基于Zigbee技术的粮仓测温系统
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基于无线传输技术的粮仓监测系统传统的人工监测以粮食温湿度监测,没有办法来处理粮食安全的隐患-害虫。
为了节约资源,实现低功耗,保证粮食的安全储存,通过研究,可以实现实时监测温湿度和病虫害的数量,越限粮库报警系统。
粮仓温湿度采集系统与灯光诱杀害虫和计数,将采集到的数据进行处理,通过ZigBee无线传输到服务器监控粮库环境后送到MSP430。
标签:ZigBee;低功耗;粮库监测;越限报警1 概述近年来,随着科学技术研究的快速发展,在国家粮食监测和管理水平的粮食状况有一定程度的增加,智能仪器被广泛应用于粮食仓储单位,但粮食主要针对的是温度和湿度。
目前,在粮库的使用并不普遍,是衡量粮食病虫害控制技术,甚至在一些粮库自动测量系统的设计和制造一些害虫,但主要是耗电量大的缺点,自动化程度低,需要消耗大量的人工[1-4]。
因此,本文以现有的无线传输技术、传感器技术和粮食存储的相关知识是为了准确地实时监测温度和湿度,记录储粮害虫种群和及时报警的粮库监控系统[5-8]。
2 系统总体设计整体工作流程系统采集温湿度传感器和害虫数量模块、MSP430控制器模块、无线传输模块,实时数据显示和报警模块、电源模块、服务器模块构成。
2.1 系统硬件设计2.1.1 传感器模块MSP430G2231适用于控制传感器,通常用于获取模拟信号并将其转换为数字值进行后处理。
该系统的传感器模块包括温度传感器模块DS18B20,湿度传感器HS1101和害虫计数模块。
2.1.2 DS18B20温度传感器模块温度传感器采用高集成度且高精度的PR-35封装式DS18B20,DS18B20较优于传统的热敏电阻,体积小,功耗低,无需外部元件,用户可自动设置上、下温度限值。
温度数据信息通过I/O引脚进入MSP430单片机控制系统,实现对温度的实时监测系统。
2.1.3 HS1101湿度传感器模块湿度传感模块主要有HS1101及其外围电路。
HS1101是Humier公司推出的电容式湿度传感器。
基于ZigBee模块粮仓温湿度测控系统
刘娜
【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》
【年(卷),期】2016(16)5
【摘要】粮仓需要防火、防腐、防潮、通风,其中温湿度是保证粮仓内粮食长期安全储存的重要条件.目前大部分采用人工查看,出现险情则采取相应控温控湿措施.由于检测报警不及时、火灾、人工差错等问题可能导致库存粮食损失,本文设计了基于ZigBee技术的粮仓温湿度监控系统.系统由检测点传感器、ZigBee模块和计算机系统组成,实时检测温湿度和烟雾等,可以设置报警上下限值,管理员可根据情况采取相应措施.
【总页数】4页(P69-72)
【作者】刘娜
【作者单位】辽宁机电职业技术学院,丹东118009
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于SHT11的粮仓温湿度测控系统的设计 [J], 王武礼;杨华
2.基于Profibus的粮仓温湿度测控系统设计 [J], 高庆敏;高磊
3.基于LabVIEW的粮仓温湿度测控系统设计 [J], 高磊;张晓朋
4.基于ZigBee的粮仓温湿度监测系统设计 [J], 杜岳涛;杨娜娜;董绵绵
5.基于ZigBee的粮仓温湿度采集系统的初步设计 [J], 彭小青
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基于ZigBee技术的仓库温度监测系统我国是一个农业大国,每年都有大量的新粮收获也有部分陈粮积压,由于储存不当造成大量的粮食浪费,给国家和人民造成巨大的经济损失。
为了减少损失,以往采取用人工的办法定期对粮食进行晾晒、通风、喷洒药剂等,防止因存储不当引起虫害,但这样做消耗人力和财力,且效果不佳,发霉变质等现象仍然仔在。
随着科学技术的发展,传统的人工定期定点查看粮仓温度的方法,已逐渐被电子监测温度设备所取代。
本文设计了一套粮仓温度监测系统。
采用ZigBee技术的无线通信网络对仓库各点温度进行监测,管理者可以在控制室随时了解仓库现场的信息,使粮仓管理实现自动化、智能化。
1 ZigBee技术的分析与研究在工业控制、环境监测、商业监控、汽车电子、家庭数字控制网络等应用中,系统所传输的数据通常为小量的突发信号,即数据特征为数据量小,要求进行实时传送,如采用传统的无线技术,虽然能满足上述要求,但存在着设备的成本高、体积大和能源消耗较大等问题,针对这样的应用场合,人们希望利用具有成本低、体积小、能量消耗小和传输速率低的短距离无线通信技术。
ZigBee技术就是在这种需求下产生的。
它是具有成本低、体积小、能量消耗小和传输速率低的无线通信技术,其中文译名通常称为“紫蜂”技术。
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术,主要适合于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备中,同时支持地理定位功能。
