标养室智能管理控制系统的制作方法
【专利摘要】一种标养室智能管理控制系统，包括一个主控制单元、上位机采集单元、温湿度调节单元，其特征在于：所述主控制单元包括主控制电路、液晶显示接口电路、按键输入电路、水位检测接口电路和电源电路，所述上位机采集单元包括串口通信接口电路和工控机，所述温湿度调节单元包括两路超声波加湿器开关驱动电路、超声波加湿器、报警驱动电路、水位阀门开关驱动电路、阀门、四路温湿度传感器接口电路和温湿度传感器。该实用新型通过该管理控制系统，标养室的管理人员通过互联网就可以直接查看标养室的所有相关数据，从而可以更好地养护标养室的试件，不仅节省了大量的人力物力，而且更好的使试件快处于稳定、灵敏的温湿度正常范围内。
【专利说明】标养室智能管理控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种标养室智能管理控制系统，属于串口通信【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，标养室温湿度控制器没有完全智能化、信息化，需要标养室的工作人员每天进行人工浇灌并且手动记录室内的温度、湿度。而且大多数没有通信接口，无法将各个独立的温湿度传感器连接组织，在主控制室内对其进行监控。标养室的养护通常人为的对试块进行人工浇灌。而且每天需要人工使用温湿度仪器进行测量记录在试验本中。这样使温湿度测量数据不稳定、稀少最终造成不能完全达到混泥土养护的目的，而且很容易造成试验管理人员对混泥土养护质量的误判。因此标养室智能管理控制系统应遇而生。
[0003]标养室智能管理控制系统其中的主控板根据设定的标准温湿度范围与当前采集至_温湿度相比较分别通过空调机、超声波加湿器自动对标养室实施制热、升温、制冷、降温、加湿等处理，从而使养护室的温湿度值一直处于正常范围之内。于此同时将采集到的温湿度值、空调机、水位阀门、超声波加湿器开关机的状态信息通过串口传输给现场工控机上(上位机)。最后工控机通过互联网将所有的相关信息上传到中心服务器中。这样标养室的管理人员通过互联网就可以直接查看标养室的所有相关数据。如此以来标养室智能管理系统更好的养护了标养室的试件快不仅节省了大量的人力物力，而且更好的使试件快处于稳定、灵敏的温湿度正常范围内。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的，在于针对上述缺陷提供一种标养室智能管理控制系统，以便可以更好地对标养室进行管理。
[0005]为了解决上述问题，本实用新型采用技术方案如下:
[0006]一种标养室智能管理控制系统，包括一个主控制单元、上位机采集单元、温湿度调节单元，其中，主控制单元包括主控制电路、液晶显示接口电路、按键输入电路、水位检测接口电路和电源电路，上位机采集单元包括串口通信接口电路和工控机，温湿度调节单元包括两路超声波加湿器开关驱动电路、超声波加湿器、报警驱动电路、水位阀门开关驱动电路、阀门、四路温湿度传感器接口电路和温湿度传感器。
[0007]进一步地，主控制电路由微处理器U7、芯片U1、电容Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C10、电阻Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R14、晶振Y1、排阻J15、电源输入接口 Jl、电源开关接口 J19、按键J6、J7、J8、J9、电源VCC、电源GND连接而成，其中U7采用型号STC12C5A60S2，Ul采用型号LM7805 ;微处理器连接U7的引脚P33、RXD、TXD、P32、RXD2、TXD2分别连接串口通信接口电路芯片U90的引脚RE、RO、DI和芯片U3的引脚RE、RO、DI，微处理器连接U7的引脚P07、P34、P35、P36、P37分别连接水位检测电路接口、两路超声波加湿器开关驱动电路、报警驱动电路、水位阀门开关驱动电路，微处理器连接U7的引脚P20、P21、P22、P23、P24、P25、P26、P27分别对应连接四路温湿度传感器接口电路。