河南科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告題目名稱糧倉(cāng)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師姓名所學(xué)專業(yè)光電工程職稱教授完成期限一、選題的目的意義糧食是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要戰(zhàn)略物資，吃飯始終是人類賴以生存和社會(huì)穩(wěn)定的頭等大事。糧食的儲(chǔ)存和保管工作國(guó)家和各級(jí)政府都十分重視。在糧食儲(chǔ)存和保管過程中溫度對(duì)糧食有直接影響，稍有疏忽，溫度過高，就會(huì)造成糧食發(fā)燒，給國(guó)家和人民造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。我國(guó)有13億人口，九億多農(nóng)民，保持糧食生產(chǎn)和流通的穩(wěn)定至關(guān)重要。建國(guó)50多年來，糧食倉(cāng)儲(chǔ)和流通設(shè)施建設(shè)取得了很大成績(jī)，糧食倉(cāng)儲(chǔ)規(guī)模比1949年的多750萬噸，增加了二十多倍。目前，我國(guó)的糧食加工和存儲(chǔ)單位一般采用大型的鋼板倉(cāng)或方倉(cāng)儲(chǔ)存原糧。這些儲(chǔ)糧倉(cāng)一般高約二十米，直徑達(dá)十米以上。以往管理人員對(duì)這種大型糧倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)溫度的檢測(cè)非常困難，一種方法是把放有溫度計(jì)的鋼管插入糧食中，過幾個(gè)小時(shí)，估計(jì)糧食溫度與溫度計(jì)標(biāo)示的溫度一致后，把鋼管取出并馬上讀溫度值，顯然，這種測(cè)溫手段不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且誤差較大，無法測(cè)量糧倉(cāng)深處的溫度。近幾年，適用于大型糧倉(cāng)的檢測(cè)設(shè)備有了很大一定發(fā)展但現(xiàn)有系統(tǒng)多采用分級(jí)式結(jié)構(gòu)，由一臺(tái)主機(jī)帶數(shù)臺(tái)分機(jī)組成。這些系統(tǒng)在安裝時(shí)，一般把分機(jī)按在糧倉(cāng)的上面，實(shí)踐證明，這樣做不僅給安裝和維護(hù)帶來不便，而且分機(jī)常因外界環(huán)境的惡劣而無法正常工作。另外，現(xiàn)有系統(tǒng)一般只是提供一個(gè)監(jiān)視終端，因此不易實(shí)現(xiàn)糧食儲(chǔ)運(yùn)的自動(dòng)化管理。本系統(tǒng)就是為克服上述問題而設(shè)計(jì)的，并且提高了精確度和穩(wěn)定性。因采用了集中式結(jié)構(gòu)和奪路傳送機(jī)制，所以施工和維護(hù)方便，成本低，而且易于進(jìn)一步組網(wǎng)。二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來，隨著單片機(jī)功能的日益強(qiáng)大和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，市場(chǎng)對(duì)糧食溫度監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性穩(wěn)定性要求越來越高。為了滿足市場(chǎng)需求，國(guó)內(nèi)有關(guān)廠家研制出用溫度傳感器測(cè)得溫度信號(hào)，單片機(jī)和計(jì)算機(jī)組成的糧食溫度監(jiān)測(cè)儀器，因各自配置不同，其測(cè)量精度及性能價(jià)格也不盡相同。與國(guó)內(nèi)相比，以美國(guó)加拿大為代表的產(chǎn)糧大國(guó)的糧食溫度監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了成熟的地步，高科技數(shù)字式溫度產(chǎn)感器廣泛應(yīng)用于糧食溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該傳感器采用了半導(dǎo)體集成電路譽(yù)為控制器的最新技術(shù)，在一個(gè)管芯上集成了半導(dǎo)體溫度測(cè)量芯片，數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片，計(jì)算機(jī)接口芯片，存儲(chǔ)器芯片等多個(gè)功能模塊。除了完成溫度檢測(cè)功能外，一些數(shù)字溫度傳感器還可以同時(shí)完成預(yù)知溫度范圍報(bào)警，多路A/D轉(zhuǎn)換，溫度補(bǔ)償?shù)裙δ?。由于?shù)字溫度傳感器直接輸出數(shù)字量從而解決了溫度信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸問題及傳輸過程中因干擾和衰減導(dǎo)致的精度降低問題。由AnalogDevice公司生產(chǎn)的AD7418數(shù)字式溫度傳感器，集成了A/D轉(zhuǎn)換器，參考電源，采樣保持器，多路開關(guān)及溫度監(jiān)控報(bào)警電路。溫度敏感器件采用帶隙式半導(dǎo)體溫度傳感器（BandgapTemperatureSensor）,具有較好的穩(wěn)定性和精度。該器件可以在片內(nèi)將溫度傳感器的模擬量通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。