馮超，徐艷蕾,

（1. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130118；2. 吉林大學(xué)工程仿生教育部重點實驗室，吉林 長春 130025）

基于物聯(lián)網(wǎng)的糧食倉庫遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

馮超1，徐艷蕾1,2*

（1. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130118；2. 吉林大學(xué)工程仿生教育部重點實驗室，吉林 長春 130025）

為了解決糧食倉庫監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)存在的監(jiān)測信息不足、預(yù)警不及時以及缺乏遠(yuǎn)程監(jiān)測與管理問題，設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)的糧食倉庫遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)以ZigBee芯片CC2530作為核心處理器實現(xiàn)倉庫環(huán)境溫濕度、糧食內(nèi)部溫濕度等數(shù)據(jù)信息的采集，利用火焰?zhèn)鞲衅鱎2868作為倉庫明火探測器，應(yīng)用多組對射型光電傳感器作為糧倉的糧位檢測元件并采用“豎直—等間距—平行”安裝方式實現(xiàn)糧倉儲量的實時監(jiān)測；同時，系統(tǒng)通過GPRS（General Packet Radio Service）技術(shù)的應(yīng)用和遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件的設(shè)計，實現(xiàn)糧食倉庫數(shù)據(jù)信息的遠(yuǎn)程實時監(jiān)測與預(yù)警報警功能。試驗結(jié)果表明，在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸過程中，系統(tǒng)的丟包率小于5%；系統(tǒng)對明火的報警響應(yīng)時間為1.8 s；遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件滿足設(shè)計要求，能夠有效地實現(xiàn)糧食倉庫的遠(yuǎn)程監(jiān)測與預(yù)警功能。

物聯(lián)網(wǎng)；糧食倉庫監(jiān)測；CC2530；GPRS；火焰?zhèn)鞲衅?；遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件

糧食是特殊的戰(zhàn)略物資，是國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)，能夠影響國計民生等問題，其存儲量、存儲質(zhì)量、存儲安全可關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及社會的安穩(wěn)，因此，建立并完善我國糧食儲備設(shè)施和糧情監(jiān)控系統(tǒng)具有重大戰(zhàn)略意義[1-2]。

隨著微控制技術(shù)、傳感技術(shù)和無線傳輸技術(shù)等的發(fā)展，尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，我國在糧情監(jiān)控管理正在逐步走向智能化、自動化管理的過程。國內(nèi)許多研究學(xué)者更是開發(fā)了不少的糧情監(jiān)控系統(tǒng)[3-6]。劉國紅[7]應(yīng)用ZigBee技術(shù)設(shè)計了一套智能糧情監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)糧倉基本參數(shù)的采集分析；孫康嶺[8]分別以C8051F040和DS80C400單片機(jī)作為測控分機(jī)和通信分機(jī)的核心，結(jié)合CAN總線通信協(xié)議設(shè)計了一套滿足糧食儲備企業(yè)管控一體化的控制系統(tǒng)；熊雙橋[9]結(jié)合ZigBee和GPRS技術(shù)設(shè)計一套遠(yuǎn)程無線倉庫溫濕度智能監(jiān)測系統(tǒng)。但是這些監(jiān)控系統(tǒng)均缺乏糧倉明火監(jiān)測、糧食倉庫儲量監(jiān)測等，無法完全保證糧食倉庫的存儲安全以及監(jiān)測信息的完整性等。

針對上述問題，本文利用ZigBee芯片CC2530作為糧庫監(jiān)測節(jié)點核心控制芯片，實現(xiàn)倉庫的環(huán)境溫濕度、糧食內(nèi)部溫濕度以及倉庫明火狀況等數(shù)據(jù)信息采集，并通過應(yīng)用GPRS技術(shù)實現(xiàn)糧食倉庫的遠(yuǎn)程監(jiān)測與預(yù)警。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)包含多個監(jiān)測節(jié)點，其中一個糧庫監(jiān)測節(jié)點（ZigBee節(jié)點0）由一個溫度傳感器、一個濕度傳感器和一個火焰監(jiān)測傳感器組成，負(fù)責(zé)監(jiān)測糧庫的溫度、濕度和明火狀況等基本信息；其余的監(jiān)測節(jié)點（ZigBee節(jié)點1-N）則均由一個溫度傳感器、一個濕度傳感器和一套糧位測量儀組成，可獨立負(fù)責(zé)監(jiān)測一個糧倉的糧情狀況。各個ZigBee節(jié)點通過無線組網(wǎng)方式與ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)節(jié)點通信，可將監(jiān)測到糧庫、糧倉數(shù)據(jù)信息發(fā)送至ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)節(jié)點，再由該網(wǎng)關(guān)節(jié)點通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)信息間接地傳輸至遠(yuǎn)程服務(wù)器，之后，由監(jiān)控主機(jī)予以實時監(jiān)控。系統(tǒng)在糧食倉庫的部署結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。1.2 ZigBee技術(shù)

