專利名稱：無線傳感網絡糧倉糧情監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是無線傳感網絡糧倉糧情監測系統技術領域，尤其是利用嵌入式平臺架構無線網絡在PC機或移動終端上進行糧倉溫濕度采集數據監測系統，并可實現監測數據的動態顯示、管理、發布和控制.
背景技術：
目前，在糧食儲存中，為了能及時改善糧食儲存環境從而提高糧食儲存質量，建立完善的儲備調節體系是必不可少的。自20世紀70年代開始對糧食儲存環境就開始采用電子技術檢測糧食溫度，初期是以銅電阻、熱敏電作為溫度傳感器，隨著電子器件制造術的發展，出現了數控糧溫巡檢系統。80年代開始單片機的出現給糧情檢測技術提供有利條件， 出現采用單片機控制智能傳感器通過總線組成有線糧情測控系統，檢測數據在VB、VC或 Delphi開發的軟件中體現以提供管理者綜合決策。隨著計算機、嵌入式ARM技術和通訊技術的不斷發展，用戶可通過htemet瀏覽器對基于嵌入式TOB的設備進行遠程訪問和配置， 讓設備利用WEB內容來報告采集數據、工作狀態，實現對嵌入式WEB設備的遠程監控，又進一步促進了糧倉糧情檢測技術的發展，基于無線傳感網絡的糧情監測系統大量涌現。無線傳感網絡的引入避免了布線時出現⑴工程浩大費用高；(2)線路一旦固定，難以改動，系統靈活性差；(3)系統容易損壞等問題，目前已成為眾多國家實現糧情監控系統的研究熱點。但很多無線傳感糧情檢測系統都把重心放在溫濕度的監測上，并未對無線傳感節點的部署策略進行深入研究，而且對溫濕度采集模塊的功耗問題也考慮不多。
發明內容
本發明的目的由此產生，提出一種無線傳感網絡糧倉糧情監測系統。通過采用數字式溫濕度采集模塊，減少模擬傳感器易受干擾、電路復雜等問題，同時減小體積降低功耗；采用多點工作站無線接力傳輸數據，減少布線成本同時維護簡單部署靈活；構建WEB嵌入式服務器可實現桌面和移動終端多模式自由訪問糧情檢測信息實現有效控制，以提高對糧倉實際信息的準確、動態監控。本發明實現上述目的采取的技術方案是一種無線傳感網絡糧倉糧情監測系統包括建立糧倉溫濕度采集數據——由溫濕度采集模塊DHTll采集糧倉溫濕度數據并將數據信息串行傳輸給單片機STC15L104，單片機STC15L104對接收的數據信息進行存儲和處理后， 由無線模塊NRF24L01將數據發送給中轉網絡節點站，實現數據無線接收、存儲和發射；中轉網絡節點站部署——由STC15V204EA(宏晶單片機)、無線模塊NRFMlO和嵌入式平臺組成中轉網絡路由節點站，采用雙控制器實現采集端數據無線接收和向接收端無線發送數據的分離，有效地解決中轉數據量龐大無線傳輸速度降低的問題，高效地將多個采集模塊發送來的數據信息整合并快速發送給無線數據終端；無線接收終端的檢測——以PC機、無線收發模塊和通訊電路組成無線接收終端， 實現桌面和移動終端多模式自由訪問糧情檢測信息的有效控制，提高對糧倉實際信息的準確、動態監控。本發明所述的單片機STC15L104為無線傳感網絡核心處理器，靜態功耗大約 210麗左右；溫濕度采集模塊DHTll電壓3V，平均電流0. 5MA，功耗大約1.5MA;網絡收發模塊NRFMLO1，發射模式電流11. 3MA,電壓3V左右，功耗大約60MW，采集模塊最大功率約 270MW。本發明采集模塊整體供電電壓為3. 6V左右，可以采用紐扣電池供電，整個采集模塊體積小且可獨立運行極易實現多點設置；一個糧倉或者多個糧倉采集模塊獲得的數據可同時動態發射給指定領近網絡節點站，實現數據無線接收、存儲和發射，這里采用較強功能單片機控制大功率無線模塊實現，最終將多個網絡節點站的數據統一發射給主控模塊實現無線糧倉糧情測控統，主控模塊主要由PC機、監視器、接口電路及控制軟件等組成。本發明專利通過降低溫濕度采集模塊的功耗，實現糧倉糧情的多點數據采集以提高對糧倉實際信息的準確、動態監控，通過無線傳感網絡進行數據傳輸時重點研究中轉節點站、協調站點和采集模塊等的科學部署問題，以實現最優的網絡配置模式，而且選用的器件均比較穩定、通用，能夠很方便對系統進行部署和升級，系統模型如圖4所示。
