【摘? 要】隨著時代的發(fā)展，為了更好的實(shí)現(xiàn)對糧倉的數(shù)字化建設(shè)和管理，采用先進(jìn)的技術(shù)是非常重要的，不僅可以有效的構(gòu)建無線傳感器和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)，也可以有效的實(shí)現(xiàn)糧倉溫度和濕度的自動監(jiān)測。在實(shí)際的使用中，通過設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)對傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計，有效的匯聚相關(guān)的節(jié)點(diǎn)，這樣不僅更好的調(diào)度傳感器的節(jié)點(diǎn)和休眠，還可以可靠的實(shí)現(xiàn)傳輸，有效的保證系統(tǒng)的可靠性。

【關(guān)鍵詞】無線傳感器網(wǎng)絡(luò);糧庫監(jiān)測系統(tǒng)

引言

我國是人口大國，糧食問題是非常重要的，所以為了更好的完善糧庫智能化管理，我國的糧食管理部門出臺了許多政策。當(dāng)前應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的作用，有效的加強(qiáng)智能糧庫的建設(shè)，這樣才可以更好的適應(yīng)時代發(fā)展需求。由于我國有大量的儲備糧食，對于這些糧食的管理，應(yīng)當(dāng)具有一定的先進(jìn)性，通過運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，才可以更好的保證糧食的安全，從而實(shí)現(xiàn)信息化管理。

1.系統(tǒng)的總體設(shè)計分析

根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在建設(shè)糧食儲備庫時，應(yīng)當(dāng)依照一定的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，其中主要有糧倉和控制室構(gòu)成?？刂剖揖褪强刂浦行模饕秦?fù)責(zé)發(fā)送監(jiān)控命令的，用來接收各自糧倉的相關(guān)信息。由于糧倉是系統(tǒng)的主要監(jiān)控對象，所以在監(jiān)控的過程中要特別注意。在通常情況下，一般大型糧庫和中型糧庫，都會設(shè)置多個存儲倉庫，但是主要是由單個糧倉作為測量的基本單位，這樣便于最后的整體數(shù)據(jù)融合。在每個糧倉中，要布置多個傳感器節(jié)點(diǎn)，這樣可以有效的成為一個匯聚節(jié)點(diǎn)。對于單個糧倉內(nèi)部，可以運(yùn)用一些結(jié)構(gòu)來對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布置，這樣的好處就是，當(dāng)其中一個傳感器節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題時，不會影響整個系統(tǒng)，也不會造成很大的影響。一般情況下整個系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)分為三層，這樣就可以在最上層作為遠(yuǎn)程服務(wù)監(jiān)控中心，主要是負(fù)責(zé)接收相關(guān)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，為客戶提供數(shù)據(jù)平臺，同時也可以發(fā)布監(jiān)測命令。在系統(tǒng)的中間層，主要是匯聚節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)收集相關(guān)的子網(wǎng)數(shù)據(jù)，并且負(fù)責(zé)與上層進(jìn)行通信。對于系統(tǒng)的最底層，主要是各種傳感器的節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集工作，并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞。

2.對通信協(xié)議進(jìn)行設(shè)計

2.1關(guān)于幀格式的定義分析

關(guān)于通信協(xié)議的性能方面，主要是決定了整個網(wǎng)絡(luò)的性能以及生命周期，基于相關(guān)的協(xié)議，可以有效的解決節(jié)點(diǎn)競爭問題，從而解決數(shù)據(jù)碰撞的問題。這樣的方式可以在一定程度上，降低網(wǎng)絡(luò)的消耗，采用信標(biāo)幀的方式，可以實(shí)現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)粗粒時間同步。關(guān)于節(jié)點(diǎn)之間的通信，數(shù)據(jù)時通常都是以包為單位傳輸?shù)摹Ｒ话闱闆r下協(xié)議采用的數(shù)據(jù)幀有兩種格式。首先，是信標(biāo)幀。這主要是由匯聚的節(jié)點(diǎn)發(fā)出的，用于簇間同步和簇內(nèi)同步時使用。這種幀主要是用于傳感器節(jié)點(diǎn)的簇內(nèi)時間，但是要注意同步，尤其是簇間時間的同步以及長度的固定問題。在實(shí)際的操作中，由于信標(biāo)幀是廣播發(fā)送的，所以幀中的地址和字節(jié)是匯聚節(jié)點(diǎn)的。對于幀的有效負(fù)載問題，是由幀的類型和序號來組成的。幀序號主要是用來表示匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的問題，通過節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送新一輪的信標(biāo)幀，這個信標(biāo)幀主要是顯示幀所在的位置。其次，是數(shù)據(jù)幀。這主要是用于節(jié)點(diǎn)之間傳送數(shù)據(jù)的，是由簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)和簇首的節(jié)點(diǎn)發(fā)出的，是傳感器的節(jié)點(diǎn)向匯聚的節(jié)點(diǎn)發(fā)送的，但是數(shù)據(jù)幀長度不固定。

2.2時間同步的問題

在相關(guān)的匯聚節(jié)點(diǎn)，在廣播發(fā)送簇內(nèi)信標(biāo)幀時，所有的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)在接收信標(biāo)幀后會立即休眠。但是各個簇中的節(jié)點(diǎn)，會根據(jù)接收到的信標(biāo)幀信息設(shè)定休眠時間，然后逐步喚醒要采集的數(shù)據(jù)，并發(fā)送不同的簇首，簇間時間的同步是由信標(biāo)幀和簇首節(jié)點(diǎn)決定的。簇間同步的方法，主要與簇內(nèi)的同步方法相似，對象是作用于簇首的。時間同步時，由匯聚的節(jié)點(diǎn)通過廣播發(fā)送。

