儲糧倉溫濕度檢測控制系統設計

李 洋 康成成

(寶雞文理學院電子電氣工程學院,陜西 寶雞721016)

中國是一個農業大國,如果不能有效解決糧倉夏季炎熱,冬季寒冷的溫控問題,糧倉則面臨非常大的存儲困境。在夏季一般要求糧倉的循環溫度保持在20℃以下,需要使用冷卻風機系統不斷調節倉內溫度,甚至在夜間要智能化調節冷卻風機系統的運行。由于糧倉數量多、分布散,人為檢測冷卻風機系統、設備巡檢和處理系統在運行過程中出現的問題也極大地消耗人力物力資源。所以,智能儲糧倉成為目前糧食保質的研究熱點。智能化糧倉是我國基于現代科技發展背景下產生的,隨著科技融合、數據整合等技術的快速發展,為當前智能儲糧倉建設提供了良好的技術保障。目前西部地區糧倉儲備的溫度測量和控制技術僅限于單一的環境因素,技術實現方面,大多是單回路控制系統,沒有從真正意義上進行多參數綜合系統控制。本文根據西部地區當下糧倉儲備現狀,利用單片機進行溫濕度多參數測量和智能化綜合控制的方法替代早期控制系統,通過“互聯網+農業”的運作方式設計新型儲糧倉,進行科學管理。系統設計需實現儲糧倉的溫濕度檢測功能,利用通信模塊將儲糧倉與PC 端互聯,可實現糧倉的遠程控制以及數據的處理和存儲。設計能夠讓糧倉的信息互通互享,儲糧作業以及糧情監測等更加快捷,節約大量人力與物力,有利于儲糧行業的可持續發展。

1 系統設計思路

系統對儲糧倉內的溫濕度進行有效監測。系統主要包括單片機主控模塊、前端溫濕度檢測模塊、無線通信模塊和終端顯示控制模塊等。要求能準確實時地顯示被測數據,使管理者方便快捷地掌握糧倉溫濕度狀況。單片機主控模塊與溫濕度檢測模塊、無線通信模塊、顯示模塊等外圍電路互聯,實現系統對儲糧倉內部溫濕度進行檢測[1]。系統總體方案框圖如圖1 所示。單片機先發出檢測信號,溫濕度傳感器接收信號并檢測溫濕度,并把檢測到的數據傳送到單片機,經單片機處理后在顯示器實時顯示溫濕度信息；同時,通過無線通信模塊將數據發送至PC機終端,處理后生成圖表并保存數據[2]。

2 硬件電路構成

該系統電路設計主要包括溫濕度數據采集電路、單片機控制電路、顯示電路、無線通信電路等部分。其中溫濕度數據采集電路采用溫濕度傳感器DHT11 芯片,它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術,確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性；單片機控制電路主要采用STM32F103C8T6 芯片為核心配合外圍電路實現的,如圖2 所示。液晶顯示電路采用I2C 通信OLED 顯示屏模塊進行數據顯示；無線通信電路采用NRF24L01+PA+LNA 的無線模塊。系統通過模塊互聯,可以實現儲糧倉的溫濕度進行實時監測,并將檢測數據輸出到液晶顯示屏上且傳送到PC 端[3]。

圖1 系統總體方案框圖

圖2 單片機控制系統硬件連線圖

圖3 儲糧倉溫濕度檢測界面

圖4 設計結果實物

2.1 DHT11 溫濕度檢測模塊

設計中溫濕檢測模塊采用的是數字式傳感器DHT11,該傳感器是溫濕度一體化單總線結構,主要包含NTC 測溫元件和電阻式測濕元件各一個,它利用先進的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術有效提高了產品的可靠性和穩定性[4]。

2.2 NRF24L01 無線通信模塊

無線接收發送模塊采用了NRF24L01單片無線收發芯片,工作于2.4-2.5GHZ區間的ISM頻段。利用Enhanced Shock Burst 協議來完成點對點或是1 對6 的無線通訊[5]。

3 設計結果

實現了基于STM32F103C8T6 的儲糧倉溫濕度檢測系統,通過糧倉與PC 端的互聯,實現溫濕度數據處理及圖表保存。為了更加方便地進行糧倉管理,系統具有自處理措施：如溫度過高風扇自動開啟,使設計更加智能化,更好地完成科學儲糧任務。

4 結論

設計利用智能化控制進行科學儲糧,在通信終端繪制出糧倉的溫濕度變化曲線,直觀掌握糧倉溫濕度情況；該設計具有成本低、操作方便、性能可靠等優點,對實際生產生活中糧倉的綠色儲備具有較好的實用價值。