專利名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及糧情參數(shù)監(jiān)測，尤其涉及了 一種基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，糧食安全是關(guān)系到國計(jì)民生的戰(zhàn)略大事，科學(xué)保糧具有重要的社會意義與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。為實(shí)現(xiàn)科學(xué)保糧，必須對糧倉內(nèi)、外環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、糧食溫度、多種有害氣體濃度、糧食水分、儲糧害蟲等糧情參數(shù)進(jìn)行綜合檢測，以便有針對性的采取措施來減少由于糧食腐爛、霉變、蟲害孳生等原因引起的損失。糧情參數(shù)監(jiān)測作為機(jī)械通風(fēng)、谷物冷卻、環(huán)流熏蒸、氣調(diào)防治等儲糧技術(shù)的運(yùn)行基礎(chǔ)，其檢測方法主要有人工檢測方法和自動檢測方法兩種。在人工測量方法中，糧庫工作人員利用各種便攜式測量儀器，通過定期巡視糧庫并記錄儀器讀數(shù)，實(shí)現(xiàn)糧情參數(shù)的隨機(jī)檢測；人工檢測方法的主要缺點(diǎn)是檢測效率低，工作量大，人員素質(zhì)差異容易造成測量誤差，難以深入糧倉內(nèi)部進(jìn)行全面檢測，難以對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理等。在自動檢測方法中，借助各種通信網(wǎng)絡(luò)，固定在糧庫內(nèi)部不同位置的智能傳感器以多機(jī)通信方式實(shí)現(xiàn)糧情參數(shù)的遠(yuǎn)程、自動、多點(diǎn)測量；自動檢測方法代表了糧情參數(shù)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展方向，但從實(shí)際應(yīng)用情況來看，現(xiàn)有糧情自動檢測系統(tǒng)仍存在以下不足I)對使用CAN、RS485等有線網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)來說，當(dāng)糧倉空間跨度較大、檢測點(diǎn)數(shù)量較多、檢測點(diǎn)位置經(jīng)常變動時(shí)，將導(dǎo)致糧倉內(nèi)部電纜縱橫交錯(cuò)，造成安裝、布線、供電、維護(hù)困難，使用成本增加，可靠性降低。2)對使用ZigBee、GSM等無線網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)來說，受系統(tǒng)資源、網(wǎng)絡(luò)帶寬限制，僅能測量、傳輸糧食溫度、糧食水分等標(biāo)量數(shù)據(jù)，難以傳輸聲音、圖像、光譜形式的矢量化蟲害數(shù)據(jù)。3)現(xiàn)有系統(tǒng)功能單一，多數(shù)系統(tǒng)僅能測量溫度、濕度參數(shù)，少數(shù)系統(tǒng)能測量儲糧害蟲、糧食水分等參數(shù)，如果需要對多種糧情參數(shù)進(jìn)行檢測，則需同時(shí)安裝一套或幾套系統(tǒng)，而系統(tǒng)間互不兼容將增加系統(tǒng)成本、復(fù)雜性、維護(hù)工作量，給高層管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來麻煩。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中電纜、布線、供電、維護(hù)困難，使用成本增加，可靠性降低；難以傳輸聲音、圖像、光譜形式的矢量化蟲害數(shù)據(jù)；系統(tǒng)功能單一的缺點(diǎn)，提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案得以解決基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心和移動終端，所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用分簇結(jié)構(gòu)，包括采集節(jié)點(diǎn)、簇首節(jié)點(diǎn)和基站節(jié)點(diǎn)，采集節(jié)點(diǎn)與簇首節(jié)點(diǎn)采用低速無線網(wǎng)絡(luò)連接，簇首節(jié)點(diǎn)與基站節(jié)點(diǎn)采用高速無線網(wǎng)絡(luò)連接。作為優(yōu)選，基站節(jié)點(diǎn)和移動終端通過GSM模塊連接；通過基站節(jié)點(diǎn)以太網(wǎng)模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心有線連接，通過WiFi模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心無線連接。作為優(yōu)選，所述的采集節(jié)點(diǎn)包括主板模塊、電源管理模塊、Zigbee模塊、傳感器接口模塊和糧情參數(shù)監(jiān)測傳感器組，電源管理模塊向主板模塊、Zigbee模塊和傳感器接口模塊供電；簇首節(jié)點(diǎn)包括主板模塊、電源管理模塊、Zigbee模塊和WiFi模塊，電源管理模塊向主板模塊、Zigbee模塊和WiFi模塊供電；基站節(jié)點(diǎn)包括主板模塊、電源管理模塊、WiFi模塊、以太網(wǎng)模塊和GSM模塊，電源管理模塊向主板模塊、WiFi模塊和GSM模塊供電。