柴慈榮

【摘 要】糧庫時國家儲備糧食的重要場所，但是在糧食的儲存過程中由于溫度和濕度的原因容易造成糧食變霉，利用溫濕度無線監(jiān)控系統(tǒng)能對糧庫內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行良好的控制。

【關(guān)鍵詞】糧庫；溫度；濕度；無線監(jiān)控

一、前言

糧庫作為糧食儲備的重要場所，保證糧食的安全時非常重要的，在糧食的儲存的過程中，堆積的糧食散熱比較慢，長時間的堆積就會造成腐爛。在溫度和濕度適宜的環(huán)境下，蟲卵的繁育速度也比較快，害蟲對糧食的儲存也有一定的影響。人工對倉庫的內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行檢測不及時就會導(dǎo)致糧食發(fā)生霉變和蟲蛀，使儲存的糧食遭到浪費，增加了糧食的儲存成本。為了避免糧食在儲存過程中造成浪費，人們開始采用有線的溫度和濕度的監(jiān)控設(shè)備，這在一定程度上雖然緩解了人工檢測的勞動強(qiáng)度，但是，有線的檢測設(shè)備在倉庫內(nèi)布置比較混亂，增加的倉庫在糧食運輸過程中的難度。因此，為了適應(yīng)倉庫對儲存糧食的需要，降低糧食在儲存過程中的困難，開發(fā)出糧庫溫濕度無線監(jiān)控系統(tǒng)，對糧庫內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行有效的監(jiān)控，避免糧食在儲存過程中發(fā)生霉變和蟲蛀。

二、無線監(jiān)控系統(tǒng)的重要性

無線監(jiān)控系統(tǒng)能對糧庫內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行時時的檢測，對存在的異常情況及時的進(jìn)行處理，避免由于糧庫內(nèi)糧食儲存溫度過高造成糧食的腐爛、變質(zhì)。無線監(jiān)控設(shè)備根據(jù)糧庫內(nèi)設(shè)定的溫度范圍進(jìn)行監(jiān)控，對超出溫度和濕度范圍內(nèi)的就進(jìn)行預(yù)警，監(jiān)控人員能根據(jù)預(yù)警的位置對存在問題的地方及時的進(jìn)行處理，這樣就避免了人工長期對倉庫內(nèi)的糧食進(jìn)行查看，又能對出現(xiàn)的問題及時的進(jìn)行處理，保證了糧庫內(nèi)糧食的安全。

三、系統(tǒng)的總體組成

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（ WSN，wireless sensor networks）是由數(shù)量較大的具有計算與通信功能的小型傳感器節(jié)點組成的，通過對傳感器和處理系統(tǒng)進(jìn)行連接形成一個信息采集網(wǎng)絡(luò)，傳感器對溫度進(jìn)行采集、處理。糧倉監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控中心、無線監(jiān)控通信終端、智能監(jiān)控器和WSN 無線通訊網(wǎng)絡(luò)組成?；?WSN 的糧庫溫濕度實時跟蹤與無線監(jiān)測系統(tǒng)，采用 WSN 通信模塊 TC35i 實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ沤K端，該終端依靠模塊設(shè)計和高度可靠的傳輸機(jī)制，這樣能夠把糧倉的溫濕度控制系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行傳送。采用 MSP430 單片機(jī)和無線射頻收發(fā)一體化芯片 nRF905 設(shè)計了 WSN 的匯聚節(jié)點、基站和中繼站點。在每一個監(jiān)測點都放置一個溫濕度的控制裝置，并安放一根4 芯通訊線將其與無線報警器進(jìn)行連接，這樣就能夠發(fā)揮 MSP430 單片機(jī)功耗低、處理能力強(qiáng)、片上外圍模塊豐富、工作穩(wěn)定的特性，并利用 nRF905 實現(xiàn)溫濕度信號與時間及地址編碼信息的無線傳輸。每個溫濕度控制裝置都有各自的地址，當(dāng)任何一點的數(shù)值超出設(shè)置的最大數(shù)值范圍的時候，報警器就會發(fā)出警示音，管理人員可以根據(jù)預(yù)警信息的位置和時間，能夠及時處理，便于管理人員的監(jiān)督和管理，提高對糧庫的檢測水平。

四、監(jiān)控系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)

（一）無線監(jiān)控通訊終端硬件

在糧庫溫濕度的無線監(jiān)控終端使用訊模塊，同時組合上MAX3232進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換。TC35i 與 WSN 2/2+ 兼容、雙頻（WSN900/WSNl800）、RS232 數(shù)據(jù)口要滿足WSN0707 和 WSN0705的相關(guān)要求，而且能夠升級到GPRS 模塊模塊集射頻電路和基帶于一體，能夠提供相應(yīng)的命令接口給顧客。這樣才能夠保證數(shù)據(jù)、語音、信息等傳遞的速度快和安全可靠，為使用者的開發(fā)和設(shè)計應(yīng)用提供便利。TC35i 共由 40 個引腳組成，依靠一個ZIF連接器將數(shù)據(jù)引出并進(jìn)行傳輸。40個引腳分為電源、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出、SIM 卡、音頻接口和控制這5個部分。15腳是點火線。只要TC35i有電流通過，給IGT提供大于100ms的低電平，模塊就能夠順利啟動。數(shù)據(jù)的輸出和輸入接口是收發(fā)器。具有固定的參數(shù)。

