CN106899661B - 一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统 - Google Patents

一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统，涉及粮食仓储监测技术领域，该系统包括多个采集装置和监控装置；每个采集装置均包括第一空心管、伸缩管、第二空心管、监测装置和通信装置；第一空心管内设置有多个监测装置，第二空心管内设置有通信装置；每个监测装置包括温湿度传感器和GPS定位模块；通信装置包括单片机、ZigBee模块；监控装置包括ZigBee协调器、控制器、无线通信模块、无线路由器和计算机；计算机内嵌有环境参数监测平台和信息推送平台；每个采集装置中的ZigBee模块均与ZigBee协调器电联接。该系统通过设置多个温湿度传感器和GPS定位模块的组合装置，采集获得带有位置信息的温湿度数据，可以得到准确可靠的储粮环境分析结果。

Description

一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统
技术领域
本发明涉及粮食仓储监测技术领域，更具体的涉及一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统。
背景技术
我国是一个产粮大国，储粮量较大，因此做好粮食的存储工作尤为重要。由于粮仓环境(如温湿度、空气含氮量)直接影响到粮食存储品质的好坏，因此要时刻对粮仓环境进行监测。
目前，储粮环境的监测系统通常是在粮仓中随机放置温湿度传感器用于采集储粮环境的温湿度，并对各采样点的参数综合分析，从而判断储粮环境的温湿度，这种监测系统中的温湿度传感器放置的位置固定，即采集点固定，不能准确的获知温湿度传感器的具体位置，采集的温湿度数据是随机的，因此，通过这些随机的温湿度数据得出的储粮环境分析结果不够准确，是不可靠的。
综上所述，现有技术中的储粮环境参数监测系统，存在采集的温湿度数据是随机的，从而导致储粮环境分析结果不够准确不可靠的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统，用以解决现有技术中存在采集的温湿度数据是随机的，从而导致储粮环境分析结果不够准确不可靠的问题。
本发明实施例提供一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统，包括：多个采集装置和监控装置；
每个所述采集装置包括：第一空心管、伸缩管、第二空心管、监测装置、通信装置和氮气分析仪；
所述第一空心管的顶端通过所述伸缩管与所述第二空心管的底端连通；所述第一空心管内设置有多个所述监测装置，所述第二空心管内设置有所述通信装置；
每个所述监测装置包括：温湿度传感器和GPS定位模块；所述通信装置包括：单片机、ZigBee模块；
所述氮气分析仪，用于获取粮仓内的氮气含量；
所述温湿度传感器，用于获取粮仓内的温湿度信息；所述GPS定位模块，用于获取所述GPS定位模块所在位置的位置信息；
所述单片机，用于将所述温湿度信息、所述位置信息和所述氮气含量均依次通过所述ZigBee模块、ZigBee协调器传输至控制器；
所述监控装置包括：ZigBee协调器、控制器、无线通信模块、无线路由器和计算机；且所述计算机内嵌设有环境参数监测平台和信息推送平台；
所述控制器，用于将所述温湿度信息、所述位置信息和所述氮气含量均依次通过所述无线通信模块和所述无线路由器传送至所述环境参数监测平台；用于将所述温湿度信息、所述位置信息和所述氮气含量的实时曲线显示在显示屏上；用于根据所述温湿度信息、所述位置信息和所述氮气含量，控制设备控制器驱动降温设备、通风设备和氮气产生设备工作；以及用于根据所述温湿度信息、所述位置信息和所述氮气含量，当温湿度值超出预设温湿度范围和氮气含量超出预设氮气含量范围时，控制报警器和对应位置处的LED灯工作；
所述信息推送平台依次通过所述无线路由器和所述无线通信模块将粮仓管理信息传送至所述控制器，所述控制器通过所述显示屏为粮仓管理人员显示粮仓管理信息。
较佳地，所述第一空心管下端设置有尖头。
较佳地，所述第二空心管上端设置有手把。
较佳地，所述ZigBee模块和所述ZigBee协调器均采用型号为CC2530的芯片。
较佳地，所述单片机和所述控制器均采用型号为STM32F107的芯片。
较佳地，所述无线通信模块采用型号为NRF2401的芯片。
较佳地，所述氮气分析仪采用北京百万电子科技中心研发的型号为BW17-KD的氮气分析仪。
