基于无线传感器网络的粮仓环境监测系统设计
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２１ ０ ０年 ９月
农 机 化 研 究
第 ９期
基 于 无 线 传 感 器 网 络 的 粮 仓 环 境 监 测 系 统 设 计
陈 爽 ，王 军 ，韩 树人
（ 西 理工 大 学 机 电工 程 学 院 ，江 西 赣 州 ３ １ ０ 江 ４ ０ ０） 摘 要 ： 为 实 现粮 仓 环境 中温 湿度 检 测 的需 求 ， 采用 Ｓｍ ｌｉＩ ｉｐｉ Ｔ 协议 构 建 了一 个 低成 本 的无 线 粮 情 监测 网络 。 以 ｃ
若 要增 加 系统 功 能 ， 想 要 增 加 入 侵 检 测 功 能 ， 时 如 这
匝
点 …
… “
需要增加人体红外传感器 ， 可以通过剩下的 ｌＯ 口来 Ｚ 扩展。图 ２ 出了传感器节点 的电路原理 图及外 围 给
器 件 的连接 方式 。
传感器 肖点
ห้องสมุดไป่ตู้
传感嚣 １点
图 ｌ 系统 总 体结 构 图
无线 单 片机 Ｃ １ ０和数 字 温 湿度 传感 器 Ｓ Ｔ 建 了传 感 器 节 点 ， 用 带 Ｕ Ｂ接 口的无 线 单 片机 Ｃ １ １作 Ｃ １ １ Ｈ１ １构 采 Ｓ Ｃ １ ｌ
为主机 ， 并对 系 统 的硬 件 结 构及 温 湿度 采 集方 法 进 行 了介 绍 ， 对无 线 通 信协 议 进 行 了 分 析 。经 测 试 试 验 表 明 ， 系 统 运 行 稳定 。 关键词 ：无线通信 ； 通用 串行总线（ Ｓ ； 粮情 ； 驱动程 序 Ｕ Ｂ）
为 ２ ０～３ ６ 集 成 了 Ｃ １ Ｆ收 发 器 、 强 型 ． ． Ｖ， Ｃ１０ Ｒ １ 增
序本文不进 行介绍 ， “ 如 传输开 始时序 ” 测 量时序 ” “ “ 接 复 位 时 序 ” ， 参 考 其 数 据 手册 。单 片 机 对 连 等 可 Ｓ Ｔ 的数据采集按照 以下 的步骤进行 ： 初始化 端 Ｈ１ １ ① 口； ②复位连接 ； ③测量并获得湿度和温度数值 ； 计 ④ 算湿度和温度实际值 ； ⑤计算露点 。下文给出部分采
收 稿 日期 ：２０ ０９—１ —１ １ ６
基金项 目：教 育部科学技术研究重点项 目（ ０ ０７ ； ２ ６７ ） 江西省教育厅基金
项 目（ ０６ ９ ） ２０ １ １
作者简介 ：陈 通讯作者 ：王
爽（ ９ ６～） 女 ， 宁锦州人 ， 师 ， １７ ， 辽 讲 硕士研 究生 ， Ｅ— （ 军（ ９ ９一）男 ， １７ ， 辽宁本溪 人， 讲师， 士研究生。 硕
ｍａ ）ｉｚ ｏ０ ２ １６ ｃｍ。 ｉ ｌ ｉ ２０ ＠ ２ ．ｏ ｌ ｕｍ
图 ２ 传 感 器 节 点 电 路原 理 图
Ｃ １ ｌ 片是 Ｔ 公 司 的一 款 低 功 耗 Ｒ （ 频 ） Ｃ １０芯 Ｉ Ｆ射
２１ ０ ０年 ９月
农 机 化 研 究
第 ９期
ＳＣ 片上系统 ） 决方案 。Ｃ １ １ ｏ（ 解 Ｃ １０芯片 的工作 电压
２ 传感器节点的设计 与实现
２ １ 传 感器节 点 ．
