仓储温度采集与管理系统的设计

　　温度是工业控制中*常见也是*重要的检测参数之一。随着信息技术的发展和传统工业的改造，温度检测与采集系统已经广泛应用于各个领域。由DALLAS半导体公司生产的新一代单总线数字温度传感器DS18B20可以把测得的温度直接转换为相应的数字量，并通过串行传输方式（如RS-232）传送到上位机。此种测温方式大大提高了温度采集系统的可靠性，降低了生产成本，缩小了设备体积。

　　IEEE802.15.4/Zigbee技术是当前比较流行的中短距离无线通信技术。它的通信距离为几米到几十米，通过增加功放模块可扩展至几百米。通信速率*大为250kb/s，完全满足温度数据的传输要求。

　　结合仓储设备温度的检测采集场景，本文拟采用"客户端-服务器-现场"模式设计管理方便、控制灵活、维护简单的无线测温与管理系统。

　　本文提出的无线测温与管理系统主要由客户机、服务器、主机、RF（射频）模块、分机和温度传感器等几部分构成，如、2所示。当互联网内任一台客户机有查询现场或历史温度数据需求时，可在通过服务器用户名和密码验证之后向服务器发送相应的控制命令。服务器控制主机向分机发送温度采集等指令，控制传感器完成各项操作，分机将得到的数据通过无线网络和主机送回服务器，服务器再通过互联网将数据反馈给客户机。主机与分机分别置于控制室与现场。

　　温度采集流程（参见右栏）客户机接收数据流程（参见右栏）CC2430是Chipcon公司推出的用来实现嵌入式ZigBee应用的片上系统，它支持2.4GHzIEEE客户机接收数据流程协议，支持*大为250kb/s的传输速率，足以满足温度采集数据的实时传输需求。虽然CC2430内部也集成了温度传感模块，但其测温精确度较差，不宜用于工业级测温，故本文采用专业级温度传感器DS18B20实现温度采集。

　　DS18B20数字温度传感器采用单线接口，只需一个端口引脚即可进行通讯，它能直接给出被测温度，温度范围在一55*C+125*C之间，在一10*C+85*C的温度范围内具±0.5*C的准确度。

　　客户端显示的温度数据列表客户端软件还具有历史数据查询功能，可从服务器获取数据列表，然后选中需要查询的数据，点击〃查看数据〃，即可查询到该数据，如所示。历史数据以获取时间命名，按顺序存放在服务器上。

　　历史数据下载本系统的优势主要体现在以下几个方面：a.控制端采用〃客户端-服务器〃模式，可在能够接入互联网的任何角落，实时访问并控制远端的测温系统，给数据的获取与分析带来了极大方便，节约了大量的隐性成本。b.数据传输采用基于Zigbee技术的无线传输方式，相对于传统的电缆传输，具有更高的灵活性和更强的环境适应能在互联网内的任一台计算机上运行客户端软件，界面如所示。输入服务器地址、端口、用户名和密码之后，即可连接上服务器。对服务器COM口进行一次初始化操作，然后添加仓库并设定相关参数。报警设置可以设定温度报警的上限和下限，超限温度值将以红色字体显示，如所示。

　　报警温度设置参数设定完毕即可启动监控，此时服务器通过CC2430无线模块向现场的分机发送指令，分机执行测温操作，得到的温度数据经无线模块送回服务器，并通过互联网在客户端显示，如所示。也可以设置定时检测，此时系统将在指定的时间或周期执行测温操作，并将数据保存在服务器上。

　　对于硬件平台，采用主机-分机结构。主机使用两片AT89S51作为控制器，负责处理来自上位机的下行指令，并与无线模块进行通信，分机使用一片AT89S51控制温度传感器DS18B20工作，并回送数据。

　　软件系统设计分为两部分，即客户端软件和服务器软件。客户端软件提供了一套友好的人机交互界面，通过了用户名和密码验证的客户可以与服务器建立连接，执行温度检测、采集、下载、查看等操作。服务器端软件界面简单小巧，开启后*小化可转入后台伺服，在主机和客户端软件之间架设了一个通信的桥梁，接收来自客户端的指令，通过串口控制主机完成相应操作并返回数据，如所示。温度数据按采集时间分类、存储在服务器上。客户机可根据需要，从服务器上下载数据，也可以启动定时检测功能，控制服务器在指定的时间或按一定周期自动执行温度检测和数据传输操作。

　　3系统工作流程与功能测试整套系统的工作流程如所示。

　　系统工作流程本次测试使用12根测温电缆，每根测温电缆上有12个温度传感器节点。首先开启服务器软件，如所示。

　　服务器端软件界面a愚客户端软件界面力。此外，由于选用的无线模块具有低功耗、高稳定性等特点，也可以考虑采用太阳能电池进行供电。c.本套测温系统虽是针对粮仓多点测温应用环境开发的，但经过简单的参数修改即可用于其他监测场景。