粮仓测温系统的设计开题报告.doc

河南科技学院本科生毕业论文（设计）开题报告题目名称粮仓测温系统设计学生姓名专业机械设计制造及其自动化学号指导教师姓名所学专业光电工程职称教授完成期限一、选题的目的意义粮食是关系国计民生的重要战略物资，吃饭始终是人类赖以生存和社会稳定的头等大事。粮食的储存和保管工作国家和各级政府都十分重视。在粮食储存和保管过程中温度对粮食有直接影响，稍有疏忽，温度过高，就会造成粮食发烧，给国家和人民造成巨大的经济损失。我国有13亿人口，九亿多农民，保持粮食生产和流通的稳定至关重要。建国50多年来，粮食仓储和流通设施建设取得了很大成绩，粮食仓储规模比1949年的多750万吨，增加了二十多倍。目前，我国的粮食加工和存储单位一般采用大型的钢板仓或方仓储存原粮。这些储粮仓一般高约二十米，直径达十米以上。以往管理人员对这种大型粮仓仓内温度的检测非常困难，一种方法是把放有温度计的钢管插入粮食中，过几个小时，估计粮食温度与温度计标示的温度一致后，把钢管取出并马上读温度值，显然，这种测温手段不仅费工费时，而且误差较大，无法测量粮仓深处的温度。近几年，适用于大型粮仓的检测设备有了很大一定发展但现有系统多采用分级式结构，由一台主机带数台分机组成。这些系统在安装时，一般把分机按在粮仓的上面，实践证明，这样做不仅给安装和维护带来不便，而且分机常因外界环境的恶劣而无法正常工作。另外，现有系统一般只是提供一个监视终端，因此不易实现粮食储运的自动化管理。本系统就是为克服上述问题而设计的，并且提高了精确度和稳定性。因采用了集中式结构和夺路传送机制，所以施工和维护方便，成本低，而且易于进一步组网。二、国内外研究现状近年来，随着单片机功能的日益强大和计算机的广泛应用，市场对粮食温度监控系统的准确性稳定性要求越来越高。为了满足市场需求，国内有关厂家研制出用温度传感器测得温度信号，单片机和计算机组成的粮食温度监测仪器，因各自配置不同，其测量精度及性能价格也不尽相同。与国内相比，以美国加拿大为代表的产粮大国的粮食温度监控技术已经发展到了成熟的地步，高科技数字式温度产感器广泛应用于粮食温度监测系统。该传感器采用了半导体集成电路誉为控制器的最新技术，在一个管芯上集成了半导体温度测量芯片，数据信号转换芯片，计算机接口芯片，存储器芯片等多个功能模块。除了完成温度检测功能外，一些数字温度传感器还可以同时完成预知温度范围报警，多路A/D转换，温度补偿等功能。由于数字温度传感器直接输出数字量从而解决了温度信号的长距离传输问题及传输过程中因干扰和衰减导致的精度降低问题。由AnalogDevice公司生产的AD7418数字式温度传感器，集成了A/D转换器，参考电源，采样保持器，多路开关及温度监控报警电路。温度敏感器件采用带隙式半导体温度传感器（BandgapTemperatureSensor）,具有较好的稳定性和精度。该器件可以在片内将温度传感器的模拟量通过A/D转换器转换成数字量。片内具有可预置的温度报警寄存器，可以通过外部程序控制来设定报警的上限温度和下限温度，当传感器温度超出该温度范围时，OTI引脚输出报警信号通知控制系统或直接用于控制。NationalSemiconducor公司生产的LM74数字式温度传感器，集成了带隙式温度传感器，Delta-Sigma型数模转换器，并具有SPI/Microwrite兼容总线接口。在传感器通电工作后，自动按一定速率对温度进行检测，并在片内寄存器中存储转换的温度值，可以在任意时刻读出传感器的温度值。LM74的数模转换器为12位外加符号位，因此在其有效工作范围内可以达到0.0625摄氏度的分辨率。由于采用了SPI/microwrite兼容总线接口，可以将多个传感器挂接在总线上，通过片选信号对特定器件进行读写操作。由美国DallasSemiconductor公司推出的单线数字化测温集成电路数字温度传感器DS1820，采用单线接口式，具有超低功耗工作方式，测温范围-55125摄氏度，温度转换值以九位数字方式串行输出。微控制器与DS1820仅需一条线，每一DS1820在出厂时已给出了唯一序号，因此同一条单总线上可挂接多个DS1820.DS1820序号值存在ROM中。该系统使用的数字式传感器是OPI公司自行设计生产的，测温电缆集通讯与承重功能于一体，外表采用高密度聚乙烯材料经特殊工艺压制而成，截面为椭圆形设计，截面积小，受力合理。其“专家管理系统”不仅能随时对粮食的温度加以监控，而且还能对外界环境温度和相对湿度进行检测，结合当地历史气候条件，选择最佳时间控制通风机和其他设备，主动调节粮食温度和湿度，以最小的能耗使粮食得以保存。与外国同类产品相比较，国内的粮食温度检测系统还有很大差距，系统采用的温度传感器的测量精度和灵敏度，温度传感器测得的粮食温度模拟量信号转换成数字量信号时产生的误差，信号在长距离传输过程中因干扰和信号衰减导致的精度降低。