王子牛,汪 進(jìn),程 凌,韓 輝

(1.江蘇省安全生產(chǎn)科學(xué)研究院,江蘇 南京 210042;2.江蘇省化工本質(zhì)安全研究院,江蘇 南京 210009)

0 引言

裝設(shè)有操作站、工程師站,并且放置部分控制柜、不間斷電源(uninterruptible power supply,UPS)等關(guān)鍵設(shè)備的中央控制室,作為整個工廠或企業(yè)的“大腦”,對生產(chǎn)運(yùn)行起著監(jiān)視和控制的作用,是全廠的重要區(qū)域之一。目前,國內(nèi)大多數(shù)化工企業(yè)的中控室環(huán)境監(jiān)測控制智能化水平較低,人員操作環(huán)境和設(shè)備運(yùn)行環(huán)境不理想,安全隱患突出。無論是政府監(jiān)管還是研究層面,往往更關(guān)注生產(chǎn)裝置而長期忽視中控室。對于化工企業(yè)而言,一旦中控室發(fā)生火災(zāi)或爆炸等事故,會直接導(dǎo)致整個控制系統(tǒng)癱瘓,進(jìn)而使得裝置、設(shè)備失控,極易引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。近年來,相關(guān)學(xué)者和工程技術(shù)人員在中控室內(nèi)部設(shè)備與布局方面作了較多研究,而對中控室內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測和控制的研究卻較少。吳炳志[1]設(shè)計了1套中控室空氣質(zhì)量自動監(jiān)控系統(tǒng)。周琳霖[2]對中央抗爆控制室進(jìn)行了空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化分析。殷志杰[3]提出了完善中控室溫度控制的新方法。金延柱[4]對中控室照明系統(tǒng)的設(shè)計作了相關(guān)研究。然而,上述研究均僅關(guān)注中控室內(nèi)部環(huán)境的某個方面,尚未對整體進(jìn)行分析并實現(xiàn)監(jiān)測控制。

本文立足當(dāng)前化工企業(yè)中控室現(xiàn)狀,將“安全”和“智能”作為設(shè)計出發(fā)點(diǎn),設(shè)計了1套基于STM32和LabVIEW的中控室環(huán)境智能監(jiān)測控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠采集溫度等中控室內(nèi)部重要參數(shù),并根據(jù)實時參數(shù)實現(xiàn)對相關(guān)設(shè)備的科學(xué)控制。同時,該系統(tǒng)通過上、下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信,實現(xiàn)對環(huán)境參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)控。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計方案

近年來,在國家大力倡導(dǎo)和要求下,化工生產(chǎn)裝置區(qū)內(nèi)“減人”已得到較好落實。中控室的重要性和特殊性決定了其必須長期有人值守,且大型企業(yè)的中控室內(nèi)往往人員數(shù)量較多,安全問題更加不容忽視。目前,國內(nèi)大多數(shù)化工企業(yè)中控室的智能化程度較低。這主要體現(xiàn)在測量和控制這2個方面。如對于室內(nèi)環(huán)境的溫度測量,還停留在使用壁掛直顯式測量計,依靠人工讀數(shù)記錄。部分使用數(shù)字式溫度檢測的化工企業(yè)也存在測溫點(diǎn)設(shè)置不合理等問題。對于溫度的控制,目前化工企業(yè)普遍采用統(tǒng)一的定溫空調(diào)控制方式,而忽視了中控室內(nèi)不同區(qū)域、不同設(shè)備的發(fā)熱量的區(qū)別。此外,化工企業(yè)對于室內(nèi)光照強(qiáng)度、氣體濃度等其他環(huán)境參數(shù)和室內(nèi)人數(shù)也缺乏相應(yīng)的實時監(jiān)控,而對于照明燈的開關(guān)也基本依靠人工判斷“明暗”來手動操作等。因此,為中控室設(shè)計1套可以實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境參數(shù)監(jiān)控及設(shè)備控制的智能化系統(tǒng),不僅可以優(yōu)化中控室環(huán)境、節(jié)能降耗,還能延長儀器和設(shè)備壽命、減少安全隱患,具有十分重要的現(xiàn)實意義。

