Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 13 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
13
Dung lượng
636,15 KB
Nội dung
Nghiên cứuthiếtkếvàchếtạo hệ
thống đogiámsátnhiệtẩmchocác
kho nông lâm sản có môi trường khắc
nghiệt
Phạm Minh Tuấn, Phạm Thượng Cát, Trần Đức Minh
Viện Công nghệ Thông Tin, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
e-mail: pmtuan@ioit.ac.vn , ptcat@ioit.ac.vn ,
ducminh@ioit.ac.vn
.
Tóm tắt:
Báo cáo trình bày hệthốngđogiám
sát nhiệtđộvàđộẩmchocáckho
nông lâm sản chịu được môi trường
khắc nghiệt đã được thiết kếvàchế
tạo tại Viện Công nghệ Thông tin.
Hệ thống bao gồm 48 đầu đonhiệt
ẩm được kết nối th
ành mạng với
chương tr
ình giao diện có chức năng thu thập, kiểm tra xử lý, hiển thị, thiết
lập báo cáo, thống kê, lưu trữ và in ấn chạy trên máy PC. Các đầu đonhiệt
ẩm v
à hệthống phần mềm nhúng cũng như phần mềm giao diện được hoàn
thi
ện, nâng cấp để có thể chịu được môi trường nóng ẩmvà phun hóa chất
bảo quản định kỳ của cáckho nông lâm sản trên toàn quốc. Hệthống đã
được triển khai lắp đặt tại Tổng kho Từ Liêm Hà Nội thuộc Cục Dự trữ quốc
gia.
Đặt vấn đề
Nước ta là một nước nông nghiệp xuất khẩu nhiều sản phẩm nông nghiệp
nổi tiếng như gạo, cà phê, hạt tiêu, chèvà trái cây (vải, nhãn, dứa, thanh
long v.v…). Do công tác bảo quản sau thu hoạch còn nhiều bất cập nên
t
ỷ lệ hao hụt khá lớn. Nhu cầu kiểm soát nhiệtẩm của cáckho nông lâm
sản ngày càng trở nên cần thiết nhất là đối với mặt hàng có tính an ninh
lương thực như thóc và gạo. Đáp ứng yêu cầu của Cục Dự trữ quốc gia,
từ 4 năm nay Phòng công nghệ Tự động hóa - Viện Công nghệ Thông tin
đ
ã phát triển và đưa vào ứng dụng một số hệthốngđo kiểm tra xa nhiệt
ẩm của một số kho thóc ở các tỉnh phía Bắc. Các
hệ thống này đã đáp ứng được các yêu cầu từng giai đoạn của Cục. Tuy
nhiên, trong quá trình vận hành nảy sinh một số vấn đề thực tế cần hiệu
chỉnh và hoàn thiện hệthốngcho phù hợp với điều kiện khắc nghiệt của
môi trường kho nông lâm sản v
à chếđộ phun hóa chất bảo quản của các
loại sản phẩm. Báo cáo này trình bày các kết quả nghiêncứu phát triển
đạt được sau khi ho
àn thiện hệthốngđo xa nhiệtẩmchocáckho nông
lâm sản này.
2. Mô tả hệ thống
Hệ thốngđonhiệtđộvàđộẩmchokho tàng bao gồm 48 đầu đonhiệtẩm
được bố trí tr
ong lòng kho nông lâm sản và được kết nối mạng theo
chuẩn RS485 đưa về máy tính. Các đầu đo được thiếtkế nhỏ gọn và kín
để có khả năng chịu được môi trường nóng ẩmnhiệt đới vàcác hóa chất
thường được dùng để bảo quản nông lâm sản. Các đầu đo được bố trí
phân bố rải rác trong lòng kho để theo dõi được nhiệtđộvàđộẩmcác
nông lâm sản. Nguồn điện cấp chocác đầu đo là nguồn 12VDC cách ly
để đảm bảo an to
àn khi vận hành. Phần mềm máy tính sẽ định kỳ kiểm
tra từng đầu đo, đọc nhiệtđộvàđộẩm của đầu đo, tính toán và hiển thị
trên màn hình cũng như là lưu trữ trong cơ sở dữ liệu.
