說明：該方案也適用于其他需要對環(huán)境溫、濕度監(jiān)控的領(lǐng)域，如：成品庫、醇化庫、發(fā)酵庫、儲絲房等，現(xiàn)僅以某煙葉發(fā)酵庫為例。
1 概述
無線通訊方式的溫濕度傳器（WOW）是美國PointSix公司新一代高精度數(shù)字式傳感器，與在線式溫濕度傳感器相比較，有如下優(yōu)點(diǎn)：
1) 無線溫、濕度傳感器的安裝位置沒有任何限制且無須布線。（在無線電通訊距離范圍內(nèi)）
2) 無線溫、濕度傳感器采用防水設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于非常潮濕的環(huán)境。
3) 無線溫、濕度傳感器的安裝和維護(hù)非常簡便。
4) 減少了電纜使用量，降低了系統(tǒng)成本、提高了系統(tǒng)的可靠性。
5) 如果發(fā)酵庫翻新，無線溫、濕度傳感器不存在連接電纜問題可以隨意拆卸，不存在重復(fù)投資問題。
6) 系統(tǒng)可以很方便的與空調(diào)機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)連接。
為便于介紹，下面以某煙廠為例進(jìn)行方案論述。該卷煙廠發(fā)酵庫采用人工發(fā)酵，由31間發(fā)酵室組成。每間發(fā)酵室可裝煙包400~600包，每一發(fā)酵周期為15天，每月要完成1萬~3萬包的發(fā)酵任務(wù)，保證該卷煙廠年生產(chǎn)計(jì)劃。
2 人工發(fā)酵的基本程序
1）升溫階段: 溫度由室溫升至45℃，相對濕度55%-60%，時(shí)間3天。
2）保溫階段: 溫度穩(wěn)定在45℃，相對濕度60%-65%，時(shí)間9天。
3）降溫階段: 溫度逐漸降至室溫，時(shí)間3天。
3 用戶需求分析
發(fā)酵庫現(xiàn)有37名工作人員，采用四班三運(yùn)轉(zhuǎn)方式，每兩個(gè)小時(shí)派人進(jìn)發(fā)酵室內(nèi)抄寫室內(nèi)環(huán)境溫度、濕度、煙包包心溫度，全年365天從不間斷。由于發(fā)酵室內(nèi)溫濕度通常保持在45℃和60%左右，房間內(nèi)充滿了濕熱蒸汽和煙包散發(fā)出的刺鼻的煙味，工作環(huán)境惡劣，影響操作工身體健康。而且，采用人工定時(shí)記錄數(shù)據(jù)的方式，數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)的完整性無法保證；數(shù)據(jù)處理、生產(chǎn)管理仍停留在落后的手工制表的模式下，卷煙廠其他車間相比，發(fā)酵庫的生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)測、生產(chǎn)管理水平確實(shí)落后了。
發(fā)酵庫曾采用蘋果機(jī)和單板機(jī)對溫、濕度進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測。由于信號干擾和備件問題，系統(tǒng)運(yùn)行了兩年后被廢棄。
4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)
1) 可靠性高，可以常年不間斷運(yùn)行。
2) 系統(tǒng)維護(hù)簡單、使用方便。
3) 自動(dòng)化程度高，最好可以進(jìn)行溫濕度的自動(dòng)控制。
4) 每個(gè)發(fā)酵室外最好有現(xiàn)場溫、濕度顯示。
5 系統(tǒng)基本功能
1）自動(dòng)監(jiān)測全部傳感器的測定值，并實(shí)時(shí)顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上.
2）曲線功能: 提供實(shí)時(shí)、歷史趨勢圖、對環(huán)境的溫度、濕度及包心溫度的變化用曲線顯示在屏幕上.
3）報(bào)表功能: 按用戶要求輸出報(bào)表，打印溫濕度變化的記錄數(shù)據(jù)和曲線.