较佳地，所述设备控制器包括降温设备控制器、通风设备控制器和氮气产生设备控制器。
本发明实施例中，提供一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统，与现有技术相比，其有益效果如下：
1、本发明通过在采集装置上设置多个温湿度传感器和GPS定位模块的组合装置，采集获得带有位置信息的温湿度数据，通过对多个采样点的带有位置信息的温湿度数据进行分析，可以得到准确可靠的储粮环境分析结果；并且由于采集装置可以随意插拔且长度可调，即可以方便的采集粮仓温湿度数据，为储粮环境分析结果的准确性和可靠性提供了保障。
2、本发明通过采集的粮仓温湿度数据获得储粮环境分析结果，并且根据储粮环境分析结果控制降温设备、通风设备和氮气产生设备工作，用于调节粮仓的温度和湿度，通过智能化调节降温设备、通风设备和氮气产生设备工作，可以有效保障储粮环境处于较佳状态。
3、本发明通过设置环境参数监测平台将储粮环境参数上传至互联网，为查阅分析提供了方便；并且通过设置信息推送平台，为粮仓管理人员提供更多的粮仓管理信息，避免粮食受到不必要的损害。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统总体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统中采集装置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统中采集装置功能框图；
图4为本发明实施例提供的一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统中监控装置框图。
附图标记说明：
101-第一空心管，102-伸缩管，103-第二空心管，104-监测装置，105-通信装置，106-尖头，107-手把，201-温湿度传感器，202-GPS定位模块，203-单片机，204-ZigBee模块，301-ZigBee协调器，302-控制器，302-1-报警器，302-2-LED灯，302-3-显示屏，302-4-设备控制器，303-无线通信模块，304-无线路由器，305-计算机，305-1-环境参数监测平台，305-2-信息推送平台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统总体结构示意图。如图1所示，该系统包括：多个采集装置和监控装置。
需要说明的是，一个粮仓内设置多个采集装置，每个采集装置均通过ZigBee无线传感器网络与终端的监控装置连接。
图2为本发明实施例提供的一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统中采集装置结构示意图。如图2所示，每个采集装置均包括：第一空心管101、伸缩管102、第二空心管103、监测装置104、通信装置105和氮气分析仪108。
具体地，第一空心管101的顶端通过伸缩管102与第二空心管103的底端连通；第一空心管101内设置有多个监测装置104，第二空心管103内设置有通信装置105。
需要说明的是，第一空心管101、伸缩管102和第二空心管103依次连通，多个监测装置104和通信装置105电联接，走线在第一空心管101、伸缩管102和第二空心管103内部。将通信装置105设置在顶部是由于本发明通过无线方式通信，通信装置105上包括有天线，天线暴露在粮食外部，即使用时，将通信装置105外露在粮食外部。
需要说明的是，伸缩管102可以调节采集装置的长度，适用于各种粮仓，使用方便，实用性强。
较佳地，第一空心管101下端设置有尖头106，方便插入粮食中。第二空心管103上端设置有手把107，便于在粮食中插拔。
图3为本发明实施例提供的一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统中采集装置功能框图。如图3所示，每个监测装置104均包括：温湿度传感器201和GPS定位模块202，且温湿度传感器201和GPS定位模块202组合设置；通信装置105包括：单片机203、ZigBee模块204。
需要说明的是，温湿度传感器201和GPS定位模块202靠近设置，GPS定位模块202测得的位置信息可认为是温湿度传感器201所在处的位置信息，即温湿度传感器201和GPS定位模块202测得的是带有位置信息的温湿度信息。
具体地，温湿度传感器201、GPS定位模块202和ZigBee模块204均与单片机203电联接。