在ZigBee技术中,其体系结构通常由层来量化它的各个简化标准。
每一层负责完成所规定的任务,并且向上层提供服务。
各层之间的接口通过所定义的逻辑链路来提供服务。
ZigBee技术的体系结构主要由物理(PHY)层、媒体接人控制(MAC)层、网络/安全层以及应用框架层组成,其各层之间如图1所示。
PHY层的特征是启动和关闭无线收发器,能量检测、链路质量、信道选择、清除信道评估,以及通过物理媒体对数据包进行发送和接收。
ZigBee在粮仓温湿度远程监控系统中的应用设计与实现
随着计算机、无线通信、传感器等现代电子技术的飞速发展和广泛的应用,实现粮仓的智能化是现代化粮仓建设的发展方向。
粮情监控作为粮仓现代化储粮新技术之一,一直是粮仓智能化建设的重要组成部分和研究热点。
粮仓的温湿度是粮情中最为关键的影响因素,对于维持粮仓储藏环境的平衡对于保证粮食储藏安全十分重要。
目前无线传感器网络的迅速发展和广泛应用,为粮仓的监控系统的建设提供了更为先进和高效的方法。
本文根据粮仓的储粮特点和应用现状,运用无线传感器网络技术,设计出具有布线简单、功耗较低、控制准确的粮仓温湿度监控系统。
首先,该系统以无线低功耗芯片CC2530为处理器核心,以Zig Bee协议为技术支持,使用CC2591增加了节点的通信距离,设计了基于PCF8563和DS18B20的低功耗多点检测传感器采集节点和基于SHT10的温湿度采集节点,来采集粮堆温度和粮仓内外的温湿度采集,并设计了基于多路继电器的控制节点来控制通风设备。
其次,使用技术开发远程监控平台,实现了对粮仓温湿度数据的存储分析和通风设备的远程控制;并在远程监控制平台的基础上引入了一种基于粮储机械通风技术的最佳通风时间计算公式和实现多种通风模式的自动控制策略,满足了不同粮情的通风控制,实现了通风控制的智能化,避免了不良通风造成的粮食损害,保证了粮食的安全储藏。
最后,通过对粮仓的网络通信稳定性测试和粮仓远程监控平台的实现,表明了使用Zig Bee技术开发的粮仓温湿度监控系统在粮仓智能化建设的可行性。
基于 ZigBee 的粮库温湿度监测系统设计李泉;马应魁;李金明;马丽红【摘要】The temperature and humidity of the grain depot directly affect the quality of the stored grain.The effective monitoring of temperature and humidity inside the grain depot has great significance to scientific storage .A design of temperature and humidity monitoring system of grain depot based on ZigBee is proposed in this paper. Analysis and design are presented for gathering network.The block diagrams of ZigBee node design and software flow are given.The experimental results show that the system is stable and reliable.The system has practical value.%粮库的温湿度直接影响了储存粮食的质量,粮仓内部的温湿度环境的有效监测对科学储粮具有重要意义。
针对采集网络做了分析并给出了设计,提出了一种基于ZigBee的粮仓温湿度监测系统的设计方案,给出了ZigBee节点设计及软件流程框图。
实验结果表明,系统稳定可靠,具有实用价值。
【期刊名称】《兰州石化职业技术学院学报》【年(卷),期】2016(016)001【总页数】4页(P30-33)【关键词】监测;ZigBee;温湿度;粮库【作者】李泉;马应魁;李金明;马丽红【作者单位】兰州石化职业技术学院电子电气工程系,甘肃兰州730060;兰州石化职业技术学院电子电气工程系,甘肃兰州730060;兰州石化职业技术学院电子电气工程系,甘肃兰州730060;际华三五一二皮革服装有限公司,甘肃兰州730030【正文语种】中文【中图分类】S379.5粮食产业关系国计民生,而粮食储备环节在其中占有重要位置,粮食储藏直接影响着粮食的质量。
基于ZigBee的无线粮仓监控系统设计【摘要】针对当前粮情监测方面存在的问题,设计了基于ZigBee技术的粮库中央监测系统,采用传感器进行温湿度监测,采用无线通信进行数据传输,性能稳定,可靠性高,灵活性强,成本低,易于管理。
【关键词】传感器;ZigBee技术;终端节点;中心节点我国是一个粮食大国,国家每年为粮食储藏支付了很高的费用。
粮仓的温湿度检测及控制,直接影响到粮食的储存质量。
传统的粮仓检测设备采用有线方式,需要铺设大量电缆,布线困难,信息分散,不易管理。
