物联网无线传感器网络在粮情监测中的应用研究

郭纪良

（山东商务职业学院 山东 烟台 264000）

0 引言

目前状况下，信息化正在全面融入各个领域，进而在根本上改进原有的技术模式，各个行业的日常生产以及民众生活都不能欠缺网络化作为辅助。从基本特征来讲，粮食仓储应当被置于首要性的位置，这是由于其与国计民生之间具备内在性的联系。然而实质上，在储藏粮食以及运输粮食的整个过程中，存在较大可能将会表现为粮食虫害、霉变以及过度发热等不良状态[3]。受到上述现状带来的影响，有关部门亟待健全当前阶段的粮食运输以及粮食存储监管，因地制宜做好全方位的粮情监控。通过引进无线传感器的措施，应当能够突显更高层次的监控实效性，同时也便于推行实时性的粮情监控。如果察觉到某些潜在性的异常状态，那么对此就要着手予以处理，以此来避免较大范围的粮食损失[4]。

1 粮情监测适用无线传感器网络的重要意义

1.1 微机监控的缺陷性

进入新时期后，建立于现代化手段之上的粮情监测正在获得突显的改进，上述现状在根本上符合了粮仓现代化的宗旨与目标。受到此种现状的影响，有关部门如果单纯沿用传统模式的储粮技术以及运输监控技术，则很难保障其符合当前现有的总体监控趋势。截至目前，微机监控在当前现有的粮情监控中仍然占据了主导性的位置，此种监控模式通常来讲都要借助电缆来实现粮情信号的全面传输。然而实质上，微机监控适用于监测粮情的措施并没有真正达到健全，其中仍然涉及到繁杂的测温点布线，因而很难配置灵活性更强的传感测温模式。在此种状态下，通常也很难致力于优化节能控制[5]。

与此同时，微机监控应当包含繁杂性较强的测温节点，对于上述节点无法对其妥善实现相应的密封处理。如果布置了较长的测温线路，那么电源线附带的电磁干扰就会变得尤为明显。此外，某些线路还会被腐蚀或者受到突然性的机械损坏，进而增加了调试与安装的难度。因此可见，有关部门亟待着手改造当前现有的监控模式，确保其符合最优化的测温目标。

1.2 运用无线网络监控的独特优势

近些年以来，传感器技术、物联网技术以及其他多样化的信息技术都在致力于全面改进。因此在当前阶段的粮情监测中，整体趋势应当包含数字化以及智能化，进而全面优化了无线传输以及传感器监控的新型技术模式。在无线网络的配合下，对于现有的粮情监控就可以着手建成覆盖面更广的智慧粮库与数字化粮库，此种趋势在根本上构成了主导性的粮情监控趋向。具体来讲，无线传感器的新型监控措施体现为如下优势：

首先是网络化。在未来的技术演进中，粮情监测应当建立于统一平台以及标准化接口的前提下，进而全面优化了分层式的异构网络监管。通过运用网络化的模式，针对各地粮仓现有的整体状况就能予以全方位的了解，确保与之相应的职责部门都能迅速予以感知。如果遇到多样化的难题与隐患，那么也能给出及时性以及精确性的监测处理，上述措施便于优化监测模式。

其次是智能化。粮情监控的关键就在于实时性的粮情测定，其中涉及到仓内温度、粮仓湿度以及其他有关指标。在智能化的全新监测模式下，针对联动控制应当着手进行优化，在必要时还需适用相应的辅助设施。与此同时，粮情监测需要为其配备联动性的自动报警装置。如果察觉到外界湿度或者外温的显著改变或者粮食发生霉变，那么上述装置将会给出自动性的警告。此外，智能化设施还应当包含熏蒸设施以及通风控制。通过运用上述方式，就能杜绝潜在性的环境污染或者粮食浪费，保障了最根本的粮食品质。