国内电子元器件的制造技术水平和国外电子元器件的过高价格制约了粮温检测系统向更高精度的发展。因此设计一种适合国内实际情况，满足当前国家仓储建设项目要求的粮食温度检测系统对改善我国粮食仓储的落后面貌具有非常重要的意义。三、主要研究内容1主要研究工作内容主要包含：根据粮库的实际情况,确定整个监控系统的工作过程.了解温度对贮藏粮食的影响。设计温度监控，签到系统中的测量模块,数据采集模块，IC卡签到模块等，并且掌握温度传感器的组成及工作原理。利用汇编语言,Visio对粮库监控系统进行软件设计.对此粮库温度监控系统在理论上进行了误差分析,证明此系统的测量误差满足国家粮食储备局提出的设计要求。对粮库温度监控系统进行测量精度和稳定性的检验,并对实际的粮情事例进行分析,验证设计符合设计要求。2初步拟定系统总体方案要求：1）温度传感器：采用0.5级热敏电阻传感器；2）测温电缆：测温电缆采用屏蔽电缆，测温电缆中的传感器焊接结实可靠，并做绝缘及防熏蒸处理；测温电缆采用钢丝绳加强，钢丝绳要做防水防熏蒸处理；可应用测温分机，将其置于粮仓仓房处，分机号与仓号相对应，每个选号分机可以扩展多个不选号分机：a.单仓测温：可选择仓号，检测查看任意一个粮仓的粮温情况；也可用鼠标直接点击库区平面图上该仓直接进入测温程序，使操作更为方便直观。b.多仓测温：当需要查看某一部分粮仓（如一个由多仓组成的库区）的粮温时可选择这种方式。c.全库测温：采用这种方式可浏览整个粮库所有粮仓的粮温情况。3）测量部分：采用单片机技术及数字通讯技术，在数字量的输出端作光隔及防熏蒸处理；4）签到部分：采用IC卡技术对粮仓询查时间和粮情进行记录；再者，粮食仓库作为仓储行业的成员之一，是通过粮食的运进，运出等作业，来完成粮食的储藏和中转工作。粮库规模有大有小，其所包含的粮仓数量从几个到几十个不等，大的粮库占地方圆几公里；粮仓形式大致分为房式仓，浅圆仓，砖圆仓，立筒仓，钢板仓等，仓容量从几百吨到上万吨，但不论采用哪种仓型的粮仓，粮食都是散装储存的，因此，不同粮食内部的温度呈不均匀分布，所以必须进行逐层测量，才能达到对粮温全面检测的目的，以确保粮食安全。本文的粮食温度检控系统，是针对有四对直径15米，总高18.158米，单仓容量1500吨的新型粮仓的，属中小型吸纳库。通过对该粮库的了解并结合“中央直属粮库粮情检测系统技术质量要求”，确定了系统总体设计方案。3系统的构成及功能：本粮库温度检控主要由测温电缆，测量模块，签到电路，信号转换器和上位机五大部分组成。4系统的工作原理粮食温度检控系统采用热敏电阻作为测温电缆上的温度传感器，来感知粮食的温度。粮仓内各个测点的热敏电阻是在测量模块的单片机控制系统控制下被循环介入测量电路，所得的测量信号，经过放大电路放大后传给A/D转换器转换成数字信号传出，并通过IC卡芯片和时钟日历芯片与单片机完成询查人员的时间，粮温的记录。四、毕业论文（设计）的研究方法或技术路线毕业设计采取的研究方法：1.查阅有关书籍，借助于网上数字图书馆收集资料，对课题进行研究分析，形成系统的外部资料，把握国内及国外此方面的研究动向和研究理论。2.总结前人的经验技术，提出对相关课题的新意见解，兵役时间的并用实践的方式加以证明。3.在指导老师的安排帮助下解决困难和问题。4.理论联系实际，进行并完成课题设计。5.归纳系统的研究过程，撰写论文。五、主要参考文献与资料1张琳娜,刘武发.传感检测技术及应用.北京：中国计量出版社，2000.2彭军.传感器与检测技术.西安：西安电子科技大学，2003.3张靖,刘少强.检测技术与系统设计.北京：中国电力出版社，2002.4叶斌.电力电子应用技术及装置.北京：中国铁道出版社，2000.5赵良炳.电力电子技术与近代电源.中国电源学会第十届学术年会论文集C，2001.6金如麟，谭茀娃.电力电子技术基础.上海：上海交通大学出版社，2004.7黄俊，王兆安.电力电子变流技术.北京：机械工业出版社，2004.8朱蕴璞，孔德仁，王芳.传感器原理与应用.北京：国防工业出版社.2005.9单成祥，牛彦文，张春.传感器原理与应用.北京：国防工业出版社.2006.10章辛良，周勇，载旭涵.微传感器原理，技术及应用.上海；上海交通大学出版社.2005.11王俊峰，孟令启.现代传感器应用技术.北京：机械工业出版社，2006.12何立民.MCS-51单片机应用系统设计.北京:北京航空航天大学出版社,1990.13张毅刚.单片机原理及应用.北京:高等教育出版社,2004.14何立民.单片机应用技术选编.北京:北京航空航天大学出版社,1996.15范立南,李雪飞，尹授远.单片微型计算机控制系统设计.北京：人民邮电出版社，2004.