探究基于無線傳感器網絡的糧庫監測系統

【摘? 要】隨著時代的發展，為了更好的實現對糧倉的數字化建設和管理，采用先進的技術是非常重要的，不僅可以有效的構建無線傳感器和相關網絡，也可以有效的實現糧倉溫度和濕度的自動監測。在實際的使用中，通過設計可以實現對傳感器節點設計，有效的匯聚相關的節點，這樣不僅更好的調度傳感器的節點和休眠，還可以可靠的實現傳輸，有效的保證系統的可靠性。

【關鍵詞】無線傳感器網絡;糧庫監測系統

引言

我國是人口大國，糧食問題是非常重要的，所以為了更好的完善糧庫智能化管理，我國的糧食管理部門出臺了許多政策。當前應當充分發揮互聯網的作用，有效的加強智能糧庫的建設，這樣才可以更好的適應時代發展需求。由于我國有大量的儲備糧食，對于這些糧食的管理，應當具有一定的先進性，通過運用先進的技術，才可以更好的保證糧食的安全，從而實現信息化管理。

1.系統的總體設計分析

根據相關的標準規定，在建設糧食儲備庫時，應當依照一定的建設標準進行，其中主要有糧倉和控制室構成?？刂剖揖褪强刂浦行?，主要是負責發送監控命令的，用來接收各自糧倉的相關信息。由于糧倉是系統的主要監控對象，所以在監控的過程中要特別注意。在通常情況下，一般大型糧庫和中型糧庫，都會設置多個存儲倉庫，但是主要是由單個糧倉作為測量的基本單位，這樣便于最后的整體數據融合。在每個糧倉中，要布置多個傳感器節點，這樣可以有效的成為一個匯聚節點。對于單個糧倉內部，可以運用一些結構來對節點進行布置，這樣的好處就是，當其中一個傳感器節點出現問題時，不會影響整個系統，也不會造成很大的影響。一般情況下整個系統應當分為三層，這樣就可以在最上層作為遠程服務監控中心，主要是負責接收相關的節點數據，為客戶提供數據平臺，同時也可以發布監測命令。在系統的中間層，主要是匯聚節點，負責收集相關的子網數據，并且負責與上層進行通信。對于系統的最底層，主要是各種傳感器的節點，負責數據采集工作，并將這些數據進行傳遞。

2.對通信協議進行設計

2.1關于幀格式的定義分析

關于通信協議的性能方面，主要是決定了整個網絡的性能以及生命周期，基于相關的協議，可以有效的解決節點競爭問題，從而解決數據碰撞的問題。這樣的方式可以在一定程度上，降低網絡的消耗，采用信標幀的方式，可以實現整個網絡的相關粗粒時間同步。關于節點之間的通信，數據時通常都是以包為單位傳輸的。一般情況下協議采用的數據幀有兩種格式。首先，是信標幀。這主要是由匯聚的節點發出的，用于簇間同步和簇內同步時使用。這種幀主要是用于傳感器節點的簇內時間，但是要注意同步，尤其是簇間時間的同步以及長度的固定問題。在實際的操作中，由于信標幀是廣播發送的，所以幀中的地址和字節是匯聚節點的。對于幀的有效負載問題，是由幀的類型和序號來組成的。幀序號主要是用來表示匯聚節點發送的問題，通過節點可以發送新一輪的信標幀，這個信標幀主要是顯示幀所在的位置。其次，是數據幀。這主要是用于節點之間傳送數據的，是由簇內的節點和簇首的節點發出的，是傳感器的節點向匯聚的節點發送的，但是數據幀長度不固定。

2.2時間同步的問題

在相關的匯聚節點，在廣播發送簇內信標幀時，所有的簇內節點在接收信標幀后會立即休眠。但是各個簇中的節點，會根據接收到的信標幀信息設定休眠時間，然后逐步喚醒要采集的數據，并發送不同的簇首，簇間時間的同步是由信標幀和簇首節點決定的。簇間同步的方法，主要與簇內的同步方法相似，對象是作用于簇首的。時間同步時，由匯聚的節點通過廣播發送。