针对当前在粮情监测方面存在的问题和不足,我们将现代传感技术和无线网技术相结合,设计了基于ZigBee的无线粮仓监控系统。
采用基于ZigBee技术的无线通信网络对粮仓各点的温湿度进行监测,可以使系统采样的布置更灵活,采用无线通讯方式实现数据传输,管理者在控制室就可以随时了解仓库现场的信息,在后期维护上可以节省更多人力、物力,使粮仓管理实现自动化、智能化。
一、ZigBee技术简介ZigBee技术是一种新兴的无线网络通信技术,具有短距离、低功耗、低成本、高容量等特点,的是当今世界发展最快,市场前景最广阔的新技术之一。
目前广泛应用于工业、农业、军事、医疗等领域。
ZigBee无线传感网络最多可由65000个无线传感器节点组成,十分类似于CDMA网或GSM网。
每个Zigbee“基站”不到1000元人民币,数据传送的过程是通过相邻节点接力传送的方式传回基站,再通过基站以卫星通信或有线网络连接的方式传送给最终用户。
基于ZigBee 技术构建的无线传感器网络,具有组网简单、系统花费少、扩展网络容易、通讯稳定、无需支付网络费用等优点,在实际中有很好的应用价值。
二、硬件系统设计1.将ZigBee技术和传感器结合组建无线传感器网络本系统是采用集中分布式控制的监控系统,总控制点设在监测室,而各分控制点是由一个ZigBee中心节点和若干ZigBee终端节点组成,ZigBee终端节点外接传感器节点。
基于ZigBee的粮仓温湿度采集系统的初步设计彭小青【期刊名称】《电子质量》【年(卷),期】2016(0)7【摘要】粮食作为一种特殊的战略物资,影响着国家的稳定和谐发展。
为了防止粮食霉变保障粮仓内粮食的质量和安全,实时观察粮仓内的温湿度显得极为重要。
随着无线传感器网络技术和计算机技术的发展,ZigBee无线通信网络技术在粮仓测控系统中的应用越来越普遍。
该设计分为上位机和下位机两部分,下位机采用lpc1114模块和CC2530模块组成信息的采集模块,然后通过USB-串口模块将数据展示在上位机上。
%Food as a special strategic supplies,affects the country's stability and harmonious development.In order to prevent food moldy and ensure the food quality and safety within the granary,real-time observation of temperature and humidity inside the barn is extremely important.With the development of wireless sensor network technology and computer technology,ZigBee wireless communication network technology in the Gr-anary measurement and control system is more and more common.The design is divided into upper and lo-wer computer parts,lower computer lpc1114 CC2530 module and module information acquisition module,a-nd then through USB-serial module data wil appear on the PC.【总页数】5页(P32-35,42)【作者】彭小青【作者单位】东华理工大学,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】TP273【相关文献】1.基于ZigBee的粮仓温湿度监测系统设计 [J], 杜岳涛;杨娜娜;董绵绵2.基于ZigBee模块粮仓温湿度测控系统 [J], 刘娜3.基于Zigbee的粮仓温湿度监测系统设计 [J], 董静薇;李会乐;郭艳雯;汤官华4.基于Zigbee的粮仓温湿度实时监测系统设计 [J], 王培元;高潮5.基于ZigBee的粮仓温湿度监控系统设计 [J], 徐小玲;李少彪;张福强因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于ZigBee的温湿度监控系统设计推荐关键词:温湿度监控系统/粮情测控系统粮食是人类赖以生存的基本物质,是关系国计民生的重要物质,目前我国地方各大粮库的温湿控制,主要采用干温度表、毛发湿度计、双金属式测量计、湿度测试纸等测量器材进行人工检测。
ZigBee技术具有节点能耗低、成本低、应用简单、组网能力强等优点。
基于以上优点,本文提出了基于ZigBee 的无线传感器网络的粮仓环境检测系统。
1 系统框架设计本文采用ZigBee 技术的无线传感器网络,通过传感器采集粮仓的温湿度,并把数据传输到无线通信节点中。