Các thiết bị trong hệthống bao gồm các đầu đonhiệt ẩm, thiết bị kết nối
mạng RS285, Bộ nguồn DC, máy vi tính và phần mềm được mô tả chi tiết
như sau:
2.1 Đầu đonhiệtđộvàđộẩmthông minh THS-1.1
Đầu đonhiệtẩmthông minh THS-1.1 được hoàn thiện từ đầu đonhiệt độ,
độ ẩm THT
-1 được sử dụng trong cáchệthốngđo xa nhiệtẩm của cáckho
thóc của các chi cục dự trữ quốc gia Hải Phòng và Bắc Giang. Nguyên lý
ho
ạt động của của đầu đonhiệtẩm mới THS-1.1 về cơ bản giống như đầu đo
THT-1 nhưng được nâng cấp cả về cấu trúc phần cứng và phần mềm nhúng.
Phần cứng đã được hoàn thiện về cấu trúc mạch điện, cấu hình chip chuyên
d
ụng được phát triển từ công nghệ tạo chip thông minh PSoC, tiêu tốn ít
năng lượng, h
ình dáng và kích cõ nhỏ gọn phù hợp cho đa dạng ứng dụng
trong cáckho nông lâm sản có môi trường nóng ẩmvà hóa chất khắc nghiệt.
Về phần mềm nhúng được nâng cấp với các thuật toán xử lý mới chống
nhiễu, tăng độ ổn định cũng như thủ tục truyền tin đảm bảo số liệuđo tin
cậy, chính xác và nhanh chóng. Sản phẩm đầu đonhiệtẩmthông minh THS-
1.1 có các đặc trưng chính sau
Ký hiệu: THS1.1
Gi
ải đonhiệt độ: 0 – 70 oC
Độ chính xác nhiệt: oC
Gi
ải đođộ ẩm: 0 – 100%
Độ chính xác độ ẩm:
Điện cấp: 10 – 15 VDC
Dòng tiêu th
ụ: 10 mA (max)
K
ết nối mạng RS485: Dị bộ, bán song công
Số điểm trên RS485: 255 (max)
T
ốc độ truyền RS485: 1200 – 57600 bps
Kích thước: 80 mm x 32 mm x 32 mm
2.2. Bộ chuyển đổi RS485/RS232 cách ly
Khác với cáchệđonhiệtẩm trước đây thường sử dụng các bộ chuyển đổi
cách ly RS485/RS232 nhập ngoại vừa tốn kém vừa khó trong việc bảo hành,
chúng tôi đã phát triển bộ chuyển đổi cách ly RS485/RS232 của mình. Chất
lượng của sản phẩm n
ày không thua kém các sản phẩm nhập ngoại mà còn
có ưu điểm về giá thành rẻ hơn, tiêu tốn ít năng lượng hơn và dễ dàng bảo
hành dài hạn chocác khách hàng. Các chi tiết về chỉ tiêu kỹ thuật được mô
tả như sau:
Ký hi
ệu: iCon-485
K
ết nối mạng RS485: Dị bộ, bán song công
Số điểm trên RS485: 255 (max)
T
ốc độ truyền RS485: 400 – 115200 bps
Điều khiển hướng truyền: tự động
Cách ly RS485/RS232: 1000 Vrms
Điện cấp: 10 – 15 VDC
Dòng tiêu th
ụ: 55 mA (max)
Kích thước: 93 mm x 58 mm x 27 mm
Nhi
ệt độ làm việc: 0 – 45 oC
Độ ẩm làm việc: 5 – 90%
2.3. Thiết bị nguồn DC
Đặc điểm của bộ nguồn DC chocác ứng dụng ở môi trường khắc nghiệt của
các kho nông lâm sản là phải có độ bền cao, chịu được dao động điện lưới
lớn, chạy 24/24 ổn định và có chếđộ tự bảo vệ quá tải, chập mạch và dễ
dàng sử dụng. Chúng tôi đã phối hợp với công ty hàng đầu của Việt Nam về
chế tạocácthiết bị nguồn Việt Linh AST để chếtạothiết bị nguồn chuyên
d
ụng này chocáchệthốngđonhiệt ẩm. Thiết bị nguồn được chếtạo có các
chỉ tiêu kỹ thuật sau:
Điện cấp v
ào: 190 – 245 VAC
T
ần số: 45 – 55 Hz
Điện áp đầu ra: 12 – 14,5 VDC
Dòng c
ấp ra: 15A (max)
T
ự động bảo vệ: chập mạch, quá tải, quá nhiệt
Kích thước:
167 mm x 100 mm x 325 mm
2.4. Hệthống phần mềm
Chương trình kiểm soát nhiệt độ-độ ẩm là hệthống phần mềm phục vụ công
tác kiểm soát nhiệt độ-độ ẩm sử dụng các đầu đo sử dụng cảm biến đặt tại
các điểm cần th
eo dõi của người sử dụng. Chương trình do Phòng Công
ngh
ệ phần mềm trong quản lý phối hợp với Phòng Công nghệ Tự động hóa
nâng cấp từ Phần mềm THDP-SW để tăng cường chức năng lưu trữ, tìm
ki
ếm và truy cập cơ sở dữ liệucác giá trị nhiệtẩmđo được. Chương trình
dùng để phục vụ cho nhóm người sử dụng được giao nhiệm vụ giámsát
nhiệt ẩm của kho tàng.
