糧庫溫濕度無線監控系統

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，利用溫濕度無線監控系統能對糧庫內的溫度和濕度進行良好的控制。

【關鍵詞】糧庫；溫度；濕度；無線監控

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。人工對倉庫的內的溫度和濕度進行檢測不及時就會導致糧食發生霉變和蟲蛀，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控設備，這在一定程度上雖然緩解了人工檢測的勞動強度，但是，有線的檢測設備在倉庫內布置比較混亂，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，開發出糧庫溫濕度無線監控系統，對糧庫內的溫度和濕度進行有效的監控，避免糧食在儲存過程中發生霉變和蟲蛀。

二、無線監控系統的重要性

無線監控系統能對糧庫內的溫度和濕度進行時時的檢測，對存在的異常情況及時的進行處理，避免由于糧庫內糧食儲存溫度過高造成糧食的腐爛、變質。無線監控設備根據糧庫內設定的溫度范圍進行監控，對超出溫度和濕度范圍內的就進行預警，監控人員能根據預警的位置對存在問題的地方及時的進行處理，這樣就避免了人工長期對倉庫內的糧食進行查看，又能對出現的問題及時的進行處理，保證了糧庫內糧食的安全。

三、系統的總體組成

無線傳感器網絡（ WSN，wireless sensor networks）是由數量較大的具有計算與通信功能的小型傳感器節點組成的，通過對傳感器和處理系統進行連接形成一個信息采集網絡，傳感器對溫度進行采集、處理。糧倉監控系統由監控中心、無線監控通信終端、智能監控器和WSN 無線通訊網絡組成。基于 WSN 的糧庫溫濕度實時跟蹤與無線監測系統，采用 WSN 通信模塊 TC35i 實現無線數據傳輸的通信終端，該終端依靠模塊設計和高度可靠的傳輸機制，這樣能夠把糧倉的溫濕度控制系統通過無線數據的方式進行傳送。采用 MSP430 單片機和無線射頻收發一體化芯片 nRF905 設計了 WSN 的匯聚節點、基站和中繼站點。在每一個監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行連接，這樣就能夠發揮 MSP430 單片機功耗低、處理能力強、片上外圍模塊豐富、工作穩定的特性，并利用 nRF905 實現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，當任何一點的數值超出設置的最大數值范圍的時候，報警器就會發出警示音，管理人員可以根據預警信息的位置和時間，能夠及時處理，便于管理人員的監督和管理，提高對糧庫的檢測水平。

四、監控系統的硬件實現

（一）無線監控通訊終端硬件

在糧庫溫濕度的無線監控終端使用訊模塊，同時組合上MAX3232進行電平的轉換。TC35i 與 WSN 2/2+ 兼容、雙頻（WSN900/WSNl800）、RS232 數據口要滿足WSN0707 和 WSN0705的相關要求，而且能夠升級到GPRS 模塊模塊集射頻電路和基帶于一體，能夠提供相應的命令接口給顧客。這樣才能夠保證數據、語音、信息等傳遞的速度快和安全可靠，為使用者的開發和設計應用提供便利。TC35i 共由 40 個引腳組成，依靠一個ZIF連接器將數據引出并進行傳輸。40個引腳分為電源、數據輸入、數據輸出、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。數據的輸出和輸入接口是收發器。具有固定的參數。

（二）智能控制器硬件組成

智能控制器由Motorola 單 片 機MC68HC912BC32 最小系統、傳感器電路、液晶顯塊和鍵盤這4部分組成。通過鍵盤設定/輸入監控中心的電話號碼，并由液晶顯示屏實現人機交互功能。處理器CPUl2，支持背景調試模式，程序存儲器，具有SCI，SPI和tusCANl2 串口，8 通道 10 位 A/D 轉換，最大 I/0 數為 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，內部有國際一級簡體中文字庫的液晶顯示模塊，內置8192個16×16 點漢字，與 128 個 16×8 點 ASCII 字符集共同實現圖像的顯示功能。相對濕度傳感器HIH36在使用中要配合監控器共同實現對溫濕度的采集工作，并形成一套符合規范要求的傳感裝置。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。由于電壓數值會發生變化，因此在進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境和溫度也有關系，也要進行溫度的補償。因此要保證溫濕度的數值測量準確，還需同時測量環境、溫度和總電壓的數值。

智能數據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字的方式進行傳輸，這樣就能夠簡化了電路的設計。

（三）監控系統軟件

該系統的設計任務主要有四個。最重要的功能是實現溫濕度的采集和數據的處理。第二是TC35I的啟動和檢測。第三是實現智能控制器與TC5i 串口的通信功能。四是鍵盤掃描并發送到手機和顯示器進行顯示。這個系統功能決定了軟件要有初始化模塊、檢測模塊程序、串口發送模塊程序和顯示模塊這四個部分共同組成。在發送消息的時候，通常使用Text 和 PDU（Protocol 溫度值 Unit，協議數據單元）模式。使用 Text 模式所收發的代碼簡單，容易操作，但是不能收發中文漢字的短信。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 編碼適合發送普通的 ASCII 字符，8- bit 編碼適合發送數據消息，UCS2 編碼適合發送 Unicode 編碼字符。

（四）系統通信設計

為了保證溫度傳感器上面各點檢測的數據高速和準確，并能夠及時傳送給上級的監控系統，就要在無線傳感器的接口處進行設計。

（1）空中接口協議

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，國際上已經指定了不同的技術標準進行規范。因此，nRF905通信模塊中各要素的設計都要滿足ISO/IEC18000 里面的相關規定。

（2）系統通信協議

對糧情的監控，要先對上位機的監控軟件對糧倉的溫度和濕度的上下限值進行設定，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。這時上位機的軟件就會發送一個32 B 的測量控制數據包給中繼站，當中繼站收到這個數據包治好，就把接受方的相關信息形成一個數據包向各點匯聚。

五、結束語

隨著信息技術的快速發展，無線技術在各領域的推廣和應用范圍也日益廣泛，其在糧庫的溫濕度監控技術也更加成熟。

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