圖1 系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)框圖Fig. 1 Structural diagram of System deployment

ZigBee技術(shù)是一種近距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，在控制網(wǎng)絡(luò)和低速率傳感器中廣泛應(yīng)用，具有功耗低、速率低等特點，提供了一組標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范協(xié)議，實現(xiàn)了低復(fù)雜度、低資源使用的要求[10-12]。該技術(shù)能夠較好地用于測控預(yù)警系統(tǒng)中，有利于降低應(yīng)用成本[13]。本文設(shè)計的系統(tǒng)選用ZigBee芯片CC2530F256作為節(jié)點核心處理器，其容量比CC2430F128系列芯片的Flash增大了一倍，能夠應(yīng)用ZigBeePro/2007復(fù)雜協(xié)議棧；內(nèi)部設(shè)置了射頻前端CC2520，極大地增強(qiáng)了RF模塊的發(fā)射功率，最大輸出功率可達(dá)4.5 dBm。ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)具有星型、樹型和網(wǎng)狀型等多種組網(wǎng)方式。在糧食倉庫監(jiān)測中，本文設(shè)置所有的CC2530F256芯片按照星型網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)通信，如圖2所示。

圖2 ZigBee星型網(wǎng)絡(luò)Fig. 2 Zigbee star network

在該組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，所有ZigBee監(jiān)測節(jié)點（0-N），將采集的糧庫、糧倉監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)絑igBee-GPRS網(wǎng)關(guān)節(jié)點，各個ZigBee節(jié)點之間不進(jìn)行相互通信。此種設(shè)計沒有使用中繼設(shè)備節(jié)點，有利于加快數(shù)據(jù)的傳輸速率。

1.3 ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)設(shè)計

為實現(xiàn)糧食倉庫中ZigBee網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)之間的通信，本文設(shè)計了一套ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)。該網(wǎng)關(guān)由ZigBee網(wǎng)關(guān)節(jié)點、串行通信模塊和GPRS DTU模塊組成。ZigBee網(wǎng)關(guān)節(jié)點的主控芯片CC2530通過串行通信模塊與GPRS DTU模塊通信，將轉(zhuǎn)換后的ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸至GPRS DTU模塊，再由GPRS DTU模塊將處理后的GPRS分組數(shù)據(jù)發(fā)送至GSM基站，進(jìn)而由服務(wù)GPRS支持節(jié)點（SGSN）對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，之后，再將之傳輸?shù)紾PRS網(wǎng)絡(luò)中，GPRS網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點（GGSN）處理后被進(jìn)一步的傳輸?shù)絀nternet網(wǎng)絡(luò)，最終監(jiān)控主機(jī)可從Internet網(wǎng)絡(luò)上獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息[14-15]（圖3）。

圖3 數(shù)據(jù)傳輸原理圖Fig. 3 Schematic of data transmission

ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)設(shè)計中，所用GPRS DTU模塊型號為LQ1001，其提供了RS232、RS485和USB接口三種串行接口，可以與串口設(shè)備進(jìn)行通信，本文采用的是RS232串行通信功能。因此，在串行通信模塊的設(shè)計中采用RS232通信協(xié)議，具體的功能由MAX232芯片及其外圍電路實現(xiàn)，相關(guān)電路見圖4。圖中輸入端口TX和RX分別與網(wǎng)關(guān)節(jié)點芯片CC2530的串行引腳TX、RX相連，DB 9為串行通信接口可以直接連接GPRS DTU模塊。