2.3關(guān)于軟件設(shè)計

在簇首的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行微控制，主要是通過控制器來初始化來完成。運(yùn)用各種圖形化的編程方法，可以最簡單直觀的進(jìn)行顯示，從而可以通過集成儀器采集和控制，也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對于結(jié)果的輸出和用戶界面功能進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。在實(shí)際操作中，要充分地利用計算機(jī)的硬件和軟件資源，這樣才可以有效的實(shí)現(xiàn)了技術(shù)化，從而最大限度的降低成本，也在一定程度上，增強(qiáng)了系統(tǒng)的功能和靈活性。在編程的時候，也要注意編寫好系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)具有那些實(shí)時數(shù)據(jù)的采集功能，還有實(shí)時控制和故障報警設(shè)置。在對面板進(jìn)行設(shè)置時，要注意人機(jī)交互的問題，主要是用來顯示結(jié)果和各種控制按鈕，要注意接口連接問題，這是因為程序的功能，都是通過窗口來實(shí)現(xiàn)的。為了保證系統(tǒng)的安全，系統(tǒng)可以通過用戶名和密碼來限制登錄，只有進(jìn)入到主界面時，才可以相關(guān)的操作。而系統(tǒng)主要是用來顯示溫度和濕度的，這樣就可以實(shí)時的顯示當(dāng)前糧倉的溫度和濕度。然后運(yùn)用相關(guān)的軟件來采集相關(guān)的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存。在實(shí)際工作中，為了更好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)連續(xù)采集，應(yīng)當(dāng)采用循環(huán)的結(jié)構(gòu)和程序，但只是做相關(guān)必要的數(shù)據(jù)處理。對于只存放的數(shù)據(jù)和只讀取的數(shù)據(jù)要注意配合，這樣就才可以實(shí)現(xiàn)有限存儲，并且進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。關(guān)于數(shù)據(jù)的讀取速度，應(yīng)當(dāng)不比采集設(shè)備的緩沖區(qū)存在的數(shù)據(jù)慢，這樣才可以保證系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。在實(shí)際的操作中，為了可以有效地對不同的糧庫進(jìn)行操作，要對控制界面進(jìn)行快速切換。監(jiān)控界面應(yīng)當(dāng)設(shè)置成可以手動設(shè)置溫度和濕度的限制，當(dāng)對溫度和濕度進(jìn)行讀取時，出現(xiàn)超限情況指示燈應(yīng)當(dāng)進(jìn)行報警。設(shè)置手動自動開關(guān)，可以對通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時的啟動和關(guān)閉，這樣才可以更好的對溫度和濕度控制。

2.4關(guān)于硬件部分的設(shè)計

關(guān)于硬件設(shè)計，主要有幾個方面。（1）上機(jī)位設(shè)計。對于上機(jī)位要選用普通的計算機(jī)，主要是用來監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的，同時也應(yīng)用于參數(shù)設(shè)置和糧庫狀況查詢。在數(shù)據(jù)處理和保存以及糧食情況分析等方面，要有超限實(shí)報警功能，也要有報表打印的功能。同時也要能實(shí)現(xiàn)多臺下位機(jī)的通訊，這樣就可以對多個糧倉進(jìn)行檢測和控制。（2）下機(jī)位設(shè)計。在現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)就是下機(jī)位，主要的功能就是采集各種糧庫的溫度和濕度，還有氣味和進(jìn)行紅外線檢測等信息，然后根據(jù)得到的信息發(fā)送控制命令，通過控制命令來控制現(xiàn)場的通風(fēng)和攝像設(shè)備。（3）溫度傳感器選擇。一般情況下，測溫的范圍是負(fù)五十五度到一百二十五度之間，所以選擇的傳感器，要具有一定的測溫精度，而且也要注意時間轉(zhuǎn)換和傳輸距離等問題，同時也應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的抗干擾性，只有這樣的傳感器，比較適合在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行溫度測量。第四，濕度傳感器選擇。要選擇精度較高的濕度傳感器，在實(shí)際的工作中，要將濕度轉(zhuǎn)換為模擬的信號，在經(jīng)過輸出以后，轉(zhuǎn)換為電壓信號。濕度傳感器的精度要求是較高的，只有這樣才可以在進(jìn)行測量時，確保結(jié)果的穩(wěn)定可靠，而且也要注意使用壽命的問題，這樣才能更好地對糧倉情況進(jìn)行測量。

3.結(jié)束語

在實(shí)際工作中，將傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于糧倉監(jiān)測，是可以有效的實(shí)現(xiàn)對溫度和濕度的自動監(jiān)控管理。這些系統(tǒng)可以減少布點(diǎn)和現(xiàn)場布線復(fù)雜的情況，有效的解決糧庫監(jiān)控問題。這種技術(shù)目前廣泛的應(yīng)用到工業(yè)檢測領(lǐng)域，將其用于糧庫監(jiān)控，可以有效地提高糧庫的管理和監(jiān)測。

參考文獻(xiàn)

[1]劉宏杰. 無線糧情監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[D].河南師范大學(xué)，2019，12：63-65.

[2]房亞群，王新勝，孫俊玲.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧庫監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，06：111-113.

[3]夏振華，陳躍東，陳孟元.基于C/S構(gòu)架的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在糧庫監(jiān)測系統(tǒng)中的研究[J].安徽工程大學(xué)學(xué)報，2019，01：54-57.

作者簡介：伯天江（1987.05-），男，遼寧沈陽人，本科，漢族，中級職稱，研究方向為糧食工程。