在系统中,每个粮仓安置几个发送模块作为路由器使用,通过路由器把数据无线发送到协调器中,协调器通过RS232 与上位机进行通讯,实现对粮仓环境温湿度的监控。
同时系统也对粮堆温度的现场测量,不仅在现场显示,供现场工作人员监控粮堆的温度,而且通过无线节点发送到协调器,在上位机中显示。
图1 为系统的结构示意图。
系统中存在一个节点作为协调器节点,完成网络组建、路由功能。
粮堆内节点只作为终端节点,之间互相不通信,因此采用半功能节点(RFD),完成粮堆温度采集及发送。
而粮仓节点采用全功能节点(FFD),之间可以互相通信并附带路由器功能,完成网络通信及温湿度采集。
图1 基于ZigBee 的粮仓温湿度监控系统结构示意图2 温湿度监控系统硬件设计2. 1 粮仓节点无线传感器节点由数据采集、数据处理、无线通信和能量供应四个模块组成,节点结构如图2 所示。
数据采集模块负责温湿度信息采集和数据转换;数据处理模块由微控制器组成,负责控制整个传感器节点的操作和数据存储;无线通信模块由无线收发器组成,负责与其他传感器节点进行通信,能量供应模块为系统其他的三个部分提供能量。
SHT11是瑞士Sensirion 公司推出的基于CMOSensTM 技术的新型温湿度传感器。
而CC2430 芯片为Chipcon 公司生产的2. 4GHz射频系统级芯片,是一款真正符合IEEE802.15. 4 标准的片上ZigBee 产品。
基于ZigBee的远程无线仓库温湿度环境智能监测系统设计共3篇基于ZigBee的远程无线仓库温湿度环境智能监测系统设计1一、系统概述随着仓库技术的不断发展,现代仓库已经不再是简单的存储场所,而是一个充满了各种设备、智能系统和软件的物流中心,仓库储存的货物多种多样,需要保证货物在合适的温湿度环境下存储,以确保货物的安全保存。
本文将基于 ZigBee 技术,设计一个远程无线仓库温湿度环境智能监测系统。
二、系统组成1.传感器模块由于仓库储存的货物种类多种多样,对环境条件的要求也不尽相同,比如药品需要相对恒定的温度和湿度,而食品则需要严格控制温度和湿度,因此需要选用不同的传感器来监测不同的环境参数。
本系统主要包括温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等多个传感器,通过ZigBee 无线传输技术将检测到的环境数据传输至下位机。
传感器模块同时还负责环境数据的采集和处理,确保数据的可靠性和准确性。
2.ZigBee模块ZigBee 是一种短距离、低功率消耗、低速、低成本的无线通信技术,是一种面向控制和监测应用的无线通信技术。
ZigBee 模块主要负责实现无线传输和数据通信的功能,将传感器采集到的数据通过无线信号传输到上位机,具有可靠性高、适用范围广、安全性强等优点。
3.上位机上位机主要负责数据的接收、处理和存储,通过图表和曲线的形式展示当前环境参数的变化情况。
上位机可以远程实现对仓库环境的监测和控制,提高了仓库环境的智能化水平。
上位机同时还负责对环境参数设定阈值,并在达到阈值时触发报警。
三、系统原理本系统通过 ZigBee 传感器网络,实现对远程仓库的环境参数进行智能监测。
各个传感器将检测到的数据采集并处理后,通过 ZigBee 通信模块传输到上位机。
上位机接收到数据后,进行分析、处理然后通过图表和曲线的方式展示出来。
用户可以在上位机界面通过设定阈值来实现对环境的远程控制,当环境参数达到预设的阈值时,系统会自动触发报警,用户可第一时间得知环境的变化。
基于ZigBee技术的仓库温度监测系统
陈伟歌;阎有运;陈朝军
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2008(31)12
【摘要】通信及传感器技术的发展,加快了工业自动化前进的步伐.作为一种通信手段,无线技术具有广阔的应用前景.通过对ZigBee技术的分析和对CC2430芯片的研究,利用ZigBee技术设计温度监测系统的硬件电路,并写出系统软件流程,运用该系统对仓库温度进行监测,可以在节省大量人力财力的条件下,达到远程监测的目的.【总页数】3页(P47-48,54)
【作者】陈伟歌;阎有运;陈朝军
【作者单位】河南理工大学,电气与自动化学院,河南,焦作454003;河南理工大学,电气与自动化学院,河南,焦作454003;焦作三和利众动力有限公司,河南,焦作454003【正文语种】中文
【中图分类】TP393.04
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1.基于ZigBee技术的高精度温度监测系统 [J], 汪应涛;冯宝林
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5.一种基于ZigBee技术的矿用胶带输送机温度监测系统设计 [J], 刘栋