圖4 串行通信模塊電路Fig. 4 Serial communication module circuit

1.4 火焰檢測傳感器

本文采用火焰監(jiān)測傳感器R2868作為糧庫明火探測傳感器。該傳感器利用紫外線通過金屬的光電效果和電子繁流理論來發(fā)現(xiàn)火星源，對185-260 nm的狹窄光譜的探測靈敏度很高。其對可見光不響應(yīng)，無需濾出任何可見光[16-17]。R2868火焰?zhèn)鞲衅髟谔綔y到火源時，會產(chǎn)生鋸齒形的模擬信號，鑒于控制芯片CC2530無法處理這種鋸齒形信號，因此我們采用驅(qū)動電路模塊C10807對火焰?zhèn)鞲衅鞯妮敵鲂盘栠M(jìn)行處理。該驅(qū)動模塊包括恒壓電路、高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和信號處理器等（圖5）。其中恒壓電路可分別為高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器和信號處理器提供穩(wěn)定的輸入電壓和工作電壓；高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器可將穩(wěn)定后低壓直流電壓轉(zhuǎn)換成高壓直流電壓進(jìn)而為R2868火焰?zhèn)鞲衅魈峁┮粋€高壓工作電壓；信號處理器可將鋸齒形傳感信號轉(zhuǎn)換成高電平（由Vh觸點輸出）或低電平（由Vl觸點輸出）。

圖5 C10807驅(qū)動電路模塊原理圖Fig. 5 Diagram of C10807 driving circuit

為測試傳感器的檢測效果，將R2868火焰?zhèn)鞲衅鞯恼⒇?fù)極分別連接到C10807驅(qū)動電路模塊的A、K端，并用開關(guān)電源給C10807驅(qū)動電路模塊提供24 V直流輸入電壓，在Vh端用示波器檢測輸出信號，如圖6所示。從示波器上檢測結(jié)果可以看到，當(dāng)無火焰時，其輸出為低電平；當(dāng)出現(xiàn)明火時，輸出的信號為高電平。

圖6 火焰檢測測試Fig. 6 Flame detection test

1.5 糧位測量儀設(shè)計

糧倉糧位高度是判斷糧食存儲量的重要依據(jù)。為了有效、實時地監(jiān)控各個糧倉糧食存儲量的變化，以STC12C5A60S2單片機(jī)為微處理器、應(yīng)用對射型光電傳感器作為糧倉的糧位檢測元件并采用“豎直—等間距—平行”的安裝方式設(shè)計了一套糧位測量儀。其中，對射型光電傳感器，又稱對射型光電開關(guān)，由投光器和受光器組成。投光器負(fù)責(zé)投射紅外線，當(dāng)受光器接收到投光器發(fā)射過來的紅外線后相應(yīng)的會輸出高電平或低電平。具體設(shè)計過程是在糧倉的一側(cè)內(nèi)壁安裝一列等間距的紅外投光器，在其對立一側(cè)內(nèi)壁則相應(yīng)地安裝一列紅外受光器，各個紅外受光器的輸出信號均通過獨立的I/O與STC12C5A60S2單片機(jī)相連，為了減小實際應(yīng)用中因I/O口布線復(fù)雜混亂而造成監(jiān)測不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，采用同軸信號線將單片機(jī)的I/O口和紅外接收管相連（圖7）。紅外投光器發(fā)出紅外光線，在無糧食遮擋的情況下，紅外光線會被與其相同水平高度的紅外受光器所接收，進(jìn)而通過導(dǎo)線輸出到STC12C5A60S2單片機(jī)中，單片機(jī)通過實時掃描各個相應(yīng)的I/O口的電平狀態(tài)可以斷判出糧倉內(nèi)糧食的糧位高度。之后，單片機(jī)可通過串口引腳Rx和Tx將計算出的糧位高度值傳輸?shù)絑igBee監(jiān)測節(jié)點。

圖7 糧位測量儀設(shè)計圖Fig. 7 Design of grain level measuring instrument

具體設(shè)計中，采用美國Banner公司生產(chǎn)的對射型光電傳感器，其型號為S18SP6R，檢測距離可達(dá)20 m，受光器為NPN輸出（即收到紅外光線時輸出低電平信號），能夠很好地滿足設(shè)計需求。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括糧庫監(jiān)測節(jié)點（ZigBee節(jié)點0）、糧倉監(jiān)測節(jié)點（ZigBee節(jié)點1-N）和網(wǎng)關(guān)節(jié)點三大部分的電路設(shè)計。

