專利名稱：糧庫糧情無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于糧庫管理領(lǐng)域，具體地說是一種可以進行多參數(shù)糧情監(jiān)測的糧庫糧情 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前我國糧情監(jiān)測系統(tǒng)大多采用了微機監(jiān)控，通過有線電纜網(wǎng)絡(luò)進行信號傳輸?shù)?測量方法，實現(xiàn)了快速、自動和數(shù)字化檢測，為安全儲糧提供了有效的技術(shù)支持。至此國內(nèi) 已有數(shù)十家企業(yè)生產(chǎn)糧情測控系統(tǒng)產(chǎn)品，品種多樣，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各異，但其基本功能僅僅是糧 情監(jiān)測參數(shù)中的1-2個，最常見的如，糧倉的溫度或濕度，即糧倉內(nèi)外溫濕度監(jiān)測、糧食內(nèi) 部溫度監(jiān)測及分析、通風控制等幾項。這一監(jiān)控方式雖在功能上基本達到要求，但在布線時 會產(chǎn)生如下的問題糧庫工程浩大，導(dǎo)致費用高；設(shè)備和布線系統(tǒng)一旦完成施工，就難以變 更，系統(tǒng)的靈活性差，容易造成其線路和采集設(shè)施的空置，降低系統(tǒng)的利用率；系統(tǒng)容易被 害蟲、糧食熏蒸、人為等因素造成損壞，造成二次費用投入?，F(xiàn)有的糧情有線監(jiān)控方式已不 能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的有線糧情監(jiān)控的不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種糧庫糧情無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，可以 實現(xiàn)多參數(shù)監(jiān)測，可實時監(jiān)測糧倉內(nèi)部的溫度、濕度、糧食的水分、霉變與蟲害等糧情信息； 并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)連接。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種糧庫糧情無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括無線傳感器節(jié)點、網(wǎng) 關(guān)節(jié)點、GPRS網(wǎng)絡(luò)、Internet和監(jiān)控中心下位機，用來采集糧庫糧情參數(shù)的一組無線傳感 器節(jié)點通過一組網(wǎng)關(guān)節(jié)點與GPRS網(wǎng)絡(luò)連接；GPRS網(wǎng)絡(luò)通過Internet與監(jiān)控中心下位機連 接。本發(fā)明中，一組無線傳感器節(jié)點中的傳感器同時并行輸入，并經(jīng)模擬多路復(fù)接器 改為串行輸出，經(jīng)信號調(diào)理電路，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換進入數(shù)據(jù)處理模塊。本發(fā)明可以實現(xiàn)多參數(shù)監(jiān)測，糧庫糧情參數(shù)包括糧倉內(nèi)部的溫度、濕度、糧食的水 分、霉變、蟲害等信息，可實時監(jiān)測糧倉內(nèi)部的溫度、濕度、糧食的水分、霉變與蟲害等糧情 信息。
—組無線傳感器節(jié)點負責采集糧倉內(nèi)部的溫度、濕度、糧食水分、蟲害等糧情參 數(shù)，通過其頂層的中繼節(jié)點將各監(jiān)測點采集的糧情參數(shù)信息傳輸?shù)郊Z倉一組網(wǎng)關(guān)節(jié)點中 的各子站網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)節(jié)點與監(jiān)控中心下位機通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與Internet進行通信，糧庫 監(jiān)測中心的管理員通過下位機對收集到的數(shù)據(jù)進行處理分析，做出判斷或者決策。GPRS/ Internet內(nèi)部網(wǎng)關(guān)將GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化成Internet數(shù)據(jù)格式，糧庫監(jiān)控中心可 以通過Internet，實時了解糧庫的糧情。