需要说明的是，将采集装置插入粮仓的粮食中，通过温湿度传感器201采集粮食内部的温湿度参数，以及通过GPS定位模块202采集该温湿度传感器201处的位置信息，将采集的温湿度参数与位置信息发送给单片机203；单片机203接收同一粮仓内不同位置处的带有位置信息的温湿度参数，且将所有带有位置信息的温湿度参数通过ZigBee网络发送给控制器302。
需要说明的是，ZigBee网络包括每个监测装置104中的ZigBee模块204和监控装置中的ZigBee协调器301，即ZigBee网络传输方便，安全可靠。
需要说明的是，本发明通过在采集装置上设置温湿度传感器201和GPS定位模块202的组合装置，多个组合装置采集获得带有位置信息的温湿度数据，即通过对多个采样点的带有位置信息的温湿度数据进行分析，可以得到准确可靠的储粮环境分析结果；并且由于采集装置可以随意插拔且长度可调，即可以方便的采集粮仓温湿度数据，为储粮环境分析结果的准确性和可靠性提供了保障。
图4为本发明实施例提供的一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统中监控装置框图。如图4所示，监控装置包括：ZigBee协调器301、控制器302、无线通信模块303、无线路由器304和计算机305。
具体地，ZigBee协调器301依次通过控制器302、无线通信模块303和无线路由器304与计算机305电联接；控制器302分别与报警器302-1、LED灯302-2、显示屏302-3和设备控制器302-4电联接；计算机305内嵌设有环境参数监测平台305-1和信息推送平台305-2。
具体地，温湿度传感器201，用于获取粮仓内的温湿度信息；GPS定位模块202，用于获取与温湿度传感器201位置对应的GPS定位模块202所在位置的位置信息；氮气分析仪108，用于获取粮仓内的氮气含量；单片机203，用于将温湿度信息、位置信息和氮气含量均依次通过ZigBee模块204、ZigBee协调器301传输至控制器302。
具体地，控制器302，用于将温湿度信息、位置信息和氮气含量均依次通过无线通信模块303和无线路由器304传送至环境参数监测平台305-1；用于将温湿度信息、位置信息和氮气含量的实时曲线显示在显示屏302-3上；用于根据温湿度信息、位置信息和氮气含量，控制设备控制器302-4驱动降温设备、通风设备和氮气产生设备工作；以及用于根据温湿度信息、位置信息和氮气含量，当温湿度值超出预设温湿度范围和氮气含量超出预设氮气含量范围时，控制报警器302-1和对应位置处的LED灯302-2工作。
较佳地，设备控制器302-4包括降温设备控制器、通风设备控制器和氮气产生设备控制器。
具体地，信息推送平台305-2依次通过无线路由器304和无线通信模块303传将粮仓管理信息送至控制器302，控制器302通过显示屏302-3为粮仓管理人员显示粮仓管理信息。
需要说明的是，控制器302接收到带有位置信息的温湿度参数后，将这些数据与标准参数对比，分析粮仓中各处的温湿度情况，一方面将采集的带有位置信息的温湿度参数和分析数据均通过无线通信模块303和无线路由器304上传至计算机305的环境参数监测平台305-1上，即环境参数监测平台305-1为带有位置信息的温湿度参数和分析数据的查阅分析平台；另一方面，控制器302将带有位置信息的温湿度参数和分析数据通过显示屏302-3显示出来以供管理者参考，并且控制器302根据粮仓中的温湿度情况和分析数据控制报警器302-1、LED灯302-2和设备控制器302-4工作。
进一步，当综合分析了带有位置信息的温湿度参数之后，如果参数值达到了预设值，则报警器302-1报警提示，并通过LED灯区别粮仓号。本发明在粮仓中设置有降温设备、通风设备和氮气产生设备，控制器302根据综合分析后的粮仓温湿度情况通过设备控制器302-4自动控制降温设备、通风设备和氮气产生设备工作。
需要说明的是，本发明通过采集的粮仓温湿度数据获得储粮环境分析结果，并且根据储粮环境分析结果控制降温设备、通风设备和氮气产生设备工作，用于调节粮仓的温度和湿度，通过智能化调节降温设备、通风设备和氮气产生设备工作，可以有效保障储粮环境处于较佳状态。
需要说明的是，本发明通过设置环境参数监测平台305-1将储粮环境参数上传至互联网，为查阅分析提供了方便；并且通过设置信息推送平台305-2，为粮仓管理人员提供更多的粮仓管理信息，避免粮食受到不必要的损害。
