CN107356289A - 一种基于ZigBee的多传感器的粮食监测预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于ZigBee的多传感器的粮食监测预警方法，属于计算机应用技术领域，包括传感器数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块和数据展示及管理模块；传感器数据采集模块实现粮仓储存环境的采集，选取特定的传感器，包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器和O2浓度传感器；数据传输模块实现传感器数据与监测系统的实时响应，选取ZigBee作为数据传输模块，与基站进行通信；数据处理模块实现数据的处理，对各传感器返回的十六进制编码进行翻译处理、翻译后的数据整理。本发明根据传感器数据指标全面监测粮食贮存环境，减少粮食因霉变或有氧无氧呼吸带来的损失，提高粮食贮存的品质。
Description
技术领域
本发明涉及计算机应用技术领域，具体涉及一种基于ZigBee的多传感器的粮食监测预警方法。
背景技术
粮食储备是保证非农业人口的粮食消费需求，调节国家粮食供求平衡、稳定粮食市场价格、应对重大自然灾害或其他突发事件而建立的一项物资储备制度，粮食贮存的质量、持久、安全直接影响到国家的安全及社会稳定。在物联网及互联网+背景下，粮食贮存环境监测还有很大的发展空间。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种基于ZigBee的多传感器的粮食监测预警方法，根据传感器数据指标全面监测粮食贮存环境，对储存环境的温湿度、氧气二氧化碳浓度进行监测，减少粮食因霉变或有氧无氧呼吸带来的损失，提高粮食贮存的品质，延长粮食贮存时间，预防粮食贮存风险。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于ZigBee的多传感器的粮食监测预警方法，包括传感器数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块和数据展示及管理模块；
传感器数据采集模块实现粮仓储存环境的采集，选取特定的传感器，包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器和O2浓度传感器；
数据传输模块实现传感器数据与监测系统的实时响应，考虑到粮仓内复杂的环境及构造，选取ZigBee无线网络传输作为数据传输模块，与基站进行通信，实现低功耗、组网方便等特点；
数据处理模块实现数据的处理，对各传感器返回的十六进制编码进行翻译处理、翻译后的数据整理。设备返回数据HEX值得翻译。温湿度计及CO2、O2浓度传感器设备返回的数据一般为十六进制的数据，这些数据可能采用不同的编码方式如BCD码，需要对其进行转换，才能翻译成刻阅读的数值及标识。数据整理包括有效数据的提取、脏数据的筛选与剔除；预警模型模块根据传感器数据及与设置的该传感器的基准值的关系，计算出与基准值之间的偏差，并根据该传感器设备的权值，计算出该传感器对应的偏差值，对这些数据求和，生成预警模型，。
优选的，基站与服务器的通信采用4G网络、WiFi或有线传输。
进一步的，传感器设备通过RS-485,RS-232等接口，与 ZigBee模块连接，然后ZigBee模块与ZigBee基站建立通信，ZigBee基站通过LTE、WCDMA等网络通信技术接入互联网与服务器进行通信。
优选的，数值翻译的内容包括：温度传感器的设备ID、温度值、温度单位和采集时间；湿度传感器的设备ID、湿度值、湿度单位和采集时间；CO2浓度传感器的设备ID、浓度值、浓度单位和采集时间；O2浓度传感器的设备ID、浓度值、浓度单位和采集时间。
优选的，监测点的分布在粮仓内，在水平面及垂直面各按照50cm的距离间隔进行布设，传感器布设在各监测点上，按照实际需求排布位置。温度传感器监测仓库内各监测点的温度值，监测的目的在于避免由于仓内温度过高造成的安全隐患；湿度传感器监测仓库内各监测点的湿度值，监测的目的在于减小由于仓内湿度过大造成的粮食霉变可能性；CO2传感器监测仓库内各监测点的CO2浓度值，O2传感器监测仓库内各监测点O2的浓度，这两种传感器设备配合使用，通过生物学知识，将CO2浓度和O2浓度分别控制在粮食有氧呼吸和无氧呼吸的临界值，从而实现粮仓内粮食的最低消耗。
本发明的一种基于ZigBee的多传感器的粮食监测预警方法与现有技术相比，具有以下有益效果：
基于温度、湿度、CO2、O2多种传感器协调工作的数据采集方式，全方位监测粮食储存环境；多值加权粮食存储预警模型，增强粮食监测预警精准度；基于ZigBee的数据传输方式，组网方便、功耗低、传输距离远。
通过本技术，可以实现粮仓粮食储存环境的动态在线监测，并根据设定的模型对环境情况做预警，提高粮食存储能力，减少粮食因霉变或有氧无氧呼吸带来的损失，并能结合其他设备如硫磺熏蒸器、CO2制造器等，采取适当措施确保粮食最优的贮存环境。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种基于ZigBee的多传感器的粮食监测预警方法，包括传感器数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块和数据展示及管理模块。
传感器数据采集模块实现粮仓储存环境的采集，选取特定的传感器，包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器和O2浓度传感器。