本發(fā)明中，建立基于Zigbee的糧庫糧情多參數(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控監(jiān)測節(jié)點與 網(wǎng)關(guān)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)連接，建立糧庫糧情監(jiān)控信息系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比， 本發(fā)明將ZigBee技術(shù)與GPRS結(jié)合，形成遠程數(shù)據(jù)獲取平臺，GPRS技術(shù)成熟，成本低；糧情 監(jiān)測的參數(shù)傳輸速率要求不高，采用模擬多路復(fù)接器，簡化電路，提高節(jié)點工作的可靠性； 基于GPRS的無線傳感器網(wǎng)關(guān)節(jié)點能夠使獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸，同時滿足低功耗的要求。本發(fā)明的多參數(shù)糧情監(jiān)控系統(tǒng)適用于各種糧食存儲倉庫中。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明中監(jiān)控中心下位機的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明中無線傳感器節(jié)點框圖； 圖4是本發(fā)明中網(wǎng)關(guān)節(jié)點框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步的描述。一種本發(fā)明所述的糧庫糧情無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，見圖1，該系統(tǒng)包括無線傳 感器節(jié)點1、網(wǎng)關(guān)節(jié)點2、GPRS網(wǎng)絡(luò)3、Internet4和監(jiān)控中心下位機5。一組無線傳感器節(jié) 點1負責采集糧倉內(nèi)部的溫度、濕度、糧食水分、蟲害等糧情參數(shù)，通過其頂層的中繼節(jié)點 將各監(jiān)測點采集的糧情參數(shù)信息傳輸?shù)揭唤M網(wǎng)關(guān)節(jié)點2中的各子站網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)節(jié)點2與監(jiān) 控中心下位機5通過GPRS網(wǎng)絡(luò)3與Internet4進行通信，糧庫監(jiān)測中心的管理員通過下 位機對收集到的數(shù)據(jù)進行處理分析，做出判斷或者決策。監(jiān)控中心是無線環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的中樞，是整個系統(tǒng)可靠高效運行的關(guān)鍵。圖2是 本發(fā)明中監(jiān)控中心下位機的結(jié)構(gòu)示意圖。監(jiān)控中心下位機的硬件平臺是由接Internet網(wǎng) 絡(luò)的并安裝有windoWS2000或windowsXP的主流計算機來實現(xiàn)的。監(jiān)控中心的軟件采用 模塊化設(shè)計，是在微軟.NET架構(gòu)下采用VC.NET (Visual C++. NET)語言進行開發(fā)，并配合 SQL Server數(shù)據(jù)庫技術(shù)和Socket (套接字)網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)分別實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫操作和通信 操作。監(jiān)控中心的軟件設(shè)計既要保證系統(tǒng)功能的完整性，又要考慮系統(tǒng)將來的可擴展性，同 時系統(tǒng)的軟件要具有很好的可靠性和兼容性。監(jiān)控中心的軟件系統(tǒng)主要由通信子模塊、數(shù) 據(jù)庫子模塊和主界面模塊三部分組成。圖3是本發(fā)明中無線傳感器節(jié)點框圖。圖3中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在設(shè)計上，要 求節(jié)點硬件成本較低、必須低能耗、必須支持多跳的路由協(xié)議。IEEE802. 15. 4/ZigBee協(xié) 議充分考慮了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求，具有設(shè)備省電、通信可靠、網(wǎng)絡(luò)自組織、自愈能 力強、成本低廉、網(wǎng)絡(luò)容量大、網(wǎng)絡(luò)安全等特點。由這些基本要求，進行了支持802.15.4/ ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件設(shè)計。本設(shè)計中，選用的無線通信芯片是 CC2430,單片機是C8051。溫度、濕度、糧食水分、霉變、蟲害等5個糧情監(jiān)測傳感器接收到 多路糧情參數(shù)信號。經(jīng)模擬多路復(fù)接器21，變?yōu)橐宦份敵?，再?jīng)信號調(diào)理電路22將傳感的 微弱信號放大，經(jīng)模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器23后變成數(shù)字信號，經(jīng)單片機25處理，分別將處理的 數(shù)據(jù)送入通信模塊(CC2430)，CC2430模塊內(nèi)部固化ZigBee協(xié)議，將監(jiān)測的數(shù)據(jù)發(fā)射出去。圖4是本發(fā)明中網(wǎng)關(guān)節(jié)點框圖。圖4中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點的處理能力、存儲能力和通信能力比較強，它一方面通過CC2430模塊34與傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)相連接，另一方面通過GPRS通 信模塊36與Internet4外部網(wǎng)絡(luò)連接。