（二）智能控制器硬件組成

智能控制器由Motorola 單 片 機(jī)MC68HC912BC32 最小系統(tǒng)、傳感器電路、液晶顯塊和鍵盤這4部分組成。通過鍵盤設(shè)定/輸入監(jiān)控中心的電話號碼，并由液晶顯示屏實現(xiàn)人機(jī)交互功能。處理器CPUl2，支持背景調(diào)試模式，程序存儲器，具有SCI，SPI和tusCANl2 串口，8 通道 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換，最大 I/0 數(shù)為 63。x 顯示模塊是帶有中文字庫，12864 是一種具有 4 位/8位并行、2 線或 3 線串行多種接口方式的 FYDl2864- 0402B，內(nèi)部有國際一級簡體中文字庫的液晶顯示模塊，內(nèi)置8192個16×16 點漢字，與 128 個 16×8 點 ASCII 字符集共同實現(xiàn)圖像的顯示功能。相對濕度傳感器HIH36在使用中要配合監(jiān)控器共同實現(xiàn)對溫濕度的采集工作，并形成一套符合規(guī)范要求的傳感裝置。在對HIH3610提供5V電壓的時候，其通過的電流只有200mA，符合一線總線對元器件的功率消耗低的要求。由于電壓數(shù)值會發(fā)生變化，因此在進(jìn)行溫濕度測量的時候要測量電壓值。HIH3610溫濕度的測量值與環(huán)境和溫度也有關(guān)系，也要進(jìn)行溫度的補(bǔ)償。因此要保證溫濕度的數(shù)值測量準(zhǔn)確，還需同時測量環(huán)境、溫度和總電壓的數(shù)值。

智能數(shù)據(jù)傳感器使用一線的接口方式，不但能夠通信，還可以供電，其占用空間不大，只有微處理器的一個 I/0位；并且 Sl8820 還可以把溫度信號變成數(shù)字的方式進(jìn)行傳輸，這樣就能夠簡化了電路的設(shè)計。

（三）監(jiān)控系統(tǒng)軟件

該系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)主要有四個。最重要的功能是實現(xiàn)溫濕度的采集和數(shù)據(jù)的處理。第二是TC35I的啟動和檢測。第三是實現(xiàn)智能控制器與TC5i 串口的通信功能。四是鍵盤掃描并發(fā)送到手機(jī)和顯示器進(jìn)行顯示。這個系統(tǒng)功能決定了軟件要有初始化模塊、檢測模塊程序、串口發(fā)送模塊程序和顯示模塊這四個部分共同組成。在發(fā)送消息的時候，通常使用Text 和 PDU（Protocol 溫度值 Unit，協(xié)議數(shù)據(jù)單元）模式。使用 Text 模式所收發(fā)的代碼簡單，容易操作，但是不能收發(fā)中文漢字的短信。而 PDU 模式能夠接收中文和英文短信，它在接收過程中使用三種編碼：7- bit，8- b 和 UCS2編碼。7- bit 編碼適合發(fā)送普通的 ASCII 字符，8- bit 編碼適合發(fā)送數(shù)據(jù)消息，UCS2 編碼適合發(fā)送 Unicode 編碼字符。

（四）系統(tǒng)通信設(shè)計

為了保證溫度傳感器上面各點檢測的數(shù)據(jù)高速和準(zhǔn)確，并能夠及時傳送給上級的監(jiān)控系統(tǒng)，就要在無線傳感器的接口處進(jìn)行設(shè)計。

（1）空中接口協(xié)議

從目前水平來看，無線通信模塊的工作分為低頻、高頻、超高頻這三種。低頻在125 kHz 與134. 2 kHz之間，高頻 是13. 56 MHz，超高頻是 433 MHz、860 ～930 MHz 等，對不同的頻段要求，國際上已經(jīng)指定了不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范。因此，nRF905通信模塊中各要素的設(shè)計都要滿足ISO/IEC18000 里面的相關(guān)規(guī)定。

（2）系統(tǒng)通信協(xié)議

對糧情的監(jiān)控，要先對上位機(jī)的監(jiān)控軟件對糧倉的溫度和濕度的上下限值進(jìn)行設(shè)定，之后單擊“測量開始”或者“測量停止”按鈕，其中測量開始用“01H”表示，測量停止用“00H”表示。這時上位機(jī)的軟件就會發(fā)送一個32 B 的測量控制數(shù)據(jù)包給中繼站，當(dāng)中繼站收到這個數(shù)據(jù)包治好，就把接受方的相關(guān)信息形成一個數(shù)據(jù)包向各點匯聚。

五、結(jié)束語

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，無線技術(shù)在各領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用范圍也日益廣泛，其在糧庫的溫濕度監(jiān)控技術(shù)也更加成熟。

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