作為優(yōu)選，所述的主板模塊采用主頻為80MHz的32位低功耗混合信號處理器PIC32MX795F512L。作為優(yōu)選，Zigbee模塊通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)接口與主板模塊連接；WiFi模塊通過WiFi網(wǎng)絡(luò)接口與主板模塊連接。作為優(yōu)選，所述的糧情參數(shù)監(jiān)測傳感器組通過傳感器接口模塊與主板模塊連接，糧情參數(shù)監(jiān)測傳感器組包括傳感器DS18B20、傳感器SHT75、傳感器T6004、傳感器H2S/C-200、傳感器4PH3-1000、傳感器TDC220和傳感器AWA14601，其中傳感器DS18B20、傳感器SHT75、傳感器T6004和傳感器TDC220通過聚氯乙烯絕緣屏蔽電纜連接傳感器接口模塊，傳感器H2S/C-200、傳感器4PH3-1000和傳感器AWA14601通過低噪聲同軸電纜連接傳感器接口模塊。作為優(yōu)選，所述的傳感器接口模塊包括16通道溫度傳感器接口模塊、8通道糧食水分傳感器接口模塊、8通道聲信號傳感器接口模塊和多通道混合傳感器接口模塊；其中多通道混合傳感器接口模塊包含有2通道濕度傳感器接口、2通道溫度傳感器接口、I通道二氧化碳濃度傳感器接口、4通道硫化氫濃度傳感器接口和4通道磷化氫濃度傳感器接口。作為優(yōu)選，GSM模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)接口與主板模塊連接。作為優(yōu)選，所述的以太網(wǎng)模塊上安裝有以太網(wǎng)收發(fā)器，基站節(jié)點(diǎn)通過以太網(wǎng)模塊與以太網(wǎng)連接。按本實(shí)用新型技術(shù)方案，設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情自動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低成本、低功耗、自組織、魯棒性好、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)(I)實(shí)現(xiàn)了單糧倉、部分糧倉或全部糧倉內(nèi)、外環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、多種有害氣體濃度、糧食溫度、糧食水分、儲糧害蟲等糧情參數(shù)的自動采集、實(shí)時(shí)傳輸和集中處理；(2)用戶可通過多種途徑訪問、查詢、分析糧情數(shù)據(jù)，改變、修改系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和工作參數(shù)；(3)系統(tǒng)具有較高性價(jià)比、可靠性，較強(qiáng)靈活性、擴(kuò)展能力，較好維護(hù)性，升級、布線、供電、安裝、使用方便。

圖1是本實(shí)用新型的體系結(jié)構(gòu)。圖2是采集節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是簇首節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。[0029]圖4是基站節(jié)點(diǎn)機(jī)構(gòu)不意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述實(shí)施例1基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所示，包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心和移動終端，所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用分簇結(jié)構(gòu)，包括采集節(jié)點(diǎn)1、簇首節(jié)點(diǎn)2和基站節(jié)點(diǎn)3，采集節(jié)點(diǎn)I與簇首節(jié)點(diǎn)2采用低速無線網(wǎng)絡(luò)連接，簇首節(jié)點(diǎn)2與基站節(jié)點(diǎn)3采用高速無線網(wǎng)絡(luò)連接。基站節(jié)點(diǎn)3和移動終端通過GSM模塊連接；通過基站節(jié)點(diǎn)3以太網(wǎng)模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心有線連接，通過WiFi模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心無線連接。如圖2所示，所述的采集節(jié)點(diǎn)包括主板模塊、電源管理模塊、Zigbee模塊、傳感器接口模塊和糧情參數(shù)檢測傳感器組，電源管理模塊向主板模塊、Zigbee模塊和傳感器接口模塊供電。如圖3所示，簇首節(jié)點(diǎn)包括主板模塊、電源管理模塊、Zigbee模塊和WiFi模塊；電源管理模塊向主板模塊、Zigbee模塊和WiFi模塊供電。如圖4所示，基站節(jié)點(diǎn)包括主板模塊、電源管理模塊、WiFi模塊、以太網(wǎng)模塊和GSM模塊，電源管理模塊向主板模塊、WiFi模塊和GSM模塊供電。所述的主板模塊選用主頻為80MHz的32位低功耗混合信號處理器PIC32MX795F512L，主板模塊上可以擴(kuò)展SRAM擴(kuò)展、GSM網(wǎng)絡(luò)接口、Zigbee網(wǎng)絡(luò)接口、WiFi網(wǎng)絡(luò)接口、以太網(wǎng)接口、傳感器接口、FLASH存儲卡插座、CAN總線接口、RS232接口、數(shù)字接口和時(shí)鐘監(jiān)控電路、其他通信接口。