CN202818382U - 基于无线传感器网络和云计算的粮情测控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于无线传感器网络和云计算的粮情测控系统，包括传感节点、网关节点、路由节点和云计算平台服务器；所述传感节点将检测到的粮情参数及位置信息发送给路由节点，所述路由节点把所述粮情参数及位置信息发送给所述网关节点，所述网关节点把所述粮情参数及位置信息发送给云计算平台服务器。本实用新型提高了信息管理水平和使用效率，对于科学、安全储粮具有重大意义。

Description

基于无线传感器网络和云计算的粮情测控系统

技术领域

本实用新型涉及一种无线传感网络和云计算应用技术，具体说，涉及一种用于粮食仓储的基于无线传感器网络和云计算的粮情测控系统。

背景技术

俗话说：“民以食为天”，即使是在高新技术发展的今天，人们的生存也离不开粮食，粮食关系到社会的发展和人民生活的安定。但是在水分高，气温也较高时，粮食10余天就会发霉，若不及时处理，粮食就霉坏变质。发霉的粮食、变了味的粮食和不发芽的种子粮就失去了原有的使用价值，造成严重的经济损失。因此，粮食仓储工作变得非常的重要。粮食在储存过程中，粮情(温度、湿度、水分、害虫等)的变化，直接影响到粮食品质的好坏，有必要对其环境参数进行监测和控制。这对如何利用高科技手段储好粮，提出了更高的要求。粮情测控系统就是针对这种需求，用来实现粮食储备的信息化和智能化。

粮情测控系统已在粮库中普遍采用，特别是新建粮库，其温湿度监测、通风机自动控制等技术发展的比较成熟。虽在功能上基本能达到要求，然而目前绝大部分的系统仍都采用有线的方式，而且整个测控网络铺设起来非常繁琐，网络结构也不太灵活，导致其扩展性非常的差，有很多不足和需要改进之处。而且由于目前云计算已经开始普及，因此将粮情监测的无线传感网络与云计算结合是当前粮情监测发展的新趋势。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于无线传感器网络和云计算的粮情测控系统，提高了信息管理水平和使用效率，对于科学、安全储粮具有重大意义。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于无线传感器网络和云计算的粮情测控系统，包括传感节点、网关节点、路由节点和云计算平台服务器；所述传感节点将检测到的粮情参数及位置信息发送给路由节点，所述路由节点把所述粮情参数及位置信息发送给所述网关节点，所述网关节点把所述粮情参数及位置信息发送给云计算平台服务器。

进一步：所述传感节点夹杂在粮库的粮食中间。

进一步：所述传感节点包括电源、单片机、射频模块和传感器，所述电源分别与单片机、射频模块和传感器电连接，所述传感器、单片机和射频模块依次电连接。

进一步：所述网关节点放置在贴近本粮仓的外部。

进一步：所述网关节点包括电源、单片机和射频模块，所述电源分别与单片机和射频模块电连接，所述单片机和射频模块电连接。

进一步：所述路由节点包括电源、单片机、接口模块和射频模块，所述电源分别与单片机和射频模块电连接，所述接口模块和单片机电连接。

本实用新型的技术效果如下：

1、本实用新型使粮食储库在测控自动化的基础上更上一个台阶，提高了信息管理水平和使用效率，对于科学、安全储粮具有重大意义。

2、本实用新型克服现有粮库中有线监控系统的不足，把无线传感器网络的高密度感知和主动执行的功能和云计算平台的集群化应用于粮食的仓储工作中，尤其是无线技术和云计算平台的引入，使得整个测控网络变得灵活和信息集群化。粮情测控系统集粮仓温度自动检测、粮仓湿度自动检测、通风自动控制、冷却机的自动控制和云计算平台等功能于一体，适用于各种粮库的监控管理。不但可以测得粮情的各项参数(温度和湿度)、生成报表，为粮库的管理人员提供决策依据，而且可以由云计算平台服务器自动建立参数模型，分析并做出智能的控制信息。