片內(nèi)具有可預(yù)置的溫度報(bào)警寄存器，可以通過外部程序控制來設(shè)定報(bào)警的上限溫度和下限溫度，當(dāng)傳感器溫度超出該溫度范圍時(shí)，OTI引腳輸出報(bào)警信號(hào)通知控制系統(tǒng)或直接用于控制。NationalSemiconducor公司生產(chǎn)的LM74數(shù)字式溫度傳感器，集成了帶隙式溫度傳感器，Delta-Sigma型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，并具有SPI/Microwrite兼容總線接口。在傳感器通電工作后，自動(dòng)按一定速率對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，并在片內(nèi)寄存器中存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換的溫度值，可以在任意時(shí)刻讀出傳感器的溫度值。LM74的數(shù)模轉(zhuǎn)換器為12位外加符號(hào)位，因此在其有效工作范圍內(nèi)可以達(dá)到0.0625攝氏度的分辨率。由于采用了SPI/microwrite兼容總線接口，可以將多個(gè)傳感器掛接在總線上，通過片選信號(hào)對(duì)特定器件進(jìn)行讀寫操作。由美國(guó)DallasSemiconductor公司推出的單線數(shù)字化測(cè)溫集成電路數(shù)字溫度傳感器DS1820，采用單線接口式，具有超低功耗工作方式，測(cè)溫范圍-55125攝氏度，溫度轉(zhuǎn)換值以九位數(shù)字方式串行輸出。微控制器與DS1820僅需一條線，每一DS1820在出廠時(shí)已給出了唯一序號(hào)，因此同一條單總線上可掛接多個(gè)DS1820.DS1820序號(hào)值存在ROM中。該系統(tǒng)使用的數(shù)字式傳感器是OPI公司自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，測(cè)溫電纜集通訊與承重功能于一體，外表采用高密度聚乙烯材料經(jīng)特殊工藝壓制而成，截面為橢圓形設(shè)計(jì)，截面積小，受力合理。其“專家管理系統(tǒng)”不僅能隨時(shí)對(duì)糧食的溫度加以監(jiān)控，而且還能對(duì)外界環(huán)境溫度和相對(duì)濕度進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史氣候條件，選擇最佳時(shí)間控制通風(fēng)機(jī)和其他設(shè)備，主動(dòng)調(diào)節(jié)糧食溫度和濕度，以最小的能耗使糧食得以保存。與外國(guó)同類產(chǎn)品相比較，國(guó)內(nèi)的糧食溫度檢測(cè)系統(tǒng)還有很大差距，系統(tǒng)采用的溫度傳感器的測(cè)量精度和靈敏度，溫度傳感器測(cè)得的糧食溫度模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)時(shí)產(chǎn)生的誤差，信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸過程中因干擾和信號(hào)衰減導(dǎo)致的精度降低。國(guó)內(nèi)電子元器件的制造技術(shù)水平和國(guó)外電子元器件的過高價(jià)格制約了糧溫檢測(cè)系統(tǒng)向更高精度的發(fā)展。因此設(shè)計(jì)一種適合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況，滿足當(dāng)前國(guó)家倉(cāng)儲(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目要求的糧食溫度檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)改善我國(guó)糧食倉(cāng)儲(chǔ)的落后面貌具有非常重要的意義。三、主要研究?jī)?nèi)容1主要研究工作內(nèi)容主要包含：根據(jù)糧庫(kù)的實(shí)際情況,確定整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的工作過程.了解溫度對(duì)貯藏糧食的影響。設(shè)計(jì)溫度監(jiān)控，簽到系統(tǒng)中的測(cè)量模塊,數(shù)據(jù)采集模塊，IC卡簽到模塊等，并且掌握溫度傳感器的組成及工作原理。利用匯編語(yǔ)言,Visio對(duì)糧庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì).對(duì)此糧庫(kù)溫度監(jiān)控系統(tǒng)在理論上進(jìn)行了誤差分析,證明此系統(tǒng)的測(cè)量誤差滿足國(guó)家糧食儲(chǔ)備局提出的設(shè)計(jì)要求。對(duì)糧庫(kù)溫度監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量精度和穩(wěn)定性的檢驗(yàn),并對(duì)實(shí)際的糧情事例進(jìn)行分析,驗(yàn)證設(shè)計(jì)符合設(shè)計(jì)要求。2初步擬定系統(tǒng)總體方案要求：1）溫度傳感器：采用0.5級(jí)熱敏電阻傳感器；2）測(cè)溫電纜：測(cè)溫電纜采用屏蔽電纜，測(cè)溫電纜中的傳感器焊接結(jié)實(shí)可靠，并做絕緣及防熏蒸處理；測(cè)溫電纜采用鋼絲繩加強(qiáng)，鋼絲繩要做防水防熏蒸處理；可應(yīng)用測(cè)溫分機(jī)，將其置于糧倉(cāng)倉(cāng)房處，分機(jī)號(hào)與倉(cāng)號(hào)相對(duì)應(yīng)，每個(gè)選號(hào)分機(jī)可以擴(kuò)展多個(gè)不選號(hào)分機(jī)：a.