并把这些数据上传给测控主机。测温电缆中的温度传感器采用进口美国DALLAS公司新一代数字式温度传感器，直接输出数字

信号，具有体积小、抗干扰能力强、多点连接用线少等优点。

故障自诊断能力

采用数字式单总线技术就必然会面临一个总线故障点干扰的技术难题。在上千个数字传感器中，谁也不能保证任何一个都永远不会出故障，所有点都是并联平等的，任何一点的故障都有可能导致总线状态的错乱致使系统瘫痪。关键是能精确地判断出故障位置才能将问题变得简单。

我们在设计时就考虑到了这一问题，在分机上做了优化处理。一旦数据传输异常，就由分机启动自诊断功能，逐一检查总线上可能出现故障的环节，再配合上位软件的分析，可精确地诊断出故障原因，排除故障测温电缆。

故障自诊断能力的实现，大大减少了系统维修的工作量，提高工作效率，使系统的维护工作变得简单。

数字式温度传感器

数字式温度传感器粮情检测设备的结构与采用热敏电阻粮情检测设备的结构大致相同，只是用测控单元替代了测控分机、扩充接线器替代了温度传感器。测控单元与测控分机的区别在于没有用于将温度信号数字化的A/D转换电路，取而代之的是1－WireTM总线与上层通信总线之间的通信转换电路，如果系统选用了数字式湿度传感器则测控单元将完全由数字电路组成，而测控分机是由数字电路和模拟电路两部分构成的，这将使测控单元的电路设计更为容易。采用DS18B20温度传感器的粮情检测设备的测温电缆与热敏电阻测温电缆大不相同，该测温电缆最多只需3根导线即可连接多个DS18B20温度传感器

系统主要特点说明

a.布点原则及稳定性

测温测湿布点

为了达到既能有效及时地检测粮仓各点温度以节约设备投资的目的，系统采用以下合理的检测点布置原则。

粮温布点原则：测温电缆水平方向间距≤5米，垂直方向间距≤2米，上下四周测温点设在粮面下、靠墙壁、地坪0.3-0.5米处。

温湿度检测点布点原则：整个单位库区布置一个仓外温湿度检测点，安装在室外，每个仓房布置一个仓内温湿度检测点，安装在粮面上方。

系统运行稳定性

从以下二个方面凭证本系统长期稳定运行：

○1从设计、制造、组装、出厂检验等环节严把质量关。

○2对仓内测温电缆一次成型设计，保证其从本质上不受熏蒸；而且还减少了生产成本。 系统可操作和可维护性

软件采用电子地图和浏览器界面设计形式增加可操作性。

硬件采用模块式拔插结构增加可维护性。

关键零部件选型

○1温度传感器：采用美国进口新一代DS18B20数字温度传感器。

○2湿度传感器：采用优质进口湿敏元件，进行防熏蒸处理。

○3防雷器：采用优质进口避雷器件，抗雷电能力强。

○4电源模块：采用优质进口元器件，高低温环境工作稳定。

b.硬件设计及整体设计先进性

计算机测控管理系统硬件设计上充分考虑到以下几个方面:

a)对温度湿度进行测量,并预留测水、测虫或测气接口;

b)通讯主机内置调制解调器,可通过RS232接口进行本地测控,也可通过一般电话线进行远程异地测控;

c)能在高温、高湿以及雷电频发地区长时间可靠工作.

1.测量准确度设计：系统采用进口高精度的温湿度传感器和先进的传感信号处理技术,以及12位高速模数转换器使得系统具有高品质的测量准确度.工作环境适用性设计为了满足能

在边疆范围内不同地区不同仓型应用该系统的要求,系统硬件设备从设计、制版、原材料选型到设备组装、调试及老化的所有环节均严格按工业级产品的环境工作条件要求执行:工作温度范围为-40℃～85℃,工作湿度范围为10％RH～99％RH:采用多种防雷击措施，能有效抵抗D类感应雷电；设备采用全密封外壳,能有效防止腐蚀性气体侵入;设备采用屏蔽电缆连并可靠接地,能有效防止各种电磁干扰信号。

2.抗雷击设计：系统采用四级抗雷击措施；第一级接地屏蔽,阻止直击雷对系统的破坏；第二级气体放电管钳位阻断，阻止感应雷对系统的破坏;第三级测控系统与计算机或计算机网络采取包括电源在内的完全电气隔。

3.抗干扰设计：系统采取三级抗干扰措施;第一级接地屏蔽,阻止干扰信号直接干扰系统工作;第二级感应退耦,阻止干扰信号感应干扰系统;第三级软件综合抗干扰,消除干扰对系统测量精度的影响. 符合GB/T 26882.1—2011 对电磁兼容性的要求。

4.防护要求：具备防潮、防水、防尘能力，仓内测控装置具备抗磷化氢熏蒸腐蚀性能。仓内设备（中间设备、测温电缆、仓内电缆连接密封插件、仓内通讯电缆等）要求保护等级达到IP66以上，测控分机IP65以上。

目前，国内市场上绝大多数产品主要针对模拟系统升级更造，采用点对点式无线数据对发模式，当两点之间距离较远或环境复杂时，只能采用升高天线，放大发射功率，提高接收灵敏度；没有充分挖掘无线系统的精髓，互干扰问题依旧无法得到最好的解决；由于功耗等问题使用电池供电是不可能的，只能采用现场220V电源，由此必然带来现场局限和很多不稳定因素。

基于SMS（WAP）的太阳能无线远程粮情测控与联网管理系统是我公司技术人员在多年的粮情测控系统研究开发和应用过程中，针对用户的需求，结合国内外同类产品的发展趋向，最新开发的LCKDG-3型产品，对目前遇到的问题都做了充分的改进：

传输距离远:本系统采用路由式数据转发误码重发机制，当粮仓距机房较远时，增加路由的数量从而延长传输距离，确保通讯距离不低于20公里。

改进供电系统:发射电台采用太阳能（或电池）供电，彻底解决雷击隐患,节约能源，绿色环保。安装位置不受电源的限制，可以安放在最佳的可视角度和位置，达到最佳使用效果。

解决干扰问题：多年的数字芯片18B20的使用，给了我们的经验，单总线连接的故障干扰问题，故障查找极其困难。在无线系统的设计过程中，我们将解决此问题做为重点之一。WDR-4型采用电缆根根分离的做法，不改变单总线外观的前提下，做到一根一采集，一目了然看清故障位置。