從上述分析的功能需求來看,系統(tǒng)必須實現(xiàn)以下功能。第一,采集中控室內(nèi)不同區(qū)域的溫度信息,并根據(jù)溫度信息調(diào)節(jié)空調(diào)出風(fēng)量,以實現(xiàn)智能控溫。第二,探測人體紅外信息,以實時統(tǒng)計中控室內(nèi)人數(shù)。第三,探測室內(nèi)的光照強(qiáng)度信息,并根據(jù)光強(qiáng)信息自動調(diào)節(jié)照明燈亮度。第四,探測室內(nèi)的煙霧濃度信息,從而判斷是否發(fā)生火災(zāi)并實現(xiàn)聲光報警功能。第五,探測可燃和有毒氣體含量信息,從而判斷是否發(fā)生可燃和有毒氣體泄漏,進(jìn)而控制新風(fēng)系統(tǒng)的開關(guān)并實現(xiàn)聲光報警功能。第六,實時監(jiān)控顯示環(huán)境參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)。

整個系統(tǒng)由下位機(jī)和上位機(jī)2個部分組成。下位機(jī)是整個系統(tǒng)的檢測和控制單元,通過對合理布置在中控室內(nèi)的各傳感器采集的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行處理,以實現(xiàn)對各參數(shù)和設(shè)備的控制。本文設(shè)計系統(tǒng)選用STM32F429IG作為主控芯片。STM32F429IG具有1 MB閃存、260 KB靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(static random-access memory,SRAM),以及多達(dá)14路定時器、140個輸入/輸出(input/output,I/O)口和12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(analog-to-digital converter,ADC),主頻高達(dá)180 MHz,在滿足各功能要求的同時也使本文系統(tǒng)更易于擴(kuò)展和升級。上位機(jī)平臺基于LabVIEW開發(fā),實現(xiàn)對環(huán)境參數(shù)以及被控設(shè)備狀態(tài)信息的實時接收、解析、處理、顯示和存儲。上、下位機(jī)間通過RS-485串口進(jìn)行通信。

系統(tǒng)總體如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 溫度檢測和控制模塊

傳統(tǒng)的中控室溫度控制設(shè)計思路是采用中央空調(diào),通過設(shè)定理想溫度值來實現(xiàn)中控室內(nèi)整體溫度的穩(wěn)定。然而,這一做法忽略了機(jī)柜室、操作區(qū)、UPS室等區(qū)域?qū)囟鹊牟煌枨蠹鞍l(fā)熱量的差別。根據(jù)測算及數(shù)值模擬分析[5],中控室內(nèi)溫度分布是不均的。操作區(qū)整體溫度、操作臺溫度、計算機(jī)溫度、機(jī)柜內(nèi)外部溫度、UPS溫度等都存在差異,同一時間最多可相差十幾度。尤其大功率設(shè)備的散熱已經(jīng)超出了《控制室設(shè)計規(guī)范》(HG/T 20508)[6]、《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》(GB 50019)[7]等現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。溫度是電子元器件發(fā)生故障的主要因素。這種“冷熱不均”的現(xiàn)象在夏季尤為明顯,也是造成控制系統(tǒng)在夏季故障率直線升高的原因。此外,統(tǒng)一溫度的控制模式能耗較大,也不夠經(jīng)濟(jì)。

因此,本文采用多點(diǎn)測溫、多點(diǎn)控制的設(shè)計方案,通過劃分測溫區(qū)域,在不同的重要設(shè)備處分別設(shè)置溫度傳感器,并根據(jù)測得的實際溫度值與設(shè)定值對比,決定出風(fēng)口的開啟程度(即給風(fēng)量)。

溫度測量及控制原理如圖2所示。

圖2 溫度測量及控制原理示意圖

考慮到實用性與簡易性,溫度傳感器采用美國達(dá)拉斯公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器。該傳感器是1種單總線器件,可以直接將感知到的外界溫度轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號,并提供給STM32處理。該傳感器體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng),測溫范圍為-55～+125 ℃[8],非常適合室內(nèi)環(huán)境的溫度測量。本文系統(tǒng)使用DS18B20組成測溫模塊,線路簡易、成本較低。由于該系統(tǒng)采用單線技術(shù),在1根通信線上可掛多個器件,通過接到多個地址線即可實現(xiàn)與單片機(jī)的通信。這根信號線既可以傳輸時鐘,又可以雙向傳輸數(shù)據(jù),因此可以實現(xiàn)多點(diǎn)測溫。DQ腳是數(shù)據(jù)I/O腳,連接到STM32的I/O口,用于傳輸采集到的溫度信息。由于其單總線特性,通常要外接1個阻值為5 kΩ左右的上拉電阻,即圖2中的R8。這使得該總線閑置時,其電壓狀態(tài)為高電平。