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基于ZigBee的粮仓温湿度监测系统设计杜岳涛;杨娜娜;董绵绵【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2016(000)017【摘要】This paper introduces the design of a wireless sensor networks granary temperature and humidity monitoring method based on, the system uses digital sensors DHT11 collection of granary temperature and humidity,the ZigBee wireless module to realize self networking is sent to the host computer,realize real-time monitoring,wireless data transmission,dynamic display and alarm,host computer to view,automatic regulation and other functions,to solve the traditional granary wired monitoring system hard wiring, difficult to maintain,upgrade is difficult and the cost is high.%本文设计了一种基于无线传感器网络的粮仓温湿度监测方法,该系统采用数字传感器DHT11采集粮仓温湿度,Zigbee无线模块实现自组网后发送到上位机,实现实时监测、无线数据传输、动态显示及报警、上位机查看、自动调节等功能,解决了传统粮仓有线监测系统布线难、维护难、升级难以及成本高等问题.【总页数】2页(P39-40)【作者】杜岳涛;杨娜娜;董绵绵【作者单位】西安工业大学,陕西西安,710032;西安工业大学,陕西西安,710032;西安工业大学,陕西西安,710032【正文语种】中文【相关文献】1.基于无线通信的粮仓温湿度监测系统设计 [J], 刘雪梅;李建勇;宋孟华2.基于无线传感器网络的成品粮仓储环境温湿度监测系统设计 [J], 高辰;张思琪;张睿;王秀英;刘景云3.基于Zigbee的粮仓温湿度监测系统设计 [J], 董静薇;李会乐;郭艳雯;汤官华4.基于PLC和触摸屏的粮仓温湿度监测系统设计 [J], 闫金瑞;胡原凯;张立辉5.基于无线通信的粮仓温湿度监测系统设计 [J], 刘雪梅;李建勇;宋孟华因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于ZigBee与嵌入式Web的粮库温湿度监测系统的研究的开题报告一、选题背景随着现代农业技术的发展和普及,粮食储藏技术得到了提高,粮库也越来越多。
然而在粮库储存过程中,粮食的温湿度控制显得尤为重要。
如果控制不好,不仅会使粮食的质量受到影响,还会对人们的健康产生潜在威胁。
传统的温湿度监测往往是人工采集数据,工作量大,效率低,并且容易出现误判或漏判的情况。
基于ZigBee与嵌入式Web的粮库温湿度监测系统则是一种新的解决方案,采用无线传输技术,可以自动采集数据,并实现实时监测与报警。
二、选题意义本项目的研究与实现,可以提高粮库温湿度监测的效率和准确性,为粮库管理部门提供更好的控制手段,保证粮食质量和人们的健康安全。
此外,本项目所涉及的无线传输,嵌入式Web等技术,都是目前热门的技术方向,对于相关领域的研究和应用都具有参考价值。
三、研究内容和技术路线本项目的研究内容主要包括以下方面:1. 基于ZigBee协议的无线传输技术的研究和实现。
ZigBee是一种专门设计用于低功耗、低数据传输速率、近距离无线通信的协议。
本项目依托ZigBee协议实现温湿度传感器节点和嵌入式Web服务器之间的无线数据传输,使其具备远距离传输、省电、快速响应等优势。
2. 基于STM32的嵌入式Web服务器的研究和实现。
STM32是一种性能高、功耗低、集成度高的单片机。
本项目将使用STM32作为嵌入式Web服务器,具备TCP/IP协议栈,通过HTTP协议实现网页的浏览和数据的传输,对于粮库的温湿度监测提供方便和快捷的管理方式。
3. 基于WEB的远程监控与报警系统的研究和实现。
本项目将建立一个Web平台,提供实时温湿度数据的显示和监控,同时设置报警阈值,一旦出现超过阈值的情况,即可通过Web发送报警信息给管理员。
管理员可以随时登录平台进行监控,了解仓库内部的情况。
四、预期成果本项目的预期成果包括以下方面:1. 设计完成粮库温湿度监测系统的硬件电路,包括温湿度传感器、ZigBee无线通信模块、STM32单片机等。
