粮库温湿度无线监控系统

柴慈荣

【摘 要】粮库时国家储备粮食的重要场所，但是在粮食的储存过程中由于温度和湿度的原因容易造成粮食变霉，利用温湿度无线监控系统能对粮库内的温度和湿度进行良好的控制。

【关键词】粮库；温度；湿度；无线监控

一、前言

粮库作为粮食储备的重要场所，保证粮食的安全时非常重要的，在粮食的储存的过程中，堆积的粮食散热比较慢，长时间的堆积就会造成腐烂。在温度和湿度适宜的环境下，虫卵的繁育速度也比较快，害虫对粮食的储存也有一定的影响。人工对仓库的内的温度和湿度进行检测不及时就会导致粮食发生霉变和虫蛀，使储存的粮食遭到浪费，增加了粮食的储存成本。为了避免粮食在储存过程中造成浪费，人们开始采用有线的温度和湿度的监控设备，这在一定程度上虽然缓解了人工检测的劳动强度，但是，有线的检测设备在仓库内布置比较混乱，增加的仓库在粮食运输过程中的难度。因此，为了适应仓库对储存粮食的需要，降低粮食在储存过程中的困难，开发出粮库温湿度无线监控系统，对粮库内的温度和湿度进行有效的监控，避免粮食在储存过程中发生霉变和虫蛀。

二、无线监控系统的重要性

无线监控系统能对粮库内的温度和湿度进行时时的检测，对存在的异常情况及时的进行处理，避免由于粮库内粮食储存温度过高造成粮食的腐烂、变质。无线监控设备根据粮库内设定的温度范围进行监控，对超出温度和湿度范围内的就进行预警，监控人员能根据预警的位置对存在问题的地方及时的进行处理，这样就避免了人工长期对仓库内的粮食进行查看，又能对出现的问题及时的进行处理，保证了粮库内粮食的安全。

三、系统的总体组成

无线传感器网络（ WSN，wireless sensor networks）是由数量较大的具有计算与通信功能的小型传感器节点组成的，通过对传感器和处理系统进行连接形成一个信息采集网络，传感器对温度进行采集、处理。粮仓监控系统由监控中心、无线监控通信终端、智能监控器和WSN 无线通讯网络组成。基于 WSN 的粮库温湿度实时跟踪与无线监测系统，采用 WSN 通信模块 TC35i 实现无线数据传输的通信终端，该终端依靠模块设计和高度可靠的传输机制，这样能够把粮仓的温湿度控制系统通过无线数据的方式进行传送。采用 MSP430 单片机和无线射频收发一体化芯片 nRF905 设计了 WSN 的汇聚节点、基站和中继站点。在每一个监测点都放置一个温湿度的控制装置，并安放一根4 芯通讯线将其与无线报警器进行连接，这样就能够发挥 MSP430 单片机功耗低、处理能力强、片上外围模块丰富、工作稳定的特性，并利用 nRF905 实现温湿度信号与时间及地址编码信息的无线传输。每个温湿度控制装置都有各自的地址，当任何一点的数值超出设置的最大数值范围的时候，报警器就会发出警示音，管理人员可以根据预警信息的位置和时间，能够及时处理，便于管理人员的监督和管理，提高对粮库的检测水平。

四、监控系统的硬件实现

（一）无线监控通讯终端硬件

在粮库温湿度的无线监控终端使用讯模块，同时组合上MAX3232进行电平的转换。TC35i 与 WSN 2/2+ 兼容、双频（WSN900/WSNl800）、RS232 数据口要满足WSN0707 和 WSN0705的相关要求，而且能够升级到GPRS 模块模块集射频电路和基带于一体，能够提供相应的命令接口给顾客。这样才能够保证数据、语音、信息等传递的速度快和安全可靠，为使用者的开发和设计应用提供便利。TC35i 共由 40 个引脚组成，依靠一个ZIF连接器将数据引出并进行传输。40个引脚分为电源、数据输入、数据输出、SIM 卡、音频接口和控制这5个部分。15脚是点火线。只要TC35i有电流通过，给IGT提供大于100ms的低电平，模块就能够顺利启动。数据的输出和输入接口是收发器。具有固定的参数。