数据传输模块实现传感器数据与监测系统的实时响应，考虑到粮仓内复杂的环境及构造，选取ZigBee作为数据传输模块，与基站进行通信，实现低功耗、组网方便等特点；基站与服务器的通信采用4G网络、WiFi或有线传输。传感器设备通过RS-485,RS-232等接口，与 ZigBee模块连接，然后ZigBee模块与ZigBee基站建立通信，ZigBee基站通过LTE、WCDMA等网络通信技术接入互联网与服务器进行通信。
数据处理模块实现数据的处理，对各传感器返回的十六进制编码进行翻译处理、翻译后的数据整理。设备返回数据HEX值得翻译。温湿度计及CO2、O2浓度传感器设备返回的数据一般为十六进制的数据，这些数据可能采用不同的编码方式如BCD码，需要对其进行转换，才能翻译成刻阅读的数值及标识。数据整理包括有效数据的提取、脏数据的筛选与剔除；预警模型模块根据传感器数据及与设置的该传感器的基准值的关系，计算出与基准值之间的偏差，并根据该传感器设备的权值，计算出该传感器对应的偏差值，对这些数据求和，生成预警模型，。
数值翻译的内容包括：温度传感器的设备ID、温度值、温度单位和采集时间；湿度传感器的设备ID、湿度值、湿度单位和采集时间；CO2浓度传感器的设备ID、浓度值、浓度单位和采集时间；O2浓度传感器的设备ID、浓度值、浓度单位和采集时间。
监测点的分布在粮仓内，在水平面及垂直面各按照50cm的距离间隔进行布设，传感器布设在各监测点上，按照实际需求排布位置。温度传感器监测仓库内各监测点的温度值，监测的目的在于避免由于仓内温度过高造成的安全隐患；湿度传感器监测仓库内各监测点的湿度值，监测的目的在于减小由于仓内湿度过大造成的粮食霉变可能性；CO2传感器监测仓库内各监测点的CO2浓度值，O2传感器监测仓库内各监测点O2的浓度，这两种传感器设备配合使用，通过生物学知识，将CO2浓度和O2浓度分别控制在粮食有氧呼吸和无氧呼吸的临界值，从而实现粮仓内粮食的最低消耗。
实施步骤为：
(一) 设备布置，
传感器设备及数据传输设备采用粮仓专用设备支架进行布置，安置点为50cm一个，分别在水平及竖直方向布设，设计布设位置可根据具体需求，因为ZigBee可自组网，ZigBee基站位置可在仓壁内侧布置，且分布可较为稀疏。
(二) 设备连接，
传感器设备与ZigBee设备采用标准RS-485、RS-232接口连接，ZigBee终端通过无线与其他ZigBee终端或者与基站进行通信，基站上设有FDD或WCDMA发送接收装置，通过移动信号，与数据处理服务器连接。
(三) 数据处理，
传感器设备通过数模转换器，将模拟信号转换为数字信号，数字信号一般为十六进制数据，通过设备翻译字典，将数据转化为程序可识别的数值、时间、单位等，存储到PI实时数据库。服务器端管理程序，对该数据进行分析，整理，并结合PC、Mobile等终端进行预警。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。
Claims (5)
1.一种基于ZigBee的多传感器的粮食监测预警方法，其特征在于包括传感器数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块和数据展示及管理模块；
传感器数据采集模块实现粮仓储存环境的采集，选取特定的传感器，包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器和O2浓度传感器；
数据传输模块实现传感器数据与监测系统的实时响应，选取ZigBee作为数据传输模块，与基站进行通信；
数据处理模块实现数据的处理，对各传感器返回的十六进制编码进行翻译处理、翻译后的数据整理，数据整理包括有效数据的提取、脏数据的筛选与剔除；预警模型模块根据传感器数据及与设置的该传感器的基准值的关系，计算出与基准值之间的偏差，并根据该传感器设备的权值，计算出该传感器对应的偏差值，对这些数据求和，生成预警模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的多传感器的粮食监测预警方法，其特征在于基站与服务器的通信采用4G网络、WiFi或有线传输。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于ZigBee的多传感器的粮食监测预警方法，其特征在于传感器设备通过RS-485或RS-232接口与 ZigBee模块连接，ZigBee模块与ZigBee基站建立通信，ZigBee基站通过LTE或WCDMA网络通信技术接入互联网与服务器进行通信。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的多传感器的粮食监测预警方法，其特征在于数值翻译的内容包括：温度传感器的设备ID、温度值、温度单位和采集时间；湿度传感器的设备ID、湿度值、湿度单位和采集时间；CO2浓度传感器的设备ID、浓度值、浓度单位和采集时间；O2浓度传感器的设备ID、浓度值、浓度单位和采集时间。
5.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的多传感器的粮食监测预警方法，其特征在于监测点分布在粮仓内，在水平面及垂直面各按照50cm的距离间隔进行布设，传感器布设在各监测点上，按照实际需求排布位置。
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