Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống đo giám sát nhiệt ẩm cho các kho

Báo cáo trình bày hệ thống đo giám sát nhiệt độ và độ ẩm cho các kho nông lâm sản chịu được môi trường khắc nghiệt đã được thiết kế và chế tạo tại Viện Công nghệ Thông tin. Hệ thống bao gồm 48 đầu đo nhiệt ẩm được kết nối thành mạng với chương trình 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 đo nhiệt ẩm và hệ thống phần mềm nhúng cũng như phần mềm giao...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống đo giám sát nhiệt ẩm cho các kho 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 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 hệ thống đo giám sát nhiệt độ và độ ẩm cho các kho nông lâm sản chịu được môi trường khắc nghiệt đã được thiết kế và chế tạo tại Viện Công nghệ Thông tin. Hệ thống bao gồm 48 đầu đo nhiệt ẩm được kết nối thành mạng với chương trình 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 đo nhiệt ẩm và hệ thống phần mềm nhúng cũng như phần mềm giao diện được hoàn thiện, nâng cấp để có thể chịu được môi trường nóng ẩm và phun hóa chất bảo quản định kỳ của các kho nông lâm sản trên toàn quốc. Hệ thống 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, chè và trái cây (vải, nhãn, dứa, thanh long v.v…). Do công tác bảo quản sau thu hoạch còn nhiều bất cập nên tỷ lệ hao hụt khá lớn. Nhu cầu kiểm soát nhiệt ẩm của các kho 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 đã phát triển và đưa vào ứng dụng một số hệ thống đo 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 hệ thống cho phù hợp với điều kiện khắc nghiệt của môi trường kho nông lâm sản và chế độ phun hóa chất bảo quản của các loại sản phẩm. Báo cáo này trình bày các kết quả nghiên cứu phát triển đạt được sau khi hoàn thiện hệ thống đo xa nhiệt ẩm cho các kho nông lâm sản này. 2. Mô tả hệ thống Hệ thống đo nhiệt độ và độ ẩm cho kho tàng bao gồm 48 đầu đo nhiệt ẩm được bố trí trong lòng kho nông lâm sản và được kết nối mạng theo chuẩn RS485 đưa về máy tính. Các đầu đo được thiết kế nhỏ gọn và kín để có khả năng chịu được môi trường nóng ẩm nhiệt đới và các 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 nhiệt độ và độ ẩm các nông lâm sản. Nguồn điện cấp cho các đầu đo là nguồn 12VDC cách ly để đảm bảo an toàn khi vận hành. Phần mềm máy tính sẽ định kỳ kiểm tra từng đầu đo, đọc nhiệt độ và độ ẩm 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 hệ thống bao gồm các đầu đo nhiệt 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 đo nhiệt độ và độ ẩm thông minh THS-1.1 Đầu đo nhiệt ẩm thông minh THS-1.1 được hoàn thiện từ đầu đo nhiệt độ, độ ẩm THT-1 được sử dụng trong các hệ thống đo xa nhiệt ẩm của các kho thóc của các chi cục dự trữ quốc gia Hải Phòng và Bắc Giang. Nguyên lý hoạt động của của đầu đo nhiệt ẩm 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 dụng được phát triển từ công nghệ tạo chip thông minh PSoC, tiêu tốn ít năng lượng, hình dáng và kích cõ nhỏ gọn phù hợp cho đa dạng ứng dụng trong các kho nông lâm sản có môi trường nóng ẩm và 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 liệu đo tin cậy, chính xác và nhanh chóng. Sản phẩm đầu đo nhiệt ẩm thông minh THS- 1.1 có các đặc trưng chính sau Ký hiệu: THS1.1 Giải đo nhiệt độ: 0 – 70 oC Độ chính xác nhiệt: oC Giải đo độ ẩm: 0 – 100% Độ chính xác độ ẩm: Điện cấp: 10 – 15 VDC Dòng tiêu thụ: 10 mA (max) Kết nối mạng RS485: Dị bộ, bán song công Số điểm trên RS485: 255 (max) Tốc 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 các hệ đo nhiệt ẩm 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 này 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 cho các khách hàng. Các chi tiết về chỉ tiêu kỹ thuật được mô tả như sau: Ký hiệu: iCon-485 Kết nối mạng RS485: Dị bộ, bán song công Số điểm trên RS485: 255 (max) Tốc 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 thụ: 55 mA (max) Kích thước: 93 mm x 58 mm x 27 mm Nhiệt độ làm việc: 0 – 45 oC Độ ẩm làm việc: 5 – 90% 2.3. Thiết bị nguồn DC Đặc điểm của bộ nguồn DC cho các 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 chế độ 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 tạo các thiết bị nguồn Việt Linh AST để chế tạo thiết bị nguồn chuyên dụng này cho các hệ thống đo nhiệt ẩm. Thiết bị nguồn được chế tạo có các chỉ tiêu kỹ thuật sau: Điện cấp vào: 190 – 245 VAC Tần số: 45 – 55 Hz Điện áp đầu ra: 12 – 14,5 VDC Dòng cấp ra: 15A (max) Tự động b ...