4） 傳感器參數(shù)修改功能: 通過通訊網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)上的傳感器中的參數(shù)進(jìn)行修改、設(shè)定(站址、量程、零點(diǎn)、溫度系數(shù))
5） 調(diào)度及管理功能: 系統(tǒng)具有在現(xiàn)有硬件平臺上，為將來通過Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)及生產(chǎn)現(xiàn)狀的WWW服務(wù)的功能
6 系統(tǒng)方案
6.1數(shù)據(jù)采集方案
根據(jù)煙葉發(fā)酵庫溫、濕度控制的要求，煙葉發(fā)酵庫溫、濕度控制及監(jiān)測擬采用新一代無線數(shù)字式環(huán)境溫、濕度監(jiān)測儀WOW和新一代離線式溫、濕度記錄儀ILogger-THT。WOW與PointSix研發(fā)的HA8-WOW設(shè)備配合使用，可實(shí)現(xiàn)在煙葉發(fā)酵庫內(nèi)的多點(diǎn)溫、濕度24小時(shí)實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控。離線式溫、濕度記錄儀ILogger-THT可在煙葉發(fā)酵庫中對需重點(diǎn)進(jìn)行溫、濕度控制的產(chǎn)品進(jìn)行24小時(shí)溫、濕度實(shí)時(shí)監(jiān)測和記錄。具體方案如下：
根據(jù)煙葉發(fā)酵庫內(nèi)部結(jié)構(gòu)及布局特點(diǎn)，在發(fā)酵庫內(nèi)設(shè)置3～4個(gè)WOW溫、濕度監(jiān)測點(diǎn)，這些監(jiān)測點(diǎn)將根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行設(shè)置點(diǎn)優(yōu)化選擇。監(jiān)測點(diǎn)優(yōu)化設(shè)定的原則是：
1) 監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)優(yōu)先設(shè)置在是發(fā)酵庫中遠(yuǎn)離通風(fēng)機(jī)和空調(diào)機(jī)送風(fēng)口位置或通風(fēng)效果不好的位置；
2) 監(jiān)測點(diǎn)在發(fā)酵庫內(nèi)分布盡可能均勻，確保對整個(gè)發(fā)酵庫溫、濕度的有效監(jiān)控；
3) 監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)根據(jù)發(fā)酵庫中溫、濕度的實(shí)際情況進(jìn)行合理布置。如在發(fā)酵庫靠近天花板位置和天花板上溫度一般較庫內(nèi)其它位置較高，應(yīng)考慮布置一定數(shù)量的監(jiān)測點(diǎn)。在靠近地面的墻面上濕度較大，也應(yīng)有一定的監(jiān)測點(diǎn)；
4) 監(jiān)測點(diǎn)位置以不影響發(fā)酵庫中煙包碼放和運(yùn)輸為原則。
每個(gè)WOW監(jiān)測的溫、濕度信息通過HA8-WOW接收器接收，這些信息由HA8-WOW通過1-Wire?網(wǎng)絡(luò)與中央控制計(jì)算機(jī)連接，由中央控制計(jì)算機(jī)對所有監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀和分析，并形成各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的溫、濕度監(jiān)測歷史趨勢圖。如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)或某幾個(gè)溫、濕度監(jiān)測點(diǎn)的溫、濕度出現(xiàn)異常，中央控制計(jì)算機(jī)將對發(fā)生異常的監(jiān)測點(diǎn)位置進(jìn)行判斷，通過優(yōu)化計(jì)算確定哪臺通風(fēng)機(jī)或空調(diào)機(jī)工作異常。優(yōu)化計(jì)算的原則是：
1) 確保溫、濕度異常在最短時(shí)間內(nèi)得到控制；
2) 選擇控制距離發(fā)生溫、濕度異常最近的通風(fēng)機(jī)或空調(diào)機(jī)工作。
在發(fā)酵庫固定監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行溫、濕度監(jiān)測的同時(shí)，對于某些需重點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測的監(jiān)測點(diǎn)還可以進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測。具體措施是采用離線式溫、濕度記錄儀ILogger-THT。將離線式溫、濕度記錄儀ILogger-THT安裝在需要監(jiān)測的位置，ILogger-THT將按照事先設(shè)定的時(shí)間間隔，定時(shí)進(jìn)行溫、濕度測量并記錄在ILogger-THT自帶的Ibutton信息紐扣上，管理人員可定期將ILogger-THT記錄在Ibutton信息紐扣上的溫、濕度測量結(jié)果下載到中央控制計(jì)算機(jī)上。中央控制計(jì)算機(jī)將下載數(shù)據(jù)整理并形成分析報(bào)告和監(jiān)測點(diǎn)的溫、濕度歷史趨勢圖。每個(gè)發(fā)酵庫，一般可考慮配置1～2個(gè)離線式溫、濕度記錄儀ILogger-THT。