第三是数字化。近些年以来，传感器技术正在着手实现全方位的优化，其中典型就在于数字化手段的全面引进及其运用。在后期相关实践中，针对数字化平台应当予以多层次的优化与改进，同时也要完善电子芯片以及传感器等核心性的监控设施。在推行综合性粮情监控的状态下，适当增添现有的监控性能。除了上述措施之外，全数字通讯与监控系统之间的相互结合在客观上也有助于杜绝频繁性的干扰信号，进而保证其符合更高水准的监控精度[6]。

2 当前现有的研究状况

从根本特征来讲，无线传感器网络设有特定类型的标准协议，进而实现了功耗较低而距离较短的新型无线通信。例如近些年以来，ZigBee及其相关技术正在着手实现多层次的优化与改进。与传统技术相比来讲，ZigBee体现为更低的传输速率，因而在根源上有助于简化当前现有的传输模式。与此同时，上述技术还具备自组织的典型特性，尤其适用于远程控制或者与之有关的自动化控制。因此经过综合分析可以得知，ZigBee整体上表现为低功耗以及低成本的显著特征，同时也符合了组网通讯的根本思路[7]。

在当前阶段中，较多学者都在着手探究ZigBee涉及到的典型监控技术。例如：学者通过不断尝试，现已搭建了专用于农业监控的精准网络体系，其中包含硬件以及软件的新型监控平台。在种植葡萄园的当前实践中，适用上述技术手段有助于获得精准性较强的各项种植要素参数。通过运用室内验证的方式，针对整个葡萄园予以相应的测试，进而归纳得出无线网络自身具备的独特监测优势。这是因为，无线传感网络体现为远距离监测的显著特征，其自身结构更为紧凑并且简单[8]。

除此以外，某些学者针对无线传感网络正在致力于拓宽其现有的网络监控范围。在此过程中，技术人员致力于创建无线骨干网，确保其能够覆盖于特定的地理区域，针对农业天气能够予以相对精确的测定。在监控整个农场的实践中，对于实时性的霜冻状态及其他状况都能开展多层次的测定。然而实质上，上述操作措施在客观上不能缺少与之相适应的软硬件操作。在太阳能电池的辅助下，即便处在阴雨天的状态下也能顺利完成整个农场的监控。因此可见，无线传感器相比来讲更加适合用来监控规模较大的农情，在这其中体现了网络化以及精确化的独特优势。

3 总体性的系统设计

3.1 设计传感网络的基本原则

对于当前现有的有线传输模式应当予以全面的取代，确保将其替换为无线组网的全新网络监控模式。对于整个无线系统来讲，应当确保其符合即插即用的状态，对此不必再去配置相应的传感器或者埋设电缆。在自动识别节点的同时，系统设有RFID的全新监控手段，在此前提下密切连接了多层次的网络内部节点。无线系统相比来讲更加易于自动查询、自动搜索以及自动识别身份，同时也便于实时性的系统维护以及系统安装。

因此可以得知，RFID技术设有功耗更低的内置芯片，同时也显著优化了系统相应的无线节点。在此基础上，低功耗系统设有与之相应的唤醒机制以及睡眠模式，进而协助减少综合性的系统能耗。针对整个无线系统如果能够妥善予以保护，那么至少能保证其持续三年以上的正常运转。由于无线网络体现为显著的运行优势，因此正在受到粮情监测有关部门的青睐。目前的状况下，有关部门正在致力于优化整体性的粮食仓储水准，而上述过程不能欠缺信息化装备为其提供必需的支撑[9]。

3.2 关于拓扑结构

粮情监测应当适用特定类型的拓扑结构，据此才能展开多层次的粮情监控。从拓扑结构视角来看，针对粮情监测应当为其布置必要的传感器以及无线网络，凭借无线传输的途径来实现与之相应的整体网络优化。具体而言，拓扑结构应当包含子系统的后台管理、无线网络、传感器节点及其有关部件。在上述拓扑结构中，无线采集器设有智能化的构件，而传感器节点相比来讲涉及到更低比例的功耗，这是由于其配置了无线收发器。

因此可见，在智能节点的配合下，针对与之有关的各类粮情信息都能予以实时性的收集，然后再去将其传输至其他分层中心。作为子系统来讲，其价值在于衔接网络中心以及与之相应的节点。通过运用智能性的方式，上述网络就能具备监测粮情、分析与统计、打印相关报表等多层次的价值。