3、无线传输。采用无线的数据采集和处理，布设非常方便，大大降低了施工成本及施工时间，降低了系统费用，灵活性大为提高。如果采用传统的布线方式，即将现场所采集的数据通过电缆传输给数据处理机的话，那么将要耗费很多的电缆。另外由于粮食存储工作的特点，粮垛并不是长期固定在一个位置，会经常的搬动，这也给电缆的走线带来了巨大的困难，从而也会给粮食存储工作带来很多的不便。而利用无线技术自身的许多优势，却可以很好的解决这些问题。

4、数字化。所有粮情参数在传感节点内就数字化了，因此模拟的信号参数完全变成数字化的电磁波，避免了模拟信号传输过长时容易受外界的干扰，提高了系统工作的稳定性和可靠性。每个测量点作为一个独立的监测节点，各有一个独立的物理地址，以自组织方式构成一个数字采集通讯和控制网络。

5、微型化及低功耗。节点使用微型化的集成MEMS传感器，体积可以做得非常小，并且从硬件和软件两个方面来同时达到低功耗的效果。如果采用休眠/唤醒的机制，普通的锉电池可供节点工作两年以上。

6、高度集成化。每个检测单元都同时包含粮食温度、湿度、和水分传感器，集成在一个传感节点上，实现综合多功能检测。

7、智能化。该系统能依据测得的粮食温湿度和水分参数自动进行对比分析，实现自动超温、超湿和霉变报警，自动判断通风冷却条件，准确及时把握通风时机、选择通风方式、决策通风时间；避免盲目通风和盲目冷却造成不必要的粮食品质损害，浪费能源和污染环境。

8、网络化管理。整个粮情测控系统在数字化、多功能集成和自动调控的基础上实现网络化管理。整个系统将形成局域网并联入广域网，实现数据远程传输分级管理，各级管理部门都能足不出户查询所属库点的粮情状况，最高管理机关能通过下属各级管理部门的局域网及时获得全国各级粮库的粮情信息以进行行业监管。

9、云计算平台管理。云计算平台中将所有网关的粮情信息搜集集成化并分析，然后与粮情专家系统进行对接，粮情分析专家登陆到云计算平台对数据进行查询分析，然后作出决策，最后把决策结果返回到粮库网关中并对粮库进行通风、温湿度、冷却等控制。

10、本发明无须对仓房进行改造，就能实现快速、准确的数字化粮情数据采集，实现数据库记录保存和分析处理，提供云计算平台粮决策依据。设备可靠性增加，集成度高，安置灵活，可拆卸，降低了系统维护费用。它的应用成功将给粮情测控带来极大的方便，也将给粮食系统带来巨大的经济效益。

附图说明

图1是本实用新型中基于无线传感器网络的粮情测控系统的系统结构示意图；

图2是本实用新型中传感节点结构图；

图3是本实用新型中路由节点结构图；

图4是本实用新型中网关节点结构图。

具体实施方式

本实用新型中，基于无线传感器网络和云计算的粮情测控系统，涉及无线网络应用技术，传感节点有规律的埋入粮仓的粮食中，构成立体监测网络；路由节点在每个粮仓设置一个，位于粮仓外部；至少由一个网关节点组成的网关网络是根据粮库的具体情况设计的，每个网关节点的位置固定，网关节点和云计算平台服务器一对一配置，位于控制室；网关节点汇聚本粮仓传感节点采集的信息，通过网关节点组成的网关网络发送至云计算平台计算机集群服务器，由云计算平台集群服务器预装的软件根据信息进行实时处理，发布指令给网关节点，实现粮储工作的网络化管理。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述。

如图1所示，是本实用新型中基于无线传感器网络的粮情测控系统的系统结构示意图。基于无线传感器网络和云计算的粮情测控系统的结构包括传感节点、网关节点、路由节点和云计算平台服务器，它们共同构成整个粮库监控的网络。粮情数据定时主动采集过程具体如下：首先，每个粮仓内的传感节点定期地测得所处空间的粮情参数，把粮情参数及位置信息路由给路由节点；然后，路由节点把粮情参数及位置信息发送给网关节点，网关节点再把从路由网络得到的粮情参数及位置信息交给云计算平台服务器分析处理。

