CN106643867A - 一种基于嵌入式处理器的以太网粮仓多点温湿度检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于粮情智能化监测相关技术领域，并公开了一种基于嵌入式处理器的以太网粮仓多点温湿度检测系统，其包括对应于各个粮库而独立设置的粮情检测终端单元和Web服务器，其中粮情检测终端单元包括粮堆温度传感器、粮仓温湿度传感器和嵌入式STM32处理器，并通过该嵌入式STM32处理器作为核心元件来采集检测数据，然后经由以太网接口与Web服务器之间执行数据通信；各个Web服务器通过因特网执行数据互联，由此实现所有联网粮库之间的温湿度实时监测过程。通过本发明，能够引入以太网数据传输的安全性和稳定性，尤其是可提高单仓、单库甚至全网内网路粮情终端的数据采集和传输速度，因而与现有技术相比更加适用于一体化粮情智能化监测的应用场合。

Description

一种基于嵌入式处理器的以太网粮仓多点温湿度检测系统

技术领域

本发明属于粮情智能化监测相关技术领域，更具体地，涉及一种基于嵌入式处理器的以太网粮仓多点温湿度检测系统。

背景技术

我国是人口大国，粮食生产存储总量以及对粮食的需求总量都是世界上最多的，因此对粮食进行合理有效的存储和监测技术属于关乎国计民生的重要领域。目前由于技术和资金上的原因，国内粮库尤其是中小型粮库在仓储管理过程中多数仅限于对粮食温度和大气湿度进行采集，然后根据采集的数据进行人工分析，并当温度或湿度数据超标时依靠经验采取相应的处理措施。该过程繁琐，效率低下，据统计数据显示，由于管理不到位，对粮堆温度检测不及时或者不合理，每年造成的粮食损失率在7％-18％之间。

针对上述技术问题，现有技术中已经提出了一些解决方案。例如，河北工业大学的李叶紫提出了一套数字化粮情监控系统，其中通过利用基于RS485总线网络的单片机采集多个温度点和湿度点来实现数据采集，并通过IO口实现了3个风机运转控制，可完成监控的基本要求；又如，张晓东等人提出了一套粮情监控系统，其中通过将测量数据通过GPRS网络或以太网发送到单片机，然后在上位机实现接收处理，等等。

然而，进一步的研究表明，这类智能粮情监控系统中通常采用PC机来完成监控，而PC机配备的传统串行接口是RS232或升级版的RS485，并采用基于CAN总线的通信协议在单片机与PC机之间执行数据传输。在此情况下，基于485总线及CAN总线的粮情检测与粮库其它控制系统目前流行应用的网口通讯往往并不兼容，会造成重复建设，成本高；另一方面，我国很多大中型的粮库分布相对分散，难以实现统一的监控布局，许多粮库的信息通常是相对封闭的，不同粮库之间的信息共享有限，若对应的粮情监控系统仍多采用传统的C/S结构和请求应答的通信方式，当在客户端提出请求之后，需要等待服务器端相应结果，这样不仅刷新响应速度慢，而且不利于大范围的粮情数据信息共享。相应地，本领域亟需寻找更为完善的解决方案，以便更好地满足粮仓智能化监测应用需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于嵌入式处理器的以太网粮仓多点温湿度检测系统，其中结合国内粮仓的分布及信息管理的特点，针对性对其整体构造布局重新进行了设计，同时对其关键组件如微处理器、粮堆温度检测器、粮仓温湿度检测器以及通讯接口元件等的具体结构类型和设置方式等多个方面进行改进，相应能够在保留传统单片机在粮情监测上的优势的同时，还能够引入以太网数据传输的安全性和稳定性，尤其是可提高单仓、单库甚至全网内网路粮情终端的数据采集和传输速度，因而与现有技术相比更加适用于一体化粮情智能化监测的应用场合。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于嵌入式处理器的以太网粮仓多点温湿度检测系统，该系统包括对应于各个粮库而独立设置的粮情检测终端单元和Web服务器，其特征在于：

