營口理工學(xué)院 賈 靜

借助組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊的驅(qū)動(dòng)，完成住宅溫度數(shù)據(jù)的采集與控制命令的發(fā)布，運(yùn)用RS485串行口通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換；通過編寫用戶界面，設(shè)計(jì)出具有實(shí)用價(jià)值的實(shí)時(shí)及歷史曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有良好的性能。

1 引言

我國北方大部分城市實(shí)行集中供暖方式。供暖不均一直是集中供暖的主要問題?，F(xiàn)行的解決辦法是供暖公司員工抽樣入戶上門測(cè)溫收集住戶室內(nèi)溫度，根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)控制鍋爐。這種方式，效率低下，且數(shù)據(jù)較少，對(duì)平均供熱的作用不大。提出一種基于DDC組態(tài)軟件的供暖監(jiān)控系統(tǒng)。通過實(shí)時(shí)監(jiān)控室溫，達(dá)到平均供暖的目的。

2 溫度監(jiān)控裝置的總體設(shè)計(jì)

溫度監(jiān)控裝置（Giorgini P,Mylopoulos J,Nicchiarelli E,et al.Formal reasoning techniques for goal models[J].Journal on Data Semantics,2004(1):1-20;郝秦霞.智能分戶供暖監(jiān)控系統(tǒng)的無線溫控器設(shè)計(jì)[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(6):737-741）設(shè)計(jì)了若干個(gè)室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，要求通過溫度傳感器收集溫度數(shù)據(jù)，后臺(tái)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到收集到的溫度數(shù)據(jù)。溫度監(jiān)控系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示：

圖1 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)是PC機(jī)，安裝組態(tài)軟件，溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)由DDC控制，搜集到的信號(hào)連接DDC的輸入DI端口。通過通信網(wǎng)絡(luò)和軟硬設(shè)備，實(shí)現(xiàn)工作人員對(duì)實(shí)時(shí)溫度的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

2.1 系統(tǒng)硬件

DS18B20（劉金魁.基于DS18B20的數(shù)字測(cè)溫系統(tǒng)[J].焦作大學(xué)學(xué)報(bào),2014,28(2):99-100）結(jié)構(gòu)組成如下：64位光刻ROM、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、溫度傳感器、配置寄存器。它的測(cè)溫范圍為-55～+125℃，精度為±5℃，可以直接將采集到的溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)化成數(shù)值信號(hào)。

DDC（張超敏.DDC在樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].網(wǎng)友世界,2014(15):72;王學(xué)水,郭瀟蔚,張莉,等.高校樓宇供暖節(jié)能控制系統(tǒng)研制[J].暖通空調(diào),2012,42(7):113-115）系統(tǒng)的組成通常包括中央控制設(shè)備（集中控制電腦、彩色監(jiān)視器、鍵盤、打印機(jī)、不間斷電源、通訊接口等）。

2.2 系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件采用基于組態(tài)軟件開發(fā)的，樓宇監(jiān)控軟件系統(tǒng)。其界面主要包括模擬監(jiān)測(cè)點(diǎn)及實(shí)時(shí)溫度情況?？蓪?shí)現(xiàn)查詢、操作的功能。系統(tǒng)軟件界面友好，操作簡單，可根據(jù)情況生成不同的各種數(shù)據(jù)報(bào)表（Jean K J,Lin S H,Fung A R W.A study on information security management system evaluation-assets,threat and vulnerability[J].Computer Standards and Interface,2004(26):501-513;王再英,韓養(yǎng)社,高虎賢.樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)原理與應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011:97-105）。

圖2 登陸界面

供暖監(jiān)控部門可后臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)住戶室內(nèi)溫度，也可通過監(jiān)控界面，查詢歷史溫度和實(shí)時(shí)溫度。如圖2所示。系統(tǒng)運(yùn)行過程中定義的部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)庫

3 仿真結(jié)果

后臺(tái)選取四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在組態(tài)軟件監(jiān)控畫面進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)如圖4、圖5所示：

圖4 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表

圖5 歷史數(shù)據(jù)報(bào)表

從圖4可以看出，小區(qū)中4個(gè)抽樣點(diǎn)室內(nèi)溫度相差不大，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在不同時(shí)段隨著時(shí)間溫度稍微降低。通過查詢功能，查詢同日15:00-16:00各抽樣點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)如圖5所示。因晝夜室內(nèi)外溫差較大，導(dǎo)致室內(nèi)溫度白天較夜間略高?？筛鶕?jù)實(shí)際情況調(diào)整供暖通道。

圖6 實(shí)時(shí)溫度趨勢(shì)曲線

圖7 歷史溫度趨勢(shì)曲線

在夜間對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，如圖6所示。仿真時(shí)間段設(shè)定為20:00-22:00，從圖中可以看出隨著夜間室外溫度降低，整體的室內(nèi)溫度是降低的。在圖7中，利用查詢功能，查詢到白天系統(tǒng)的仿真結(jié)果?？梢钥闯稣w溫度趨勢(shì)是稍微升高。圖6、圖7中的溫度整體波動(dòng)較小，屬于正常溫度范圍。

在仿真條件下收集的溫度數(shù)據(jù)與在現(xiàn)實(shí)條件下記錄的溫度數(shù)據(jù)對(duì)比如圖8所示。同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)的仿真溫度和實(shí)時(shí)溫度相差較小，誤差幾乎可以省略。表明系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好。

圖8 仿真數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)溫度的關(guān)系

綜合上述仿真實(shí)驗(yàn)可以得出，基于DDC組態(tài)軟件的溫度監(jiān)測(cè)方案性能明顯優(yōu)于實(shí)地?cái)?shù)據(jù)采集方案。基于DDC方案，可以同時(shí)大量采集溫度數(shù)據(jù)，并且可查詢歷史溫度數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果顯示，監(jiān)測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)幾乎和實(shí)地采集數(shù)據(jù)一致。所以該系統(tǒng)具有更好的實(shí)用性。

4 結(jié)論

在溫度數(shù)據(jù)收集階段，抽樣的樣本數(shù)量和測(cè)溫效率之間相互制約。借助組態(tài)軟件和DDC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)室溫的實(shí)時(shí)監(jiān)控和歷史查詢。可同時(shí)收集整個(gè)供暖區(qū)溫度數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確。仿真結(jié)果驗(yàn)證系統(tǒng)的優(yōu)良性。對(duì)于多用戶小區(qū)的溫度監(jiān)測(cè)具有一定的工程價(jià)值。