薛雅麗

(唐山學(xué)院 信息與智能工程學(xué)院，河北 唐山 063020)

?

基于STM32W108的糧食儲(chǔ)備系統(tǒng)糧情監(jiān)測(cè)

薛雅麗

(唐山學(xué)院 信息與智能工程學(xué)院，河北 唐山 063020)

摘要：針對(duì)糧食儲(chǔ)備系統(tǒng)監(jiān)管耗時(shí)長(zhǎng)、成本高、實(shí)時(shí)性差等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于STM32W108的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)全自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)部分采用基于STM32W108的Zigbee網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用Internet網(wǎng)絡(luò)。各個(gè)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)將采集的數(shù)據(jù)傳輸給STM32W108協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器統(tǒng)一通過(guò)串口傳輸給網(wǎng)關(guān)Tiny6410，網(wǎng)關(guān)再通過(guò)Enternet接口傳輸?shù)絀nternet網(wǎng)絡(luò)，最后供各級(jí)管理部門(mén)使用。

關(guān)鍵詞：糧食儲(chǔ)備；糧情監(jiān)控；STM32W108；Zigbee；以太網(wǎng)

0引言

目前糧食儲(chǔ)備系統(tǒng)的糧情監(jiān)控大多沿用人工檢測(cè)的方式，工作強(qiáng)度大，易受人為因素影響。有的糧庫(kù)只局部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果時(shí)效性、完整性非常差；采用自動(dòng)化方式進(jìn)行檢測(cè)的，亦大多是有線方式，在糧倉(cāng)內(nèi)設(shè)置大量電纜，每次倒倉(cāng)后都要對(duì)這些電纜重新整理檢查，增加了許多勞動(dòng)量[1]。糧食系統(tǒng)檢查督導(dǎo)工作大多是上級(jí)部門(mén)每年定時(shí)直接委派人員到下級(jí)儲(chǔ)糧點(diǎn)進(jìn)行檢查監(jiān)督，耗時(shí)長(zhǎng)、成本高、實(shí)時(shí)性差、人為因素多。

筆者設(shè)計(jì)了一種基于STM32W108的糧食儲(chǔ)備系統(tǒng)糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)在每個(gè)糧倉(cāng)合適的位置安裝多個(gè)傳感器查看倉(cāng)庫(kù)的存量情況；通過(guò)安裝溫度、濕度傳感器、蟲(chóng)害檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)糧食質(zhì)量情況。

1STM32W108節(jié)點(diǎn)

STM32W108作為核心芯片，結(jié)合溫度傳感器、濕度傳感器、蟲(chóng)情檢測(cè)傳感器、位置傳感器等構(gòu)成底層的節(jié)點(diǎn)，對(duì)糧倉(cāng)情況進(jìn)行采集，并自動(dòng)搜索周?chē)膮f(xié)調(diào)器加入WSN網(wǎng)絡(luò)，將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至STM32W108協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器通過(guò)串口傳輸糧食溫度、濕度、蟲(chóng)情狀況給分庫(kù)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)再經(jīng)過(guò)板載Enternet接口把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet，供各個(gè)管理部門(mén)使用。傳感器節(jié)點(diǎn)電路原理如圖1所示，圖的左邊部分是蟲(chóng)情檢測(cè)電路。昆蟲(chóng)都有往縫隙孔里鉆的習(xí)慣，把一個(gè)光電傳感器放入一個(gè)細(xì)管子底部，當(dāng)有昆蟲(chóng)鉆入的時(shí)候，光電傳感器就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，單片機(jī)就可以進(jìn)行一個(gè)計(jì)數(shù)，從而得知害蟲(chóng)的數(shù)量。圖的右邊部分是濕度檢測(cè)電路，下方是溫度檢測(cè)電路。傳感器節(jié)點(diǎn)程序流程圖如圖2所示。

圖1　傳感器節(jié)點(diǎn)電路原理圖

圖2　傳感器節(jié)點(diǎn)程序流程圖

2STM32W108協(xié)調(diào)器

協(xié)調(diào)器的主要功能是Zigbee網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)、節(jié)點(diǎn)的加入和刪除以及向網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)等。主要接收各個(gè)糧倉(cāng)糧情采集的數(shù)據(jù)，并通過(guò)串口傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)[3-4]。各個(gè)節(jié)點(diǎn)采集的糧食溫度、濕度、數(shù)量等數(shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器后，由協(xié)調(diào)器交給應(yīng)用層，應(yīng)用層通過(guò)調(diào)用串口API發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)原理圖如圖3所示。

