专利名称：一种便携式无线粮情综合检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于粮情检测领域，具体涉及一种便携式无线粮情综合检测系统。
背景技术：
粮情检测过程是把粮情传感器所感应到粮堆内的温湿度变化情况，通过传输部件 反映到主控机房的计算机上，使库房保管人员可以随时观察到粮堆内的粮情变化，以便采 取及时相应的处理措施，确保储粮的安全。作为储粮系统中的一个分支系统，粮情检测系统 是粮情分析和控制的基础。因此检测到的数据是否准确、能否稳定地传输给测控主机，是系 统有效运行的关键所在。目前，国内绝大部分粮库采用粮情检测系统是以温度、湿度等数字化粮情传感器 的应用为典型特征的系统，其检测指标逐渐增多，传感器节点逐渐朝多功能集成化方向发 展，粮库内信号全以数字量形式传输，采用CAN总线、RS485总线等先进通信方式，小型数 字化粮情测控网络逐渐形成，开始采用WINDOWS操作系统，软件功能更加完善，信息化程度更高。但传统粮情检测系统采用有线方式来传输温湿度数据，数据传输需要布控电缆， 通过有线方式传输到后台进行处理应用，而且传输距离在500米之内。实际使用中，几百 根电缆形成了一个巨型网络系统。图1示出的是当前运用较多的自动化监测系统，这是一 种有线连接，即每一个传感器由一根电缆连接到数据采集器上。这种传输可归结存在以下 缺点电缆覆盖范围大，受各类因素干扰，且线路容易遭受机械损坏；信号电缆穿越仓房墙 体，仓房的气密性受影响；由于仓内电缆与外部电缆的有线连接，易遭受雷电冲击损坏；有 线连接存在大量电缆接头，受熏蒸气体腐蚀后故障频发，降低系统可靠性和维护性，安装强 度大；大量电缆埋设工作需要事先编号设置，难以临时增加测量点；在粮食轮换倒仓时拆 除电缆的工作量大，且损坏率较高。另外，一般的温湿度检测装置只能够测量仓房空间的粮 情，无法深入粮堆内部测量。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种便携式无线粮情综合检测系统，以解决现有粮情检 测系统采用有线方式所带来的问题。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种便携式无线粮情综合检测 系统，该系统包括至少一个粮仓数据采集单元，每个粮仓数据采集单元对应设置在各粮仓 内，每个粮仓数据采集单元均通过无线通讯模块与一个相应的无线分机无线连接；各无线 分机通过数传电台与便携式控制中心无线连接。所述各粮仓数据采集单元均包括一个数据处理器和与相应无线分机连接的无线 通讯模块及各测量端点设置的温度传感器、湿度传感器，所述数据处理器的控制端与所述 温度传感器、湿度传感器的信号输出端控制连接。所述各无线分机包括分机处理器和与相应粮仓数据采集单元连接的无线通讯模
3块和与控制中心连接的数传电台。所述便携式控制中心包括总控制器及其液晶显示模块和与无线分机连接的数传 电台。所述无线通讯模块采用CCllOO无线数传模块。 本实用新型的无线粮情综合检测系统采用无线通讯模块和数传电台，仓内的粮情 数据信息实现了无线传递，提高了系统的可靠性和维护性，同时也降低工人劳动强度和电 缆的损坏率；而且，无线传输不受网络布局限制，可扩展性增强，安装、调试极为方便，使故 障率大大下降。另外，便携控制中心设置液晶显示模块，使操作更为直观方便。
图1是现有粮仓粮情综合检测系统的示意图；图2是本实用新型粮仓粮情综合检测系统的结构示意图；图3是本实用新型粮仓粮情综合检测系统的原理图；图4是本实用新型粮仓数据采集单元电路模块结构原理图；图5是本实用新型无线分机的电路模块结构原理图。
具体实施方式
如图2 图3所示为本实用新型粮仓粮情综合检测系统一个实施方式的结构原 理图，由图可知，该系统包括粮仓数据采集单元、无线分机和便携控制中心。粮仓数据采集 单元包括各测量端点设置的温度传感器、湿度传感器和数据处理器，传感器设置在粮仓内， 负责检测温度和湿度的粮情信息；数据处理器可以设置在粮堆内，也可以设置在粮堆外面， 和温、湿度传感器电缆直接相连，收集来自传感器的信号；经处理后通过无线通讯模块—— CCllOO无线数传模块发送到无线分机；无线分机对其处理后的温湿度数据通过电台传送 到便携式控制中心。本实施例中分别采用AVR单片机、ARM7和ARMlO作为测量端点粮仓数 据采集单元、无线分机和便携式控制中心的核心处理芯片，具有功耗低、处理速度快、存储 节点数据多等优点。仓内粮仓数据采集单元的测量端点按照传感器的分布标准进行布置，每个端点用 ID标识，整个粮仓形成一个分布式的无线传感器网络。无线测量端点的AVR单片机实现了 超低功耗，使用一节3. 6V锂电池，采用升压及稳压模块，使电池工作电压范围较宽，可以从 0. 8V 3. 6V稳定到3. 3V，能够充分用完电池的所有电能；另外，在通信机制上采用工作期 与休眠期相配合，主机远程唤醒功能，实现了极低功耗的目的，经过计算和试机，一节新电 池可以使无线测量端点连续工作4年左右。