所述的Zigbee模塊采用芯片MRF24J40MA，Zigbee模塊通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)接口與主板模塊連接，其中Zigbee網(wǎng)絡(luò)接口由串行外設(shè)接口和數(shù)字接口構(gòu)成；WiFi模塊采用芯片MRF24W0MB，WiFi模塊通過WiFi網(wǎng)絡(luò)接口與主板模塊連接；其中WiFi網(wǎng)絡(luò)接口由串行外設(shè)接口和數(shù)字接口構(gòu)成。所述的糧情參數(shù)檢測傳感器組包括傳感器DS18B20、傳感器SHT75、傳感器T6004、傳感器H2S/C-200、傳感器4PH3-1000、傳感器TDC220和傳感器AWA14601，其中傳感器DS18B20、傳感器SHT75、傳感器T6004和傳感器TDC220通過聚氯乙烯絕緣屏蔽電纜連接傳感器接口模塊，傳感器H2S/C-200、傳感器4PH3-1000和傳感器AWA14601通過低噪聲同軸電纜連接傳感器接口模塊。所述的傳構(gòu)成；傳感器接口模塊包括16通道溫度傳感器接口模塊、8通道糧食水分傳感器接口模塊、8通道聲信號傳感器接口模塊和多通道混合傳感器接口模塊；其中多通道混合傳感器接口模塊包含了 2通道濕度傳感器接口、2通道溫度傳感器接口、I通道二氧化碳濃度傳感器接口、4通道硫化氫濃度傳感器接口和4通道磷化氫濃度傳感器接口 ；傳感器通過傳感器接口模塊與主板模塊連接。所述的GSM模塊選用EM770W，GSM模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)接口與主板模塊連接，其中GSM網(wǎng)絡(luò)接口由RS232接口和數(shù)字接口構(gòu)成的；基站節(jié)點(diǎn)和移動終端通過GSM模塊連接，基站節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心可以通過GSM模塊連接。所述的以太網(wǎng)模塊上安裝了以太網(wǎng)收發(fā)器，基站節(jié)點(diǎn)通過以太網(wǎng)模塊與以太網(wǎng)連接。所述的電源管理模塊由12VDC鋰電池、電源變換電路、監(jiān)測電路、充電電路和保護(hù)電路構(gòu)成，其中充電電路和電源變換電路包括集成電池充電和DC/DC變換功能的電源管理芯片TPS65010，監(jiān)測電路包括電池電量監(jiān)測芯片BQ2052，保護(hù)電路包括電池保護(hù)芯片BQ29440。所述的主板模塊可以連接溫度檢測系統(tǒng)、濕度檢測系統(tǒng)、通風(fēng)設(shè)備、報(bào)警設(shè)備和電腦。采集節(jié)點(diǎn)使用各種傳感器感知糧情參數(shù)并對其進(jìn)行周期采樣、分析，并發(fā)送到簇首節(jié)點(diǎn)，簇首節(jié)點(diǎn)接收、存儲采集節(jié)點(diǎn)發(fā)送的采樣數(shù)據(jù)包，并對其進(jìn)行分析、匯總、格式轉(zhuǎn)換等處理后，發(fā)送給基站節(jié)點(diǎn)；簇首節(jié)點(diǎn)接收基站節(jié)點(diǎn)發(fā)送的指令數(shù)據(jù)包，并根據(jù)指令內(nèi)容調(diào)整分簇子網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)等?；竟?jié)點(diǎn)接收、保存簇首節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的采樣數(shù)據(jù)包和來自遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、移動終端的用戶指令，通過解析用戶指令，完成上傳采樣數(shù)據(jù)包到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心或移動終端，調(diào)整分簇子網(wǎng)工作參數(shù)等操作。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心和移動終端實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，通過與基站節(jié)點(diǎn)通信，提供糧情數(shù)據(jù)保存、歷史數(shù)據(jù)查詢、糧情變化趨勢分析、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)查詢、節(jié)點(diǎn)工作參數(shù)設(shè)定、故障診斷報(bào)警等功能，使得用戶可全方位、實(shí)時(shí)監(jiān)測糧情變化并采取適當(dāng)措施?？傊?