[0008]进一步地，超声波加湿器开关驱动电路、报警驱动电路、水位阀门开关驱动电路串口通信接口电路、四路温湿度传感器接口电路、水位检测接口电路由芯片U2、U3、U4、U5、U6，三极管 Q1、Q2、Q3、Q4，电阻 R10、R11、R12、R13、R15、R16、R17、R18、R20、R22、R24，二极管 D6、D7、D8、D9，继电器Jll、J12、J13、J14，两路超声波加湿器接口 J2、J3，报警器接口 J4，水位阀门接口 J5，四路温湿度传感器接口 J21、J22、J23、J24，液位检测器接口 J20，发光二极管D2、D3、D4、D5，电源VCC，电源GND连接而成；其中芯片U2、U4、U5、U6采用型号TLP521-1GB，继电器 Jll、J12、J13、J14 采用型号 LR-3F-12V-A，U3 采用型号 MAX485。[0009]进一步地，串口通信接口电路由芯片U90，电阻R19、R21、R23，电容C8，空调控制板通信接口 J16，电源VCC，电源GND连接而成；其中U90采用型号MAX485。
[0010]该实用新型的有益效果在于:该实用新型通过该管理控制系统，标养室的管理人员通过互联网就可以直接查看标养室的所有相关数据，从而可以更好地养护标养室的试件，不仅节省了大量的人力物力，而且更好的使试件快处于稳定、灵敏的温湿度正常范围内。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型结构图。
[0012]图2是本实用新型的主控制单元电路原理图。
[0013]图3是本实用新型的温湿度调节单元电路原理图。
[0014]图4是本实用新型的上位机采集电路原理图。
[0015]图5是本实用新型部件连接关系示意图。
[0016]图6是本实用新型实施例的拓扑图
[0017]图7是本实用新型实施例的主程序流程图。
[0018]图8是本实用新型实施例的水位检测电路的流程图。
[0019]图9是本实用新型实施例的温湿度传感器“启动传输”时序图。
[0020]图10是本实用新型实施例的温湿度传感器“通讯复位”时序图。
[0021]图11是本实用新型实施例的温湿度传感器“测量”时序图。
[0022]图12是本实用新型实施例的温湿度传感器“温度平衡示意图”。
[0023]图13是本实用新型实施例的温度平衡的流程图。
[0024]图14是本实用新型实施例的湿度控制流程图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图进一步地阐述该实用新型的【具体实施方式】。
[0026]如图1所示的标养室智能管理控制系统，包括一个主控制单元1、上位机采集单元
2、温湿度调节单元3。其中主控制单元由主控制电路、液晶显示接口电路、按键输入电路、水位检测接口电路、电源电路组成，见图2。上位机采集单元由串口通信接口电路、工控机组成，见图4、图5。温湿度调节单元由两路超声波加湿器开关驱动电路、超声波加湿器、报警驱动电路、水位阀门开关驱动电路、阀门、四路温湿度传感器接口电路、温湿度传感器组成，见图3、图5。
[0027]如图2、图3、图4所示的主控制电路由微处理器价、芯片仍、电容(:1、02、03、〇4、C5、C6、CIO、电阻 Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R14、晶振 Yl、排阻 J15、电源输入接口J1、电源开关接口 J19、按键J6、J7、J8、J9、电源VCC、电源GND连接而成，其中U7采用型号STC12C5A60S2, Ul 采用型号 LM7805。微处理器连接 U7 的引脚 P33、RXD、TXD、P32、RXD2、TXD2分别连接串口通信接口电路芯片U90的引脚RE、R0、DI和芯片U3的引脚RE、R0、DI，微处理器连接U7的引脚P07、P34、P35、P36、P37分别连接水位检测电路接口、两路超声波加湿器开关驱动电路、报警驱动电路、水位阀门开关驱动电路，微处理器连接U7的引脚P20、P21、P22、P23、P24、P25、P26、P27分别对应连接四路温湿度传感器接口电路。
[0028]如图3所示，超声波加湿器开关驱动电路、报警驱动电路、水位阀门开关驱动电路串口通信接口电路、四路温湿度传感器接口电路、水位检测接口电路由芯片U2、U3、U4、U5、U6，三极管 Ql、Q2、Q3、Q4,电阻 RIO、Rll、R12、R13、R15、R16、R17、R18、R20、R22、R24, 二极管D6、D7、D8、D9，继电器Jll、J12、J13、J14，两路超声波加湿器接口 J2、J3，报警器接口J4，水位阀门接口 J5，四路温湿度传感器接口 J21、J22、J23、J24，液位检测器接口 J20，发光二极管D2、D3、D4、D5，电源VCC，电源GND连接而成。其中芯片U2、U4、U5、U6采用型号TLP521-1GB,继电器 Jll、J12、J13、J14 采用型号 LR-3F-12V-A, U3 采用型号 MAX485。串 口通信接口电路由芯片U90，电阻R19、R21、R23，电容C8，空调控制板通信接口 J16，电源VCC，电源GND连接而成。其中U90采用型号MAX485。
