本实用新型属于远程监控技术领域，涉及一种刚性铰的温湿度监测与控制系统。
背景技术：
刚性铰内温湿度对其内部的设备使用寿命和结构防腐涂装有效期有重大的影响。内部温度高导致路面积聚的热量无法散出，形成桥面高温也是长期困扰路面铺装的一个难题。湿度高则直接导致刚性铰内部钢结构和设备的加速腐蚀。
通过对国内刚性铰温湿度控制系统的调查研究，发现当前普遍的解决方案是除湿不控温，由于刚性铰内部的温度过高，造成除湿设备的寿命非常短，有数据表明，国内已安装在桥梁内的除湿设备总量超过1000台，其中刚性铰内约占40％，系统安装后2年仍能稳定运行的仅占刚性铰设备的20％，绝大部分设备均出现不同程度的故障或瘫痪。
通过对大量刚性铰温湿度控制系统存在能源消耗高、粗放型管理控制等问题的调查研究，提出研发一种应用精细化主动控制策略以实现低能耗、性能稳定可靠的刚性铰内部温湿度同步控制系统，能够对刚性铰内部温湿度进行主动调控，并显著降低能耗。
刚性铰由双幅四个小箱梁组成，其特殊的构造形式决定了温湿度监测点具有分散性，同时要求系统具有极高的可靠性。分布式控制系统具有“集中管理，分散控制”的特点，其单个分散的监测控制点的故障不会影响到整个系统的正常运行，所以其大大地分散了“风险”，因此将分布式控制系统应用到刚性铰温湿度的控制中能够提高整个系统的运行可靠性，对于保证刚性铰良好的稳定的运行环境是极其有利的。因此，急需一种分布式控制系统用于实现对刚性铰温湿度的监测与控制。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种刚性铰的温湿度监测与控制系统，通过对温度、湿度的信号采集和处理，控制系统对温度和湿度进行相应的调节。
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种刚性铰的温湿度监测与控制系统，包括分散过程控制层、数据传输层、数据处理层和电源模块；所述分散过程控制层由多个采集站构成，一个刚性铰小箱梁内设置一个采集站；所述采集站包括控制启动模块、温度采集模块和湿度采集模块，所述控制启动模块包括控制器、光电耦合器、接触器、除湿机和空调，控制器依次连接光电耦合器和接触器再分别连接到除湿机和空调上，所述温度采集模块和湿度采集模块均连接到控制启动模块的控制器上。
进一步的，所述电源模块包括电力监测模块、12V开关电源电路、5V稳压电源电路，电力监测模块一端连接220V市电另一端连接12V开关电源电路，输出12V电压为接触器供电；12V开关电源电路再连接5V稳压电源电路，输出的5V电压为控制器供电。
进一步的，所述温度采集模块包括温度传感器、数模转换电路、滤波电路、放大电路和模数转换电路。
进一步的，所述湿度采集模块包括湿度传感器、数模转换电路、滤波电路、放大电路和模数转换电路。
进一步的，所述数据传输层包括总线，总线收发器与总线控制器，所述分散过程控制层通过总线控制器和总线收发器连接到总线，总线再通过总线收发器和总线控制器连接到数据处理层。
进一步的，所述数据传输层总线采用CAN总线。
进一步的，所述数据处理层包括工业控制计算机和与其连接的管理计算机。
本实用新型的有益效果在于：当现场的温度超过40℃时，系统应能自动启动空调以实现环境的降温；当现场湿度超过50％时，系统能自动启动除湿机以实现环境的降湿，其能始终保持各部件处于较为适宜的工作环境中，不会因为温度过高或湿度过大导致寿命缩短或故障频发，智能化程度高，自动化化程度高，有利于大规模推广使用。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：
图1为本实用新型系统结构示意图；
图2为控制启动模块结构示意图；
图3为电源模块结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型一种刚性铰的温湿度监测与控制系统进行进一步的说明。
实施例1
整个系统主要由三层组成，如图1所示，分散过程控制层、数据传输层和数据处理层，每一层具有不同的分工又相互协作。分散过程控制层是系统的底层部分，其由4个采集站构成，4个采集站分布于4个刚性铰小箱梁内。每一个采集站都是一个完整的自动控制系统，都可以在没有上层结构的情况下实现温湿度的自动控制，且相互之间不受影响，所以这就大大地提高了系统的可靠性。系统的除湿和制冷的执行机构选用除湿机和空调，系统的监测部分采用温度和湿度传感器来采集温湿度信号。