Khi kích ho
ạt cửa sổ chương trình hiện ra thông báo đang thực hiện lấy dữ
liệu từ các đầu đo mà có kết nối với hệ thống.
Sau một khoảng thời gian ngắn, chương trình chính sẽ mở ra, cung cấp các
chức năng để theo dõi dữ liệu thu thập được từ các đầu đo.
Chương tr
ình có các chức năng cơ bản sau:
2.4.1 Quản trị dữ liệu
Chức năng Quản trị dữ liệu có nhiệm vụ hiển thị dữ liệu nhận được từ lần đo
gần nhất. Thông tin thời gian thực hiện đo luôn được hiển thị ở tiêu đề cửa
sổ.
Xem dữ liệu
Chức năng Xem dữ liệu hiển thị thông tin
đo được mới nhất m
à hệthống nhận được
từ các đầu đo mà nó quản lý. Dữ liệu nhận
được từ mỗi đầu đo sẽ được hiển thị trong
tab này trong một cửa sổ nhỏ. Tại cửa sổ
này, người sử dụng có thể nhấn nút
lấy dữ
liệu để nhận dữ liệu mới nhất từ đầu đo đó.
Ví dụ, màn hình sau cho kết quả nhận dữ
liệu từ đầu đo:
Việc tổ chức như vậy giúp người sử dụng có thể thực hiện xem dữ liệu ở đầu
đo bất kỳ, tại bất kỳ thời điểm n
ào và trợ giúp tích cực hơn cho người được
giao nhiệm vụ kiểm soát, theo dõi. Trạng thái của các đầu đo cũng được cập
nhật ngay để người sử dụng biết đầu đo nào hoạt động, đầu đo nào không
ho
ạt động trên màn hình. Các đầu đo hoạt động có màu đỏ, nền xanh. Các
đầu đo không hoạt động có
màu đen,
nền xanh nhạt.
Tra cứu
Chức năng Tra cứu cung cấp
các tiện ích giúp người sử
dụng tra cứu lại các dữ liệu
đ
ã nhận được từ các đầu đo.
Để thực hiện tra cứu, người
sử dụng tích chuột chọn các
đầu đo cần tra cứu, xác định
điều kiện theo ng
ày hoặc theo
tháng để lấy dữ liệu. Các nút
lệnh Tra cứu tương ứng cho
mục tiêu tra cứu dữ liệu theo
khoảng thời gian hay theo tháng. Nhấn Tra cứu để xem dữ liệu của các đầu
đo đ
ã chọn. Kết quả hiển thị dưới dạng bảng như sau:
Nếu muốn chọn tất cả đầu đọc, người sử dụng có thể tích vào Chọn tất cả,
chương tr
ình sẽ tự động chọn tất cả các đầu đo. Sau đó, người sử dụng xác
định các điều kiện lọc như đ
ã nêu ở trên Trong phần Tra cứu, hệthống
cũng cung cấp chức năng Báo cáo cho phép người sử dụng kết xuất bảng kết
quả này ra Excel. Người sử dụng có thể chọn lựa báo cáo theo ngày hay theo
tháng. H
ệ thống tự động xác định điều kiện ở các mục tương ứng để lấy dữ
liệu làm báo cáo. Khi chạy, hệthống sẽ kích hoạt Excel và điền dữ liệu vào
file đócho người sử dụng có thể chế biến tiếp (nếu cần). Ví dụ ở bảng dưới
2.4.4 Biểu đồ
Chức năng Biểu đồcho phép người
sử dụng theo dõi dữ liệuđo được
dưới dạng biểu đồ. Tương tự như
thực hiện tra cứu, người sử dụng
tích chuột chọn các đầu đo cần tra
cứu, xác định điều kiện theo ngày
ho
ặc theo tháng để lấy dữ liệu. Các
nút lệnh Xem biểu đồ tương ứng
cho mục tiêu tra cứu dữ liệu theo
khoảng thời gian hay theo tháng.