[0029]该系统实施例中，主控板根据设定的标准温湿度范围与当前采集到的温湿度相比较分别通过恒温箱、超声波加湿器自动对标养室实施制热、升温、制冷、降温、加湿等处理，从而使养护室的温湿度值一直处于正常范围之内。于此同时将采集到的温湿度值、恒温箱、水位阀门、超声波加湿器开关机的状态信息通过串口传输给现场工控机上(上位机)。最后工控机通过互联网将所有的相关信息上传到中心服务器中。这样标养室的管理人员通过互联网就可以直接查看标养室的所有相关数据。如此以来标养室智能管理系统更好的养护了标养室的试件快不仅节省了大量的人力物力，而且更好的使试件快处于稳定、灵敏的温湿度正常范围内。
[0030]如图6所示的标养室智能管理控制系统在标养室不同点中放置多个温湿度传感器，多点温湿度的采集经过单片机的滤波处理，然后将温湿度实时数据以及空调机、超声波加湿器、加水阀门等设备开关状态信息一并通过工业RS485串口总线发送到现场工控机上，工控机再通过互联网将信息直接上传到远程中心服务器中。客户端通过互联网远程访问中心服务器并显示温湿度测量值，实时曲线，历史曲线，及保存历史记录，自动生成数据报表存储打印，并及时监控设备开关机的信息。图7为主程序流程图。
[0031]按键输入原理:其中里面有四个按键分别为退出键、向上翻键、向下翻键、菜单键。通过这四个按键对相关信息进行录入、修改、删减、启动等处理。
[0032]液晶显示原理:主要通过中央处理器外接IXD12864液晶显示器，通过该显示器来进行人机交互界面。实时显示当前温湿度值、设定的温湿度范围同时可以调整温湿度的设定值、加水时间、温湿度采集时间等信息参数。
[0033]水位检测原理:首先通过液位检测器检查是否有水，如果有水则直接关闭阀门。如果没有水，启动阀门给容器加水，此时开启定时器O给加水时间开始计时。一旦加水的时间超过设定的加水时间(按键输入的信息单位为分钟，加水时间是根据容器设定的)，则判定没有水源，此时自动关掉超声波加湿器以及启动报警电路装置。从而提醒现场工作人员检查水源问题和延长设备的使用寿命。图8为该电路的流程图。
[0034]温湿度传感器采集原理:在主控制板设有四路采集温湿度传感器。以下简要说明温湿度传感器特点、采集时序图以及相关的计算公式。
[0035]该温湿度传感器包括一个电容式聚合体测湿元件和一个能隙式测温元件，并与一个14位的A/D转换器以及串行接口，电路在同一芯片上实现无缝连接。图9、图10、图11分别为温湿度传感器的“启动传输”时序图、“通讯复位”时序图、“测量”时序图。
[0036]温湿度度测量计算公式如下所示:
[0037]const float xdata Cl=-4.0; // 定义一个浮点型固定值为-4.0。
[0038]const float xdata C2=+0.0405; // 定义一个浮点型固定值为+0.0405。
[0039]const float xdata C3=-0.0000028; // 定义一个浮点型固定值为-0.0000028。
[0040]const float xdata Τ1=+0.01; //定义一个浮点型固定值为+0.01。
[0041]const float xdata Τ2=+0.00008;//定义一个浮点型固定值为+0.00008。
[0042]float xdata rh=*p_humidity; //定义一个浮点型变量,该变量存储测量湿度的数值。
[0043]float t=*p_temperature; //定义一个浮点型变量,该变量存储测量温度的数值。
[0044]float rh_lin; //定义一个浮点型变量。
[0045]float rh_true; //定义一个浮点型暂存实际湿度值得变量。
[0046]float t_C; //定义一个浮点型暂存实际温度值得变量。
[0047]t_C=t*0.01 - 40; //实际温度计算公式
[0048]rh_lin=C3*rh*rh+C2*;rh+Cl;
[0049]rh_true=(t_C_25)*(Tl+T2*rh)+rh_lin; // 实际温度值得计算公式。