（二）智能控制器硬件组成

智能控制器由Motorola 单 片 机MC68HC912BC32 最小系统、传感器电路、液晶显块和键盘这4部分组成。通过键盘设定/输入监控中心的电话号码，并由液晶显示屏实现人机交互功能。处理器CPUl2，支持背景调试模式，程序存储器，具有SCI，SPI和tusCANl2 串口，8 通道 10 位 A/D 转换，最大 I/0 数为 63。x 显示模块是带有中文字库，12864 是一种具有 4 位/8位并行、2 线或 3 线串行多种接口方式的 FYDl2864- 0402B，内部有国际一级简体中文字库的液晶显示模块，内置8192个16×16 点汉字，与 128 个 16×8 点 ASCII 字符集共同实现图像的显示功能。相对湿度传感器HIH36在使用中要配合监控器共同实现对温湿度的采集工作，并形成一套符合规范要求的传感装置。在对HIH3610提供5V电压的时候，其通过的电流只有200mA，符合一线总线对元器件的功率消耗低的要求。由于电压数值会发生变化，因此在进行温湿度测量的时候要测量电压值。HIH3610温湿度的测量值与环境和温度也有关系，也要进行温度的补偿。因此要保证温湿度的数值测量准确，还需同时测量环境、温度和总电压的数值。

智能数据传感器使用一线的接口方式，不但能够通信，还可以供电，其占用空间不大，只有微处理器的一个 I/0位；并且 Sl8820 还可以把温度信号变成数字的方式进行传输，这样就能够简化了电路的设计。

（三）监控系统软件

该系统的设计任务主要有四个。最重要的功能是实现温湿度的采集和数据的处理。第二是TC35I的启动和检测。第三是实现智能控制器与TC5i 串口的通信功能。四是键盘扫描并发送到手机和显示器进行显示。这个系统功能决定了软件要有初始化模块、检测模块程序、串口发送模块程序和显示模块这四个部分共同组成。在发送消息的时候，通常使用Text 和 PDU（Protocol 温度值 Unit，协议数据单元）模式。使用 Text 模式所收发的代码简单，容易操作，但是不能收发中文汉字的短信。而 PDU 模式能够接收中文和英文短信，它在接收过程中使用三种编码：7- bit，8- b 和 UCS2编码。7- bit 编码适合发送普通的 ASCII 字符，8- bit 编码适合发送数据消息，UCS2 编码适合发送 Unicode 编码字符。

（四）系统通信设计

为了保证温度传感器上面各点检测的数据高速和准确，并能够及时传送给上级的监控系统，就要在无线传感器的接口处进行设计。

（1）空中接口协议

从目前水平来看，无线通信模块的工作分为低频、高频、超高频这三种。低频在125 kHz 与134. 2 kHz之间，高频 是13. 56 MHz，超高频是 433 MHz、860 ～930 MHz 等，对不同的频段要求，国际上已经指定了不同的技术标准进行规范。因此，nRF905通信模块中各要素的设计都要满足ISO/IEC18000 里面的相关规定。

（2）系统通信协议

对粮情的监控，要先对上位机的监控软件对粮仓的温度和湿度的上下限值进行设定，之后单击“测量开始”或者“测量停止”按钮，其中测量开始用“01H”表示，测量停止用“00H”表示。这时上位机的软件就会发送一个32 B 的测量控制数据包给中继站，当中继站收到这个数据包治好，就把接受方的相关信息形成一个数据包向各点汇聚。

五、结束语

随着信息技术的快速发展，无线技术在各领域的推广和应用范围也日益广泛，其在粮库的温湿度监控技术也更加成熟。

参考文献：

[1]李梅，谈粮库温湿度无线监控系统的设计与应用[J]计算机技术，2012

[2]张海涛，粮库实施温湿度自动控制系统概述[J]科学技术，2013

[3]王大鹏，李欣，谈计算机远程控制监控系统在粮库温湿度的应用[J]科技信息，2012

[4]张涛，无线数据监控系统的应用现状与发展[J]计算机，2012

[5]范文彬，谈粮库温湿度的控制[J]农业信息技术，2012