本实用新型涉及的无线传输方式采用了当前先进的无线传感器网络技术。每个无 线测量端点具有唯一的编码，即ID号，内置无线发射模块，发射模块通过指令对传感器所 采集的数据进行查询，所测得的数据进行压缩编码后与ID号共同转化为某一频率的信号 发送出去。基于CCllOO芯片的无线数传模块系统，实现了仓内检测端点和仓外分机间的可 靠通信，通信距离超过300米。采用可靠的无线抗干扰措施不同仓内所用频段不同，以防 相互干扰。粮仓间距一般较近，各个仓内均采用无线通信，为了避免各个仓内无线通信相互干扰，使在433MHz附近划分80个波段，仓外使用同一个波段，这样使各个仓之间避免了 相互干扰，同时解决了仓内与仓外无线通信的相互干扰，使系统通信机制可靠稳定。无线分机接收数据后，解压缩编码后便获得数据和ID号。一个无线分机可同时接 收多个无线测量端点发来的数据，即每个仓房设置一个无线分机，按一定的安装方式布置 多根测温电缆，无线测量端点安装在测温电缆的顶端，根据需要在测温电缆上布置测量点。 无线测量端点查询温湿度信息后发射数据，无线分机接收解析后输送到便携式控制中心， 为下一步的粮情分析和控制工作做准备。无线分机通过数传电台将数据输送到便携式控制中心，即无线分机和数传电台相 连，数传电台通过无线通信将数据传递至控制中心，这种传输方式使整个系统实现了仓内 和仓外的无线连接，通信距离超过3公里。如图4所示为本实用新型粮仓数据采集单元的电路模块结构原理图，粮仓数据采 集单元的单片机的信号输入端与温度传感器和湿度传感器的信号输出端控制连接，控制输 出端通过无线传输模块与无线分机连接，设置升压稳压及低压检测模块，增加了系统运行 的稳定性、可靠性和运行时间。单片机将采集到的粮堆内或粮仓内其它位置的温湿度数据 进行处理，经串行通讯线传输到无线数传模块，无线数传模块对温湿度数据进行编码调制 后经天线发送至无线分机。如图5所示为本实用新型无线分机的电路模块结构原理图，以ARM7为核心处理芯 片，采用了光电隔离、防雷管等措施，增加系统防雷击性能，可扩展连接LCD、键盘、拨码开关 和工作指示等一些外围设备。无线分机通过天线接收无线测量端点发来的信号，经无线数 传模块解调解码后通过串行通讯线传输到ARM7，ARM7对其处理后将温湿度数据传送到控 制中心。便携控制中心由ARM处理器、存储器、液晶显示模块和无线通信模块构成。ARM处 理器具有低功耗、高性能和外围接口丰富等优点，并且可以移植嵌入式实时操作系统，实现 多任务调度，分析、处理和显示粮情信息。便携式控制中心接收到数据通信层转发的数据，根据源分机地址、源无线测量端 点地址对温湿度数据进行粮仓和测温点的定位；将数据交给数据处理模块处理、储存。除了粮情检测以外，便携式控制中心还具有粮情分析和联网、打印等功能。本实用新型将无线通信技术用于粮仓内对粮情的检测上，仓内的数据移动由原来 的使用连接电缆的有线方式改为无线方式，即通过无线数传模块之间的相互传递来实现， 并采用了多频段技术，因此无线传输提高了系统的可靠性和维护性，同时也降低了工人劳 动强度和电缆的损坏率。
权利要求一种便携式无线粮情综合检测系统，其特征在于该系统包括至少一个粮仓数据采集单元，每个粮仓数据采集单元对应设置在各粮仓内，每个粮仓数据采集单元均通过无线通讯模块与一个相应的无线分机无线连接；各无线分机通过数传电台与便携控制中心无线连接。
2.根据权利要求1所述的便携式无线粮情综合检测系统，其特征在于所述各粮仓数 据采集单元均包括一个数据处理器和与相应无线分机连接的无线通讯模块及各测量端点 设置的温度传感器、湿度传感器，所述数据处理器的控制端与所述温度传感器、湿度传感器 的信号输出端控制连接。
3.根据权利要求1或2所述的便携式无线粮情综合检测系统，其特征在于所述各无 线分机包括分机处理器和与相应粮仓数据采集单元连接的无线通讯模块和与便携控制中 心连接的数传电台。
4.根据权利要求3所述的便携式无线粮情综合检测系统，其特征在于所述便携式控 制中心包括总控制器及其液晶显示模块和与无线分机连接的数传电台。
5.根据权利要求4所述的便携式无线粮情综合检测系统，其特征在于所述无线通 讯模块采用CCllOO无线数传模块。
专利摘要本实用新型涉及一种便携式无线粮情综合检测系统，该系统包括至少一个粮仓数据采集单元，每个粮仓数据采集单元对应设置在各粮仓内，每个粮仓数据采集单元均通过无线通讯模块与一个相应的无线分机无线连接；各无线分机通过数传电台与便携控制中心无线连接。本实用新型的无线粮情综合检测系统采用无线通讯模块和数传电台，仓内的粮情数据信息实现了无线传递，提高了系统的可靠性和维护性，同时也降低了工人劳动强度和电缆的损坏率；而且，无线传输不受网络布局限制，可扩展性增强，安装、调试极为方便，使故障率大大下降。
文档编号G08C17/02GK201732468SQ20102026288
公开日2011年2月2日 申请日期2010年7月19日 优先权日2010年7月19日
发明者张庆辉, 张强, 张德贤, 杨红卫, 甄彤, 金广锋 申请人:河南工业大学