基于無線網(wǎng)絡的糧倉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

■張 鵬 黑龍江工程學院電氣與信息工程學院

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，每年都有大量的新糧收獲，也有部分陳糧積壓，這些糧食需要被存儲起來。與此同時，如何保證糧食的存儲質量，使其不會發(fā)霉變質，則成為亟待解決的問題。糧倉溫濕度是影響糧食在存儲過程中品質好壞的主要因素，因此，及時掌握糧倉的溫濕度是保證糧食存儲質量的前提。目前我國許多糧食倉儲單位仍采用人工抄錄的傳統(tǒng)方法，這種方法不僅效率低，而且會由于判斷失誤和管理不力造成局部或大范圍糧食霉變的現(xiàn)象。

一、糧倉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)方案

根據(jù)糧倉環(huán)境監(jiān)測的需求和無線傳感器網(wǎng)絡的特點，確定本系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。

圖1 糧倉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)總體框圖

系統(tǒng)由三個層次構成：上層的主計算機實現(xiàn)對糧庫多個糧倉的溫濕度顯示和數(shù)據(jù)分析；中層的顯示終端實現(xiàn)對糧倉實時的溫濕度采集、顯示和傳輸；底層的遠程檢測節(jié)點讀取溫濕度值、并且根據(jù)顯示終端的指令發(fā)送的通道編號、采集數(shù)據(jù)，作為原始數(shù)據(jù)的積累，用于數(shù)據(jù)分析。

二、糧倉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)硬件設計

1.顯示終端單元。顯示終端以ATmega16為終端控制核心，負責對各個節(jié)點信號進行實時巡檢，將采集到的溫濕度值通過LCD數(shù)碼顯示器顯示，并與PC機之間進行的數(shù)據(jù)傳輸，其電路框圖如圖2所示。

圖2 顯示終端框圖

圖3 檢測節(jié)點電路框圖

2.檢測節(jié)點單元。各個檢測節(jié)點采用價格低廉的AT89S52為核心控制芯片，電路框圖如圖3所示。

檢測節(jié)點主要由三部分組成，以AT89S52為核心的節(jié)點控制模塊，負責讀取采集到的溫濕度數(shù)據(jù)和與顯示終端的通訊。以nRF905為核心的無線收發(fā)模塊，負責接收顯示終端的命令和發(fā)送檢測到的數(shù)據(jù)。以DHT95為核心的溫濕度檢測模塊，負責對現(xiàn)場環(huán)境進行數(shù)據(jù)采集。

三、糧倉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計

1.糧倉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)上位機軟件。上位機程序采用VC++6.0編寫，主要負責對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)歸納、顯示、分析和儲存。在打開應用軟件之后，進行窗口的初始化，窗口的各項功能和畫圖都在此時進行，如果有實時顯示的菜單按下則進行實時顯示的功能，初始化串口并讀取數(shù)據(jù)，如果有數(shù)據(jù)分析的按鍵按下則根據(jù)公式分析數(shù)據(jù)并顯示。

2.糧倉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)下位機軟件設計

(1)檢測節(jié)點程序。檢測節(jié)點主要對DHT95和nRF905進行操作，其流程圖如圖4所示。在系統(tǒng)上電之后，nRF905被初始配置為一直處于接收狀態(tài)，當接收到終端發(fā)送的地址與節(jié)點地址匹配之后，節(jié)點控制器立即把DHT95中采集到的溫濕度數(shù)據(jù)傳輸給nRF905傳輸至終端。

圖4 檢測節(jié)點程序流程圖

圖5 顯示終端程序流程圖

(2)顯示終端程序。顯示終端負責顯示各個節(jié)點所采集到的數(shù)據(jù)值，每個節(jié)點都對應一個獨立的地址。主機先發(fā)送節(jié)點地址，等待應答，若應答成功即可正常傳輸數(shù)據(jù)，傳輸過程采用和校驗的排錯方式。接收到正確數(shù)據(jù)后終端將數(shù)據(jù)儲存到相應的數(shù)組中并送給終端的顯示模塊供終端用戶實時讀取。若終端接收到上位機串口發(fā)來的控制命令，終端還以0.5s的時差以串行的方式發(fā)給上位機分析軟件分析儲存。終端總流程圖如圖5所示。

四、結論

無線檢測已經(jīng)廣泛應用于生產(chǎn)生活領域，隨著科學技術的發(fā)展和工農(nóng)基礎設施性能的不斷提高，糧倉庫房無線監(jiān)控裝置具有廣闊的市場前景。本文提出了糧倉庫房無線監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案。通過硬件和軟件相結合的方法實現(xiàn)了糧倉庫房無線監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、分析及保存等功能。

[1]王明明等.基于MSP430的實用糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術,2012(2)：10-12.

[2]王武禮.基于SHT11的糧倉溫濕度測控系統(tǒng)的設計[J].儀表技術與傳感器.2010(9)：50-51.

[3]徐小玲.基于ZigBee的糧倉溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].廣東石油化工學院學報.2011(8)：48-50

[4]李榮寬.基于CC2430的糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)[J].可編程控制器與工廠自動化.2010(6)：85-88

[5]楊柳等.基于無線傳輸?shù)募Z倉溫濕度遠程監(jiān)測系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學報.2012(2)：155-159