引言

　　隨著科學(xué)技術(shù)，特別是信息技術(shù)的高速發(fā)展，我國的環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域也迎來了信息技術(shù)革命。可以利用計算機(jī)遠(yuǎn)程通信和控制技術(shù)，將分散的監(jiān)測點(diǎn)連接成區(qū)域環(huán)境實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)污染源數(shù)據(jù)的自動連續(xù)監(jiān)測，完成數(shù)據(jù)的實時采集、動態(tài)顯示、報警、報表、歸檔和打印等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的24h監(jiān)測，完成各類環(huán)境信息的收集、分析評價，提高環(huán)境綜合管理水平，為環(huán)境決策管理提供技術(shù)支持。

　　本文利用設(shè)計開發(fā)的采集節(jié)點(diǎn)和基于Lon—Works的網(wǎng)絡(luò)化計算機(jī)集中監(jiān)測和控制技術(shù)對各環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)的各種監(jiān)測儀器的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集，并通過PSTN （公眾交換電話網(wǎng)）將數(shù)據(jù)及時傳送至環(huán)境監(jiān)測部門，為管理部門提供所需信息。用快速、準(zhǔn)確、真實的數(shù)據(jù)全面反映各監(jiān)測點(diǎn)的環(huán)境狀況及設(shè)備的運(yùn)行狀況。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學(xué)分析、處理，可定性或定量地對環(huán)境指數(shù)給予準(zhǔn)確的評價，可以以大量的技術(shù)數(shù)據(jù)為依據(jù)，為有關(guān)部門提供管理和決策支持，對環(huán)境執(zhí)法實施技術(shù)監(jiān)督。

　　1  系統(tǒng)概述

　　環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要完成物資倉庫的環(huán)境狀況監(jiān)測、數(shù)據(jù)的自動采集、數(shù)據(jù)的傳輸和處理，實時地獲取環(huán)境信息數(shù)據(jù)，系統(tǒng)及時采取相應(yīng)處理措施。

　　系統(tǒng)由監(jiān)控中心、現(xiàn)場監(jiān)測控制節(jié)點(diǎn)和通信網(wǎng)絡(luò)三部分組成。監(jiān)控中心配有監(jiān)控主機(jī)和大型設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示屏；現(xiàn)場監(jiān)測控制節(jié)點(diǎn)由控制模塊和傳感器組組成，其數(shù)據(jù)采集傳感器主要有：溫度傳感器、濕度傳感器、可燃有害氣體傳感器、空氣污染監(jiān)測器、煙霧探測器、水浸開關(guān)等；系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)可由 Lonworks現(xiàn)場總線支持的多種通信介質(zhì)與路由設(shè)備組成。系統(tǒng)工作原理為：數(shù)據(jù)采集傳感器組將獲取的環(huán)境信息轉(zhuǎn)換為電信號，而后電信號再經(jīng)數(shù)?；螂娖睫D(zhuǎn)換由控制模塊以網(wǎng)絡(luò)變量的形式傳送至Lonworks總線網(wǎng)絡(luò)上的控制節(jié)點(diǎn)，把處理命令傳送給空調(diào)、消防系統(tǒng)的控制節(jié)點(diǎn)，監(jiān)控中心實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控、管理、維護(hù)以及與其他計算機(jī)系統(tǒng)之間的信息交互，從而實現(xiàn)控制信息與管理信息的集成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

　　2  控制節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計

　　控制節(jié)點(diǎn)的開發(fā)采用基于控制模塊的硬件設(shè)計方式。Lonworks控制模塊集成了一個神經(jīng)芯片、通信收發(fā)器、存儲器和晶振，控制模塊僅需添加一個電源、外圍電路接口和在神經(jīng)芯片上運(yùn)行的應(yīng)用程序就可以構(gòu)成一個完整的節(jié)點(diǎn)。控制模塊通過兩個連接器端口P1和P2建立與應(yīng)用傳感器以及與 Lonworks總線的連接?；诳刂颇K構(gòu)成的控制節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

　　基于Lonworks 總線技術(shù)的數(shù)據(jù)采集方案如下：由采集節(jié)點(diǎn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換后發(fā)送至節(jié)點(diǎn)控制模塊，控制模塊再以網(wǎng)絡(luò)變量形式發(fā)送數(shù)據(jù)至Lonworks 總線；上位機(jī)根據(jù)需要通過網(wǎng)絡(luò)讀取數(shù)據(jù)，顯示于控制界面。數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)計根據(jù)傳感器輸出信號的類型區(qū)分為模擬量信號的數(shù)據(jù)采集和開關(guān)量信號的數(shù)據(jù)采集。