基于ZigBee的智能粮仓监测系统设计张小娟;苏娟【摘要】通过ZigBee终端节点的传感器采集粮仓环境参数后发送到ZigBee协调器,ZigBee协调器通过网关将数据发送到服务器,然后传给客户端.客户端将接收到的数据进行分析处理后,与预设的阈值进行对比,会自动发出报警信息并在监测界面上显示.粮库的工作人员通过监测平台及相应的报警信息随时了解粮仓的粮食状态,从而及时、准确地做出相关决策.该系统具有可靠性好、实时性强、成本低、使用方便的特点,满足了粮仓智能监测的要求.%This system transmits environmental parameters of barn collected from ZigBee terminal node sensors to the ZigBee coordinator.ZigBee coordinator transmits data to the server through gateway,and then to client.The client analyze and process the received data and compare it with the preset threshold,then alarm information will be sent and the corresponding data is displayed on monitor interface.The staffs of the barn get information from the monitoring platform and corresponding alarm information of grain granary at any time in order to timely and accurately make related decisions.The system has good reliability,real-time function,low cost,and convenient operation,which meets the requirements of granary intelligent monitoring.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2017(036)005【总页数】4页(P109-112)【关键词】粮仓;监测系统;ZigBee;传感器;CC2530;智能【作者】张小娟;苏娟【作者单位】湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082【正文语种】中文【中图分类】TP212要做到合理地存储粮食,粮情监测尤为重要。
基于zigbee的粮仓温湿度监测系统设计引言最初的粮仓监测系统是通过人工对粮仓内的温度和湿度进行测量和观察,采取相应的控制措施。
再后来的粮仓监测系统采用有线传输方式,这两种监测系统都需要耗费大量的人力、财力和物力。
针对上述粮仓监测系统出现的问题,本文在参考大量资料和剖析传统粮仓监测系统的基础上,设计了一种无线粮仓监测系统,以替代传统的有线传输系统。
随着我国经济的飞速发展,粮食储备日益增加,粮库建设对温湿度监测技术的要求越来越高。
由于粮食在储藏过程中易受温度、水分等因素影响,使粮食发生霉变、虫害滋生等情况,为了确保储粮安全,需准确掌握粮食储藏过程中温湿度的实时变化,并对粮情数据进行分析,采取相应控制措施,而设计合理的粮仓监测系统可以为安全储粮提供技术保证和科学依据。
最初的粮仓监测系统是通过人工对粮仓内的温度和湿度进行测量和观察,采取相应的控制措施; 再后来的粮仓监测系统采用有线传输方式,这两种监测系统都需要耗费大量的人力、财力和物力。
针对上述粮仓监测系统出现的问题,本文在参考大量资料和剖析传统粮仓监测系统的基础上,设计了一种无线粮仓监测系统,以替代传统的有线传输系统,系统结合了现有的多种先进技术,提供了一种全新的获取信息、处理信息的途径。
该系统布线少、故障率低、易于维护、结构简单、成本低廉、工作稳定可靠。
使粮仓监测系统朝“网络化智能监测”方向发展,即具有自动测温、数据共享等特征。
ZigBee 技术概述在ZigBee 联盟的网站上有一个关于“ZigBee”名字由来的传说,大体上描述的是蜜蜂在采蜜的过程中,通过ZigZag形状的舞蹈在同伴之间交换蜜源信息,称之为“ZigBee 法则”,蜂群就是通过这种法则维持生存和发展的。
由于蜜蜂本身体积小,能量消耗低,采集并互相传送花粉,故ZigBee 即表示一种短距离、低成本、低功耗、低速率的无线通信技术。
在此之前,ZigBee 亦被称作“HomeRF Lite”、“RF-EasyLink”或“FireFly”无线电技术,目前统称为“ZigBee”,国内通常翻译为“紫蜂”技术。
基于ZigBee技术的CC2530粮库温湿度检测系统电路设
计
为了增加中心节点的数据存储和处理能力,选用带256KFlash的射频
芯片,而且有标准的8051增强型处理器,因此选用CC2530作为本设计的主芯片。
CC2530是Zigbee新一代SOC芯片真正的片上系统解决方案,支持
IEEE802.15.4标准/ZigBeeRF4CE、Zigbee网络、家居及楼宇自动化、工业测控等领域,也是目前众多ZigBee设备产品中表现最为出众的微处理器之一。
作为片上系统,CC2530集成了增强型高速8051内核处理器,8KB的RAM,多达256KB的闪存以及支持更大的应用;8通道12位A/D转换器、2