，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心和移動終端，其特征在于所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用分簇結(jié)構(gòu)，包括采集節(jié)點(diǎn)(I)、簇首節(jié)點(diǎn)(2)和基站節(jié)點(diǎn)(3)，采集節(jié)點(diǎn)(I)與簇首節(jié)點(diǎn)(2)采用低速無線網(wǎng)絡(luò)連接，簇首節(jié)點(diǎn)(2)與基站節(jié)點(diǎn)(3)采用高速無線網(wǎng)絡(luò)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，基站節(jié)點(diǎn)(3)和移動終端通過GSM模塊連接；通過基站節(jié)點(diǎn)(3)以太網(wǎng)模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心有線連接，通過WiFi模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心無線連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的采集節(jié)點(diǎn)(I)包括主板模塊、電源管理模塊、Zigbee模塊、傳感器接口模塊和糧情參數(shù)監(jiān)測傳感器組，電源管理模塊向主板模塊、Zigbee模塊和傳感器接口模塊供電； 簇首節(jié)點(diǎn)(2)包括主板模塊、電源管理模塊、Zigbee模塊和WiFi模塊，電源管理模塊向主板模塊、Zigbee模塊和WiFi模塊供電； 基站節(jié)點(diǎn)(3)包括主板模塊、電源管理模塊、WiFi模塊、以太網(wǎng)模塊和GSM模塊，電源管理模塊向主板模塊、WiFi模塊和GSM模塊供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的主板模塊采用主頻為80MHz的32位低功耗混合信號處理器PIC32MX795F512L。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于=Zigbee模塊通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)接口與主板模塊連接； WiFi模塊通過WiFi網(wǎng)絡(luò)接口與主板模塊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的糧情參數(shù)監(jiān)測傳感器組通過傳感器接口模塊與主板模塊連接，糧情參數(shù)監(jiān)測傳感器組包括傳感器DS18B20、傳感器SHT75、傳感器T6004、傳感器H2S/C-200、傳感器4PH3-1000、傳感器TDC220和傳感器AWA14601，其中傳感器DS18B20、傳感器SHT75、傳感器T6004和傳感器TDC220通過聚氯乙烯絕緣屏蔽電纜連接傳感器接口模塊，傳感器H2S/C-200、傳感器4PH3-1000和傳感器AWA14601通過低噪聲同軸電纜連接傳感器接口模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6述的基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的傳感器接口模塊包括16通道溫度傳感器接口模塊、8通道糧食水分傳感器接口模塊、8通道聲信號傳感器接口模塊和多通道混合傳感器接口模塊； 其中多通道混合傳感器接口模塊包含有2通道濕度傳感器接口、2通道溫度傳感器接口、I通道二氧化碳濃度傳感器接口、4通道硫化氫濃度傳感器接口和4通道磷化氫濃度傳感器接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于GSM模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)接口與主板模塊連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的以太網(wǎng)模塊上安裝有以太網(wǎng)收發(fā)器，基站節(jié)點(diǎn)(3)通過以太網(wǎng)模塊與以太網(wǎng)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及糧情參數(shù)監(jiān)測，公開了基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情監(jiān)測系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心和移動終端所述的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用分簇結(jié)構(gòu)，包括采集節(jié)點(diǎn)、簇首節(jié)點(diǎn)和基站節(jié)點(diǎn)，采集節(jié)點(diǎn)與簇首節(jié)點(diǎn)采用低速無線網(wǎng)絡(luò)連接，簇首節(jié)點(diǎn)與基站節(jié)點(diǎn)采用高速無線網(wǎng)絡(luò)連接?；竟?jié)點(diǎn)和移動終端通過GSM模塊連接；通過基站節(jié)點(diǎn)以太網(wǎng)模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心有線連接，通過WiFi模塊與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心無線連接，按本實(shí)用新型技術(shù)方案的基于物聯(lián)網(wǎng)的多參數(shù)糧情自動檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低成本、低功耗、自組織、魯棒性好、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01D21/02GK202904341SQ20122055443
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者韓安太, 郭小華 申請人:杭州科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 郭小華