较佳地，本发明中的ZigBee模块204和ZigBee协调器301均采用型号为CC2530的芯片；本发明中的单片机203和控制器302均采用型号为STM32F107的芯片；本发明中的无线通信模块303采用型号为NRF2401的芯片。
较佳地，单片机203还与氮气分析仪电联接；氮气分析仪采用北京百万电子科技中心研发的型号为BW17-KD的氮气分析仪。
需要说明的是，型号为BW17-KD的氮气分析仪是采用测氧原理，当氧气传感器把气体中的氧浓度转换成电信号，经减法器计算从而倒算出氮气的含量，并直接显示被测气体中的氮气百分比含量。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统，其特征在于，包括：多个采集装置和监控装置；
每个所述采集装置包括：第一空心管(101)、伸缩管(102)、第二空心管(103)、监测装置(104)、通信装置(105)和氮气分析仪(108)；
所述第一空心管(101)的顶端通过所述伸缩管(102)与所述第二空心管(103)的底端连通；所述第一空心管(101)内设置有多个所述监测装置(104)，所述第二空心管(103)内设置有所述通信装置(105)；
每个所述监测装置(104)包括：温湿度传感器(201)和GPS定位模块(202)；所述通信装置(105)包括：单片机(203)、ZigBee模块(204)；
所述氮气分析仪(108)，用于获取粮仓内的氮气含量；
所述温湿度传感器(201)，用于获取粮仓内的温湿度信息；所述GPS定位模块(202)，用于获取所述GPS定位模块(202)所在位置的位置信息；
所述单片机(203)，用于将所述温湿度信息、所述位置信息和所述氮气含量均依次通过所述ZigBee模块(204)、ZigBee协调器(301)传输至控制器(302)；
所述监控装置包括：ZigBee协调器(301)、控制器(302)、无线通信模块(303)、无线路由器(304)和计算机(305)；且所述计算机(305)内嵌设有环境参数监测平台(305-1)和信息推送平台(305-2)；
所述控制器(302)，用于将所述温湿度信息、所述位置信息和所述氮气含量均依次通过所述无线通信模块(303)和所述无线路由器(304)传送至所述环境参数监测平台(305-1)；用于将所述温湿度信息、所述位置信息和所述氮气含量的实时曲线显示在显示屏(302-3)上；用于根据所述温湿度信息、所述位置信息和所述氮气含量，控制设备控制器(302-4)驱动降温设备、通风设备和氮气产生设备工作；以及用于根据所述温湿度信息、所述位置信息和所述氮气含量，当温湿度值超出预设温湿度范围和氮气含量超出预设氮气含量范围时，控制报警器(302-1)和对应位置处的LED灯(302-2)工作；所述设备控制器(302-4)包括降温设备控制器、通风设备控制器和氮气产生设备控制器；
所述信息推送平台(305-2)依次通过所述无线路由器(304)和所述无线通信模块(303)将粮仓管理信息传送至所述控制器(302)，所述控制器(302)通过所述显示屏(302-3)为粮仓管理人员显示粮仓管理信息。
2.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统，其特征在于，所述第一空心管(101)下端设置有尖头(106)。
3.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统，其特征在于，所述第二空心管(103)上端设置有手把(107)。
4.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统，其特征在于，所述ZigBee模块(204)和所述ZigBee协调器(301)均采用型号为CC2530的芯片。
5.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统，其特征在于，所述单片机(203)和所述控制器(302)均采用型号为STM32F107的芯片。
6.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统，其特征在于，所述无线通信模块(303)采用型号为NRF2401的芯片。
7.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的储粮环境参数监测系统，其特征在于，所述氮气分析仪(108)采用北京百万电子科技中心研发的型号为BW17-KD的氮气分析仪。
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