【摘? 要】隨著時(shí)代的發(fā)展，為了更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)糧倉(cāng)的數(shù)字化建設(shè)和管理，采用先進(jìn)的技術(shù)是非常重要的，不僅可以有效的構(gòu)建無(wú)線傳感器和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)，也可以有效的實(shí)現(xiàn)糧倉(cāng)溫度和濕度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。在實(shí)際的使用中，通過(guò)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，有效的匯聚相關(guān)的節(jié)點(diǎn)，這樣不僅更好的調(diào)度傳感器的節(jié)點(diǎn)和休眠，還可以可靠的實(shí)現(xiàn)傳輸，有效的保證系統(tǒng)的可靠性。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò);糧庫(kù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

引言

我國(guó)是人口大國(guó)，糧食問(wèn)題是非常重要的，所以為了更好的完善糧庫(kù)智能化管理，我國(guó)的糧食管理部門出臺(tái)了許多政策。當(dāng)前應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的作用，有效的加強(qiáng)智能糧庫(kù)的建設(shè)，這樣才可以更好的適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求。由于我國(guó)有大量的儲(chǔ)備糧食，對(duì)于這些糧食的管理，應(yīng)當(dāng)具有一定的先進(jìn)性，通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，才可以更好的保證糧食的安全，從而實(shí)現(xiàn)信息化管理。

1.系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)分析

根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在建設(shè)糧食儲(chǔ)備庫(kù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)依照一定的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，其中主要有糧倉(cāng)和控制室構(gòu)成。控制室就是控制中心，主要是負(fù)責(zé)發(fā)送監(jiān)控命令的，用來(lái)接收各自糧倉(cāng)的相關(guān)信息。由于糧倉(cāng)是系統(tǒng)的主要監(jiān)控對(duì)象，所以在監(jiān)控的過(guò)程中要特別注意。在通常情況下，一般大型糧庫(kù)和中型糧庫(kù)，都會(huì)設(shè)置多個(gè)存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)，但是主要是由單個(gè)糧倉(cāng)作為測(cè)量的基本單位，這樣便于最后的整體數(shù)據(jù)融合。在每個(gè)糧倉(cāng)中，要布置多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，這樣可以有效的成為一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)。對(duì)于單個(gè)糧倉(cāng)內(nèi)部，可以運(yùn)用一些結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布置，這樣的好處就是，當(dāng)其中一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)，也不會(huì)造成很大的影響。一般情況下整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)分為三層，這樣就可以在最上層作為遠(yuǎn)程服務(wù)監(jiān)控中心，主要是負(fù)責(zé)接收相關(guān)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，為客戶提供數(shù)據(jù)平臺(tái)，同時(shí)也可以發(fā)布監(jiān)測(cè)命令。在系統(tǒng)的中間層，主要是匯聚節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)收集相關(guān)的子網(wǎng)數(shù)據(jù)，并且負(fù)責(zé)與上層進(jìn)行通信。對(duì)于系統(tǒng)的最底層，主要是各種傳感器的節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集工作，并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞。

2.對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)

2.1關(guān)于幀格式的定義分析

關(guān)于通信協(xié)議的性能方面，主要是決定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能以及生命周期，基于相關(guān)的協(xié)議，可以有效的解決節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，從而解決數(shù)據(jù)碰撞的問(wèn)題。這樣的方式可以在一定程度上，降低網(wǎng)絡(luò)的消耗，采用信標(biāo)幀的方式，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)粗粒時(shí)間同步。關(guān)于節(jié)點(diǎn)之間的通信，數(shù)據(jù)時(shí)通常都是以包為單位傳輸?shù)?。一般情況下協(xié)議采用的數(shù)據(jù)幀有兩種格式。首先，是信標(biāo)幀。這主要是由匯聚的節(jié)點(diǎn)發(fā)出的，用于簇間同步和簇內(nèi)同步時(shí)使用。這種幀主要是用于傳感器節(jié)點(diǎn)的簇內(nèi)時(shí)間，但是要注意同步，尤其是簇間時(shí)間的同步以及長(zhǎng)度的固定問(wèn)題。在實(shí)際的操作中，由于信標(biāo)幀是廣播發(fā)送的，所以幀中的地址和字節(jié)是匯聚節(jié)點(diǎn)的。對(duì)于幀的有效負(fù)載問(wèn)題，是由幀的類型和序號(hào)來(lái)組成的。幀序號(hào)主要是用來(lái)表示匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)送的問(wèn)題，通過(guò)節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送新一輪的信標(biāo)幀，這個(gè)信標(biāo)幀主要是顯示幀所在的位置。其次，是數(shù)據(jù)幀。這主要是用于節(jié)點(diǎn)之間傳送數(shù)據(jù)的，是由簇內(nèi)的節(jié)點(diǎn)和簇首的節(jié)點(diǎn)發(fā)出的，是傳感器的節(jié)點(diǎn)向匯聚的節(jié)點(diǎn)發(fā)送的，但是數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度不固定。

2.2時(shí)間同步的問(wèn)題

在相關(guān)的匯聚節(jié)點(diǎn)，在廣播發(fā)送簇內(nèi)信標(biāo)幀時(shí)，所有的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)在接收信標(biāo)幀后會(huì)立即休眠。但是各個(gè)簇中的節(jié)點(diǎn)，會(huì)根據(jù)接收到的信標(biāo)幀信息設(shè)定休眠時(shí)間，然后逐步喚醒要采集的數(shù)據(jù)，并發(fā)送不同的簇首，簇間時(shí)間的同步是由信標(biāo)幀和簇首節(jié)點(diǎn)決定的。簇間同步的方法，主要與簇內(nèi)的同步方法相似，對(duì)象是作用于簇首的。時(shí)間同步時(shí)，由匯聚的節(jié)點(diǎn)通過(guò)廣播發(fā)送。

