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摘要：傳統(tǒng)的疫苗冷庫(kù)控制是通過(guò)溫濕度傳感器采集數(shù)據(jù)傳送至PLC和上位機(jī)，再由PLC控制制冷設(shè)備，使得疫苗冷庫(kù)保持在2～8℃。該控制方式是單一的溫濕度采集通道，難以克服可能存在的傳感器故障、電氣接線故障、停電故障和數(shù)據(jù)庫(kù)損壞等故障。提出一種多網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集控制方式，即電氣接線數(shù)據(jù)通道、Wi－Fi無(wú)線網(wǎng)數(shù)據(jù)通道和“Wi－Fi＋GPRS”數(shù)據(jù)通道的三重?cái)?shù)據(jù)采集通道，三者相互補(bǔ)充和驗(yàn)證。通過(guò)設(shè)計(jì)疫苗冷庫(kù)控制系統(tǒng)的模型，三重通道成功采集數(shù)據(jù)，疫苗冷庫(kù)溫度控制穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：疫苗冷庫(kù)，多網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)采集，Wi－Fi＋GPRS

合格的疫苗環(huán)境必須控制在2～8℃，一旦長(zhǎng)時(shí)間超出此范圍，疫苗會(huì)失去其效果。目前在疫苗冷庫(kù)控制技術(shù)中，多采用以PLC為核心的控制手段，通過(guò)溫濕度傳感器采集數(shù)據(jù)傳送至PLC中，經(jīng)過(guò)程序處理控制壓縮機(jī)，進(jìn)而控制疫苗冷庫(kù)的溫度；疫苗冷庫(kù)的溫濕度數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便查詢和第三方監(jiān)控。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行了智能化處理，可以在溫度異常時(shí)報(bào)警并發(fā)送短信至管理員，亦可通過(guò)手機(jī)APP實(shí)時(shí)查詢溫濕度數(shù)據(jù)等等［1］。但是智能化程度的提升必須基于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，而目前疫苗冷庫(kù)的溫濕度采集基本采用溫濕度傳感器連接PLC，或者傳感器通過(guò)采集卡至上位機(jī)等方式，該方式是單一的數(shù)據(jù)采集通道，一旦發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸異常，制冷系統(tǒng)有可能難以作出準(zhǔn)確的處理。所以，文中提出一種多網(wǎng)絡(luò)溫濕度數(shù)據(jù)采集的方式，以保證某一數(shù)據(jù)采集通道故障時(shí)，其他通道能夠智能補(bǔ)充，保障疫苗冷庫(kù)的溫度控制穩(wěn)定性［2－3］。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

多網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理圖假設(shè)疫苗冷庫(kù)安裝編號(hào)1～N個(gè)具備有線和無(wú)線傳輸功能的溫濕度傳感器，該系統(tǒng)具有三個(gè)數(shù)據(jù)采集通道組成，一是傳感器通過(guò)電氣接線連接西門(mén)子1200PLC；二是通過(guò)Wi－Fi無(wú)線網(wǎng)通道將溫濕度數(shù)據(jù)傳送至工業(yè)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)；三是通過(guò)“Wi－Fi＋GPRS”通道將溫濕度數(shù)據(jù)傳送至云端數(shù)據(jù)庫(kù)。

2多網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通道設(shè)計(jì)

2．1電氣接線數(shù)據(jù)通道

溫濕度傳感器通過(guò)電氣接線傳輸數(shù)據(jù)是較為穩(wěn)定的通道，除非出現(xiàn)傳感器故障或電氣接線損壞。疫苗冷庫(kù)溫濕度數(shù)據(jù)的采集主要分為兩個(gè)部分，一是傳感器連接PLC模擬量接口通過(guò)程序處理采集數(shù)據(jù)；二是傳感器連接模擬量采集模塊（如研華4017），再通過(guò)RS485通訊傳輸至工控機(jī)上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)。因疫苗冷庫(kù)空間較大，須在不同的空間位置安裝大量的溫濕度傳感器，若完全采用PLC采集數(shù)據(jù)，使用大量的PLC模擬量處理模塊成本較高，而且PLC的CPU連接模塊數(shù)量也有限制，所以采用模擬量采集模塊是解決大量傳感器數(shù)據(jù)的辦法。電氣接線傳輸數(shù)據(jù)樣例如圖2所示。

2．2Wi－Fi無(wú)線網(wǎng)數(shù)據(jù)通道

Wi－Fi無(wú)線網(wǎng)數(shù)據(jù)通道示意圖如圖3所示。帶有Wi－Fi功能的溫濕度傳感器通過(guò)無(wú)線路由器傳送至工控機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，傳感器、無(wú)線路由器、工控機(jī)和手機(jī)構(gòu)成一個(gè)局域網(wǎng)，手機(jī)APP可以訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢溫濕度數(shù)據(jù)；在接入外網(wǎng)時(shí)，疫苗冷庫(kù)廠房外可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問(wèn)工控機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)電腦通過(guò)RS232發(fā)送報(bào)警信息至用戶手機(jī)上。Wi－Fi無(wú)線網(wǎng)數(shù)據(jù)通道相比于電氣接線通道，省去大量接線的麻煩，在保證局域網(wǎng)信號(hào)穩(wěn)定的前提下，溫濕度數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，是對(duì)電氣接線通道出現(xiàn)故障時(shí)的數(shù)據(jù)補(bǔ)充。