為實現(xiàn)多點(diǎn)控溫,空調(diào)送風(fēng)通道可設(shè)計成分支結(jié)構(gòu),并在中控室各關(guān)鍵部位分別安裝配有風(fēng)道擋板的出風(fēng)口。當(dāng)各點(diǎn)傳感器反饋回來的溫度值高于或低于各設(shè)定值時,其對應(yīng)調(diào)大或調(diào)小各自風(fēng)道擋板的開度,從而改變進(jìn)入中控室的空調(diào)風(fēng)量。當(dāng)溫度處于設(shè)定范圍內(nèi)時,其保持開度不變。擋板開度的調(diào)節(jié)通過將電脈沖信號轉(zhuǎn)化為位移的步進(jìn)電機(jī)來實現(xiàn)。電機(jī)驅(qū)動芯片選用脈沖寬度調(diào)制(pulse width modulation,PWM)斬波型雙極性正弦步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片TB6600HG。在STM32中,除定時器TIM6和TIM7以外,其他定時器總共可產(chǎn)生最多30路獨(dú)立PWM輸出信號。通過將PWM信號作為TB6600HG的時鐘信號、使能信號EN控制開關(guān)、方向信號DIR控制正反轉(zhuǎn),從而實現(xiàn)對兩相步進(jìn)電機(jī)正向和反向運(yùn)動的控制[9]。

2.2 人數(shù)統(tǒng)計模塊

人數(shù)實時統(tǒng)計功能通過紅外光電傳感器來實現(xiàn)。本文選用E18-D80NK紅外光電傳感器。該傳感器集發(fā)射和接收于一體,原理是發(fā)射頭發(fā)出調(diào)制發(fā)射光,經(jīng)反射后至接收頭進(jìn)行解調(diào)。其本質(zhì)上是1個NPN型的光電開關(guān)。當(dāng)檢測到有物體經(jīng)過時,輸出低電平;反之,則輸出高電平。與DS18B20類似,只需要1根信號線和1個10 kΩ左右的上拉電阻,其即可實現(xiàn)與STM32的連接。

E18-D80NK檢測電路如圖3所示。

圖3 E18-D80NK檢測電路

本文根據(jù)中控室實際構(gòu)造,使用2套傳感器組合的方式實現(xiàn)統(tǒng)計人數(shù)的目標(biāo)。2套傳感器前后安裝在進(jìn)門處,之間隔有一定的距離,以防止誤觸發(fā)。當(dāng)有人從中控室外進(jìn)入室內(nèi)時,先觸發(fā)外傳感器輸出低電平,再觸發(fā)內(nèi)傳感器使人數(shù)增加1個。反之,當(dāng)有人離開中控室時,先觸發(fā)內(nèi)傳感器再觸發(fā)外傳感器,則人數(shù)減少1個。

2.3 煙霧及氣體檢測和報警模塊

中控室的防火至關(guān)重要。在火災(zāi)發(fā)生之際第一時間監(jiān)測到并進(jìn)行報警響應(yīng)極為關(guān)鍵。本文采用MQ-2煙霧傳感器對室內(nèi)煙霧進(jìn)行實時探測。由于其氣敏材料的性質(zhì),當(dāng)與煙霧接觸時,傳感器的電導(dǎo)率會發(fā)生變化。煙霧濃度越高,則電導(dǎo)率越大。因此,要獲得氣體濃度相對應(yīng)的輸出,只需搭建簡單電路反映其電導(dǎo)率的變化即可。

煙霧濃度檢測電路如圖4所示。

圖4 煙霧濃度檢測電路

煙霧濃度檢測電路實現(xiàn)了煙霧濃度信號與開關(guān)量、模擬電壓量之間的轉(zhuǎn)換。當(dāng)環(huán)境煙霧濃度值大于設(shè)定的報警閾值時,通過與經(jīng)LM358放大后的電壓信號比較,連接至單片機(jī)I/O口的DOUT端輸出低電平,隨即STM32輸出信號以驅(qū)動蜂鳴器進(jìn)行報警。