3.3 细化的系统构成

粮情监测在根本上应当依赖于粮仓系统，其中涉及到远程性的用户监控、监控室的收发器、后台管理及其相关装置。因此可见，粮情监测不能缺少智能式的粮仓系统为其提供辅助，具体来讲涉及到如下细化的系统构架：

首先是监控室的收发器。粮情监控室本身包含多层次的粮仓节点，对此应当配置实时性的收发器装置。在安装收发器的前提下，借助有线网络来衔接后台的粮仓管理，进而发送与之相应的监控数据。因此可以得知，针对监控室应当为其配置必要的收发装置，据此实现整个后台流程的辅助，确保智能粮仓可以收到实时性的粮情信息。

其次是远程性的控制。远程用户控制，指的是借助网络化以及远程化的模式来辅助粮仓管理。在某个时间段，监控室如果能够给出相应的指令，那么智能粮仓应当可以辨别现有的温湿度以及其他参数。通过辨别上述的参数，再去将其传输至相应的收集装置。通过开展模块通信，就能摆脱粮情监控传统模式带来的约束性。

第三是后台的粮仓管理。在远程监控的模式下，对于整体性的后台管理就能够着手加以完善。具体在操作时，后台管理设有多层次的指令发布模式，因此有助于开展粮情监控并且获取相应的数值。遇到特殊状况时，如果粮仓与控制台相隔较远，那么还需借助收发模块来辅助远程的控制台通讯[10]。

4 粮情监测的具体运用

4.1 实现信息交互

相比来讲，无线传感器设有相对更短距离以及更小的功耗总量。在传输速率相对较低时，通过设置组网传输应当能够优化信息交互的现有模式。因此可见，粮情监测通常来讲都会涉及信息交互，其中的交互模式覆盖于较广的监控区域。无线传感器应当配备相应的汇聚节点，在汇聚粮情信息的同时还要将其传输至特定区域。在多频率粮情监控的状态下，对于潜在性的粮情信号干扰就能予以彻底杜绝。

4.2 布置信息采集点以及信息转发点

在特定的粮仓范围内应当布置必需的转发点或者采集点。每隔特定时间段，接收点应当能够收集实时性的粮情数据，对此实现转发处理。在无线发送的状态下，针对粮情监控有必要布置特定的转发点，然后再去选择特定的路径来处理监控信息。例如：对于立面的粮仓传感器可以将其设计成5层，确保粮面与粮仓顶层至少相隔半米。此外，在粮仓顶部可以视情况布置必要的接收信息点，具体来讲可以放置两个或者更多的接收点，以便于接收多层次的粮情传感信息。

4.3 设计低功耗的模式

与传统监控模式相比，传感器网络本身具备无线的特征，与此同时也设有相对更低的网络功耗。这主要是因为，无线网络体现为更高层次的智能特性，针对各个流程涉及到的能耗都能予以显著降低，凭借无线的粮仓内部传感器就能着手实现上述最根本的节能宗旨以及节能目标。此外，系统还设有功耗相对较低的内置芯片。如果有必要降低综合性的能耗，那么借助唤醒机制就能有序调控系统现有的睡眠状态，针对传感器网络应当能够做好经常性的系统查看以及系统检修[11]。

5 结论

经过综合分析可知，粮情监测系统本身包含了复杂度较高的系统构架，其中关键落实于系统组成、粮情监测的基本流程、模块设计以及拓扑构架的全面优化等。相比来看，针对粮情监测如果能够适用无线传感器的手段与措施，那么有助于优化整体性的监测流程。粮情监测应当致力于保证其应有的可靠性以及精确性，对于当前现有的监测功耗予以显著降低。截至目前，粮情监测适用的无线传感器模式正在逐步实现完善，然而整体上并没有真正达到健全。未来在粮情监测的相关实践中，技术人员还需着手归纳经验，运用多样化的手段与举措来健全现有的监测模式，实现全面的粮情监控[12]。

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