糧庫監(jiān)測節(jié)點電路（圖8）。采用CC2530作為主控芯片，應(yīng)用單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20采集糧庫溫度，其與主控芯片CC2530通過I/O口P1_0相連；應(yīng)用單總線數(shù)字濕度傳感器AM2305采集糧庫濕度，其信號輸出端通過I/O口P1_1與主控芯片相連；將火焰檢測傳感器的輸出信號處理端與主控芯片CC2530的I/O引腳P1_2相連。

圖8 糧庫監(jiān)測節(jié)點電路原理圖Fig. 8 Schematic circuit diagram of monitoring node

所有糧倉監(jiān)測節(jié)點（ZigBee節(jié)點1-N）電路均相同，且所采用的溫濕度傳感器及其電路連接方式均與ZigBee節(jié)點0相同；糧位測量儀的輸出信號端通過串口通信方式接入ZigBee節(jié)點，即將糧位測量儀的Rx與ZigBee節(jié)點主控芯片CC2530的P0_3引腳（協(xié)議棧程序默認(rèn)配置P0_3為Tx引腳）相連，Tx則連接在CC2530的P0_2引腳（協(xié)議棧程序默認(rèn)配置P0_2為Rx引腳）上。

網(wǎng)關(guān)節(jié)點的設(shè)計在本文1.3小節(jié)中已經(jīng)詳細(xì)介紹過，這里不再贅述。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括監(jiān)測節(jié)點程序設(shè)計、網(wǎng)關(guān)節(jié)點程序設(shè)計和遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件設(shè)計。監(jiān)測節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點程序均在IAR Embedded Workbench開發(fā)環(huán)境下采用TI公司推出的ZigBee 2007協(xié)議棧進(jìn)行開發(fā)，并將監(jiān)測節(jié)點作為終端節(jié)點，將網(wǎng)關(guān)節(jié)點設(shè)置為協(xié)調(diào)器節(jié)點。遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件主要實現(xiàn)糧庫、糧倉基本參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測與管理，具有數(shù)據(jù)存儲、查詢、統(tǒng)計分析與報警設(shè)置等功能。3.1 節(jié)點程序設(shè)計

糧庫和糧倉監(jiān)測節(jié)點的程序設(shè)計流程基本相似，都是通過先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括操作系統(tǒng)初始化、任務(wù)初始化、自定義任務(wù)初始化和串口初始化等。之后，通過搜索網(wǎng)關(guān)節(jié)點所建立的ZigBee網(wǎng)絡(luò)并自動加入該網(wǎng)絡(luò)，然后按照設(shè)定的時間間隔采集相關(guān)傳感數(shù)據(jù)，最后調(diào)用ZigBee協(xié)議棧中的數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)AF_DataRequest( )將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，具體工作流程見圖9。

圖9 監(jiān)測節(jié)點程序流程圖Fig. 9 Program flow chart of monitoring

網(wǎng)關(guān)節(jié)點的程序設(shè)計流程見圖10。網(wǎng)關(guān)節(jié)點上電開始工作時，會進(jìn)行相應(yīng)的初始化操作，包括組網(wǎng)配置、系統(tǒng)初始化、任務(wù)初始化和串口初始化等。接著建立ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，以便各監(jiān)測節(jié)點能夠自動加入。然后，循環(huán)掃描接收各節(jié)點所發(fā)送的數(shù)據(jù)包；當(dāng)接收到數(shù)據(jù)包后，則通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)送至GPRS DTU模塊，由GPRS DTU模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠(yuǎn)程服務(wù)器。

圖10 網(wǎng)關(guān)節(jié)點程序流程圖Fig. 10 Program flow chart of Gateway node

3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件設(shè)計

遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件可在監(jiān)控主機(jī)上運行，要求功能強(qiáng)大且提供友好的人機(jī)交互界面。遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件采用Visual Basic 6.0進(jìn)行開發(fā)，其是由微軟公司提供的一種基于事件驅(qū)動的編程開發(fā)環(huán)境，具有技術(shù)成熟、操作穩(wěn)定簡單等特點，且提供了DAO、RDO、ADO等多種訪問數(shù)據(jù)庫的技術(shù)[18-19]。鑒于本文系統(tǒng)需要存儲的信息量不大，但信息的一致性和完整性要求較高，所以選用Microsoft Access 2007作為開發(fā)數(shù)據(jù)庫。本設(shè)計中訪問Access數(shù)據(jù)庫采用的是ADO技術(shù)，其相關(guān)鏈接語句為：