圖1為本發明溫濕度采集模塊電路圖；圖2為本發明中轉網絡節點站電路圖；圖3為本發明無線接收終端電路圖；圖4為本發明無線傳感網絡糧倉糧情檢測系統。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明專利進一步說明，但是本發明不局限以下實施例。本實施例所述的無線傳感網絡糧倉糧情監測系統包括溫濕度采集模塊，中轉網絡節點站部署和無線接收終端檢測模塊。圖1所示為溫濕度采集模塊電路圖，Ul為DHTll溫濕度采集模塊，其靈敏度高且價格便宜，用于采集數據并將數據串行傳輸給單片機；U2為 STC15L104單片機，用于接收和處理采集到的數據，其采用8個引腳的小型MCU既節省了模塊面積，也降低了采集模塊的功率，同時提供無線模塊的初始化操作，驅動riRF24L01無線模塊將數據發送給中轉網絡節點站；U3為nRFMLOl無線模塊，其傳送可視距離20m左右， 適合糧庫中的多點傳輸。整個采集模塊最大功率達毫瓦級且價格經濟，對糧情檢測點部署十分方便。圖2所示為中轉網絡節點站，其中D1-D6 為對應頻道信號指示燈，當該通道有信號時，指示燈亮，每一頻道可以接收若干采集無線模塊發射的數據信息，可以通過不同組合方式實現多點數據接收；R1-R6 指示燈保護電阻；Ul為單片機A，用于驅動nRFMLOl，利用其多通道的性質，接收來自多點采集模塊的溫濕度數據，并將數據通過串口傳輸給單片機 B ;U2為單片機B，用于接收單片機A發送的數據，驅動nRFMOl無線模塊將收到的數據發送給終端；U3為NRFMOl無線模塊，由單片機B驅動、配置，用于發送單片機B接收到的無線數據給終端U4 為NRFML01，由單片機A驅動，通過六個頻道接收來自采集模塊的溫濕度數據。監測網節點模塊采用了雙MCU的獨特設計，將數據的接收整合，Ul和nRFMLOl無線模塊組成接收單元，負責對采集模塊數據的接收，U2和NRFMOl組成發射單元，負責將多個采集模塊發送給中轉網絡節點站的數據整合發送給無線數據終端，處理發送分成了兩個互相獨立的部分，發送與接收可不互相干擾的情況下，同時進行，提高了整個系統的速度，接收端利用NRF24L01無線模塊的多通道性質，接收來自多點的采集數據，發射端利用NRFMOl無線模塊傳輸距離較遠的特點，提高系統的實用性。中轉網絡節點站因采用獨立收發模式，故如果距離過遠的時候可以采用接收和發送分離，接收端部署在糧倉內經過有線發出數據， 發送端集成到無線接受終端，這樣解決遠距離的數據傳輸問題。反之，可以作為中轉網絡節點站實現無線網絡數據傳輸，靈活性很大。 圖3所示為無線接收終端電路圖，Ul作為接收終端電路的控制處理器，驅動無線模塊接收數據，并將數據通過串口傳輸給計算機；U3 :MAX232芯片，用于將單片機串口發出的TTL信號，轉化為計算機可識別的RS232信號；U4為nRFMOl無線模塊，用于接收來自監測網節點的數據。無線接收終端配合C#實現的信息管理界面和相應的數據庫，隨時接收各個數據采集模塊的溫濕度數據并設計報警方式，控制人員能夠及時依據糧倉糧情數據實現相應的處理，最終實現無人糧倉糧情檢測系統。
權利要求