除此之外,對于窗戶不常開、通風(fēng)條件有限的中控室,還需在新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)處安裝可燃有毒氣體探測器[10],以保證室內(nèi)空氣環(huán)境安全。探測信號連至本文系統(tǒng)。當(dāng)可燃有毒氣體含量超標(biāo)時,立刻關(guān)閉新風(fēng)系統(tǒng),同時由上、下位機(jī)進(jìn)行聲光報警。

2.4 光照檢測和發(fā)光二極管控制模塊

中控室一般采用人工照明與自然采光相結(jié)合的方式,傳統(tǒng)的恒照度光源不夠科學(xué),也不夠節(jié)能?！犊刂剖以O(shè)計規(guī)范》(HG/T 20508—2014)給出了不同區(qū)域照度的標(biāo)準(zhǔn)值范圍[6],在目前中控室設(shè)計建設(shè)時一般都已采用了能夠提供符合照度標(biāo)準(zhǔn)值的照明燈。但從人因工程的角度考慮,不同光照環(huán)境對中控室操作員的工作狀態(tài)具有重要影響。當(dāng)外界光照強(qiáng)度處于一定值時,若不打開照明燈,可能造成中控室內(nèi)照度較低。其直接后果是增加操作員的疲勞和不舒適感,甚至進(jìn)一步使得操作員視力、精力和記憶力下降。這極易造成操作失誤或在控制系統(tǒng)發(fā)出報警的第一時間不能作出正確處理,繼而引發(fā)事故。相反,若打開照明燈,可能使得照度過高或產(chǎn)生眩光,從而導(dǎo)致顯示設(shè)備所顯示信息的對比度降低、信息的可讀性變差。這同樣會使得操作員的疲勞感增加、注意力降低[4]。

光照檢測電路如圖5所示。

圖5 光照檢測電路

因此,根據(jù)外界自然光照水平的不同,實現(xiàn)照明燈照度的自動調(diào)節(jié)很有必要。本文光照檢測元件選用光敏電阻,通過搭建外圍電路將光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為電壓信號,再送到ADC以轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。

發(fā)光二極管(light emitting diode,LED)的發(fā)光強(qiáng)度由流過LED的電流決定。因此,本設(shè)計通過軟件編程改變單片機(jī)PWM輸出信號的占空比,即高低電平的持續(xù)時間,以控制LED燈的導(dǎo)通時間,從而實現(xiàn)亮度調(diào)節(jié)[11]。

LED驅(qū)動電路如圖6所示。

圖6 LED驅(qū)動電路

EN信號可以控制金屬一氧化物半導(dǎo)體(metal oxide semiconduction,MOS)管U1的導(dǎo)通和關(guān)斷,從而控制LED的開和關(guān)。TPS92515穩(wěn)壓芯片的PWM端接收來自STM32的PWM信號,以實現(xiàn)對LED亮度的調(diào)節(jié)。此外,當(dāng)檢測到的光照值低于設(shè)定的下限值時,事故應(yīng)急照明立即自動打開。

2.5 RS-485串口通信模塊

系統(tǒng)采用RS-485總線進(jìn)行上、下位機(jī)間的通信。RS-485總線傳輸距離長、抗干擾能力強(qiáng),在工業(yè)場景普遍應(yīng)用。

本文選用MAX485芯片作為低功耗收發(fā)器,并使用Modbus協(xié)議進(jìn)行信息交互。

通信電路如圖7所示。

圖7 通信電路

通信電路中,GPIO為使能引腳,采用低電平接收、高電平發(fā)送。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)的上位監(jiān)控平臺基于LabVIEW開發(fā),主要包括串口通信、數(shù)據(jù)接收和處理、表格查詢和加密登陸這4個部分。

3.1 串口通信設(shè)計

LabVIEW中的虛擬儀器軟件架構(gòu)(virtual instrument software architecture,VISA)組件是其與其他設(shè)備實現(xiàn)串口通信的橋梁。整個串口通信模塊的設(shè)計可以類比為通電話:首先,VISA打開函數(shù),相當(dāng)于拿起電話準(zhǔn)備撥號;然后,VISA配置串口函數(shù),相當(dāng)于給通信對方撥號碼,即配置與下位機(jī)匹配的波特率等信息;隨后,通過VISA讀取函數(shù)數(shù)據(jù)信息;最后,即通話結(jié)束后,需要掛斷電話,即通過VISA關(guān)閉函數(shù)以釋放串口的控制權(quán)。串口通信規(guī)定8位數(shù)據(jù)位、1位停止位,無奇偶校驗位,波特率為9 600 bit/s。