Nhấn Xem biểu đồ để xem dữ liệu
của các đầu đo đã chọn. Kết quả hiển thị dưới dạng biểu đồ như sau:
Tại đây, người sử dụng cũng có thể lựa chọn xem biểu đồ biến thiên của
nhiệt độ, độẩm hay điểm sương. Hay thay đổi dạng biểu đồ ở danh sách
chọn Dạng biểu đồ trên màn hình. Chương trình sẽ tự động cập nhật dạng
biểu đồ với dữ liệu hiện tại.
2.4.5 Danh mục đầu đo
Chức năng này cung cấp để
trợ giúp người sử dụng có thể
quản lý và cập nhật cácthông
tin liên quan đến đầu đo. Có
hai dạng hiển thị: Dạng
FORM và dạng GRID như
trên màn hình. Tại đây người
sử dụng có thể cập nhật thông
tin Vị trí của đầu đovà thuộc
tính của đầu đo có sử dụng để
điều khiển công tắc hay không. Thanh côn
g cụ phía trên giúp người sử dụng
làm việc với chức năng này:
Ch
ức năng Chuyển chếđộ truy vấn, Thực hiện truy vấn và Hủy bỏ chếđộ
truy vấn được thực hiện theo như tên gọi. Khi nhấn Chuyển chếđộ truy vấn
thì chương trình sẽ hiển thị 2 nút lệnh Thực hiện truy vấn và Hủy bỏ truy
vấn. Khi ở chếđộ truy vấn, người sử dụng có thể nhập các giá trị cần tìm
kiếm vào các trường trên màn hình hiện tại, nhấn Thực hiện truy vấn để tìm,
H
ủy bỏ truy vấn để quay lại màn hình trước đó. Để hủy toàn bộ kết quả truy
vấn và quay lại với toàn bộ dữ liệu, nhấn Chuyển chếđộ truy vấn, không
nhập điều kiện gì và nhấn
Thực hiện truy vấn.
2.4.6 Hệ thống
Chức năng Hệthống giúp
người sử
dụng theo dõi các
thông s
ố hệthống được cài
đặt. Thiết đặt tần suất thực
hiện lấy dữ liệu từ các đầu
đo. Màn h
ình giao diện như
sau:
T
ại màn hình này, người sử
dụng có thể thay đổi tần suất
lấy dữ liệu từ đầu đo bằng
cách thay đổi giá trị trường Tần suất
lấy dữ liệu. Giá trị này được tính theo
phút. Sau khi thay đổi, người sử dụng nhấn Cập nhật để lưu lại thay đổi n
ày.
M
ặc định, khi chương trình khởi động đặt giá trị 5 phút cập nhật một lần.
Khi hoạt động, dữ liệu này có thể thay đổi. Tuy nhiên, không nên đặt dưới 1
phút đối với hệthống quản lý 50 đầu đọc trở l
ên. Theo tần suất đã đặt, hệ
thống tự động bật chếđộ lấy dữ liệu.
3. Lắp đặt và hoạt động tại hiện trường
Hệ thốngđonhiệtđộđộẩm được
triển khai lắp đặt tại Tổng kho Từ
Liêm thuộc Chi cục Dự trữ Quốc
gia Hà Nội. Tại đây, cácthiết bị
đầu đo được trang bị tạikho K8 v
à
chôn trong thóc để theo dõi nhiệt
độ vàđộẩm của thóc. Dữ liệu sẽ
được truyề
n qua mạng RS485 để
đưa về máy tính có c
ài phần mềm
đo nhiệtđộvàđộẩmvà được đặt
tại phòng Kỹ thuật trong khu văn
phòng cách kho 200 mét. Các đầu
đo được phân bố đều trong kho v
à
[...]... đưa vào hoạt động trong tháng 5 năm 2009 ở Tổng kho Từ liêm Hệthống hoạt động ổn định từ đó đến nay Các số liệu được cập nhật và lưu trữ theo yêu cầu của kho Thời gian thu thập cả 48 điểm đonhiệtẩm trong vòng 1 phút 4 Kết luận Hệthốngđogiámsátnhiệtđộvàđộẩmchocáckho nông lâm sản chịu được môi trường khắc nghiệt đã được nâng cấp, hoàn thiện, được lắp đặt và đưa vào hoạt động trong các kho. .. của Tổng kho Từ liêm chocác kết quả đáng tin cậy Hệthống hoạt động ổn định, thời gian thu thập số liệucác điểm đo nhanh Các kết quả thu được đảm bảo có thể triển khai đại trà chocáckho nông lâm sản trên toàn quốc vàcác ứng dụng đo kiểm soát nhiệtẩm môi trường từ xa của các ngành kinh tế và an ninh quốc phòng Hiện tại chúng tôi đã