摘要：传统的疫苗冷库控制是通过温湿度传感器采集数据传送至PLC和上位机，再由PLC控制制冷设备，使得疫苗冷库保持在2～8℃。该控制方式是单一的温湿度采集通道，难以克服可能存在的传感器故障、电气接线故障、停电故障和数据库损坏等故障。提出一种多网络数据采集控制方式，即电气接线数据通道、Wi－Fi无线网数据通道和“Wi－Fi＋GPRS”数据通道的三重数据采集通道，三者相互补充和验证。通过设计疫苗冷库控制系统的模型，三重通道成功采集数据，疫苗冷库温度控制稳定。
关键词：疫苗冷库，多网络，数据采集，Wi－Fi＋GPRS
合格的疫苗环境必须控制在2～8℃，一旦长时间超出此范围，疫苗会失去其效果。目前在疫苗冷库控制技术中，多采用以PLC为核心的控制手段，通过温湿度传感器采集数据传送至PLC中，经过程序处理控制压缩机，进而控制疫苗冷库的温度；疫苗冷库的温湿度数据保存至数据库中，以便查询和第三方监控。随着物联网技术的发展，对温湿度数据进行了智能化处理，可以在温度异常时报警并发送短信至管理员，亦可通过手机APP实时查询温湿度数据等等［1］。但是智能化程度的提升必须基于数据的准确性和稳定性，而目前疫苗冷库的温湿度采集基本采用温湿度传感器连接PLC，或者传感器通过采集卡至上位机等方式，该方式是单一的数据采集通道，一旦发送数据传输异常，制冷系统有可能难以作出准确的处理。所以，文中提出一种多网络温湿度数据采集的方式，以保证某一数据采集通道故障时，其他通道能够智能补充，保障疫苗冷库的温度控制稳定性［2－3］。
1系统结构
多网络数据采集系统的原理图假设疫苗冷库安装编号1～N个具备有线和无线传输功能的温湿度传感器，该系统具有三个数据采集通道组成，一是传感器通过电气接线连接西门子1200PLC；二是通过Wi－Fi无线网通道将温湿度数据传送至工业计算机数据库；三是通过“Wi－Fi＋GPRS”通道将温湿度数据传送至云端数据库。
2多网络数据通道设计
2．1电气接线数据通道
温湿度传感器通过电气接线传输数据是较为稳定的通道，除非出现传感器故障或电气接线损坏。疫苗冷库温湿度数据的采集主要分为两个部分，一是传感器连接PLC模拟量接口通过程序处理采集数据；二是传感器连接模拟量采集模块（如研华4017），再通过RS485通讯传输至工控机上位机数据库。因疫苗冷库空间较大，须在不同的空间位置安装大量的温湿度传感器，若完全采用PLC采集数据，使用大量的PLC模拟量处理模块成本较高，而且PLC的CPU连接模块数量也有限制，所以采用模拟量采集模块是解决大量传感器数据的办法。电气接线传输数据样例如图2所示。
2．2Wi－Fi无线网数据通道
Wi－Fi无线网数据通道示意图如图3所示。带有Wi－Fi功能的温湿度传感器通过无线路由器传送至工控机数据库，传感器、无线路由器、工控机和手机构成一个局域网，手机APP可以访问数据库查询温湿度数据；在接入外网时，疫苗冷库厂房外可以通过互联网远程访问工控机数据库，当出现报警时电脑通过RS232发送报警信息至用户手机上。Wi－Fi无线网数据通道相比于电气接线通道，省去大量接线的麻烦，在保证局域网信号稳定的前提下，温湿度数据较为稳定，是对电气接线通道出现故障时的数据补充。
2．3“Wi－Fi＋GPRS”数据通道
“Wi－Fi＋＋GPRS”数据通道采集数据分为两种情况，一是疫苗冷库可以使用Wi－Fi直接将数据传输至云平台数据库，二是对于移动冷链车，可以采用GPRS网络采集数据。这种数据采集方式可以避免两个问题，一是当企业自建数据库损坏时，可以从云平台调用，且现在云平台无需企业自建，直接租用即可，如阿里云平台等；二是当冷库断电时，尽管会启用备用电源，如果在备用电源有效时间内不能恢复供电，上述两种方式温湿度数据全部失效，此时Wi－Fi也有可能断网，所以在紧急情况下采用GPSR采集数据，是对疫苗冷库温湿度数据出现严重故障时的紧急补救。
3软件设计
3．1电气接线数据采集
西门子S7－1200PLC采集传感器温湿度信号，在博图软件中可以直接调用FC105的SCALE模块，只要将传感器的量程输入模块中的HI＿LIM和LO＿LIM，FC105模块即可将IW64所采集的电压信号转换实际温湿度数值，如图5和图6所示，分别是1号传感器采集的湿度和温度，湿度量程0～100％，温度量程0～50℃。将FC105采集的温室和触摸屏或上位机设置的温度进行比较，通过PLC编程控制压缩机和其他制冷装置的启停，进而控制疫苗的温湿度。PLC采集的温湿度一般是制冷设备比较关键的数据点，但在疫苗冷库空间区域里安装大量的传感器，往往采用“传感器＋模拟量处理模块＋RS485通讯”的方式将数据传送至上位机数据库，可以利用组态王或者力控上位机等软件的自带数据库，因数据较大和数据后期智能化处理，工程设计人员一般也会利用MicrosoftSQLServer软件按照企业需要设计数据库，也便于第三方监控。
3．2Internet、Wi－Fi或GPRS数据采集
Internet、Wi－Fi或GPRS数据采集对传感器性能有一定的要求，要求传感器能满足不同的网络传输功能。不管对于哪一种传输方式，数据接口需要统一起来，比如GPRS数据采集传输到云平台，有的GPRS型温湿度传感器自带专用云平台，需要解决自带专用云平台的数据传输到企业所需的云平台接口问题，同时有的传感器需要GPRS数据管理查看软件等等，不同的传感器厂家会有一套云平台和数据管理软件，只要按照相应的参数设置即可完成，温湿度的数据采集、转换、传输和显示等功能都有传感器厂家解决［5］。
4结束语
本文提出了三重温湿度数据采集通道，是考虑传统温湿度采集的单一通道可能存在的隐患，如传感器故障、电气接线故障、停电故障、数据库损坏故障等等，同时基于此设计的相关模型已经完成，不同功能的温湿度传感器在不同的采集通道中亦已完成数据采集，尽管各类数据存在一定误差，但是误差在工业控制要求范围之内。下一步要做的工作就是疫苗冷库控制的实地验证。
参考文献
［1］孙宁，魏瑜梅，杜国明，等．浅谈疫苗冷库智能化管理［J］．临床医药文献电子杂志，2014，1（8）：1473－1473
［2］莫浩然，徐晓辉，张圣明，等．多网络节点的智能温室控制系统设计［J］．电子设计工程，2017，25（7）：144－147
［3］张华强，张震，高超，等．一种支持多网络协议的家庭能效监控系统的设计与实现［J］．现代电子技术，2012，35（24）：124－127
［4］沈灿钢，孙晓明．西门子全集成工业网络实训室设计与实现［J］．实验技术与管理，2015，32（2）：170－172
［5］侯维岩，秦朝晖，王海宽．面向无线／有线工业网络集成的协议转换器构架［J］．仪器仪表学报，2011，32（6）：1252－1257
作者:付焕森 王郭全 夏华凤 曹健 彭杨 单位:泰州学院船舶与机电工程学院 江苏四通智能工程有限公司