單倉(cāng)測(cè)溫：可選擇倉(cāng)號(hào)，檢測(cè)查看任意一個(gè)糧倉(cāng)的糧溫情況；也可用鼠標(biāo)直接點(diǎn)擊庫(kù)區(qū)平面圖上該倉(cāng)直接進(jìn)入測(cè)溫程序，使操作更為方便直觀。b.多倉(cāng)測(cè)溫：當(dāng)需要查看某一部分糧倉(cāng)（如一個(gè)由多倉(cāng)組成的庫(kù)區(qū)）的糧溫時(shí)可選擇這種方式。c.全庫(kù)測(cè)溫：采用這種方式可瀏覽整個(gè)糧庫(kù)所有糧倉(cāng)的糧溫情況。3）測(cè)量部分：采用單片機(jī)技術(shù)及數(shù)字通訊技術(shù)，在數(shù)字量的輸出端作光隔及防熏蒸處理；4）簽到部分：采用IC卡技術(shù)對(duì)糧倉(cāng)詢查時(shí)間和糧情進(jìn)行記錄；再者，糧食倉(cāng)庫(kù)作為倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)的成員之一，是通過糧食的運(yùn)進(jìn)，運(yùn)出等作業(yè)，來完成糧食的儲(chǔ)藏和中轉(zhuǎn)工作。糧庫(kù)規(guī)模有大有小，其所包含的糧倉(cāng)數(shù)量從幾個(gè)到幾十個(gè)不等，大的糧庫(kù)占地方圓幾公里；糧倉(cāng)形式大致分為房式倉(cāng)，淺圓倉(cāng)，磚圓倉(cāng)，立筒倉(cāng)，鋼板倉(cāng)等，倉(cāng)容量從幾百噸到上萬噸，但不論采用哪種倉(cāng)型的糧倉(cāng)，糧食都是散裝儲(chǔ)存的，因此，不同糧食內(nèi)部的溫度呈不均勻分布，所以必須進(jìn)行逐層測(cè)量，才能達(dá)到對(duì)糧溫全面檢測(cè)的目的，以確保糧食安全。本文的糧食溫度檢控系統(tǒng)，是針對(duì)有四對(duì)直徑15米，總高18.158米，單倉(cāng)容量1500噸的新型糧倉(cāng)的，屬中小型吸納庫(kù)。通過對(duì)該糧庫(kù)的了解并結(jié)合“中央直屬糧庫(kù)糧情檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)質(zhì)量要求”，確定了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。3系統(tǒng)的構(gòu)成及功能：本糧庫(kù)溫度檢控主要由測(cè)溫電纜，測(cè)量模塊，簽到電路，信號(hào)轉(zhuǎn)換器和上位機(jī)五大部分組成。4系統(tǒng)的工作原理糧食溫度檢控系統(tǒng)采用熱敏電阻作為測(cè)溫電纜上的溫度傳感器，來感知糧食的溫度。糧倉(cāng)內(nèi)各個(gè)測(cè)點(diǎn)的熱敏電阻是在測(cè)量模塊的單片機(jī)控制系統(tǒng)控制下被循環(huán)介入測(cè)量電路，所得的測(cè)量信號(hào)，經(jīng)過放大電路放大后傳給A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳出，并通過IC卡芯片和時(shí)鐘日歷芯片與單片機(jī)完成詢查人員的時(shí)間，糧溫的記錄。四、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的研究方法或技術(shù)路線畢業(yè)設(shè)計(jì)采取的研究方法：1.查閱有關(guān)書籍，借助于網(wǎng)上數(shù)字圖書館收集資料，對(duì)課題進(jìn)行研究分析，形成系統(tǒng)的外部資料，把握國(guó)內(nèi)及國(guó)外此方面的研究動(dòng)向和研究理論。2.總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，提出對(duì)相關(guān)課題的新意見解，兵役時(shí)間的并用實(shí)踐的方式加以證明。3.在指導(dǎo)老師的安排幫助下解決困難和問題。4.理論聯(lián)系實(shí)際，進(jìn)行并完成課題設(shè)計(jì)。5.歸納系統(tǒng)的研究過程，撰寫論文。五、主要參考文獻(xiàn)與資料1張琳娜,劉武發(fā).傳感檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用.北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2000.2彭軍.傳感器與檢測(cè)技術(shù).西安：西安電子科技大學(xué)，2003.3張靖,劉少?gòu)?qiáng).檢測(cè)技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：中國(guó)電力出版社，2002.4葉斌.電力電子應(yīng)用技術(shù)及裝置.北京：中國(guó)鐵道出版社，2000.5趙良炳.電力電子技術(shù)與近代電源.中國(guó)電源學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集C，2001.6金如麟，譚茀娃.電力電子技術(shù)基礎(chǔ).上海：上海交通大學(xué)出版社，2004.7黃俊，王兆安.電力電子變流技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.8朱蘊(yùn)璞，孔德仁，王芳.傳感器原理與應(yīng)用.北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2005.9單成祥，牛彥文，張春.傳感器原理與應(yīng)用.北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2006.10章辛良，周勇，載旭涵.微傳感器原理，技術(shù)及應(yīng)用.上海；上海交通