通過上述語句即可建立遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件與數(shù)據(jù)庫的信息交流，實現(xiàn)監(jiān)測軟件對數(shù)據(jù)庫的讀寫操作，進(jìn)而完成傳感數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫的存儲與調(diào)取。另外，上述語句中DataManage.mdb為Access數(shù)據(jù)管理庫，存放在電腦D盤的根目錄下，該管理庫內(nèi)包含了多個信息表，主要用于存儲所監(jiān)測傳感數(shù)據(jù)等信息。

所開發(fā)的遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件具有實時監(jiān)測、預(yù)警設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)查看和節(jié)點數(shù)據(jù)分析等功能，其主功能界面如圖11所示。

圖11 遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件功能界面Fig. 11 Function interface of remote monitoring

4 測試試驗與結(jié)果分析

為測試系統(tǒng)的通信質(zhì)量，于2016年9月12日在吉林省長春市雙陽區(qū)的一個試驗測試區(qū)內(nèi)對系統(tǒng)進(jìn)行了測試。該試驗測試區(qū)具有一個糧庫，糧庫內(nèi)包含了3個糧倉，且糧倉在糧庫內(nèi)呈線性等間距布置。試驗時，ZigBee星型網(wǎng)絡(luò)中包括1個安裝在糧庫內(nèi)的糧庫監(jiān)測節(jié)點（編號為節(jié)點0）、3個安裝在糧倉內(nèi)的糧倉監(jiān)測節(jié)點（分別編號為節(jié)點1-3）和1個安裝在糧庫內(nèi)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點的通信信道均設(shè)置為12，對應(yīng)的通信頻率為2 410 MHz。所有監(jiān)測節(jié)點的發(fā)射功率均設(shè)置為0 dBm，發(fā)射數(shù)據(jù)包均為1 000個，發(fā)射時間間隔設(shè)置為0.5 s。試驗過程中，糧倉監(jiān)測節(jié)點所包含的溫度傳感器和濕度傳感器被安置在糧倉的中部位置。試驗開始后，可在遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件上比對其所接收到的各個節(jié)點的數(shù)據(jù)包數(shù)量（表1），丟包率等于發(fā)送數(shù)據(jù)包數(shù)量減去接收數(shù)據(jù)包數(shù)量再除以發(fā)送數(shù)據(jù)包數(shù)量。

表1 試驗結(jié)果Table 1 The test results

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，監(jiān)測軟件所接收的數(shù)據(jù)包少于監(jiān)測節(jié)點所發(fā)送的數(shù)據(jù)包，節(jié)點0至節(jié)點3的丟包率分別為 1.3%，2.6%，4.9%和0.7%（表1），說明數(shù)據(jù)在傳輸過程中存在丟包現(xiàn)象。這種現(xiàn)象很大原因是由于低功耗模塊通信鏈路具有很大的不規(guī)則性引起的[20]。各個節(jié)點的丟包率均小于5%，表明系統(tǒng)的通信質(zhì)量基本滿足實際應(yīng)用需求。

于2016年9月14日，在試驗環(huán)境下對ZigBee節(jié)點0進(jìn)行監(jiān)測所得。該監(jiān)測軟件可以實時監(jiān)測各個ZigBee節(jié)點的工作狀況，并能將監(jiān)測到的糧倉、糧庫溫濕度信息以曲線形式顯示（圖12）。圖中分別以實線和虛線來表示監(jiān)測到的溫度和濕度。

圖12 實時監(jiān)測界面Fig.12 Real-time monitoring interface

2016年9月14日，在上述試驗測試區(qū)，對系統(tǒng)的火災(zāi)預(yù)警功能進(jìn)行了測試。首先，讓試驗員在糧庫節(jié)點附近點亮打火機(jī)，并記錄其點火時刻的時間，之后將該時間與遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件的監(jiān)測報警時刻做對比。通過多次試驗后，得出系統(tǒng)對明火的報警響應(yīng)時間為1.8 s。