關(guān)于發(fā)酵庫內(nèi)通風(fēng)機(jī)和空調(diào)機(jī)控制，如果發(fā)酵庫中通風(fēng)機(jī)和空調(diào)機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)建立，那么僅需將中央控制計(jì)算機(jī)的控制信號傳給該系統(tǒng)即可。如果發(fā)酵庫中通風(fēng)機(jī)和空調(diào)機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)未建立，可采用PLC控制器實(shí)現(xiàn)中央控制計(jì)算機(jī)對通風(fēng)機(jī)和空調(diào)機(jī)的自動(dòng)控制。該部分控制如何實(shí)現(xiàn)視發(fā)酵庫的具體情況而定，本文將不作詳細(xì)論述。
6.2系統(tǒng)組成
發(fā)酵庫溫濕度控制系統(tǒng)由：中央控制計(jì)算機(jī)、基于無線通訊方式的高精度數(shù)字式環(huán)境溫濕度傳感器—WOW、HA8-WOW主機(jī)適配器、無線通訊網(wǎng)絡(luò)、離線式溫濕度記錄儀ILogger-THT等五部分組成。
6.3性能參數(shù)
6.3.1 WOW無線溫度傳感器
WOW無線溫度傳感器是依靠電池驅(qū)動(dòng)的數(shù)字式溫度傳感器，內(nèi)置微處理器無線頻率為418 MHz.通過 FCC認(rèn)證的無線傳輸器。
1）主要特點(diǎn)：
? 信息鈕DS18B20具有64位ID和數(shù)字式溫度傳感器
? 采用直接數(shù)字式傳感器技術(shù)
? 離HA8-WOW接收器最遠(yuǎn)可達(dá)45米
? 傳輸率從10到255秒可設(shè)定
? 可同時(shí)有100個(gè)傳感器一同工作
? 電池可工作2到5年
? 體積小，ABS外殼（4×5×1厘米）
? 防水，適應(yīng)于潮濕環(huán)境
? ID和溫度傳輸中帶CRC16校驗(yàn)
? 內(nèi)置環(huán)形天線
2）性能參數(shù)：
? 傳輸率 10-255秒可設(shè)定
? 安裝電池后存放時(shí)間 在靜止模式下可存放5年(使用備有電池可工作10年)
? 尺寸(輪廓) 4W X5 H X1 D (厘米)
? 質(zhì)量 30克
? 存儲溫度 -30到85攝氏度
? 工作溫度 -30到85攝氏度(備用電池-30到85攝氏度)
? 傳輸狀態(tài)下電池(CR2032)壽命 在CR2032下2-5年并且傳輸周期為10～240秒
? 傳輸狀態(tài)下電池壽命(備用電池) 備用電池下可工作3-7年且傳輸周期為10～240秒
? 電池 CR2032 三伏鋰電池或3.6伏鋰電池
? FCC 鑒定 FCC ID: M5ZWOW
6.3.2 HA8-WOW
HA8-WOW是ASCII碼 RS232或RS485 至1-Wire網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)置無線頻率為418MHz接收器的主機(jī)適配器，HA8-WOW是RS232 或 RS485到1-Wire網(wǎng)絡(luò)的接口，該接口提供了一個(gè)為內(nèi)置控制器和基于DOS應(yīng)用的ASCII碼指令集，用來與iButton的1-Wire網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和無線傳感器相匹配。
主要特點(diǎn)：
? 支持1-Wire網(wǎng)絡(luò)的ASCII碼指令
? 內(nèi)置418MHz無線接收器
? 從無線傳感器上接收、解碼和校驗(yàn)每個(gè)無線信息包
? 為有線產(chǎn)品自動(dòng)提供靈巧的插拔接口
? 每個(gè)采用基于1-Wire的CAT-5網(wǎng)絡(luò)可連接至600米遠(yuǎn)和100個(gè)設(shè)備
? 每個(gè)主機(jī)串口支持26個(gè)主機(jī)適配器
? 波特率從600至115K可選擇
? 適配器地址從1～26可選擇
? 具備RJ－11連接器和連接RS232/RS485接口電纜
? 3個(gè)相同的RF11提供了簡單的網(wǎng)絡(luò)接口
? 提供了搜索、條件搜索和全程搜索指令
? 支持Touch Memory文件格式
? 自動(dòng)對TMEX生成和CRC16校驗(yàn)
? 模塊模式指令支持所有1-Wire網(wǎng)絡(luò)功能
? ?超過27 kV的ESD保護(hù)（IEC801-參考模式。）
6.3.3離線式溫、濕度記錄儀ILogger-THT
離線式溫濕度記錄儀ILogger-THT包括：ILogger-THT測試儀、時(shí)間校準(zhǔn)信息鈕DS1994、溫濕度記錄信息鈕DS1996。
ILogger-THT測試儀的主要功能及特點(diǎn)是：
? 可進(jìn)行相對濕度和溫度測量
? 相對濕度和溫度可采用NIST校準(zhǔn)
? 每個(gè)ILogger-THT具有唯一的64位電子序列號，每條溫、濕度記錄帶有時(shí)間和日期標(biāo)記，便于計(jì)算機(jī)管理和數(shù)據(jù)分類紀(jì)錄
? 內(nèi)置可更換的鋰電池，可以持續(xù)使用2年
? 采用LED操作指示器，方便使用及操作
? 可采用墻壁安裝或表面安裝，便于安裝
