基于IEEE802.15.4无线粮食仓储测控系统的研究与应用

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粮食安全问题是关系到我国新时期经济社会健康全面发展和社会稳定的关键问题。而粮食在储藏环节中的损失是影响粮食安全的重要因素之一。为减少粮食储藏过程中的损失,保障粮食的品质,必须建立粮情监控系统以及时准确地掌握粮食储藏过程中各种物理参数,如粮食的温度、含水量以及粮仓温度、湿度等变化情况,并作出相应处理。由于无线网络能够提供更大的灵活性、流动性。将无线网络技术应用于粮食监控系统已成为一种趋势。本文设计了基于IEEE802.15.4和LabVIEW监控软件的仓储粮情检测系统,实现了用户能够随时随地监控粮食温湿度的目的。本课题设计的基于新型ZigBee模块、IEEE802.15.4c无线传输协议与LabVIEW的粮情应用系统分为测控节点、通信系统和上位机监控界面三部分。测控节点采用Atmega1281单片机作为主控制器,AT86RF212作为无线数据收发器件,实现了数据采集、传输和通风控制等功能。其中,数据采集主要包括温度、湿度的采集,分别通过温度传感器DS18B20、温湿度传感器SHT75实现;通风控制则通过继电器控制风机的启动和停止,通过通风降温除湿实现粮食的安全储藏。通信系统基于IEEE802.15.4c开发,在分析IEEE802.15.4和ZigBee协议的基础上,深入理解ZigBee技术的特性,组建了星形网实现无线传输数据,发送控制命令。使用LabVIEW软件编写的上位机粮情监控界面,可用通过USB/串口转换器与网络协调器通信,实现了整个监测网络系统设置、粮库的状态采集,显示,查询,存储、数据处理、与人工气候室PLC通信、通风控制。实验证明,基于IEEE802.15.4无线通信技术与LabVIEW的粮情测控系统完全可以满足检测粮仓现场环境参数与粮食参数的需求,为今后向实际大型粮仓的应用提供了探索。
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