１ 系统结构
粮 仓环 境 监 测 系 统 是 采 用 Ｓ ｌｉＩ通 讯 协 议 、 ｉ ｉＴ ｍｐｃ
由多个 传感 器 采 集 节 点 和 １个 主机 节 点 构 成 的分 布
传 感器 节 点 主要采 集 粮 仓 环 境 的 温 湿度 ， 由数 字
式温 湿 度 传 感 器 Ｓ Ｔ １和 Ｃ １１ 单 片 机 构 成。 Ｈ １ Ｃ １０ Ｓ Ｔ １占用 Ｃ １ １ Ｈ１ Ｃ １ ０的 两 个 ＩＯ接 口 Ｐ ． ／ Ｏ ０和 Ｐ ． 。 Ｏ １
式 多点 无 线 温 湿 度 采 集 系 统 ¨ 。 系 统 的总 体 结 构 如 ］
图 ｌ 示。 所
中继 站 。
护成本 高 、 系统可 扩 展 性 和移 动性 能 差 等 缺 陷 。本 文
采用低成本的无线传感器网络协议 ， 构建 了一个简单
易行 的无 线 温 、 度 检 测 网 络 ， 湿 可对 粮 仓 环 境 进 行 长 期 监测 ， 将现 场 参 数 以及 警 报 信 息 传 输 至 Ｐ ｃ机 或 管 理者 携带 的 Ｐ Ａ（ 人数 字助 理 ） Ｄ 个 等移 动终 端 ， 作 人 操 员 可 以 即时地 掌 握各 监 测点 的环 境 状 态 ， 以便 在 粮 仓 环 境 出现 异常 时 采取 最佳 的行 动 策略 。
（ ａｇ ｘｅｄｒ） Ｒ ｎｅＥ ｔ ｅｓ 。在 本 网络 中 ， 机 节 点 作 为 接 入 ｎ 主 点 ， 感 器节 点作 为 终 端设 备 ， 传 当系统 需 要 扩 展 时 ， 可 以使 用 中继 节点 （ 用 Ａ 使 Ｐ或 Ｒ ） Ｅ 来扩 展 网络 。此 时 ， 中继设 备 不对 网络进 行 路 由管 理 ， 作 为 数据 收 发 的 只
本系统中， 传感器节点采集环境温湿度数据并通
过 Ｓ ｌｉＩ通讯 协 议 将 数 据 上 传 到 主 机 节 点 ； 机 ｉ ｉＴ ｍｐｃ 主 节 点转 发 Ｐ ｃ机 下 达 的 命 令 ， 总各 传 感 器 节 点 采 集 汇 到 的温 、 湿度 数 据 ； 终采 集 到 的数 据可 在 Ｐ 最 ｃ机 上 进 行 存储 、 显示及 打 印等操 作 。
湿度 ， 粮食 储存 过 程 中的 安 全性 有 重 要 的 意 义 。 目 对 前我 国 大部 分 粮 仓 环 境 监 控 系统 存 在 着 有 线 接 人 维
在 Ｓ ｐｃ ！ ｉ ｌ ｉ 网络 中有 ３种设 备 ： ｍ ｉＴ 终端设备 （ ｎ Ｅｄ Ｄ ｖ ｅ） 接 入 点 （ ｃｅ ｏ ｔ） 范 围扩 展 设 备 ｅｉ ｓ 、 ｃ Ａ ｃｓ Ｐｉ ｓ 和 ｓ ｎ
中 图分 类 号 ：Ｓ ３ Ｐ ３ ． ２７ Ｔ ７２ １ 文 献标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ １ ８ ２ １ ） ９－ １ ０— ４ ０ ３— ８ Ｘ（０ ０ ０ ０ Ｏ ０
０ 引言
在粮 食 的存储 过 程 中 ， 仓 内的 温湿 度 是 影 响 粮 粮 食存 储 质量 的重 要指 标 ， 动态 监 测 和 控 制粮 库 内 的温
农 机 化 研 究