綜上所述，系統(tǒng)的通信質(zhì)量滿足設(shè)計要求，能夠?qū)崿F(xiàn)火災(zāi)預(yù)警報警功能；遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件能夠功能正常工作，可實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程接收、監(jiān)測、存儲和管理。

5 結(jié)論

本文設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)的糧食倉庫遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)采用ZigBee芯片CC2530作為監(jiān)測節(jié)點的核心處理器，采用火焰檢測傳感器R2868來實現(xiàn)糧庫明火報警功能，采用STC12C5A60S2單片機(jī)和光電傳感器設(shè)計了一套用于實時測量糧倉存儲量的糧位測量儀，并采用星型通信網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)傳感數(shù)據(jù)到網(wǎng)關(guān)節(jié)點的傳輸。設(shè)計了ZigBee-GPRS網(wǎng)關(guān)節(jié)點，以實現(xiàn)傳感數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸與監(jiān)測預(yù)警功能，遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件的設(shè)計可用來實現(xiàn)傳感數(shù)據(jù)的存儲、查詢、統(tǒng)計分析和預(yù)警報警等功能。

試驗測試結(jié)果表明，系統(tǒng)監(jiān)測節(jié)點的傳感數(shù)據(jù)到遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件的傳輸丟包率小于5%，能夠滿足系統(tǒng)通信質(zhì)量要求；系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠，對明火的預(yù)警響應(yīng)時間為1.8 s，能夠有效地預(yù)防糧庫火災(zāi)的發(fā)生；遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件運行正常，能達(dá)到糧庫、糧倉監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程接收、監(jiān)測、存儲和管理的目的。

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（責(zé)任編輯：童成立）

Design of remote monitoring system for granary based on internet of things

FENG Chao1, XU Yan-lei1,2
（1. College of Information, Jilin Agricultural University, Changchun, Jilin 130118, China; 2. Key Laboratory of Bionics Engineering, Ministry of Education, Jilin Agricultural University, Changchun, Jilin 130025, China）

In order to solve the problems of the insuffcient monitoring information, the untimely early warning, and the lack of remote monitoring and management in the food warehouse monitoring and warning system, this paper designs a grain warehouse remote monitoring and warning system based on internet of things. The system utilizes ZigBee chip - CC2530 as the core processor to realize the collection of data information for the environmental temperature and humidity, and the internal temperature and humidity of grain. Moreover, in this system, a fame sensor R2868 is used as the warehouse fre detector, and the multi-groups photoelectric sensors are used as the granary detection components with “vertical-equidistant-parallel” installation method to realize real-time monitoring of grain storage. At the same time, through the application of GPRS (General Packet Radio Service) technology and the design of remote monitoring software, the remote real-time monitoring and early warning and alarm function of grain warehouse can be realized. Test results show, the packet loss rate of the system is less than 5% and the fre alarm response time of the system is 1.8 s in the process of remote data transmission. Moreover, the remote monitoring software can meet the design requirements, so as to effectively achieve the remote monitoring and early warning function for the food warehouse.

internet of things, granary monitoring, CC2530, GPRS, fame sensor, remote monitor software

XU Yan-lei, E-mail: yanleixu@jlau.edu.cn.

S232.2

A

1000-0275（2017）02-0328-07

10.13872/j.1000-0275.2017.0005

馮超, 徐艷蕾. 基于物聯(lián)網(wǎng)的糧食倉庫遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J]. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2017, 38(2): 328-334.

Feng C, Xu Y L. Design of remote monitoring system for granary based on internet of things[J]. Research of Agricultural Modernization, 2017, 38(2): 328-334.

吉林省科技攻關(guān)項目（20150204007NY）；吉林省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目（2016187）；國家科技支撐計劃（2014BAD06B03）。作者簡介：馮超（1989-），男，吉林長春人，碩士生，計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)，E-mail: 920762695@qq.com；通信作者：徐艷蕾（1979-），女，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事農(nóng)業(yè)信息化研究，E-mail: yanleixu@jlau.edu.cn。

2016-10-27，接受日期：2017-01-18

Foundation item: Key Science and Technology Project of Jilin Province (20150204007NY); Science and Technology Research Project of Education Department of Jilin Province (2016187); National Science and Technology Support Program of China (2014BAD06B03).

Received 27 October, 2016; Accepted 18 January, 2017