2.3關(guān)于軟件設(shè)計(jì)

在簇首的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行微控制，主要是通過(guò)控制器來(lái)初始化來(lái)完成。運(yùn)用各種圖形化的編程方法，可以最簡(jiǎn)單直觀的進(jìn)行顯示，從而可以通過(guò)集成儀器采集和控制，也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對(duì)于結(jié)果的輸出和用戶界面功能進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。在實(shí)際操作中，要充分地利用計(jì)算機(jī)的硬件和軟件資源，這樣才可以有效的實(shí)現(xiàn)了技術(shù)化，從而最大限度的降低成本，也在一定程度上，增強(qiáng)了系統(tǒng)的功能和靈活性。在編程的時(shí)候，也要注意編寫好系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)具有那些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集功能，還有實(shí)時(shí)控制和故障報(bào)警設(shè)置。在對(duì)面板進(jìn)行設(shè)置時(shí)，要注意人機(jī)交互的問(wèn)題，主要是用來(lái)顯示結(jié)果和各種控制按鈕，要注意接口連接問(wèn)題，這是因?yàn)槌绦虻墓δ?，都是通過(guò)窗口來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了保證系統(tǒng)的安全，系統(tǒng)可以通過(guò)用戶名和密碼來(lái)限制登錄，只有進(jìn)入到主界面時(shí)，才可以相關(guān)的操作。而系統(tǒng)主要是用來(lái)顯示溫度和濕度的，這樣就可以實(shí)時(shí)的顯示當(dāng)前糧倉(cāng)的溫度和濕度。然后運(yùn)用相關(guān)的軟件來(lái)采集相關(guān)的數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。在實(shí)際工作中，為了更好的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)連續(xù)采集，應(yīng)當(dāng)采用循環(huán)的結(jié)構(gòu)和程序，但只是做相關(guān)必要的數(shù)據(jù)處理。對(duì)于只存放的數(shù)據(jù)和只讀取的數(shù)據(jù)要注意配合，這樣就才可以實(shí)現(xiàn)有限存儲(chǔ)，并且進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。關(guān)于數(shù)據(jù)的讀取速度，應(yīng)當(dāng)不比采集設(shè)備的緩沖區(qū)存在的數(shù)據(jù)慢，這樣才可以保證系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。在實(shí)際的操作中，為了可以有效地對(duì)不同的糧庫(kù)進(jìn)行操作，要對(duì)控制界面進(jìn)行快速切換。監(jiān)控界面應(yīng)當(dāng)設(shè)置成可以手動(dòng)設(shè)置溫度和濕度的限制，當(dāng)對(duì)溫度和濕度進(jìn)行讀取時(shí)，出現(xiàn)超限情況指示燈應(yīng)當(dāng)進(jìn)行報(bào)警。設(shè)置手動(dòng)自動(dòng)開關(guān)，可以對(duì)通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的啟動(dòng)和關(guān)閉，這樣才可以更好的對(duì)溫度和濕度控制。

2.4關(guān)于硬件部分的設(shè)計(jì)

關(guān)于硬件設(shè)計(jì)，主要有幾個(gè)方面。（1）上機(jī)位設(shè)計(jì)。對(duì)于上機(jī)位要選用普通的計(jì)算機(jī)，主要是用來(lái)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的，同時(shí)也應(yīng)用于參數(shù)設(shè)置和糧庫(kù)狀況查詢。在數(shù)據(jù)處理和保存以及糧食情況分析等方面，要有超限實(shí)報(bào)警功能，也要有報(bào)表打印的功能。同時(shí)也要能實(shí)現(xiàn)多臺(tái)下位機(jī)的通訊，這樣就可以對(duì)多個(gè)糧倉(cāng)進(jìn)行檢測(cè)和控制。（2）下機(jī)位設(shè)計(jì)。在現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)就是下機(jī)位，主要的功能就是采集各種糧庫(kù)的溫度和濕度，還有氣味和進(jìn)行紅外線檢測(cè)等信息，然后根據(jù)得到的信息發(fā)送控制命令，通過(guò)控制命令來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的通風(fēng)和攝像設(shè)備。（3）溫度傳感器選擇。一般情況下，測(cè)溫的范圍是負(fù)五十五度到一百二十五度之間，所以選擇的傳感器，要具有一定的測(cè)溫精度，而且也要注意時(shí)間轉(zhuǎn)換和傳輸距離等問(wèn)題，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的抗干擾性，只有這樣的傳感器，比較適合在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行溫度測(cè)量。第四，濕度傳感器選擇。要選擇精度較高的濕度傳感器，在實(shí)際的工作中，要將濕度轉(zhuǎn)換為模擬的信號(hào)，在經(jīng)過(guò)輸出以后，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。濕度傳感器的精度要求是較高的，只有這樣才可以在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，確保結(jié)果的穩(wěn)定可靠，而且也要注意使用壽命的問(wèn)題，這樣才能更好地對(duì)糧倉(cāng)情況進(jìn)行測(cè)量。

3.結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際工作中，將傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)，是可以有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和濕度的自動(dòng)監(jiān)控管理。這些系統(tǒng)可以減少布點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)布線復(fù)雜的情況，有效的解決糧庫(kù)監(jiān)控問(wèn)題。這種技術(shù)目前廣泛的應(yīng)用到工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域，將其用于糧庫(kù)監(jiān)控，可以有效地提高糧庫(kù)的管理和監(jiān)測(cè)。

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作者簡(jiǎn)介：伯天江（1987.05-），男，遼寧沈陽(yáng)人，本科，漢族，中級(jí)職稱，研究方向?yàn)榧Z食工程。