粮库粮情智能监测系统的设计与实现
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我国是农业大国,粮食安全关系到国计民生.粮食储备安全问题是粮食储备工作中的关键,为了保证粮食品质,最大限度减少粮食仓储过程中的损失,必须准确地掌握粮食仓储过程中温湿度等各种粮情参数的变化情况,并做出相应的处理.[1]随着物联网技术的兴起,粮库粮情智能化研究向网络化、智能化和数字化方面发展.孙茜莉提出了结合ARM和232串口,采用以太网通信的方式采集粮仓内特定点参数,对粮仓内粮情进行监测.[2]段天浩提出通过3G无线网络实现粮仓数据通信.[3]林泽等人采用分布式网络构建粮仓网络拓扑.[4]李理提出通过Zigbee构建粮仓无线监测网络.[5]钟志杰提出基于“云外包”模式的粮情监测系统.[6]总体上看,粮仓粮情监测研究大多集中在网络通信方式和拓扑结构上,对数据采集本身缺少关注,大多终端采集采用“固定采集-传输”模式,采集的传感器接口是固定的,网络通信方式也是固定的,当更换传感器或網络结构时,系统大部分需要更换.本文研究一套基于物联网的数字化粮情监测系统,重点关注传感器接口的一致性和通信模式的可选性,整个系统的框架确定后,网络内部结构及采样参数可以任意更换,适用面更广.
(1. Department of Computer Science and Technology,Hefei University,Hefei ;230001,China;2. Hefei Taite Information Technology Co.,Ltd.,Hefei 230001,China)
采集器的整体结构如图1所示.传感器是一种能够感受规定的被测量、并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置.[7]温湿度传感器板载集成了485采样接口、0~5 V采样接口和4~20 mA采样接口.采集器定时采集相关温湿度及空气信息,并将数据传递给中继器,并由中继器上传给远程服务器.数据传输选择WIFI传输、433 M大功率无线传输和485传输.单片机最小系统电路的采集器处理器选用STC15W4K32S4系列单片机,兼容传统8051类型机的指令代码,宽电压2.2~5.5 V供电,内部晶振可选,USB口下载.采样板采用485接口或4~20 mA电流接口.
关键词:物联网;粮情;以太网;中继器
[中图分类号]TP392 ;;;[文献标志码]A
Design and Implementation of Intelligent MonitoringSystem for Grain Situation in Grain Depot
LONG Xia1,TAN Ming1,WANG Xiaofeng1,LIU Yuan2
1;系统整体设计
硬件以STC15W4K32S4单片机作为采集器和执行器处理器,功能性的模块主要由温湿度传感器、烟雾传感器、单片机配合使用.采用C语言、Java语言编程开发.
系统包括采集器、中继器、执行器和上位机.采集器采集粮仓环境温湿度、粮食温湿度、仓内有害气体浓度等参数.为方便扩展连接不同标准件的传感器,采集器上的传感器接口设计为标准的485接口和4~20 mA电流接口.中继器通过轮巡的方式查询采集器的采样值,汇总后再通过以太网传输到远程服务器.开发的远程WEB程序可以实时监控粮仓内各个采样点的参数值,并能设定阈值,当温度、湿度、有害气体浓度等超过设定值后,会通过中继器发送指令给执行器.执行器设计为标准接口,包括继电器接口、485接口等.
粮库粮情智能监测系统的设计与实现
作者:龙夏檀明王晓峰刘原
来源:《牡丹江师范学院学报(自然科学版)》2019年第04期
摘;要:开发一套基于物联网的粮库粮情监测系统.采集器多点实时采集仓内温湿度、粮食温湿度及仓内空气混浊度,并将以上参数实时传输到中继器,中继器汇总数据后再通过以太网传输到远程服务器;WEB端监控程序显示所有监测点的实时数据、历史数据及变化趋势.该系统可实现对粮仓存储环境24小时监控,使粮仓管理更加智能、便捷.
Abstract:Developing a monitoring system for grain depot based on Internet of Things. The collector collects temperature and humidity,grain temperature and humidity,and air turbidity in the warehouse in real time,and transmits the above parameters to the repeater in real time. The repeater collects the data and then transmits it to the remote server through ethernet. The WEB monitor displays real-time data,historical data,and trends from all monitoring points. This system realizes 24-hour monitoring of the storage environment of the granary,makes the management of the granary more intelligent and convenient,and has practical value.
2;硬件设计
2.1;采集器设计
采集器的处理器选用STC15W4K60S,5 V供电.参数收集采用“1—N”的模式,多点的数据汇总到一个中继节点.采集器和中继器之间的数据汇总可以根据现场环境选择大功率170 M无线、WIFI传输或者485有线传输.传感器采集接口则集成常规的数据接口,便于后期扩展使用,包括485接口、4~20 mA接口和IO接口.