数据传输层负责系统的通信功能，为了实现对4个采集站进行集中管理的功能，系统必须进行必要的信号传输通道的设计。其作为连接分散过程控制层和数据处理层的纽带。由于CAN总线具有抗干扰强和传输距离远等特点，非常适合于现场，所以本文选用CAN总线通信协议。
分散过程控制层在实现底层自动控制的同时，将系统的关键过程信号经由数据传输层传往数据处理层的工业控制计算机，由工业控制计算机对底层的控制部分进行统一的管理，同时协调各个采集柜之间的相互工作。
实施例2
分散过程控制层是本实用新型的设计重点，分散过程控制层是系统的最底层部分，其本身已是一个完整的自动控制系统，由控制器MCU、温湿度采集模块和执行机构(除湿机和空调)。MCU是分散过程控制层的核心部分，其负责信号的采集和运算与控制。MCU的输入通道由信号采集模块构成，输出通道由控制启动模块构成。
信号采集模块分为了温度采集模块和湿度采集模块。两个模块的设计大致相同，都是由传感器、数模转换电路、滤波电路、放大电路和模数转换电路构成。在采集温度时使用温度传感器，采集湿度时使用湿度传感器，本发明采用的是温湿度一体化的传感器，本发明测量温度和湿度的传感器为一体化的温湿度传感器，其能实现对温度和湿度信号的同时测量且输出为标准的4～20mA信号。滤波电路可以采用二阶低通滤波电路，放大电路可以采用集成放大运算电路。传感器作为敏感元件来获取温度与湿度信号，将温度和湿度信号转换为模拟电信号。此模拟电信号经过滤波、放大电路处理后由模数转换电路变成数字信号后，再由MCU进行处理，从而实现了对现场温湿度信号的采集。
控制启动模块作为系统的分散过程控制层的输出通道，其实现对执行机构(除湿机和空调)的控制，其结构如图2所示。控制器输出的为开关量信号，光电耦合器实现输出与输入电信号的隔离，起到一定的抗干扰作用，同时将控制器输出的5V电压信号转换为12V电压信号以更好的驱动接触器。当现场的温度超过40℃时，系统应能自动启动空调以实现环境的降温；当现场湿度超过50％时，系统应能自动启动除湿机以实现环境的降湿。
数据传输层采用CAN总线，CAN总线作为现场总线之一，以其卓越的特性、低廉的价格、极高的可靠性和灵活的结构，使其应用范围目前己不再局限于汽车行业，而向过程工业、机械工业及传感器等领域发展。与一般的总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于CAN总线具有诸多突出优点，本系统选用CAN总线作为系统分散过程控制层与数据处理层的通信方式。CAN总线的通信方式应具备CAN总线收发器与CAN总线控制器。
数据处理层的功能是对所有的温度和湿度信号进行集中接收、存储和管理。软件安装于监控中心内数据处理服务器，实时接收来自大桥外场采集器发送过来的数据，并进行数据处理，剔除畸点，并对有效的温度和湿度数据进行保存等操作，方便后续查看。工业控制计算机布置于外场，为了在监控中心能实时的观看现场的设备的运行情况，工业控制计算机还应具有传输信号于监控中心的管理计算机的功能，本实用新型采用的是TCP/IP协议。
对于桥梁外场来说，桥上的供电系统为整个系统提供的电源为市电交流220V，所以为了现实系统的正常工作，应设计良好的电源系统和配电系统。如图3所示，交流220V市电要经过电力监测模块为12V开关电源供电，12V开关电源经过5V稳压电源输出直流5V的电压以实现为分散过程控制层的MCU供电。整个电源系统可以输出三路电压，分别为AC220、DC12V和DC5V。电力监测模块可以用于测量干路电流和线电压，并将测得的数据通过以太网发送到数据处理层，可以实现远程的电力监控。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。
以上所举实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内对本实用新型所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。