本文采用事件結(jié)構(gòu)進(jìn)行串口初始化。系統(tǒng)只在改變串口設(shè)置時進(jìn)行一次初始化,并自動投入運(yùn)行,以避免因循環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)串口的反復(fù)初始化而造成的錯誤。同時,為避免數(shù)據(jù)在串口緩沖區(qū)中溢出,本文添加了屬性節(jié)點(diǎn)用于判斷緩沖區(qū)是否有數(shù)據(jù)進(jìn)入,以便通知VISA讀取數(shù)據(jù)。此外,本文還在VISA讀取數(shù)據(jù)前添加了VISA清空I/O緩沖區(qū)函數(shù),以避免出現(xiàn)上、下位機(jī)間發(fā)送數(shù)據(jù)出現(xiàn)混亂和冗余。

VISA串口通信程序如圖8所示。

圖8 VISA串口通信程序框圖

3.2 數(shù)據(jù)接收和處理設(shè)計

實時、準(zhǔn)確地接收、讀取和處理下位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)是上位機(jī)設(shè)計中的關(guān)鍵部分。本文設(shè)計采用層疊式順序結(jié)構(gòu),并通過截取字符函數(shù)對按順序發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行“解包”,以按需要截取數(shù)據(jù)。層疊式順序結(jié)構(gòu)確保子程序框圖按順序執(zhí)行,不僅效率較高,而且直觀、簡潔。設(shè)計中順序結(jié)構(gòu)共使用了8幀,完成了對溫度信息、風(fēng)道擋板開度信息、光照強(qiáng)度信息、人數(shù)信息、煙霧濃度信息、可燃有毒氣體信息、報警信息等數(shù)據(jù)的接收、顯示和存儲。

以溫度為例,下位機(jī)程序?qū)囟葦?shù)據(jù)分為十位和個位發(fā)送。數(shù)據(jù)占隊列中的2位。VISA讀取到由串口傳送來的數(shù)據(jù)信息,在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)完成對數(shù)據(jù)的采集。這部分程序首先通過截取字符串函數(shù)以截取前2位字節(jié),再通過十進(jìn)制數(shù)字符串至數(shù)值轉(zhuǎn)換函數(shù)將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字型變量,以便顯示和進(jìn)行其他數(shù)據(jù)處理。寫入測量文件節(jié)點(diǎn)用于存儲各點(diǎn)溫度數(shù)據(jù),以便留存記錄和分析數(shù)據(jù)。其他數(shù)據(jù)的接收與之同理,只是后續(xù)處理方式由參數(shù)類型(如接通布爾燈、創(chuàng)建表格記錄報警時間等)決定。

數(shù)據(jù)接收和處理程序如圖9所示。

圖9 數(shù)據(jù)接收和處理程序框圖

3.3 表格查詢設(shè)計

上位機(jī)平臺中設(shè)置了表格查詢功能,可用于查詢并顯示企業(yè)排班表等。設(shè)計中使用了讀取電子表格函數(shù),表格可以是.xls等格式,通過將電子表格中的字符串信息讀取出來以字符串?dāng)?shù)組的形式顯示。表格查詢程序如圖10所示。

圖10 表格查詢程序框圖

3.4 加密登陸設(shè)計

為保證系統(tǒng)的安全性,本文在上位機(jī)中設(shè)計了加密登錄模塊。這主要是為了防止非授權(quán)用戶非法進(jìn)入。只有驗證賬號密碼后才能進(jìn)入上位機(jī)界面。通過提示用戶輸入節(jié)點(diǎn)依次接入2層嵌套的事件結(jié)構(gòu):外層表示用戶名;內(nèi)層表示密碼。只有當(dāng)兩者同時輸入正確時,2層事件結(jié)構(gòu)才都為“真”,以進(jìn)入while循環(huán)從而使用系統(tǒng),使得整個系統(tǒng)更加安全化和規(guī)范化。

加密登錄程序如圖11所示。

圖11 加密登錄程序框圖

3.5 整體程序框圖

中控室智能監(jiān)控平臺整體程序如圖12所示。

圖12 中控室智能監(jiān)控平臺整體程序框圖

整個程序采用模塊化的設(shè)計思想,根據(jù)設(shè)計要求通過結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)將各功能模塊進(jìn)行耦合,使其具備完整的系統(tǒng)功能。