第 ９期
基 于 无 线 传 感 器 网 络 的 粮 仓 环 境 监 测 系 统 设 计
陈 爽 ，王 军 ，韩 树人
（ 西 理工 大 学 机 电工 程 学 院 ，江 西 赣 州 ３ １ ０ 江 ４ ０ ０） 摘 要 ： 为 实 现粮 仓 环境 中温 湿度 检 测 的需 求 ， 采用 Ｓｍ ｌｉＩ ｉｐｉ Ｔ 协议 构 建 了一 个 低成 本 的无 线 粮 情 监测 网络 。 以 ｃ
若 要增 加 系统 功 能 ， 想 要 增 加 入 侵 检 测 功 能 ， 时 如 这
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点 …
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需要增加人体红外传感器 ， 可以通过剩下的 ｌＯ 口来 Ｚ 扩展。图 ２ 出了传感器节点 的电路原理 图及外 围 给
器 件 的连接 方式 。
传感器 肖点
ห้องสมุดไป่ตู้
传感嚣 １点
图 ｌ 系统 总 体结 构 图
无线 单 片机 Ｃ １ ０和数 字 温 湿度 传感 器 Ｓ Ｔ 建 了传 感 器 节 点 ， 用 带 Ｕ Ｂ接 口的无 线 单 片机 Ｃ １ １作 Ｃ １ １ Ｈ１ １构 采 Ｓ Ｃ １ ｌ
为主机 ， 并对 系 统 的硬 件 结 构及 温 湿度 采 集方 法 进 行 了介 绍 ， 对无 线 通 信协 议 进 行 了 分 析 。经 测 试 试 验 表 明 ， 系 统 运 行 稳定 。 关键词 ：无线通信 ； 通用 串行总线（ Ｓ ； 粮情 ； 驱动程 序 Ｕ Ｂ）
为 ２ ０～３ ６ 集 成 了 Ｃ １ Ｆ收 发 器 、 强 型 ． ． Ｖ， Ｃ１０ Ｒ １ 增
序本文不进 行介绍 ， “ 如 传输开 始时序 ” 测 量时序 ” “ “ 接 复 位 时 序 ” ， 参 考 其 数 据 手册 。单 片 机 对 连 等 可 Ｓ Ｔ 的数据采集按照 以下 的步骤进行 ： 初始化 端 Ｈ１ １ ① 口； ②复位连接 ； ③测量并获得湿度和温度数值 ； 计 ④ 算湿度和温度实际值 ； ⑤计算露点 。下文给出部分采
收 稿 日期 ：２０ ０９—１ —１ １ ６
基金项 目：教 育部科学技术研究重点项 目（ ０ ０７ ； ２ ６７ ） 江西省教育厅基金
项 目（ ０６ ９ ） ２０ １ １
作者简介 ：陈 通讯作者 ：王
爽（ ９ ６～） 女 ， 宁锦州人 ， 师 ， １７ ， 辽 讲 硕士研 究生 ， Ｅ— （ 军（ ９ ９一）男 ， １７ ， 辽宁本溪 人， 讲师， 士研究生。 硕
ｍａ ）ｉｚ ｏ０ ２ １６ ｃｍ。 ｉ ｌ ｉ ２０ ＠ ２ ．ｏ ｌ ｕｍ
图 ２ 传 感 器 节 点 电 路原 理 图
Ｃ １ ｌ 片是 Ｔ 公 司 的一 款 低 功 耗 Ｒ （ 频 ） Ｃ １０芯 Ｉ Ｆ射
２１ ０ ０年 ９月
农 机 化 研 究
第 ９期
ＳＣ 片上系统 ） 决方案 。Ｃ １ １ ｏ（ 解 Ｃ １０芯片 的工作 电压
２ 传感器节点的设计 与实现
