基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的糧倉(cāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

■張 鵬 黑龍江工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，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(chǔ)起來(lái)。與此同時(shí)，如何保證糧食的存儲(chǔ)質(zhì)量，使其不會(huì)發(fā)霉變質(zhì)，則成為亟待解決的問(wèn)題。糧倉(cāng)溫濕度是影響糧食在存儲(chǔ)過(guò)程中品質(zhì)好壞的主要因素，因此，及時(shí)掌握糧倉(cāng)的溫濕度是保證糧食存儲(chǔ)質(zhì)量的前提。目前我國(guó)許多糧食倉(cāng)儲(chǔ)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(huì)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(cāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案

根據(jù)糧倉(cāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)的需求和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，確定本系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。

圖1 糧倉(cāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體框圖

系統(tǒng)由三個(gè)層次構(gòu)成：上層的主計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)糧庫(kù)多個(gè)糧倉(cāng)的溫濕度顯示和數(shù)據(jù)分析；中層的顯示終端實(shí)現(xiàn)對(duì)糧倉(cāng)實(shí)時(shí)的溫濕度采集、顯示和傳輸；底層的遠(yuǎn)程檢測(cè)節(jié)點(diǎn)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(hào)、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(cāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.顯示終端單元。顯示終端以ATmega16為終端控制核心，負(fù)責(zé)對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)巡檢，將采集到的溫濕度值通過(guò)LCD數(shù)碼顯示器顯示，并與PC機(jī)之間進(jìn)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(cè)節(jié)點(diǎn)電路框圖

2.檢測(cè)節(jié)點(diǎn)單元。各個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)采用價(jià)格低廉的AT89S52為核心控制芯片，電路框圖如圖3所示。

檢測(cè)節(jié)點(diǎn)主要由三部分組成，以AT89S52為核心的節(jié)點(diǎn)控制模塊，負(fù)責(zé)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(wú)線收發(fā)模塊，負(fù)責(zé)接收顯示終端的命令和發(fā)送檢測(cè)到的數(shù)據(jù)。以DHT95為核心的溫濕度檢測(cè)模塊，負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

三、糧倉(cāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1.糧倉(cāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上位機(jī)軟件。上位機(jī)程序采用VC++6.0編寫(xiě)，主要負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)歸納、顯示、分析和儲(chǔ)存。在打開(kāi)應(yīng)用軟件之后，進(jìn)行窗口的初始化，窗口的各項(xiàng)功能和畫(huà)圖都在此時(shí)進(jìn)行，如果有實(shí)時(shí)顯示的菜單按下則進(jìn)行實(shí)時(shí)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(cāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

(1)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)程序。檢測(cè)節(jié)點(diǎn)主要對(duì)DHT95和nRF905進(jìn)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(dāng)接收到終端發(fā)送的地址與節(jié)點(diǎn)地址匹配之后，節(jié)點(diǎn)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(cè)節(jié)點(diǎn)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(fù)責(zé)顯示各個(gè)節(jié)點(diǎn)所采集到的數(shù)據(jù)值，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的地址。主機(jī)先發(fā)送節(jié)點(diǎn)地址，等待應(yīng)答，若應(yīng)答成功即可正常傳輸數(shù)據(jù)，傳輸過(guò)程采用和校驗(yàn)的排錯(cuò)方式。接收到正確數(shù)據(jù)后終端將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到相應(yīng)的數(shù)組中并送給終端的顯示模塊供終端用戶實(shí)時(shí)讀取。若終端接收到上位機(jī)串口發(fā)來(lái)的控制命令，終端還以0.5s的時(shí)差以串行的方式發(fā)給上位機(jī)分析軟件分析儲(chǔ)存。終端總流程圖如圖5所示。

四、結(jié)論

無(wú)線檢測(cè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活領(lǐng)域，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工農(nóng)基礎(chǔ)設(shè)施性能的不斷提高，糧倉(cāng)庫(kù)房無(wú)線監(jiān)控裝置具有廣闊的市場(chǎng)前景。本文提出了糧倉(cāng)庫(kù)房無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案。通過(guò)硬件和軟件相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)了糧倉(cāng)庫(kù)房無(wú)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。

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