ILogger-THT的主要性能參數(shù)如下：
6.3.4監(jiān)控計(jì)算機(jī)
? 主機(jī)選用標(biāo)準(zhǔn)的 “奔騰”工業(yè)控制計(jì)算機(jī)
? PENTIUM III 500
? 128M RAM；20G 硬盤
? 20 ’CRT；
? 打印機(jī) 、
? 多媒體套件；通訊接口
6.3.5軟件配置
? 中文WINDOWS NT 4.0 SP5
? INTOUCH 7.1工業(yè)組態(tài)軟件、DDE通訊協(xié)議
? MICROSOFT EXCEL 電子表格軟件
6.3. 6環(huán)境參數(shù)
? 溫度：+10℃～+30℃
? 濕度：< 85 % （25℃）
? 交流電壓： 380V AC
? 地線：信號地接地電阻< 4 歐姆
6.3.7上位機(jī)軟件性能
選用國際上市場占有率占第一位的第三代面向?qū)ο蟮墓I(yè)組態(tài)軟件－WONDERWARE公司的INTOUCH工業(yè)組態(tài)軟件。我們在實(shí)際使用中認(rèn)為該軟件有如下優(yōu)點(diǎn)：
? 中文WINDOWS平臺，徹底解決了漢化問題。
? 符合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
? 軟件開發(fā)直觀、易懂，便于用戶二次開發(fā)和系統(tǒng)集成。
? 采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，與MICROSOFT公司的EXCEL電子表格軟件共享數(shù)據(jù)，用戶可以方便地開發(fā)自己的管理軟件。
7 建設(shè)周期
1) 可行性報(bào)告編寫并通過評審：1個(gè)月
2) 元器件及系統(tǒng)硬件購買和調(diào)試：3個(gè)月
3) 軟件設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試：1個(gè)月
4) 現(xiàn)場安裝、系統(tǒng)調(diào)試：2個(gè)月
5) 其中軟件設(shè)計(jì)及元器件購買可并行，總的建設(shè)周期為6個(gè)月。
8 方案可行性及效益分析
發(fā)酵庫溫、濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)方案是在目前軍工產(chǎn)品成品庫技術(shù)方案基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的項(xiàng)目，對其可行性分析如下：
1) 溫、濕度控制系統(tǒng)采用美國PointSix公司無線高精度溫、濕度監(jiān)測儀WOW和離線式溫、濕度記錄儀ILogger-THT，監(jiān)測儀具備測量精度高，測量精度穩(wěn)定性好，測量可靠性高，可進(jìn)行24小時(shí)不間斷測量等特點(diǎn)，符合發(fā)酵庫溫、濕度控制要求。并且上述測量儀器目前已經(jīng)成功用于糧庫、油庫等項(xiàng)目的溫、濕度控制，是成熟技術(shù)；
2) 采用無線通訊方式的高精度數(shù)字式環(huán)境溫、濕度傳感器，能取得更加顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
對采用該溫、濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)的效益分析如下：
1) 發(fā)酵庫溫、濕度自動(dòng)化控制系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)發(fā)酵庫溫、濕度監(jiān)控的自動(dòng)化，這對提高發(fā)酵庫溫、濕度監(jiān)控的可靠性，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵庫管理的科學(xué)化具有重大意義。特別是對于卷煙廠而言，質(zhì)量控制是其生命線，溫、濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)將是確保發(fā)酵質(zhì)量的重要保證。
2) 發(fā)酵庫在花費(fèi)較小的經(jīng)費(fèi)投入下，經(jīng)過一定技術(shù)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)溫、濕度監(jiān)控的自動(dòng)化，可將其管理水平提升到一個(gè)新臺階；
3) 該自動(dòng)控制系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性，在中央計(jì)算機(jī)建立后，今后可通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或電話線實(shí)現(xiàn)多個(gè)發(fā)酵庫的統(tǒng)一監(jiān)控和管理，真正做到了“一次投資，長久收效”。
總之，該發(fā)酵庫溫、濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)的建成將會(huì)對發(fā)酵庫管理的現(xiàn)代化起到一定的推動(dòng)作用，并具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
無線溫濕度傳感器與普通溫濕度傳感器性能和價(jià)格比較：