传感节点是使用最多的节点，在粮食入仓的过程中夹杂在粮食中间，负责采集粮情参数，如温度、湿度和水分等，并把粮情参数路由传送给本粮仓的路由节点。

网关节点是每个粮仓标配的节点，这个节点是固定的，代表了本粮仓的编号，一般放置在贴近本粮仓的外部。网关节点主要用来完成测控系统的主动执行功能，通过路由节点接收云计算平台服务器传回的分析结果，控制通风和冷却设备的运转；另外，还负责收集本仓所有传感节点采回的数据，并通过路由节点传送给网关网络。

路由节点起数据转发的作用，根据控制室离粮仓远近的不同，可以适当增加或减少路由节点的数目。

云计算平台服务器是汇总所有网络数据的计算机系统，一般位于远处的控制室内。负责分析和显示云计算平台数据并自动生成决策意见，同时也是粮库管理人员通过云计算平台，还可以通过云计算平台向外界发布粮情信息。云计算平台服务器中装有粮情综合参数的完整数据库，应用软件会根据云计算平台服务器接收的具体粮情参数来分析比较，从而做出正确的决策，并可利用云计算平台服务器网络将监测、管理信息送往粮情专家系统。

本系统具有实时报警功能，控制中心的服务器可处理各类报警信息，并实时地存储和报警。对于危险的粮情，云计算平台服务器会以语音的形式报警，以便粮库工作人员及时地处理；通风和冷却系统用来控制粮情的参数，可以实现人工和自动两种控制，使粮食保持在一个恒定的储粮环境下，以延长粮食的寿命。本系统中一个特有的功能就是可以定位查询粮情，这充分利用了无线传感器网络的定位技术，管理人员只需通过云计算平台服务器来发布位置指令，由无线粮情测控系统自动地定位到所指区域内的节点，并把目前该点的粮情参数汇报回来。

建立一套完备的无线粮情测控系统，需要许多个传感节点仓数目相等的路由节点，多个网关节点，一台云计算平台服务器。传感节点构成的立体化网络，负责数据的采集和路由，是整个网络的关键所在。传感节点、网关节点、路由节点共用一个可减裁的硬件平台，针对不同的应用，配置不同的硬件来完成不同的功能。

如图2所示，是本实用新型中传感节点结构图。传感节点由电源、单片机、射频模块和传感器组成，电源分别与单片机、射频模块和传感器电连接，传感器、单片机、射频模块依次电连接。

如图3所示，是本实用新型中路由节点结构图。路由节点包括电源、单片机、接口模块和射频模块，电源分别与单片机和射频模块电连接，接口模块和单片机电连接。

图4是本实用新型中网关节点结构图。网关节点包括电源、单片机和射频模块，电源分别与单片机和射频模块电连接，单片机和射频模块电连接。

Claims (6)

1.一种基于无线传感器网络和云计算的粮情测控系统，其特征在于：包括传感节点、网关节点、路由节点和云计算平台服务器；所述传感节点将检测到的粮情参数及位置信息发送给路由节点，所述路由节点把所述粮情参数及位置信息发送给所述网关节点，所述网关节点把所述粮情参数及位置信息发送给云计算平台服务器。

2.如权利要求1所述的基于无线传感器网络和云计算的粮情测控系统，其特征在于：所述传感节点夹杂在粮库的粮食中间。

3.如权利要求1或者2所述的基于无线传感器网络和云计算的粮情测控系统，其特征在于：所述传感节点包括电源、单片机、射频模块和传感器，所述电源分别与单片机、射频模块和传感器电连接，所述传感器、单片机和射频模块依次电连接。

4.如权利要求1所述的基于无线传感器网络和云计算的粮情测控系统，其特征在于：所述网关节点放置在贴近本粮仓的外部。

5.如权利要求1或者4所述的基于无线传感器网络和云计算的粮情测控系统，其特征在于：所述网关节点包括电源、单片机和射频模块，所述电源分别与单片机和射频模块电连接，所述单片机和射频模块电连接。

6.如权利要求1所述的基于无线传感器网络和云计算的粮情测控系统，其特征在于：所述路由节点包括电源、单片机、接口模块和射频模块，所述电源分别与单片机和射频模块电连接，所述接口模块和单片机电连接。

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