1.一種無線傳感網絡糧倉糧情監測系統，其特征是建立糧倉溫濕度采集數據——由小功率溫濕度采集模塊(DHTll)采集糧倉溫濕度數據并將數據信息串行傳輸給低功耗的單片機(STC15L104)，單片機(STC15L104)對接收的數據信息進行存儲和處理后，由無線模塊(NRFML01)將數據發送給中轉網絡節點站，實現數據采集、存儲和無線發射；中轉網絡節點站部署——由單片機(STC15V204EA)、無線模塊(NRF2410)和嵌入式平臺組成中轉網絡路由節點站，采用雙控制器實現采集端數據無線接收和向接收端無線發送數據的分離，解決中轉數據量龐大無線傳輸速度降低的問題，將多個采集模塊發送來的數據信息整合并快速發送給無線數據終端；無線接收終端的檢測——以PC機或移動終端設備、無線收發模塊和通訊電路組成無線接收終端，實現通過嵌入式移動終端或桌面多模式自由訪問糧情檢測信息進行有效控制， 提高對糧倉糧情的實際信息進行方便快捷地控制效率。
2.根據權利要求1所述的無線傳感網絡糧倉糧情監測系統，其特征是所述的單片機 (STC15L104)為8個引腳的微控制器；
3.根據權利要求1所述的無線傳感網絡糧倉糧情監測系統，其特征是所述的中轉網絡節點站模塊采用了雙控制器模式，單片機(Ul)和無線模塊(nRFMLOl)組成接收單元，負責對采集模塊數據的接收，單片機(似)和無線模塊(NRFMOl)組成發射單元，負責將多個采集模塊發送給中轉網絡節點站的數據整合發送給無線數據終端，處理、發送分成了兩個互相獨立的部分。
4.根據權利要求1所述的無線傳感網絡糧倉糧情監測系統，其特征是所述的中轉網絡節點站采用獨立收發模式。
5.根據權利要求1所述的無線傳感網絡糧倉糧情監測系統，其特征是所述的中轉網絡節點站采用接收和發送分離模式，接收端部署在糧倉內經過有線發出數據，發送端集成到無線接受終端。
6.根據權利要求1所述的無線傳感網絡糧倉糧情監測系統，其特征是所述的單片機 (STC15L104)為無線傳感網絡核心處理器，靜態功耗一般為60MW-100MW。
7.根據權利要求1所述的無線傳感網絡糧倉糧情監測系統，其特征是所述的溫濕度采集模塊(DHTll)電壓3V，平均電流0. 5MA，功耗1-2MW。
8.根據權利要求1所述的無線傳感網絡糧倉糧情監測系統，其特征是所述的網絡收發模塊(NRFML01)發射模式電流11. 3MA,電壓3V，一般功耗30MW-60MW。
9.根據權利要求1所述的無線傳感網絡糧倉糧情監測系統，其特征是所述的主控模塊主要包括PC機、監視器、接口電路及負責糧情信息管理的客戶端應用軟件。
全文摘要
本發明公開的無線傳感網絡糧倉糧情監測系統包括建立糧倉溫濕度采集數據——由小功率溫濕度采集模塊采集糧倉溫濕度數據并將數據信息傳輸給單片機，單片機對接收的數據信息進行存儲和處理后，由無線模塊送給中轉網絡節點站；中轉網絡節點站部署——采用雙控制器實現采集端數據無線接收和向接收端無線發送數據的分離，解決中轉數據量龐大無線傳輸速度降低的問題，將多個采集模塊發送來的數據信息整合并快速發送給無線數據終端；無線接收終端的檢測——以PC機或移動終端設備、無線收發模塊和通訊電路組成無線接收終端，實現通過嵌入式移動終端或桌面多模式自由訪問糧情檢測信息進行有效控制，提高對糧倉糧情的實際信息進行方便快捷地控制效率。
文檔編號G08C17/02GK102419192SQ20111022794
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月4日 優先權日2011年8月4日
發明者刁文廣, 張煥龍, 李蒙, 葛玻, 陳薈慧, 高翔 申請人:洛陽理工學院