李 洋 康成成

(寶雞文理學(xué)院電子電氣工程學(xué)院,陜西 寶雞721016)

中國是一個農(nóng)業(yè)大國,如果不能有效解決糧倉夏季炎熱,冬季寒冷的溫控問題,糧倉則面臨非常大的存儲困境。在夏季一般要求糧倉的循環(huán)溫度保持在20℃以下,需要使用冷卻風(fēng)機系統(tǒng)不斷調(diào)節(jié)倉內(nèi)溫度,甚至在夜間要智能化調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)機系統(tǒng)的運行。由于糧倉數(shù)量多、分布散,人為檢測冷卻風(fēng)機系統(tǒng)、設(shè)備巡檢和處理系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)的問題也極大地消耗人力物力資源。所以,智能儲糧倉成為目前糧食保質(zhì)的研究熱點。智能化糧倉是我國基于現(xiàn)代科技發(fā)展背景下產(chǎn)生的,隨著科技融合、數(shù)據(jù)整合等技術(shù)的快速發(fā)展,為當(dāng)前智能儲糧倉建設(shè)提供了良好的技術(shù)保障。目前西部地區(qū)糧倉儲備的溫度測量和控制技術(shù)僅限于單一的環(huán)境因素,技術(shù)實現(xiàn)方面,大多是單回路控制系統(tǒng),沒有從真正意義上進行多參數(shù)綜合系統(tǒng)控制。本文根據(jù)西部地區(qū)當(dāng)下糧倉儲備現(xiàn)狀,利用單片機進行溫濕度多參數(shù)測量和智能化綜合控制的方法替代早期控制系統(tǒng),通過“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”的運作方式設(shè)計新型儲糧倉,進行科學(xué)管理。系統(tǒng)設(shè)計需實現(xiàn)儲糧倉的溫濕度檢測功能,利用通信模塊將儲糧倉與PC 端互聯(lián),可實現(xiàn)糧倉的遠程控制以及數(shù)據(jù)的處理和存儲。設(shè)計能夠讓糧倉的信息互通互享,儲糧作業(yè)以及糧情監(jiān)測等更加快捷,節(jié)約大量人力與物力,有利于儲糧行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 系統(tǒng)設(shè)計思路

系統(tǒng)對儲糧倉內(nèi)的溫濕度進行有效監(jiān)測。系統(tǒng)主要包括單片機主控模塊、前端溫濕度檢測模塊、無線通信模塊和終端顯示控制模塊等。要求能準(zhǔn)確實時地顯示被測數(shù)據(jù),使管理者方便快捷地掌握糧倉溫濕度狀況。單片機主控模塊與溫濕度檢測模塊、無線通信模塊、顯示模塊等外圍電路互聯(lián),實現(xiàn)系統(tǒng)對儲糧倉內(nèi)部溫濕度進行檢測[1]。系統(tǒng)總體方案框圖如圖1 所示。單片機先發(fā)出檢測信號,溫濕度傳感器接收信號并檢測溫濕度,并把檢測到的數(shù)據(jù)傳送到單片機,經(jīng)單片機處理后在顯示器實時顯示溫濕度信息；同時,通過無線通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至PC機終端,處理后生成圖表并保存數(shù)據(jù)[2]。

2 硬件電路構(gòu)成

該系統(tǒng)電路設(shè)計主要包括溫濕度數(shù)據(jù)采集電路、單片機控制電路、顯示電路、無線通信電路等部分。其中溫濕度數(shù)據(jù)采集電路采用溫濕度傳感器DHT11 芯片,它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù),確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性；單片機控制電路主要采用STM32F103C8T6 芯片為核心配合外圍電路實現(xiàn)的,如圖2 所示。液晶顯示電路采用I2C 通信OLED 顯示屏模塊進行數(shù)據(jù)顯示；無線通信電路采用NRF24L01+PA+LNA 的無線模塊。系統(tǒng)通過模塊互聯(lián),可以實現(xiàn)儲糧倉的溫濕度進行實時監(jiān)測,并將檢測數(shù)據(jù)輸出到液晶顯示屏上且傳送到PC 端[3]。

圖1 系統(tǒng)總體方案框圖

圖2 單片機控制系統(tǒng)硬件連線圖

圖3 儲糧倉溫濕度檢測界面

圖4 設(shè)計結(jié)果實物

2.1 DHT11 溫濕度檢測模塊

設(shè)計中溫濕檢測模塊采用的是數(shù)字式傳感器DHT11,該傳感器是溫濕度一體化單總線結(jié)構(gòu),主要包含NTC 測溫元件和電阻式測濕元件各一個,它利用先進的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)有效提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性[4]。

2.2 NRF24L01 無線通信模塊

無線接收發(fā)送模塊采用了NRF24L01單片無線收發(fā)芯片,工作于2.4-2.5GHZ區(qū)間的ISM頻段。利用Enhanced Shock Burst 協(xié)議來完成點對點或是1 對6 的無線通訊[5]。

3 設(shè)計結(jié)果

實現(xiàn)了基于STM32F103C8T6 的儲糧倉溫濕度檢測系統(tǒng),通過糧倉與PC 端的互聯(lián),實現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)處理及圖表保存。為了更加方便地進行糧倉管理,系統(tǒng)具有自處理措施：如溫度過高風(fēng)扇自動開啟,使設(shè)計更加智能化,更好地完成科學(xué)儲糧任務(wù)。

4 結(jié)論

設(shè)計利用智能化控制進行科學(xué)儲糧,在通信終端繪制出糧倉的溫濕度變化曲線,直觀掌握糧倉溫濕度情況；該設(shè)計具有成本低、操作方便、性能可靠等優(yōu)點,對實際生產(chǎn)生活中糧倉的綠色儲備具有較好的實用價值。