[0050]温度平衡原理:通过当前采集的温度值同设定的温度上限、下限值进行比较，如果该值超过设定的上限值，此时主控板发送一条制冷命令帧(每天命令帧都是主控板与空调控制板设定好的协议)给空调控制板，空调控制板收到该命令后立即反馈给主控板，并且空调机开始对标养室进行制冷处理，主控板接受到反馈信号后立即给空调控制板发生降温命令，空调控制板收到该命令后立即反馈给主控板，并且空调机开始对标养室进行降温处理。如果该值低于设定的下限值，此时主控板发送一条制热命令帧给空调控制板，空调控制板收到该命令后立即反馈给主控板，并且空调机开始对标养室进行制热处理，主控板接受到反馈信号后立即给空调控制板发生升温命令，空调控制板收到该命令后立即反馈给主控板，并且空调机开始对标养室进行升温处理。如果当前采集的温度值处于设定的正常范围之内主控板此时立即发送关机命令给空调控制板，空调控制板立即反馈一个关机命令给主控板同时将关掉空调机。这样一来可以平衡标养室的温度长期处于正常范围之内而且延长空调机的使用寿命。“温度平衡示意图”如图12所示，温度平衡的流程图如图13所示。
[0051]超声波加湿原理:采集当前的湿度值与设定的湿度值进行比较，如果采集的湿度值高于设定值则关闭超声波加湿器。如果低于设定值自动启动超声波加湿器对标养室进行加湿处理。如图14所示为湿度控制流程图。
【权利要求】
1.一种标养室智能管理控制系统，包括一个主控制单元、上位机采集单元、温湿度调节单元，其特征在于:所述主控制单元包括主控制电路、液晶显示接口电路、按键输入电路、水位检测接口电路和电源电路，所述上位机采集单元包括串口通信接口电路和工控机，所述温湿度调节单元包括两路超声波加湿器开关驱动电路、超声波加湿器、报警驱动电路、水位阀门开关驱动电路、阀门、四路温湿度传感器接口电路和温湿度传感器。
2.根据权利要求1所述的标养室智能管理控制系统，其特征在于:所述主控制电路由微处理器 U7、芯片 U1、电容 Cl、C2、C3、C4、C5、C6、CIO、电阻 Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R14、晶振Y1、排阻J15、电源输入接口 J1、电源开关接口 J19、按键J6、J7、J8、J9、电源VCC,电源GND连接而成，其中U7采用型号STC12C5A60S2，U1采用型号LM7805 ;微处理器连接U7的引脚P33、RXD、TXD、P32、RXD2、TXD2分别连接串口通信接口电路芯片U90的引脚RE、RO、DI和芯片U3的引脚RE、RO、DI，微处理器连接U7的引脚P07、P34、P35、P36、P37分别连接水位检测电路接口、两路超声波加湿器开关驱动电路、报警驱动电路、水位阀门开关驱动电路，微处理器连接U7的引脚P20、P21、P22、P23、P24、P25、P26、P27分别对应连接四路温湿度传感器接口电路。
3.根据权利要求1所述的标养室智能管理控制系统，其特征在于:所述超声波加湿器开关驱动电路、报警驱动电路、水位阀门开关驱动电路串口通信接口电路、四路温湿度传感器接口电路、水位检测接口电路由芯片U2、U3、U4、U5、U6，三极管Ql、Q2、Q3、Q4，电阻R10、Rll、R12、R13、R15、R16、R17、R18、R20、R22、R24，二极管 D6、D7、D8、D9，继电器 JlU J12、J13、J14，两路超声波加湿器接口 J2、J3，报警器接口 J4，水位阀门接口 J5，四路温湿度传感器接口 J21、J22、J23、J24，液位检测器接口 J20，发光二极管D2、D3、D4、D5，电源VCC，电源GND连接而成；其中芯片U2、U4、U5、U6采用型号TLP521-1GB，继电器Jll、J12、J13、J14采用型号LR-3F-12V-A，U3采用型号MAX485。
4.根据权利要求1所述的标养室智能管理控制系统，其特征在于:所述串口通信接口电路由芯片U90，电阻R19、R21、R23，电容C8，空调控制板通信接口 J16，电源VCC，电源GND连接而成；其中U90采用型号MAX485。
【文档编号】G05D27/02GK203561905SQ201320663314
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年10月27日 优先权日:2013年10月27日
【发明者】郑长安, 涂志军, 周舟, 姚域, 廖幸, 谭林逸, 王静伟, 吴奕, 姜华 申请人:湖南省交通科学研究院