个USART接口,21个通用的GPIO等;支持2.0~3.6V供电电压,具有3种电源管理模式:唤醒模式0.2mA、睡眠模式1μA、中断模式0.4μA;具有较高的无线接收灵敏度和抗干扰性,传输距离大于75m,最高传输速率
250kbps,CC2530外围电路如图2。
由于CC2530内部已经集成了许多必要电路,因此只需较少的外围电路
就能实现信号的收发功能。
其中,采用无巴伦的阻抗匹配电路,整个结构满足
匹配电阻(50欧)的要求。
XTAL1为32MHZ的无源晶振,由1个32MHZ的
石英谐振器和2个电容(C221和C231)组成,XTAL2为32.768KHZ的时钟
晶振,由1个32.768KHZ的石英谐振器和2个电容(C321和C331)组成。
LED1、LED2直接与I/O的P1.0和P1.1连接,用于确定节点是否在网络中。
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基于Zigbee技术的粮仓测温系统
作者:王萌黄惟公文先仕李吉成
来源:《中国新技术新产品》2009年第24期
摘要:介绍了一种基于Zigbee技术的无线粮仓测温系统。
该系统具有无线、省电、抗干扰强等特点。
本文重点阐述了该系统的系统构成、zigbee技术和CC2430芯片的特点,以及节点、路由器、协调器的硬件结构和软件流程图。
关键词:无线粮仓测温系统;zigbee;CC2430;DS18B20
中国人多地少、农业资源存量不足,人均粮食资源占有量远远低于世界平均水平,粮食是关系到国家安全的重要战略物质。
因此粮食的安全问题非常重要。
本文就介绍了一种无线粮仓测温系统,监控粮仓的温度,保障粮食安全。
1系统架构
现在国内的粮情监控系统一般采用CAN总线或RS485总线、总线进行数据传输。
综观国内粮仓测温系统,粮仓内都少不了粮温信号处理器,都必须市电供电,测温电缆都必须若干根连在一起再连到仓内粮温信号处理器,粮堆上面都少不了众多信号电缆、供电电缆,不仅增加成本,而且安装、维护都比较困难。
本系统为了使设备简单、成本低廉和维护方便,采用了最近国际上流行的Zigbee无线技术。
它省去了过多的电缆,便于安装,价格低廉。
下图1为本系统的结构框图。
在粮库中存在数个粮仓,在每个粮仓中,可以在不同位置放置数个温度采集节点,每个节点由一个发送模块、一个温度采集模块和数个DS18B20(一般一个温度采集模块最多接8个DS18B20)组成。
由于粮仓一般是封闭性较好,不利于信号的传递,我们在每个粮仓制高点布置一个发送模块作为路由器使用,接受该粮仓内的信号并向协调器发送。
由于一些大型粮库可能占地上百亩,包含数十个粮仓,对于这么大的空间,发送模块的传输距离有限,因此每个路由器还作为中继站使用,路由器之间可以传输数据,传输到可以直接与协调器通信的距离,再向控制室的协调器(接受模块)发送数据信号,协调器再将信号发送给控制室的PC机,进行监控。
2 ZigBee 技术简介
Zigbee技术的特点包括以下几个方面:省电:两节五号电池即可实现长达6个月到2年的使用时间;可靠:采用了碰撞避免机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突;节点模块之间具有自动动态组网的功能,信息在整个zigbee网络中通过自动路由的方式进行传输,从而保证了信息传输的可靠性;时延短:针对时延敏感的应用作了优化,通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短;网络容量大:可支持多达65535个节点;安全:zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用通用的AES-128;高保密性:64位出厂编号和支持AES-128加密。
3 无线粮仓测温系统的模块设计
本文设计的无线粮仓测温系统不必在粮仓中布置大量的信号电缆和供电电缆,只用在模块中安装几枚干电池就可以工作6个月到2年时间。
不仅减少了布线的麻烦,而且减少了成本,还可以避免由于布线过多引起的火灾等安全隐患。
该无线粮仓测温系统的模块分为温度信号采集节点模块、路由器模块和协调器模块等三种。
3.1 温度信号采集节点模块的硬件设计
温度信号采集模块由数个DS18B20温度采集芯片、8位拨码开关、电源部分、天线部分和CC2430芯片等组成。
下面为一个温度信号采集节点模块的组成框图(见图2)。
DS18B20测温采用了测温电缆的方式。
测温电缆是测温传感器DS18B20用3根线串联起来,这3根线中的一根是电源(VCC),一根是地(GND),第三根是信号线,这就是"ONE WARE"总线。
测温传感器DS18B20焊到这三根线上,加一根钢丝,一起塑封,形成一根电缆,这就构成测温电缆。
加钢丝目的是为了增加电缆的抗拉强度。
这样的测温电缆抗熏蒸、抗拉、寿命长。
按照需要将测温电缆放置在粮仓的不同位置,监控粮仓的温度。
在这里我们需要注意一个问题,在每个测温电缆上,是否可以挂任意多个DS18B20呢?通过试验,我们发现但单总线上所挂DS18B20超过8个时,就需要解决微处理器的总线驱动问题。
