双频段无线传感网络的粮情测控系统研究.pdf

仓房建设与仓储设施
双频段无线传感网络的粮情测控系统硏究
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双频段无线传感网络的粮情测控系统硏究
罗源庄波罗绍华3李保俊
罗雄吴米杰吴永江。朱一凡叶海挺
武昌工学院430065)
厦门市海沦粮食购销有限公司361062
(3武汉市大花岭粮食储备库430212)
(4华中科技大学430074)
武汉船舶职业技术学院430050)
(6湖北汽车工业学院42002
(7上海海事大学201306)
(8浙江宁波电子科技有限公司315000)
摘要本系统基于无线传感网络双频段通信技术,有效地提高无线传感网络数据通信
的可靠性及实时性。测控分机集成人机操作界面,粮库工作人员就地即可掌握仓内各测温点
的温度分布据及环境变化情况,实现了粮库日常管理工作的高效性。无线测温单元可移动
式设计,无需布线及建筑改造工程,安装施工容易。无线终端采集器采用电池供电,受雷击
的损坏卒低;全密封结构设计,防水、防PH气体腐蚀性能优越
关键词无线传感网络双频段通信人机操作界面无线测温
传感网络技术必将成为粮情测控系统的技术发展趋
1国内研究开发现状
势
目前国内已有数十家生产粮情测控系统产品的
目前国内基于无线传感网络的粮情測控系统已
企业,大多数产品都是基于RS485总线通信模式,开始作为产品进入市场销售的有的 LAQLI-2型无
有些主机与分机采用无线通信,而分机与仓内传感线粮情测控系统及广州某公司的无线粮情测控系
节点仍基于总线通信的半无线半有线通信模式,如统。广州某电子公司的产品电池使用寿命在2年
OPI-2000数字式粮情检测系统,IYIJーⅢ型粮内,对于粮仓内存储物3年一轮換的要求有些欠
情测控系统等。传统的基于现场总线通信模式的粮缺。目前IAQI.I-2型无线粮情测控系统在国内相
情測控系统涉及大量的布线及建筑改造工程,抗雷对其他粮情測控系统具有一定的技术领先性,但仍
击能力差,遭雷击易造成系统通信瘫痪,容易损存在以下几点不足之处:
坏,接点多难以密封,易受磷化氢熏蒸腐蚀,造成
①无线测控主机、分机、采集器基于单一无线
熏蒸后故障频发,整个系统造价高,安装调试困频段,主机向分机发送采集命令的同时采集器向分
难,在粮食轮换倒仓时线路容易遭受机槭损坏。
机发送采集数据,由于同一无线信道占用沖突干
大量的国内相关粮情测控系统文献资料显示,扰,造成数据传送出错或遗漏
早期大多是基于总线通信模式的设计方法,近期更
②测控主机与測控分机之间的通信距离若大于
多的是基于无线传感网络或基于GPRS、CDMA200m,则需增加无线中继基站。如此多一个无线
等无线移动公网的应用方案。基于GPRS、CDMA基站,不仅材料成本增加,同时无线通信数据传输
移动公网固然可以达到数据信息远程传输的目的,的可靠性、稳定性也大大降低
但其中涉及的相关运营商费用及系统数据传输特性
③单个无线终端采集器最多可监测2根测温电
不符合粮库仓储管理的实际需求。基于自组网无线缆(共8个测温点),且温度检测精度只有0.5℃。
收稿日期:2013-0628
通讯地址:湖北省武汉市江夏区大桥新区环岭路18号
91994-2015ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
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粮油仓储科技通讯2013(4
仓房建设与仓储设施
国家粮库一个标准仓27mX60m,粮堆高6m;将測温电缆插入粮堆測温管内,采集器置于粮堆表
按国家粮食行业标准粮情测控系统的指标要求,测面即可。由于电池供电与电网完全隔离,提高了抗
温电缆排布为6X12(共72根测温电缆),需36雷击性能。全密封的结构设计无裸露接点,相对传
个无线终端采集器。若解决温度传感单总线网络长统总线模式有更高的防水抗气体腐蚀性能
距离通信迟滞信号反射波的干扰技术,增加单个无
线终端采集器所监测测温电缆的数量,则可大大減
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少采集器的数量,降低成本,并且降低了无线终端
采集器之间的信号干扰可能性
2技术方案
开发背景
粮情測控系统是一种面向国家粮食储存行业的
信息化应用系统,基于该系统平台,粮库的工作人
员能及时掌握粮仓内储存粮食的温度变化及仓储环
境的温湿度信息,确保库存粮食的安全储藏。2009
年8月到2010年6月,厄尔尼诺现象造成全球粮
食大范围减产,各国纷纷出台禁止或限制粮食出口
的政策,一旦粮价全面上涨,通胀加剧后的经济形1中心机房计算
线测控主杋,3无线测控分
势将变得更加严峻。粮食的储备是关系到国家民生机…4无终端强度采集器,5无终温湿度米集器
的重点工作,不斷提高储粮管理的科技含量和技术
图1双频段无线传感网络通信系统平台
装备水平尤其重要。
国内大中型的中央粮食储备库都已经实现了粮
主要内容及创新点
情测控系统的应用(基于RS185总线通信模式),31主要内容
并取得了一定的效益。但基于总线通信模式的粮情
①双频段无线通信网络硬件架构平台的建立;
测控系统存在不少弊端,比如:涉及大量的布线及
②无线终端采集器低功耗控制电路及软件控制
建筑改造工程,抗雷击能力弱,遭雷击易造成系统程序的实现;
通信瘫痪;接点多难以密封,易受磷化氢熏蒸腐
③多温度传感单元基于单总线网络长距离通
蚀,造成熏蒸后故障频发;整个系统造价高.安装信,反射波迟滞信号的抗干扰技术处理;
调试困难等。因此国家急需能解决这些弊端的替代
①无线测控分机与各无线终端采集器之间的无
品出现,来保障储藏粮食的安全。本项目产品避开线通信基于时分多址(TIMA)技术的实现;
了原总线通讯模式的弊端,进行了技术上的改造
⑤测控分机基于双频段无线通信数据交换及信
实现了无需布线、抗雷击、全密封等优点
息处理功能的实现,人机操作界面参数设置菜单功
技术原理
能的实现;
本项目所研发的粮情测控系统是基于双频段无
⑥中心计算机粮情测控系统数据库管理软件的
线传感网络通信系统平台,如图1所示。计算机与设计及无线测控主机命令发送数据接收信号转换功
测控主机基于标准RS232接口通信,測控主机与能的实现
各粮仓测控分机的无线通信频段为170MHz,测32进一步解决的关键技术
控分机与仓内各无线终端采集器的无线通信频段为321无线PH。气体浓度检测技术
4.33MHz,由中心计算机发送数据采集命令至测控
选用4PH13-1000电化学璘化氢气体浓度传感
主机→测控分机→无线终端采集器,无线终端接收器作为检測传感单元,由单片机及无线芯片组成传
命令开始信息采集处理回传→测控分机→測控主机感节点无线通信的硬件平台,集成气体浓度标定设
中心计算机。基于以上双频段无线传感网络,实置功能接口,电池供电模块管理技术,无线PH1
现中心机房计算机对粮仓内各无线传感节点的实时气体浓度检测及报警系统的建立。
监测、数据处理与决策。本项目产品采用可移动式32.2无线手持机的网络接入技术
设计,安装简便,无需布线及建筑改造工程,只需
采用 PHIILIPS ARN7系列的LPC2103芯片
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