基于DS18B20的仓库温度测量系统设计文献综述

 2022-08-19 11:23:36

一、文献综述

(一)前言

随着现代各个产业的发展,人们需要更精确的温度管理系统经行控制,如农业中的温室大棚,需要精确的温度管理提高产量,提升产品品质。在工业中,如钢铁经行热处理,塑料的定型及加热处理,石油的炼化等也需要温度管理系统,在服务业或我们日常生活中也需要温度管理系统,既能有舒适的温度,也能降低温度控制过程中的能耗。而在仓库管理中温度管理系统,也起这重要的作用,相关文献提到2011年中储粮福州库进口的玉米筛下后存放在机械棚内, 因保管条件差, 产生发热, 入库总数量105t, 因严重发热导致结块, 出库损耗40t, 损耗率就是38%[1].存储环节做好温度控制,通过仓储改造,采取自然通风和机械通风相结合,门窗、通风口隔热密闭相结合的技术方法,使用空调准低温储藏的粮堆高温季节平均温度始终保持在26℃以下,从而延缓粮食陈化降低损耗,确保储粮品质新鲜。

仓库管理中,温度管理至关重要。好的温度管理系统,能够降低存储环节的损耗,预防一些意外事件的发生,但是传统管理方式中常常就一个温度计而已,然后工人定时去记录,这种方式不能拿到实时温度数据变化,如果全天候派人记录又会消耗大量人力成本,所以设计一款实时采集温度数据并记录,性能稳定,价格低廉,还能做到智能控温,超限报警等功能的产品是一个不错的解决方式。

(二)国内外研究现状

温度管理系统不论在国内还是国外,都已经发展到相当成熟的地步,国外这类技术,起步早于国内,在技术上优于国内,国内现在主要集中硬件部分,而国外现在的焦点主要集中在软件算法,例如先进的控制算法,人工神经网络,遗传算法,模糊算法等,它们的目的是使控制系统与实际环境有更好的拟合度,在一些非线性环境中有更精准的控制。例如2002 年,Ferreira P.M 等学者提出了应用人工神经网络来研究温室的温度控制。并且研究了 通风系统、喷雾系统和加热系统对温室内部空气温度、湿度和 C02 浓度等环境参数的影响[9]。这些先进算法的应用,使温度管理系统逐步走向智能化,甚至完全自动化,无人化管理。

文献[4]介绍了一款国外温度管理系统,该系统使用了TMS320系列的DSP和DS18B20数字温度传感器为测温组件[4]。正对工厂环境开发,整个系统集成度高,抗干扰能力强,可以实现多点测温,功耗小,体积小。更适合工厂各类复杂环境,现在工厂大量使用DSP技术,提升工厂生产效率,而基于DSP开发的温度管理系统,可以更好地整合到现有系统中。该系统对于工厂优势明显,但是对于普通环境没有优势,尤其是对成本敏感的应用场景。

我国对于温度控制系统的研究比较晚,到了 80 年代,才有对人工气候温度进行的微机控制。 例如上海植生所的人工气候室,还有重庆柑橘所人工气候室的单片机控制系统。现在国内温度管理系统开发的已经相当丰富了。国内相对国外有很大的进步空间,还有很多要追赶的地方。

在国内,文献[5]介绍了一款基于DS18B20的仓库温湿度管理系统,该系统采用模块化设计,主控采用STC89C52单片机,集智能化软件系统,多点温湿度采集,超限报警,网络通信,多功能控制等功能于一体。结构简单,性能强,有很高的实用性[5]。而采用DS18B20这款灵敏度高,测量范围广,精度高,其误差小能够满足大多数应用场景,但是该系统采用STC89C52单片机为主控单元,其扩展性能差,在现在智能化硬件大行其道的现状下,更高的可扩展性可以大大提上系统的实用性,所以使用性能高,扩展性的更高的基于ARM的微控制器是未来趋势。

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