phát triển hệđo kiểm soát nhiệtẩm qua mạng Internet chocác phòng... thu được giá trị nhiệtẩm tương đối của toàn bộ khối thóc Thông qua chương trình giámsátnhiệtđộvàđộ ẩm, người quản lý kho có thể liên tục theo dõi nhiệtđộvàđộẩm của thóc hoặc có thể tra cứu lại các giá trị đo trong quá khứ mà không phải ra khỏi phòng Dựa trên các kết quả đo, người quản lý kho có thể đưa ra các quyết định cần thiếtcho quy trình bảo quản thóc như bật quạt, hút ẩm, hay đảo thóc,... server vàcác tổng đài trong lĩnh vực bưu chính viễn thôngCác kết quả kiểm soát nhiệtẩm của các phòng server, tổng đài được lưu trữ và báo động qua mạng Internet, gửi tin nhắn vào các mạng di động Như vậy, việc kiểm soát nhiệtẩm được thực hiện mọi lúc mọi nơi trên toàn cầu qua mạng Internet và mạng điện thoại di động Ngoài ra, chúng tôi đang phát triển các đầu đonhiệtẩm kết nối không dây cho các. .. nối tới các đầu đo, dokho ng cách thường ngắn, chúng ta có thể sử dụng loại cáp điện thoại 4 sợi có bọc lớp vỏ nhựa chịu được môi trường axit 3.2 Lắp đặt đầu đo trong kho thóc 48 đầu đo được phân bố đều trong lòng kho thóc để có thể giámsátnhiệtđộ của toàn kho 48 đầu đo được chia thành 16 cụm mỗi cụm gồm 3 đầu đo chôn ở 3 cao độ 1m, 2m và 3m cách mặt thóc Các cụm được bố trí đều trong kho theo... nhất Các đầu đovà máy tính được nối với nhau qua một dây cáp Nguồn điện cấp chocác đầu đo cũng sẽ được đưa qua sợi cáp này Vì thế, dây cáp sẽ cần có 4 sợi bên trong: 2 sợi cho việc cấp nguồn và 2 sợi khác cho việc truyền RS485 3.1 Lựa chọn dây cáp Thông thường, khu kho thóc và khu văn phòng đặt cách xa nhau Do đó, điện áp cấp sẽ bị suy giảm khi truyền tải trên các đường dây cáp dài, tùy theo kho ng cách... diện tích 18 x 6 m2 Mỗi đầu đo được đút bên trong một ống nhựa PVC và kéo dài từ điểm cần đo đến trên mặt thóc Dây nối từ đầu đo tới đường cáp chính được bọc trong ống gien mềm và cũng được chạy bên trong ống PVC để bảo vệ chống va đập, chuột bọ và môi trường axit 3.3 Sơ đồ kết nối hệthống Sơ đồ kết nối hệthống được mô tả như hình sau: 3.4 Địa chỉ trên mạng RS485 Mỗi đầu đo được đặt một địa chỉ riêng... riêng biệt trên mạng RS485 từ 01 cho đến 48 Địa chỉ được đánh liên tục theo giá trị tăng dần của số thứ tự cụm đầu đo Với mỗi cụm đầu đo, đầu đo chôn sâu nhất sẽ được đánh địa chỉ nhỏ nhất, còn đầu đo chôn gần mặt thóc nhất sẽ được đánh địa chỉ lớn nhất 3.5 Hoạt động của hệ thốngHệthống đã được đưa đi kiểm chuẩn tại Cục Tiêu chuẩn đo lường chất lượng Bộ Quốc phòng đạt các chỉ tiêu kỹ thuật như mô tả... kho ng cách khu vực kho thóc và khu văn phòng, ta cần lựa chọn loại cáp có kích thước các sợi bên trong cho phù hợp Với kho ng cách dưới 200 mét, sử dụng loại dây mạng Cat.5 là phù hợp về kỹ thuật và kinh tế nhất Đây là loại dây cáp mà bên trong có 4 cặp sợi được đánh dấu bằng các màu: cam, trắng/cam, nâu, trắng/nâu, xanh lục, trắng/lục, xanh lam, trắng/lam Mỗi cặp sợi sẽ được chập lại và dùng như 1 sợi . các kết quả nghiên cứu phát triển
đạt được sau khi ho
àn thiện hệ thống đo xa nhiệt ẩm cho các kho nông
lâm sản này.
2. Mô tả hệ thống
Hệ thống đo nhiệt. Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ
thống đo giám sát nhiệt ẩm cho các
kho nông lâm sản có môi trường khắc
nghiệt