中控室智能監(jiān)控平臺整體程序運(yùn)用while循環(huán)結(jié)構(gòu)和事件結(jié)構(gòu)來控制程序的開始與退出。程序的前半部分用于串口配置,后半部分用于對while循環(huán)進(jìn)行適當(dāng)?shù)南挛粰C(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的延時。系統(tǒng)中通過對循環(huán)結(jié)構(gòu)配置適當(dāng)?shù)难訒r,以保證數(shù)據(jù)接收不會出現(xiàn)遺漏和混亂。整個上位監(jiān)控平臺設(shè)計的關(guān)鍵部分是VISA串口通信的設(shè)計和數(shù)據(jù)的接收處理。在前面板中,通過數(shù)值顯示控件將各點(diǎn)的溫度、光照和人數(shù)等數(shù)據(jù)顯示出來,并設(shè)置了滑動桿以顯示風(fēng)道的開啟程度,以0～100來表征。通過數(shù)值輸入控件可以在界面上直接設(shè)置各點(diǎn)溫度的報警上限值,當(dāng)檢測到的實時溫度大于上限值時,接通高溫報警布爾燈,以通知管理人員。其他信息也直觀地反映在界面上,如當(dāng)前中控室內(nèi)光照強(qiáng)度是否滿足要求、是否發(fā)生火災(zāi)和可燃有毒氣體侵入、報警時間以及中控室的人員排班表等。

4 系統(tǒng)測試

本文選取某精細(xì)化工企業(yè)中控室進(jìn)行功能性驗證測試。測試過程中,可以直觀地看到當(dāng)前中控室內(nèi)人員數(shù)量、各區(qū)域溫度及風(fēng)道開度、光照強(qiáng)度、氣體報警和每周排班等信息實時地反映在上位監(jiān)控平臺界面上。測試過程中,在中控室UPS處放置一處熱源以模擬超溫。待溫度超過設(shè)定報警閾值時,可以看到監(jiān)控平臺界面超溫報警燈亮起,軟硬件均發(fā)出聲光報警。同時,風(fēng)道開度增大,隨后溫度能夠在較短時間內(nèi)下降到設(shè)定范圍內(nèi),以保證設(shè)備安全正常運(yùn)行。人員數(shù)量檢測、智能調(diào)光等功能均運(yùn)行正常。在室人數(shù)顯示與實際一致,室內(nèi)光強(qiáng)始終處于適宜范圍內(nèi)。在測試時間內(nèi),整個系統(tǒng)工作穩(wěn)定、運(yùn)行狀態(tài)良好,未出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常等情況。

5 結(jié)論

本文立足當(dāng)前化工企業(yè)中控室內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測與控制智能化程度不高、安全隱患普遍存在的現(xiàn)狀,設(shè)計了1套基于STM32和LabVIEW的智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)一方面可以實現(xiàn)對中控室內(nèi)溫度、光照強(qiáng)度、氣體濃度以及人員數(shù)量的實時采集;另一方面還可以根據(jù)上述動態(tài)參數(shù),實現(xiàn)對空調(diào)、照明燈、新風(fēng)系統(tǒng)、報警器等設(shè)備的科學(xué)控制。系統(tǒng)下位機(jī)將各數(shù)據(jù)通過串口傳輸至上位機(jī)平臺;上位機(jī)通過LabVIEW各函數(shù)節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和處理,從而實現(xiàn)實時顯示、監(jiān)控和存儲。本文詳細(xì)分析了各功能模塊的設(shè)計思路和實現(xiàn)方式,并通過實地測試對系統(tǒng)功能進(jìn)行了驗證。

綜上所述,本文系統(tǒng)基于功能強(qiáng)大的主控芯片STM32F429IG和編程簡單、組態(tài)靈活的LabVIEW軟件,具有界面友好、開發(fā)成本低、可靠性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。系統(tǒng)功能可根據(jù)中控室實際構(gòu)造進(jìn)行調(diào)整和升級,為化工企業(yè)以及其他類型中控室環(huán)境智能監(jiān)測和控制提供了具有實際應(yīng)用價值的參考方案,對于老舊中控室的改造和新建中控室的優(yōu)化具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。本文還對安全生產(chǎn)領(lǐng)域研究焦點(diǎn)從傳統(tǒng)生產(chǎn)區(qū)域延伸到非生產(chǎn)區(qū)域具有一定的啟發(fā)意義。