摘  要：介绍了一种基于RS-485总线，采用智能化传感适配器组成的多点" title="多点">多点式空气洁净度监测系统" title="监测系统">监测系统。这种监测系统具有监测功能强、测量数据准确、系统扩展性强、控制简单、维护方便等特点。

关键词：RS-485总线  空气洁净度  监测

    随着我国电子技术、药品制造、食品工业和科学研究的快速发展，对空气洁净度（即空气中单位体积内所含尘埃颗粒数）的要求不断提高，需要洁净环境的场所也急速增加。采用传统的人工方法，用仪器进行定点、定时巡回测量已不能适应监测要求。而采用多点巡回监测系统，可以很好地解决上述问题。目前使用的多点监测系统常采用管道切换方式。用这种方式组成的巡回监测系统，由于管道过长，容易引起尘埃粒子在管道中沉降，而管道过长时，相邻两个测量点的气体会混淆，因为前一个测量点的残流气体不会全部排空，这样残流气体会影响下一个测量点的数据。另外电磁阀经过长时间使用后有可能漏气，这些因素均会影响测量数据的准确性。更重要的是采用管道切换方式组成的多点巡回监测系统不能同时对多个测量点进行采样测量，因此采用管道切换方式组成的多点巡回监测系统，其监测效果并不理想。本文介绍一种基于RS-485总线，采用智能化程度较高的传感适配器组成的多点式监测系统，这种监测系统具有测量功能强、测量数据准确、系统扩展性强、控制简单、维护方便等特点。

1 系统总体

    图1是监测系统的硬件总体结构图。系统由PC机进行总控制管理，通过RS-485总线连接32个传感适配器，由传感适配器对监测区域的空气洁净度、温湿度进行测量。由于RS-485总线具有较好的可扩展性^[1][2]，所以可以十分方便地连接多于32个传感适配器。通过控制软件可以对各个传感适配器进行编程，启动、停止传感适配器的工作，校正传感适配器的时钟电路，或清除传感适配器存储器中的数据。传感适配器既可以连续测量，也可以完成按每十分钟至每天测量一次的功能。通过网络PC机可以随时监视每个传感适配器的工作状态，接收从传感适配器传送来的测量数据。这样PC机在对每一个传感适配器完成编程后，可以脱离网络去完成其他任务，甚至关机，而系统中各个传感适配器却均在正常工作，完成采集、处理和存储数据。

2 传感适配器

    传感适配器负责各个测量区域的测量工作。它由传感器（光学尘埃粒子传感器和温湿度传感器）、气泵、测量电路" title="测量电路">测量电路、时钟电路和地址设备码等组成^[3]，由一片AT89C55单片微机进行控制[4]，其工作状态受PC机控制。传感适配器的组成框图如图2所示。

    传感适配器工作时气泵抽气，空气中的尘埃粒子随着采样气流通过光学传感器。根据光散射原理，此时尘埃粒子将产生与其粒径成一定比例关系的散射光，光电二极管将光脉冲信号转换成相应的电脉冲信号[5]。通过放大、甄别后分别送入各个计数通道进行计数。单片微机完成数据的采集、处理、存储，每1分钟为一个测量周期。在完成测量尘埃粒子的同时，单片微机还完成该监测区域温、湿度的测量。每个传感适配器的存储器可以存储2000个测量周期的数据。当数据大于2000个时，自动删去最先前的数据。由于采用了E2PROM存储器，可以实现掉电保护数据。

    由于传感适配器可以工作在按每10分钟至每天测量一次的工作模式，所以传感适配器在不测量时关闭测量电路及气泵的电源，这不仅降低了系统的功耗，而且延长了各种器件的使用寿命。

    传感适配器还设计了键盘接口、显示接口和打印接口，接上系统配置的键盘、LCD显示屏和打印机，就可以脱离系统，独立工作，完成测量、显示和打印，通过这些操作可以定期对传感器进行定标和维护。

3 系统软件

    系统软件分成PC机和单片微机两部分。

3.1 PC机控制模块" title="控制模块">控制模块程序设计

    PC机控制模块实现对各个传感适配器的控制。为了操作方便，PC机控制软件设计了一个虚拟键盘，所有操作均通过点击鼠标实现。PC机与单片微机的握手协议也较为简单，8位数据中位7为“1”时表示传送的是地址信息，为“0”时表示传送的是数据信息，各个传感适配器通过读取各自的地址设备码来确定PC机是否要求与其通信。图3为PC机的主程序流程框图。

    各个键的功能分述如下，点击地址选择键将弹出一个窗口，供用户输入1～32的地址，以选择需要通信的传感适配器。周期设置键可以设置连续测量，或每10分钟至每天测量一次。通过时钟设置键可以设置传感适配器的时钟信息。通过点击测量/停止键，可以启动或停止传感适配器的工作。点击接收数据键可以接收当前被选中的传感适配器的所有测量数据，并生成一个由用户定义文件名的数据文件。如果要查看接收到的数据，可以点击显示数据键。在显示数据的窗口内还可以完成打印功能。3.2 单片微机控制模块程序设计

    单片微机的软件主要完成数据采集、处理、存储以及和PC机通信的任务，分为如下几个模块：数据采集、数据通信、数据显示、数据打印以及键扫描。图4所示的是单片微机与PC机的通信软件流程图，单片微机采用的是中断处理方式。当单片微机响应中断时，首先判断PC机送来的是否为地址信息（即位“7”是否为“1”），如果是地址，则单片微机读取本机的地址设备码进行判断。若地址相符，就接收PC机以后发来的数据，并根据送来的数据，进行各种处理。

    为便于对传感适配器中的各类传感器进行定标和维护，硬件上设计了显示接口、键盘接口和打印接口，软件模块中包含了显示、打印以及键扫描程序模块，这样在需要对传感器进行定标和维护时，接上系统配置的硬件，传感适配器就可以脱离系统独立工作。

    由于这种多点式空气洁净度监测系统采用了智能化程度较高的传感适配器，在一些恶劣环境中，尤其在监测范围较广、区域较多的场合，实现了不间断定时监测。该监测系统经实际应用证明，运行正常，数据测量准确。

参考文献

1 朱桂荣，邹丽新. 基于RS-485总线的可扩展局域网的研究[J]. 微型机与应用,2004；（6）

2 陈 曦，曾 礼. 基于智能模块的RS-485通信协议转换路由器[J].自动化仪表,2002；（3）

3 黄惠杰，赵永凯.尘埃粒子计数器的半导体激光散射测量[J].中国激光, 2002；（12）

4 邹丽新，翁桂荣. 单片微型计算机远离[M].苏州：苏州大学出版社，2001;（12）

5 高永锋. 尘埃粒子计数器中光源对传感器光通量的影响分析[J]. 应用光学;2005；（5）