所述粮情检测终端单元的数量为多个且各自包括粮堆温度传感器、粮仓温湿度传感器和嵌入式STM32处理器，其中该粮堆温度传感器分别埋置在共同构成粮库的各个粮仓的每个粮堆中，由此用于对其温度执行实时监测；该粮仓温湿度传感器设置在各个粮仓的内部储粮空间中，且用于对该内部储粮空间的温湿度一并执行实时监测；该嵌入式STM32处理器与所述粮堆温度传感器和粮仓温湿度传感器均信号相连，并通过驱动电路从这些传感器采集检测数据，然后经由以太网接口与所述Web服务器之间执行读写操作，由此实现各个粮库内部的所述粮情检测终端单元与所述Web服务器之间的数据通信；

各个所述Web服务器除了通过以太网与所述粮情检测终端单元彼此数据通信之外，还继续通过因特网与其他粮库的Web服务器执行数据互联，由此实现所有联网粮库之间的温湿度实时监测过程。

作为进一步优选地，各个粮库的所述粮情检测终端单元与所述Web服务器之间优选采用TCP/IP协议执行读写操作。

作为进一步优选地，所述粮堆温度传感器优选为DALLAS公司生产的一线式温度传感器DS18B20，且其最大数量设定为512个。

作为进一步优选地，所述粮仓温湿度传感器优选为瑞士sensirion公司生产的SHT11温湿度传感器，且其最大数量为16个。

作为进一步优选地，所述粮情检测终端单元优选按照本机IP地址响应指令，由此将所述Web服务器需要的检测数据通过以太网予以传输。

作为进一步优选地，上述系统还配备有显示单元，该显示单元优选采用Web浏览器的方式对各个联网粮库的温湿度检测数据予以显示。

作为进一步优选地，上述系统优选采用B/S结构进行构建。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、本发明通过采用嵌入式STM32处理器来作为各个粮库的核心单元，并在此基础上集合以太网接口来构建呈现粮堆-单个粮仓-单个粮库-所有联网粮库的多层次实时监测体系，相应能够充分利用嵌入式STM32处理器的结构紧凑、驱动能力强、数据采集及传输速度快且可靠的优点，实现所有终端机与Web服务器之间的高速和高稳定性数据传输，与传统的RS485体系相比显著提高组网便利性和可操作性，同时便于将现场粮情检测网络与以太网构成的信息管理相融合；

2、本发明还对其他关键组件如粮堆温度检测器、粮仓温湿度检测器的设置方式作出了进一步的改进设计，相应能够使得联接在检测网络中的任一粮堆、粮仓或粮库的温湿度数据均获得实时、精确的监测和查找，并形成单机超多点数的数据采集系统，相应与现有技术相比可获得更为准确、全面和可靠的检测结果；

3、本发明中除了使用以太网代替原来的485总线通信形式之外，各个粮库的Web服务器还采用了因特网来形成更大的粮情检测网络，相应可通过Web浏览器就可以实现联网粮库的各个粮仓数据实时展示；此外，按照本发明的上述系统整个结构简洁、便于组网，灵活性很高，可执行局部的维护和升级，尤其是以太网接口的粮情终端与目前粮仓智能通风多用的PLC系统接口也能够很好的兼容，因此在一体化建设时可用共用线路，大量节省成本，因而尤其适用于粮情智能化监测或类似应用场合。

附图说明

图1是按照本发明优选实施例所构建的面向单个粮库的温湿度检测系统的主要构造示意图；

图2示范性显示了按照本发明的一体化粮情检测网络的系统原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本发明优选实施例所构建的面向单个粮库的温湿度检测系统的主要构造示意图，图2示范性显示了按照本发明的一体化粮情检测网络的系统原理图。如图1和图2中所示，该温湿度检测系统主要包括通过以太网彼此信号联接的粮情检测终端单元和Web服务器等，下面对这些组件逐一进行具体说明。

所述粮情检测终端单元对应于各个粮库的每个粮仓而设置，各自包括粮堆温度传感器、粮仓温湿度传感器和嵌入式STM32处理器。更具体而言，该粮堆温度传感器的数量为多个，它们分别埋置在共同构成粮库的各个粮仓的每个粮堆中，由此用于对其温度执行实时监测；例如，该粮堆温度传感器可采用DALLAS公司生产的一线式温度传感器DS18B20(最多可有512个)。该粮仓温湿度传感器设置在各个粮仓的内部储粮空间中，且用于对该内部储粮空间的温湿度一并执行实时监测，例如可采用瑞士sensirion公司生产的SHT11温湿度传感器(最多可有16个)。