因此我们每根测温电缆上只能接8个以下的DS18B20。
这里我们在每个测温电缆上串接4个DS18B20。
每个温度采集节点上接8根测温电缆。
每个电缆长6m,每个DS18B20间隔1.5m。
每个测温电缆间间隔0.5m。
这样每个温度
采集节点就可以监控4m*6m的面积。
例如一般的桶仓直径一般8米,高20米。
若在仓顶、仓底各留1m的高度,这样3*4个温度采集节点就可以监控这个桶仓的温度。
由于在一个粮仓中需要很多的测温节点,且这些节点可能会随时布置到不同的位置,怎样识别这些几点是一个问题?若用软件,很麻烦,需要改变程序,要专门人员才行。
在这里我们在每个节点上安装了一个8位拨码开关。
它可以对256个节点进行编码识别。
可以满足一般的粮仓需求。
CC2430芯片是有挪威Chipcon公司生产的一款符合IEEE802.15.4协议的2.4GHZ的射频芯片。
它使用1个8位MCU(8051)、具有32/64/128KB可编程闪存和8KB的RAM,还包含模/数转换器(ADC)、几个定时器(Timer)、AES128协同处理器、看门狗定时器(WatchDog Timer)、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(Power On Reset)、掉电检测电路(Brown Out Detection)以及21个可编程I/O引脚。
该芯片具有以下特点:(1)高性能和低功耗的8051微控制器核。
(2)集成符合IEEE802.15.4标准的2.4GHz的RF无线电收发机。
(3)优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性。
(4)在休眠模式下仅0.9uA的电流损耗,外部的中断或RTC能唤醒系统;在待机模式下低于0.6uA的电流损耗,外部的中断能唤醒系统。
(5)较宽的电压范伟(2.0--3.6V)。
(6)zigbee/802.15.4全兼容的硬件层、物理层等。
CC2430芯片的这些特点使得该模块具有体积小、内嵌网络通讯协议, 符合ZigBee 网络层的标准, 为IEEE.802.15.4 标准兼容产品,可实现高效率发射、高灵敏度接收、节电, 无线数据速率高达250kbit/s的特点。
3.2 路由器模块和协调器模块
路由器模块是在温度信号采集节点模块的基础上省去了8位拨码开关和DS18B20。
而协调器模块是在温度信号采集节点模块的基础上省去了8位拨码开关和DS18B20,添加了串口部分,便于将信号传输给PC机。
4 程序流程
4.1 温度信号采集节点模块的程序流程
如图3所示,为温度信号采集节点模块的软件设计流程图。
首先节点、路由器、协调器通过zigbee 2006通讯协议组成了一个网状网络。
来自协调器的命令激活各个温度采集节点,依次询问温度;各个温度采集节点将温度信号发送给对应的路由器,完成后进入睡眠状态;信号在路由
器之间传递,最终由距离协调器最近的路由器将数据发送给协调器,将收集到的温度信号通过串口发送给控制方的PC机,达到控制效果。
在这里,温度采集节点模块被从睡眠状态激活以后,初始化系统参数,复位DS18B20,读取温度数据。
之后立即开始发送节点地址,等待路由器响应,而后发送数据长度,确认长度后路由器可以预留合适得到空间存储数据而后接受数据,接受效验码,到此,本发送任务结束,进入睡眠状态,节省电源。
而路由器接受下一发送模块的数据,并将刚接受到的数据发送给协调器。
4.2 协调器的程序流程
协调器的软件设计流程图如图4所示。
协调器负责接受所有路由器发送来的温度信号,控制各路由器,从而达到间接控制各个节点的工作状态,避免碰撞,对采集到的数据进行处理,发送给PC机显示。
因此协调器是该系统中最重要、最核心的部分。
但也由于其重要,工作量大,需要长时间开机工作,因此耗电量较大。
协调器在工作时候首先要初始化参数,对串口初始化,然后根据需求依次接受各个节点的温度信号,通过串口发送给PC机,PC机通过显示器显示十进制数据,达到远程无线监控的效果。
5 结束语
本文介绍的是基于AT89C51单片机和Zigbee技术的无线粮仓测温系统。
由于其具有低成本、低功耗、较远的覆盖范围, 将成为粮仓测温领域的一个新亮点。
该系统虽然是为了粮仓测温设计的,但是在工业、农业、医学等需要对温度进行监控的领域有广泛的应用空间。
本文的创新点在于通过zigbee技术使粮仓测温系统具有了无线,省电的特点,减少了布线的麻烦。
同时由于在监控室就可以实现远程监控,省去了不少人力、物力。
参考文献
[1]瞿雷,刘盛德,胡咸斌.ZigBee技术及应用[M].北京航空航天大学出版社.2007,9
[2]金纯,罗祖秋,罗凤等.ZigBee技术基础及案例分析[M].国防工业出版社.2008,1
[3]黄惟公,邓成中,王燕.单片机原理与应用技术[M].西安电子科技大学出版社.2007,8
作者简介:王萌(1983-),男,汉族,河北泊头人,硕士研究生,研究方向:嵌入式系统与工业测控。