棚区智能化监控系统可靠性研究

【摘要】黑龙江省是我国重要的粮食基地，由于地处高纬度地区，属于温带大陆性季风气候，年平均气温较低，通过温室大棚提高生产效率势在必行。可靠性作为衡量系统能否长时间正常工作的标准，是棚室监控系统设计时必须要考虑的问题。本文将先进的可靠性技术与措施应用到棚室智能化监控系统设计、组装、调试以及实际应用运行的每一阶段中，且针对不同阶段的不同特点采用适宜的技术和方法。论文从设计阶段入手，找出影响系统可靠性的因素，针对软件理解上的误区和实施上的漏洞，采用自顶而下、结构化程序、容错等设计方法，并根据以上影响因素和应对措施确定了核心控制器与各类传感器的选型。针对下位机硬件易受干扰的情况，采用了单片机看门狗电路、PCB板电路设计、数据采集模块设计和抗干扰等措施；针对组装制作阶段系统下位机因过热而烧毁、电磁干扰、输入输出通道容易被外部干扰信号窜入等现象以及环境影响，分别采用了热设计、电磁兼容设计、ADUM1250磁隔离器以及耐环境设计等技术措施；针对系统在调试运行阶段暴露出的电源电压、通信以及数据库运行等不稳定，提出了采用开关电源、提供稳压模块、差分信号传输、增加光隔离芯片以及先模块化后集成化的数据库设计方法，设计了系统控制装置。经过现场运行采集参数试验，通过与实际测量值(真实值)进行对比分析得出，在系统下位机单片机编程时需要对空气温度和空气湿度进行误差补偿，补偿值分别为1.22℃和1.42RH%，以此提高系统采集参数的准确性；根据系统实际运行情况，得出失效率λ为0.00287，平均无故障工作时间MTBF约为348.43小时，平均维修时间MTTR为0.325小时，可用度A约为0.9991，由此得出本系统的失效率较低，平均无故障时间MTBF较长，平均维修时间MTTR短，可用度高，验证系统运行稳定性。本系统已经在黑龙江垦区建三江管理局洪河农场科技园区的棚区水稻育秧生产中应用，截至论文提交时，系统运行良好，能够满足水稻育苗生产对智能监控技术的需求。
【作者】秦雯；
【导师】衣淑娟；
【作者基本信息】黑龙江八一农垦大学，农业机械化，2014，硕士
【关键词】可靠性；棚区；监控系统；采集精度；研究；

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