基于数据库的建筑材料水分及定量监测系统

秦 楠

(天津城建大学 控制与机械工程学院，天津 300384)



基于数据库的建筑材料水分及定量监测系统

秦 楠

(天津城建大学 控制与机械工程学院，天津 300384)

针对建筑材料中水分及定量误差的问题，文中设计了基于近红外线传感器、AC6615数据采集卡、VB操作界面、数据库存储的监测系统，实时准确地对生产过程中建筑材料水分及定量进行监测。通过近红外线不断地映射到生产设备上快速移动的建筑材料上，采集数据进行运算，得到定量和水分值。将数据以实时曲线的方式显示在监控界面上，便于工作人员掌握材料生产中的实时数据并进行调整。

近红外线；数据采集；VB界面；数据库

建筑材料生产是一个复杂的加料过程，建筑材料的湿度等重要物理量无法实现在线测量[1-2]。生产中的保温膜材料如涂层定量、水分含量等静态检测方法很多，但在建筑材料生产中进行动态监测的方法较少错误!未找到引用源。[13]。而且材料参数会直接对生产的经济效益产生较大影响，所以，建筑材料参数测量值必须要有较高的准确性。当前建筑材料生产缺少生产监控，需要实时监测材料参数并能够进行有效调整的系统。本文设计的建筑材料水分及定量监测系统含有近红外线传感器、数据采集卡、数据库和经过处理和显示的VB上位机界面。由近红外线传感器采集材料电压参数数据，经过数据调理电路后再通过数据采集卡传输到上位机；上位机是以图形化编程环境VB作为开发软件，实现对建筑材料水分及定量的实时监测、显示、存储、查询、报表打印等功能。

1 系统硬件结构设计

1.1 数据采集原理

设计了一种用于建筑材料水分及定量监测的系统，可对不同生产线上材料进行手动设置其对应的参数变化，监测系统可用于实际生产。系统中的数据采集模块分为测量部分和控制部分，如图1所示，测量部分通过红外线传感器探测信号，经过转换和同步信号进行比较，采样信号输入到数据采集卡，数据采集卡将数据传送给上位机[5-10]。上位机动态显示窗口显示采集到的数据曲线图，并实时保存到Access数据库中。

图1 数据采集流程图

1.2 水分定量补偿及矫正

近红外线穿过材料时，填料对射线的吸收能力是不同的，即传感器对填料的灵敏度差距很大，对材料水分的灵敏度与纤维很接近。然而，由于材料中的水分含量相对较低，而材料的主要成份是CaCO3和滑石粉。当材料水分及定量发生变化时，将会引起填料变送器输出信号的变化，从而导致建筑材料填料测量结果出现误差，影响测量精度[11-13]。

当定量变化ΔB、水分变化ΔM时，引起填料、纤维测量误差为

(1)

式中，A为填料；μC、μF分别为材料中水分、填料(或灰分)的质量吸收系数；B为材料的定量；M为单位面积材料中的水分重量；C1为填料的失重系数。

表1给出了对CaCO3、滑石粉填料的分析，材料的水分及定量变化所产生的填料测量误差。由表1可以看出，材料的水分及定量的变化对填料在线测量精度的影响需要补偿矫正。材料的水分及定量在线补偿校正有效的方法是，直接采集到材料的水分及定量测量的输出信号，将被测得材料水分值、定量值代入式(2)中，算出填料量

(2)

I=I0e-uB

(3)

材料水分对近红外线的吸收定理

表1 定量水分变化时的填料测量误差

2 监控系统软件的设计

2.1 检测系统软件架构的设计

系统软件是整个监测系统的核心部分，基于VB语言设计程序，采用模块化的设计思想，按照数据采集，数据误差标定，参数设置，数据图形显示，数字显示，数据库存储和查询数据，打印数据的功能来设计材料监测系统的。系统包括同步显示、单独显示、数据显示、历史曲线、历史数据、参数设置、帮助、退出系统功能窗口。系统软件架构设计如图2所示。

图2 系统软件架构图

2.2 监控软件的操作系统结构

材料监控系统的上位机软件用VB软件和Access数据库来支持，操作系统采用通用的Win7/Microsoft XP软件系统，图形界面全汉化，操作简单。点击系统生成的exe文件，运行系统，系统通过数据采集卡来采集数据信息，并将数据存储在Access数据库，以便日后查询，打印出所需要的各类报表。

2.3 数据库存储

在VB的平台上建立数据库管理程序，需要通过ODBC控件完成以下步骤：(1)先打开Access数据库，创建一个新的数据库文件，作为数据存储的数据源；(2)在PC机中配置ODBC参数；(3)在VB平台创建数据库的应用程序，用ADO对象模型，通过ODBC接口与数据库进行数据信息的交互。

2.4 监控软件功能设计

系统界面采用模块化分布，所有的功能都在模块管理区中，单击各个图标可以进行任意的切换。

功能块主要分为：参数设置，数据实时显示，报表打印，帮助菜单，如图3所示。

图3 系统功能图

参数设置：针对不同的材料，可设置不同的参数范围，大幅提高了系统的利用效率。参数范围设置可在后台参数设置文件中进行修改参数，系统会根据文件自行加载参数。

数据实时显示：监测到的材料数据信息可以通过图形的形式直观显示出来，也可以通过表格数据的形式显示，数据实时与Access数据库进行交互，便于数据查询。

报表输出：通过历史查询菜单可进行曲线数据查询和表格数据查询，点击界面中的报表打印按钮即可进行报表的打印。

3 系统测试

监控软件界面属于常规操作界面，工作人员操作方便。以建筑材料生产车间实际应用为例，监控界面按功能划分，操作界面可分为曲线同步显示、单独显示、数据显示、历史曲线等部分。其中曲线同步显示界面主要作用是完成检测过程中画面显示，并直观的显示出每次检测到的材料代号。

图4 4通道曲线同步显示

图5 4通道数据显示

4 结束语

本文对建筑材料水分及定量监控系统的若干技术进行了研究，能够对多条生产线的建筑材料进行有效监测，为制造出高标准的建筑材料提供了技术支持[14-15]。在该系统中，采用近红外线传感器，不用和被测材料直接接触，传感器使用寿命有效延长，上位机系统界面按模块化设计，画面清晰、操作简单。

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Building Material Moisture and Quantitative Monitoring System Based on Database Design

QIN Nan

(School of Control and Mechanical Engineering,Tianjin Chengjian University,Tianjin 300384,China)

For building materials factory, the quality of building materials review is very important. In order to real time accurately building materials in the process of production water and quantitative monitoring, design based on near infrared sensors, AC6615 data acquisition card, VB interface, database storage monitoring system. By near infrared mapping to the production equipment unceasingly fast moving building materials, collect data for operation, with quantitative and water two values. To save the data into the ACCESS database, through the acquisition card transfer to PC interface, can display real-time curve, can also according to data.

near infrared；data acquisition；VB interface;database

2015- 11- 07

秦楠(1992-)，女，硕士研究生。研究方向：建筑电气与智能化。

10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2016.11.029

TN219;TP2744.52

A

1007-7820(2016)11-101-03