作为本发明的关键改进之一，该嵌入式STM32处理器与所述粮堆温度传感器和粮仓温湿度传感器均信号相连，并通过驱动电路从这些传感器采集检测数据，然后经由以太网接口与所述Web服务器之间执行读写操作，由此实现各个粮库内部的所述粮情检测终端单元与所述Web服务器之间的数据通信。以此方式，能够对各自粮仓内放置的多个传感器进行数据采集，而且这些终端机由于通过以太网连接到Web服务器(检测主机)组网，由此可利用以太网完成数据的高速和可靠传输。更具体地，嵌入式STM32处理器通过驱动电路采集到的数据譬如通过由DP83848按TCP/IP协议与Web服务器之间进行读写操作，这样不仅设计结构简单、驱动能力强、数据采集及传输速度快，成本低，更重要的是能够传输可靠从而实现粮情检测终端机与Web服务器间的高速、高稳定性数据传输。

此外，各个所述Web服务器除了通过以太网与所述粮情检测终端单元彼此数据通信之外，还继续通过因特网与其他粮库的Web服务器执行数据互联，由此实现所有联网粮库之间的温湿度实时监测过程。换而言之，各个粮库的Web服务器又可以相互通过Internet连接在一起，形成一个大的粮情检测网络，只要连接在该网络之内，就能够譬如采用任一Web浏览器的方式来对任一粮库、任一粮仓的粮情数据进行浏览和查阅，进而实现了单机超多点数的粮情数据采集，并用以太网代替了原有的485总线通信形式，实现了粮情数据的高速、可靠传输。

下面将具体解释说明按照本发明的检测系统的工作过程。

粮情检测终端单元可自动区分系统上位机经以太网发来的命令信息，并执行不同动作。更具体地，如果接收的是数据检测命令，嵌入式处理器STM32会通过传感器驱动电路，获取传感器的测量数据，并通过以太网模块传递给Web服务器，Web服务器根据显示及控制需要再进行相关动作。

综上，按照本发明的上述系统整个结构简洁、便于组网，灵活性很高，可执行局部的维护和升级，尤其是以太网接口的粮情终端与目前粮仓智能通风多用的PLC系统接口也能够很好的兼容，因此在一体化建设时可用共用线路，大量节省成本，因而尤其适用于粮情智能化监测或类似应用场合。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于嵌入式处理器的以太网粮仓多点温湿度检测系统，该系统包括对应于各个粮库而独立设置的粮情检测终端单元和Web服务器，其特征在于：

所述粮情检测终端单元的数量为多个且各自包括粮堆温度传感器、粮仓温湿度传感器和嵌入式STM32处理器，其中该粮堆温度传感器分别埋置在共同构成粮库的各个粮仓的每个粮堆中，由此用于对其温度执行实时监测；该粮仓温湿度传感器设置在各个粮仓的内部储粮空间中，且用于对该内部储粮空间的温湿度一并执行实时监测；该嵌入式STM32处理器与所述粮堆温度传感器和粮仓温湿度传感器均信号相连，并通过驱动电路从这些传感器采集检测数据，然后经由以太网接口与所述Web服务器之间执行读写操作，由此实现各个粮库内部的所述粮情检测终端单元与所述Web服务器之间的数据通信；

各个所述Web服务器除了通过以太网与所述粮情检测终端单元彼此数据通信之外，还继续通过因特网与其他粮库的Web服务器执行数据互联，由此实现所有联网粮库之间的温湿度实时监测过程。

2.如权利要求1所述的以太网粮仓多点温湿度检测系统，其特征在于，各个粮库的所述粮情检测终端单元与所述Web服务器之间优选采用TCP/IP协议执行读写操作。

3.如权利要求1或2所述的以太网粮仓多点温湿度检测系统，其特征在于，所述粮堆温度传感器优选为DALLAS公司生产的一线式温度传感器DS18B20，且其最大数量设定为512个。

4.如权利要求1-3任意一项所述的以太网粮仓多点温湿度检测系统，其特征在于，所述粮仓温湿度传感器优选为瑞士sensirion公司生产的SHT11温湿度传感器，且其最大数量为16个。

5.如权利要求1-4任意一项所述的以太网粮仓多点温湿度检测系统，其特征在于，上述系统还配备有显示单元，该显示单元优选采用Web浏览器的方式对各个联网粮库的温湿度检测数据予以显示。

6.如权利要求1-5任意一项所述的以太网粮仓多点温湿度检测系统，其特征在于，上述系统优选采用B/S结构进行构建。