2．3“Wi－Fi＋GPRS”數(shù)據(jù)通道

“Wi－Fi＋＋GPRS”數(shù)據(jù)通道采集數(shù)據(jù)分為兩種情況，一是疫苗冷庫(kù)可以使用Wi－Fi直接將數(shù)據(jù)傳輸至云平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，二是對(duì)于移動(dòng)冷鏈車，可以采用GPRS網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)采集方式可以避免兩個(gè)問(wèn)題，一是當(dāng)企業(yè)自建數(shù)據(jù)庫(kù)損壞時(shí)，可以從云平臺(tái)調(diào)用，且現(xiàn)在云平臺(tái)無(wú)需企業(yè)自建，直接租用即可，如阿里云平臺(tái)等；二是當(dāng)冷庫(kù)斷電時(shí)，盡管會(huì)啟用備用電源，如果在備用電源有效時(shí)間內(nèi)不能恢復(fù)供電，上述兩種方式溫濕度數(shù)據(jù)全部失效，此時(shí)Wi－Fi也有可能斷網(wǎng)，所以在緊急情況下采用GPSR采集數(shù)據(jù)，是對(duì)疫苗冷庫(kù)溫濕度數(shù)據(jù)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)的緊急補(bǔ)救。

3軟件設(shè)計(jì)

3．1電氣接線數(shù)據(jù)采集

西門(mén)子S7－1200PLC采集傳感器溫濕度信號(hào)，在博圖軟件中可以直接調(diào)用FC105的SCALE模塊，只要將傳感器的量程輸入模塊中的HI＿LIM和LO＿LIM，F(xiàn)C105模塊即可將IW64所采集的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換實(shí)際溫濕度數(shù)值，如圖5和圖6所示，分別是1號(hào)傳感器采集的濕度和溫度，濕度量程0～100％，溫度量程0～50℃。將FC105采集的溫室和觸摸屏或上位機(jī)設(shè)置的溫度進(jìn)行比較，通過(guò)PLC編程控制壓縮機(jī)和其他制冷裝置的啟停，進(jìn)而控制疫苗的溫濕度。PLC采集的溫濕度一般是制冷設(shè)備比較關(guān)鍵的數(shù)據(jù)點(diǎn)，但在疫苗冷庫(kù)空間區(qū)域里安裝大量的傳感器，往往采用“傳感器＋模擬量處理模塊＋RS485通訊”的方式將數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以利用組態(tài)王或者力控上位機(jī)等軟件的自帶數(shù)據(jù)庫(kù)，因數(shù)據(jù)較大和數(shù)據(jù)后期智能化處理，工程設(shè)計(jì)人員一般也會(huì)利用MicrosoftSQLServer軟件按照企業(yè)需要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，也便于第三方監(jiān)控。

3．2Internet、Wi－Fi或GPRS數(shù)據(jù)采集

Internet、Wi－Fi或GPRS數(shù)據(jù)采集對(duì)傳感器性能有一定的要求，要求傳感器能滿足不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。不管對(duì)于哪一種傳輸方式，數(shù)據(jù)接口需要統(tǒng)一起來(lái)，比如GPRS數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)皆破脚_(tái)，有的GPRS型溫濕度傳感器自帶專用云平臺(tái)，需要解決自帶專用云平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡髽I(yè)所需的云平臺(tái)接口問(wèn)題，同時(shí)有的傳感器需要GPRS數(shù)據(jù)管理查看軟件等等，不同的傳感器廠家會(huì)有一套云平臺(tái)和數(shù)據(jù)管理軟件，只要按照相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置即可完成，溫濕度的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、傳輸和顯示等功能都有傳感器廠家解決［5］。

4結(jié)束語(yǔ)

本文提出了三重溫濕度數(shù)據(jù)采集通道，是考慮傳統(tǒng)溫濕度采集的單一通道可能存在的隱患，如傳感器故障、電氣接線故障、停電故障、數(shù)據(jù)庫(kù)損壞故障等等，同時(shí)基于此設(shè)計(jì)的相關(guān)模型已經(jīng)完成，不同功能的溫濕度傳感器在不同的采集通道中亦已完成數(shù)據(jù)采集，盡管各類數(shù)據(jù)存在一定誤差，但是誤差在工業(yè)控制要求范圍之內(nèi)。下一步要做的工作就是疫苗冷庫(kù)控制的實(shí)地驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)

［1］孫寧，魏瑜梅，杜國(guó)明，等．淺談疫苗冷庫(kù)智能化管理［J］．臨床醫(yī)藥文獻(xiàn)電子雜志，2014，1（8）：1473－1473

［2］莫浩然，徐曉輝，張圣明，等．多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的智能溫室控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］．電子設(shè)計(jì)工程，2017，25（7）：144－147

［3］張華強(qiáng)，張震，高超，等．一種支持多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的家庭能效監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（24）：124－127

［4］沈燦鋼，孫曉明．西門(mén)子全集成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)室設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，32（2）：170－172

［5］侯維巖，秦朝暉，王海寬．面向無(wú)線／有線工業(yè)網(wǎng)絡(luò)集成的協(xié)議轉(zhuǎn)換器構(gòu)架［J］．儀器儀表學(xué)報(bào)，2011，32（6）：1252－1257

作者:付煥森 王郭全 夏華鳳 曹健 彭?xiàng)?單位:泰州學(xué)院船舶與機(jī)電工程學(xué)院 江蘇四通智能工程有限公司