２ １ 传 感器节 点 ．
１ 系统结构
粮 仓环 境 监 测 系 统 是 采 用 Ｓ ｌｉＩ通 讯 协 议 、 ｉ ｉＴ ｍｐｃ
由多个 传感 器 采 集 节 点 和 １个 主机 节 点 构 成 的分 布
传 感器 节 点 主要采 集 粮 仓 环 境 的 温 湿度 ， 由数 字
式温 湿 度 传 感 器 Ｓ Ｔ １和 Ｃ １１ 单 片 机 构 成。 Ｈ １ Ｃ １０ Ｓ Ｔ １占用 Ｃ １ １ Ｈ１ Ｃ １ ０的 两 个 ＩＯ接 口 Ｐ ． ／ Ｏ ０和 Ｐ ． 。 Ｏ １
式 多点 无 线 温 湿 度 采 集 系 统 ¨ 。 系 统 的总 体 结 构 如 ］
图 ｌ 示。 所
中继 站 。
护成本 高 、 系统可 扩 展 性 和移 动性 能 差 等 缺 陷 。本 文
采用低成本的无线传感器网络协议 ， 构建 了一个简单
易行 的无 线 温 、 度 检 测 网 络 ， 湿 可对 粮 仓 环 境 进 行 长 期 监测 ， 将现 场 参 数 以及 警 报 信 息 传 输 至 Ｐ ｃ机 或 管 理者 携带 的 Ｐ Ａ（ 人数 字助 理 ） Ｄ 个 等移 动终 端 ， 作 人 操 员 可 以 即时地 掌 握各 监 测点 的环 境 状 态 ， 以便 在 粮 仓 环 境 出现 异常 时 采取 最佳 的行 动 策略 。
（ ａｇ ｘｅｄｒ） Ｒ ｎｅＥ ｔ ｅｓ 。在 本 网络 中 ， 机 节 点 作 为 接 入 ｎ 主 点 ， 感 器节 点作 为 终 端设 备 ， 传 当系统 需 要 扩 展 时 ， 可 以使 用 中继 节点 （ 用 Ａ 使 Ｐ或 Ｒ ） Ｅ 来扩 展 网络 。此 时 ， 中继设 备 不对 网络进 行 路 由管 理 ， 作 为 数据 收 发 的 只
本系统中， 传感器节点采集环境温湿度数据并通
过 Ｓ ｌｉＩ通讯 协 议 将 数 据 上 传 到 主 机 节 点 ； 机 ｉ ｉＴ ｍｐｃ 主 节 点转 发 Ｐ ｃ机 下 达 的 命 令 ， 总各 传 感 器 节 点 采 集 汇 到 的温 、 湿度 数 据 ； 终采 集 到 的数 据可 在 Ｐ 最 ｃ机 上 进 行 存储 、 显示及 打 印等操 作 。
湿度 ， 粮食 储存 过 程 中的 安 全性 有 重 要 的 意 义 。 目 对 前我 国 大部 分 粮 仓 环 境 监 控 系统 存 在 着 有 线 接 人 维
在 Ｓ ｐｃ ！ ｉ ｌ ｉ 网络 中有 ３种设 备 ： ｍ ｉＴ 终端设备 （ ｎ Ｅｄ Ｄ ｖ ｅ） 接 入 点 （ ｃｅ ｏ ｔ） 范 围扩 展 设 备 ｅｉ ｓ 、 ｃ Ａ ｃｓ Ｐｉ ｓ 和 ｓ ｎ
中 图分 类 号 ：Ｓ ３ Ｐ ３ ． ２７ Ｔ ７２ １ 文 献标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ １ ８ ２ １ ） ９－ １ ０— ４ ０ ３— ８ Ｘ（０ ０ ０ ０ Ｏ ０
０ 引言
在粮 食 的存储 过 程 中 ， 仓 内的 温湿 度 是 影 响 粮 粮 食存 储 质量 的重 要指 标 ， 动态 监 测 和 控 制粮 库 内 的温