圖3　協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)原理圖

協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)程序流程圖如圖4所示。

圖4　協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)程序流程圖

3Tiny6410網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)主要對(duì)從Zigbee來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并打包送到Internet。同時(shí)對(duì)客戶端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，然后發(fā)給協(xié)調(diào)器。多個(gè)檢測(cè)用傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線檢測(cè)節(jié)點(diǎn)STM32W108采集，然后通過(guò)適用于短距離無(wú)線通信的ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器進(jìn)行處理后通過(guò)串口傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)Tiny6410，每個(gè)分庫(kù)置一個(gè)網(wǎng)關(guān)，最后各個(gè)分庫(kù)的網(wǎng)關(guān)可以把所有數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)接口傳輸?shù)絀nternet網(wǎng)絡(luò)，分中心以及不同糧食管理部門(mén)可以直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查看國(guó)家糧食儲(chǔ)備情況。網(wǎng)關(guān)將Internet發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行解封裝交給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器再將數(shù)據(jù)打包加上地址發(fā)送給各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)到Internet的傳輸采用以太網(wǎng)口傳輸，客戶端與服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)采用Windows Socket網(wǎng)絡(luò)編程實(shí)現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)糧食數(shù)據(jù)上傳到Internet，方便各級(jí)糧食管理部門(mén)查看、監(jiān)督以及制定措施。網(wǎng)關(guān)原理圖如圖5。

圖5　網(wǎng)關(guān)原理圖

軟件流程圖如圖6所示。

圖6　網(wǎng)關(guān)軟件流程

4結(jié)論

采用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的形式對(duì)糧食儲(chǔ)備系統(tǒng)糧情進(jìn)行監(jiān)控，底層糧倉(cāng)采用Zigbee網(wǎng)絡(luò)采集溫度、濕度、蟲(chóng)害、糧食數(shù)量等信息；數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸采用Internet方式。對(duì)于無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過(guò)協(xié)調(diào)器

傳輸給網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)糧倉(cāng)糧食相關(guān)數(shù)據(jù)到互聯(lián)網(wǎng)的連接，因此糧食系統(tǒng)各級(jí)管理部門(mén)可以非常方便地訪問(wèn)、調(diào)用、監(jiān)督國(guó)家糧食儲(chǔ)備情況。

參考文獻(xiàn)：

[1]褚芳芳，楊小輝，臧傳真，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化糧庫(kù)監(jiān)管系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2014(1)：71-74.[2]沈建華，郝立平.STM32W108無(wú)線射頻ZIGBEE單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.

[3]顧瑞紅，張宏科.基于Zigbee的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2005，31(6)：1-3.

[4]孫超，周孟然，王亞清.基于Zigbee技術(shù)的礦上監(jiān)控及巡邏系統(tǒng)[J].煤炭技術(shù)，2011(5)：180-182.

(責(zé)任編校：夏玉玲)

The STM32W108-Based Monitoring System for Grain Reserve

XUE Ya-li

(College of Intelligence and Information Engineering，Tangshan University， Tangshan 063020， China)

Abstract：Based on STM32W108， the author of this paper has designed an automatic wireless-sensor monitoring system to solve the problems of the time-consuming， high cost and poor real-time performance of grain reserve. In this system， STM32W108-based Zigbee network is applied to barn-monitoring and data is transmitted on the Internet. Each wireless sensor node collects data and sends it to the stm32w108 coordinators， which， in turn， transmit it to tiny6410 through the serial ports. Finally， the gateway sends the data to the Internet through Enternet for the use by management departments at all levels.

Key Words：grain reserve；grain-monitoring； STM32W108； Zigbee； Ethernet

基金項(xiàng)目：2015年度唐山市科技計(jì)劃項(xiàng)目(15110203a)

作者簡(jiǎn)介：薛雅麗(1979-)，女，河北盧龍人，講師，碩士，主要從事智能控制、嵌入式系統(tǒng)研究。

中圖分類(lèi)號(hào)：TP212.9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-349X(2016)03-0035-03

DOI：10.16160/j.cnki.tsxyxb.2016.03.011