2.3關于軟件設計

在簇首的節點上進行微控制，主要是通過控制器來初始化來完成。運用各種圖形化的編程方法，可以最簡單直觀的進行顯示，從而可以通過集成儀器采集和控制，也可以進行數據分析，對于結果的輸出和用戶界面功能進行相關設置。在實際操作中，要充分地利用計算機的硬件和軟件資源，這樣才可以有效的實現了技術化，從而最大限度的降低成本，也在一定程度上，增強了系統的功能和靈活性。在編程的時候，也要注意編寫好系統，應當具有那些實時數據的采集功能，還有實時控制和故障報警設置。在對面板進行設置時，要注意人機交互的問題，主要是用來顯示結果和各種控制按鈕，要注意接口連接問題，這是因為程序的功能，都是通過窗口來實現的。為了保證系統的安全，系統可以通過用戶名和密碼來限制登錄，只有進入到主界面時，才可以相關的操作。而系統主要是用來顯示溫度和濕度的，這樣就可以實時的顯示當前糧倉的溫度和濕度。然后運用相關的軟件來采集相關的數據，并對這些數據進行儲存。在實際工作中，為了更好的實現數據連續采集，應當采用循環的結構和程序，但只是做相關必要的數據處理。對于只存放的數據和只讀取的數據要注意配合，這樣就才可以實現有限存儲，并且進行連續的數據傳輸。關于數據的讀取速度，應當不比采集設備的緩沖區存在的數據慢，這樣才可以保證系統的連續運行。在實際的操作中，為了可以有效地對不同的糧庫進行操作，要對控制界面進行快速切換。監控界面應當設置成可以手動設置溫度和濕度的限制，當對溫度和濕度進行讀取時，出現超限情況指示燈應當進行報警。設置手動自動開關，可以對通風設備進行實時的啟動和關閉，這樣才可以更好的對溫度和濕度控制。

2.4關于硬件部分的設計

關于硬件設計，主要有幾個方面。（1）上機位設計。對于上機位要選用普通的計算機，主要是用來監測網絡系統的，同時也應用于參數設置和糧庫狀況查詢。在數據處理和保存以及糧食情況分析等方面，要有超限實報警功能，也要有報表打印的功能。同時也要能實現多臺下位機的通訊，這樣就可以對多個糧倉進行檢測和控制。（2）下機位設計。在現場數據采集和控制系統就是下機位，主要的功能就是采集各種糧庫的溫度和濕度，還有氣味和進行紅外線檢測等信息，然后根據得到的信息發送控制命令，通過控制命令來控制現場的通風和攝像設備。（3）溫度傳感器選擇。一般情況下，測溫的范圍是負五十五度到一百二十五度之間，所以選擇的傳感器，要具有一定的測溫精度，而且也要注意時間轉換和傳輸距離等問題，同時也應當具有較強的抗干擾性，只有這樣的傳感器，比較適合在惡劣的環境下進行溫度測量。第四，濕度傳感器選擇。要選擇精度較高的濕度傳感器，在實際的工作中，要將濕度轉換為模擬的信號，在經過輸出以后，轉換為電壓信號。濕度傳感器的精度要求是較高的，只有這樣才可以在進行測量時，確保結果的穩定可靠，而且也要注意使用壽命的問題，這樣才能更好地對糧倉情況進行測量。

3.結束語

在實際工作中，將傳感器網絡應用于糧倉監測，是可以有效的實現對溫度和濕度的自動監控管理。這些系統可以減少布點和現場布線復雜的情況，有效的解決糧庫監控問題。這種技術目前廣泛的應用到工業檢測領域，將其用于糧庫監控，可以有效地提高糧庫的管理和監測。

參考文獻

[1]劉宏杰. 無線糧情監測系統設計[D].河南師范大學，2019，12：63-65.

[2]房亞群，王新勝，孫俊玲.基于無線傳感器網絡的糧庫監測系統設計與實現[J].河南工業大學學報（自然科學版），2018，06：111-113.

[3]夏振華，陳躍東，陳孟元.基于C/S構架的無線傳感器網絡在糧庫監測系統中的研究[J].安徽工程大學學報，2019，01：54-57.

作者簡介：伯天江（1987.05-），男，遼寧沈陽人，本科，漢族，中級職稱，研究方向為糧食工程。