實現(xiàn)兩種協(xié)議直接的轉(zhuǎn)換，發(fā)布監(jiān)測中心的監(jiān)測任 務(wù)，把收集的數(shù)據(jù)發(fā)送到與Internet網(wǎng)絡(luò)相連的監(jiān)測中心。網(wǎng)關(guān)節(jié)點主要由射頻收發(fā)模 塊、中央處理器、存儲器、GPRS通信模塊四部分組成。網(wǎng)關(guān)節(jié)點主要作用接收來自節(jié)點的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行校正、融合等處 理，然后發(fā)給監(jiān)測中心；對于監(jiān)控中心所發(fā)的指令進行相應(yīng)的處理。接收數(shù)據(jù)部分，還是 CC2430無線收發(fā)芯片，可以統(tǒng)一傳輸協(xié)議，保證傳輸?shù)目煽啃裕挥捎谶€要進行數(shù)據(jù)處理，匯 聚節(jié)點就不附加傳感器，以提高處理器對數(shù)據(jù)處理的能力，同樣采用C8051系列單片機； 監(jiān)測中心遠離監(jiān)測點，如果采用專用線傳輸方式在實際應(yīng)用中成本較高，采用現(xiàn)有的GPRS 網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸，由于其按流量計費，運行成本比較低。采用西門子公司的 MC55GPRS模塊來設(shè)計實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸。MC55GPRS模塊內(nèi)嵌的TCP/IP協(xié)議，大大降低 了設(shè)計的難度，同時也提高了微處理器處理其它數(shù)據(jù)的能力。它一方面通過CC2430與傳感 器網(wǎng)絡(luò)相連接，另一方面通過GPRS通信模塊與Internet外部網(wǎng)絡(luò)連接。本發(fā)明成本低、可靠性好，基于GPRS的無線傳感器網(wǎng)關(guān)節(jié)點能夠使獲得監(jiān)測數(shù)據(jù) 實時傳輸，同時滿足低功耗的要求。本發(fā)明的多參數(shù)糧情監(jiān)控系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種糧食存 儲倉庫中。
權(quán)利要求
1.一種糧庫糧情無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括無線傳感器節(jié)點 (1)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(2)、GPRS網(wǎng)絡(luò)(3)、Internet (4)和監(jiān)控中心下位機(5)，用來采集糧庫糧 情參數(shù)的一組無線傳感器節(jié)點(1)通過一組網(wǎng)關(guān)節(jié)點(2)與GPRS網(wǎng)絡(luò)(3)連接；GPRS網(wǎng)絡(luò) (3)通過Internet (4)與監(jiān)控中心下位機(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糧庫糧情無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于一組無線 傳感器節(jié)點(1)中的傳感器同時并行輸入，并經(jīng)模擬多路復(fù)接器(21)改為串行輸出，經(jīng)信 號調(diào)理電路(22)，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換(23)進入數(shù)據(jù)處理模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糧庫糧情無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于糧庫糧情 參數(shù)包括糧倉內(nèi)部的溫度、濕度、糧食的水分、霉變、蟲害信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種糧庫糧情無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括無線傳感器節(jié)點、網(wǎng)關(guān)節(jié)點、GPRS網(wǎng)絡(luò)、Internet和監(jiān)控中心下位機，用來采集糧庫糧情參數(shù)的一組無線傳感器節(jié)點通過一組網(wǎng)關(guān)節(jié)點與GPRS網(wǎng)絡(luò)連接；GPRS網(wǎng)絡(luò)通過Internet與監(jiān)控中心下位機連接。本發(fā)明是一種基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)多參數(shù)監(jiān)測，可實時監(jiān)測糧倉內(nèi)部的溫度、濕度、糧食的水分、霉變與蟲害等糧情信息；并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)絡(luò)連接，成本低，可靠性高，適用于各種糧食存儲倉庫中。
文檔編號H04W84/18GK102004479SQ20101054766
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者伍之昂, 吳明贊, 曹杰, 李秀怡 申請人:南京理工大學, 南京財經(jīng)大學