　　2.1 模擬量信號數(shù)據(jù)采集電路

　　普通的環(huán)境監(jiān)測傳感器往往因為熱敏元件、濕敏元件等自身的差異而使得它們所表現(xiàn)出來的電壓、電流等信號與溫度、濕度呈不確定的非線性關(guān)系，而且，由于電壓、電流等模擬信號在遠(yuǎn)距離傳輸時難免有損耗，必將導(dǎo)致測量度下降，從而影響環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的監(jiān)測現(xiàn)場信息的度，在損耗嚴(yán)重的情況下將直接導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)丟失。因此，在控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計中將普通的溫濕度傳感器產(chǎn)生的電信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理后，直接以數(shù)字量的形式通過網(wǎng)絡(luò)變量傳到 Lonworks總線上，避免了模擬量傳輸引起的損耗，從而提高了現(xiàn)場測量的度。

　　模擬量信號數(shù)據(jù)采集電路的主要功能是將傳感器輸出的模擬信號通過光電隔離、濾波放大、A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量，輸入控制模塊，再傳送至 Lonworks總線。流程如圖3所示。其中：光隔繼電器用來選擇所需要測量的傳感器輸入信號，離濾波電路用于濾除模擬輸入信號中的高頻干擾，隔離放大電路用于內(nèi)部模擬信號的隔離，A/D轉(zhuǎn)換一般實現(xiàn)12位A/D轉(zhuǎn)換，送給Lonworks控制模塊。

　　2.2 開關(guān)量信號數(shù)據(jù)采集電路

　　環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中有許多開關(guān)量信號傳感器，如：水浸開關(guān)等。開關(guān)量數(shù)據(jù)采集電路的主要功能是將開關(guān)信號通過電平轉(zhuǎn)換，由移位寄存器將并行信號轉(zhuǎn)換為串行信號，經(jīng)控制模塊處理后，送至Lonworks總線。流程如圖4所示。

　　3  環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)管理軟件和控制節(jié)點(diǎn)軟件兩部分。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是自動化立體倉庫管理信息系統(tǒng)的一部分，基于客戶機(jī)／服務(wù)器（C/S）與瀏覽器／服務(wù)器（B/S）相結(jié)合的模式，通過DDE服務(wù)建立上層的監(jiān)控應(yīng)用，實現(xiàn)控制信息和管理信息的集成?？刂乒?jié)點(diǎn)軟件設(shè)計是環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計的，其Neuron芯片的編程語言是Neuron C，它是基于ANSI C專門為神經(jīng)芯片設(shè)計的一種編程語言，并且進(jìn)行了擴(kuò)展以直接支持Neuron芯片的固件例程。控制節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計主要內(nèi)容是數(shù)據(jù)的輸入接口以及控制節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控中心或其他控制節(jié)點(diǎn)之間的通信。

　　3.1 輸入接口設(shè)計

　　串行A/D轉(zhuǎn)換器MAX186把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳送給控制模塊，其控制字的寫入與A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸出通過串行數(shù)據(jù)線完成，其各個輸入通道由控制字進(jìn)行選擇。輸入接口程序如下：

　　IO_8 Neurowire master select（IO_1）MAX186 //定義I/O對象為neurowire，IO_8為時鐘輸出，IO_10為串行輸入，IO_9

　　為串行數(shù)據(jù)輸出，選擇主控模式，MAX186片選信號由IO_1輸出

　　IO_1 output bit MAX186_CS=1

　　When（time_expires （clock_1））

　　{io_out（MAX186_CS ,0）

　　io_out（，10001111）

　　imput=io_in（MAX186,& input,16）

　　input=input>.>4;

　　io_out（MAX186_CS,1）；

　　}

　　3.2 控制節(jié)點(diǎn)之間的通信

　　控制節(jié)點(diǎn)之間的通信可采用網(wǎng)絡(luò)變量的方法進(jìn)行互相通信，網(wǎng)絡(luò)變量分輸入和輸出兩種。若一節(jié)點(diǎn)將其某一變量設(shè)置為輸出網(wǎng)絡(luò)變量，則該變量的值將會傳送到Lonworks總線網(wǎng)絡(luò)上所有與某一變量相聯(lián)系的控制節(jié)點(diǎn)。輸入變量和輸出變量的連接可利用數(shù)據(jù)的綁定的方法實現(xiàn)。

　　3.3 控制節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控中心之間的通信

　　監(jiān)控主機(jī)可以采用多種技術(shù)和Lonworks總線進(jìn)行通訊，LonManager DDE、LNS DDE和LNS API已自主完成了多種驅(qū)動軟件的開發(fā)，實現(xiàn)了與多種工業(yè)組態(tài)軟件與LON網(wǎng)絡(luò)的連接，方便了用戶界面的迅速開發(fā)。同時也支持Delphi、VB、VC等語言的開發(fā)。

　　4  結(jié)論

　　本文針對目前中、小型立體倉庫自動化程度低、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)不夠完善的現(xiàn)狀，闡述了Lonworks總線技術(shù)的優(yōu)越性，提出了基于Lonworks總線技術(shù)中、小型自動化立體倉庫環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案，并根據(jù)數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)輸入信號類型分別給出節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集流程圖和軟件設(shè)計。基于Lonworks總線技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)具有穩(wěn)定、可靠、可擴(kuò)展等特點(diǎn)，可推廣應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域。實踐證明，該方案具有可行性。