基于STC12C5A60S2的智能化沼气安全生产监控系统

沼气工程主要是通过厌氧发酵及相关处理降低粪水有机质含量，达到或接近废物排放标准并按设计工艺要求获取能源沼气，沼气利用产品与设备技术，主要是利用沼气或直接用于生活用能，或发电、或烧锅炉、或直接用于生产供暖、或作为化工原料等。沼肥制成液肥和复合肥技术，则主要是通过固液分离，添加必要元素和成份，使沼肥制液肥或复合肥，供自身使用或销售，以达到能源的循环使用。就目前来说，国内各大城市在建或已建的沼气清洁能源沼气工程多是使用继电器逻辑控制模式，这些系统方式单一，自动化程序比较低，只能处理一些开关量问题，无法处理系统的模拟量以及实时记录和统计沼气工程运行信息，极大程度上降低了沼气工程资源的充分利用；同时，大型沼气工程自动化程度低，还需要众多操作人员进行现场监测，增加了劳动强度，且信息传递滞后，不便于管理。针对上述问题提出了一种智能化沼气安全生产监控系统，该系统采用STC12C5A60S2核心处理器控制温度、湿度、压力、PH等传感器的采集数据，并进行一定的优化处理，通过MODBUS协议进行发送和接收，上位机通过串口或USB传送到监控中心的PC机和现场监控的MCGS嵌入式组态监控屏，使操作和监控人员全面实时了解沼气生产过程的各个环节。

1、系统设计

1.1、系统总体设计方案

沼气智能监控系统只要有数据采集模块、MCU模块、预警模块、现场监控模块和远程监控模块，系统结构图如图1所示。

1.2、传感器模块

温湿度传感器模块采用SHT10，其原理图如图2所示。

PH值传感器原理图如3所示。

气压传感器采用SMALL-TYPE扩散硅芯体负压变送器，如图4所示。

整体电路图由传感器模块、电源模块、系统供电模块组成。另外还有一个单独的l2V电源为MCGS触摸屏供电。

2、系统程序流程设计

系统上电后，设备对各种数据自动初始化后，CPU开始循环采集传感器的数据并将数据打包之后，通过MODBUS协议发送给上位机和MCGS触摸屏，组态软件对数据进行分析后送至个流程显示，程序流程如图5所示。

3、监控软件设计

3.1、现场监控中心

MCGS嵌入式组态触摸屏，具有生产过程界面和操作控制等多个人机界面，并采用动画模拟整个生产过程，可更加逼真的显示实际生产过程。MCGS触摸屏主要分为历史数据查询界面、报警界面、生产流程显示界面。

3.2、远程监控中心

远程监控模块主要由沼气实时数据显示界面、数据存储界面、家庭气量用表分析界面组成。数据存储界面主要是为了记录生产过程中的所有数据以便发生问题时进行查看，软件每过5s自动存储一次数据，如图7所示。

家庭气量用表分析界面主要是记录每个用户使用的沼气量的情况并计算所需缴纳的费用。

4、结语

该文基于STC12C5A60S2为主控制器，开发了一套沼气安全生产过程监控系统，该系统提高了沼气生产过程的自动化程度，MCGS嵌入式触摸屏和MCGS组态软件的应用使系统不仅可以处理生产过程的状态信息，而且还可以实时记录和统计沼气生产过程的信息。MODBUS通信协议的使用解决了信息滞后和信息误读的问题使整个系统的运行更加稳定。系统工作时，自动进行远程监控和故障检测，节约大量的人力物力，减少了不必要的损失，同时提高数据的可靠性、实时性、高效性，保证沼气生产过程安全和稳定的运行。