粮食问题研究  2021年02期 40-42   出版日期:2021-03-31   ISSN:1003-2576   CN:51-1058/F
浅析无线传感器网络在粮库监测系统中的应用



  一、系统的总体设计分析

  根据相关的标准规定,在建设粮食储备库时,应当依照一定的建设标准进行,其中主要有粮仓和控制室 构成。控制室是无线传感器网络系统设计的重点,因为它是整个控制的中心。控制室的任务是给粮库发送监控命令,同时用来接 粮库里的相关信息。一般来说,为了准确检测到粮库中的相关信息,大型粮库和中型粮库需要设置多个存储仓库,这些 存储 要布置多个传感的节点。控制室可以把每一个传感节点的信息进行汇聚处理。 在设计的时候,要注意对单个粮仓内部运用一些结构来对节点进行布置。这样一来,即使其中某个传感器节点出现问题,也不会影响整个系统,避免产生大的影响 [1] 一般来说,无线传感器网络系统分为三层, 最上层 为远程服务监控中心,其主要任务是接收其它传感节点的数据,如果发现异样的情况,可以随时发布监测命令。而在系统的中间层, 设计成收集相关 数据 的子网数据,主要作用是负责与上层的通信任务。在无线传感器网络系统的最底层,主要是各种传感器的节点,负责数据的采集,并将这些数据进行传递。

  二、对通信协议进行设计

  (一)关于帧格式的定义分析

  关于通信协议的性能方面,它的作用在于决定了整个网络的性能。对于通信协议的设计,主要是为了有效解决节点的竞争问题。因为节点的竞争会引起数据的碰撞,从而影响数据传递与准确性。另外,通信协议的设计可以降低网络的消耗。在通信协议的设计时,我们通常采用信标帧的方式,信标帧是 无线局域网中定期发送的一个管理帧,通过 信标帧可以实现整个网络的时间同步。在对通信协议进行设计时,因为信标帧是广播发送的,所以, 一定要注意 信标帧的有效负载问题。 此外, 还要注意信标帧的序号问题,因为序号负责汇聚节点的发送,通过节点可以发送新一轮的信标帧。其次,是数据帧。这主要是用于节点之间传送数据的,是由簇内的节点和簇首的节点发出的,是传感器的节点向汇聚的节点发送的,但是数据帧长度不固定。

  (二)时间同步 问题

  时间同步也是无线传感器网络系统设计时不可忽视的一环,无线传感器网络系统通过通信协议完成相关的汇聚节点。当广播发送簇内信标帧时,系统簇内接收到信标帧后会进入休眠状态。因此, 在系统内各个簇中的节点需要设定它们的休眠时间,这样就可以唤醒我们要采集的数据,并发送不同的簇首。

  (三)关于软件设计

  在簇首的节点上进行微控制,主要是通过控制器 初始化来完成。运用各种图形化的编程方法,可以最简单直观 进行显示,从而可以通过集成仪器采集和控制,也可以进行数据分析,对于结果的输出和用户界面功能进行相关设置。在实际操作中,要充分地利用计算机的硬件和软件资源,这样才可以有效 实现 技术化,从而最大限度 降低成本,也在一定程度上增强了系统的功能和灵活性。在编程的时候,也要注意编写好系统,应当具有那些实时数据的采集功能,还有实时控制和故障报警设置。在对面板进行设置时,要注意人机交互的问题,主要是用来显示结果和各种控制按钮,要注意接口连接问题,这是因为程序的功能,都是通过窗口来实现的。为了保证系统的安全,系统可以通过用户名和密码来限制登录,只有进入到主界面时,才可以 进行 相关的操作。而系统主要是用来显示温度和湿度的,这样就可以实时的显示当前粮仓的温度和湿度。然后运用相关的软件来 对这些数据进行储存 [2] 在实际工作中,为了更好的实现数据连续采集,应当采用循环的结构和程序,但只是做相关必要的数据处理 对于只存放的数据和只读取的数据要注意配合,这样才可以实现有限存储,并且进行连续的数据传输。关于数据的读取速度,应当不比采集设备的缓冲区存在的数据慢,这样才可以保证系统的连续运行。在实际的操作中,为了可以有效地对不同的粮库进行操作,要对控制界面进行快速切换。监控界面应当设置 可以手动设置温度和湿度的 功能 ,当对温度和湿度进行读取时,出现超限情况指示灯应当进行报警。设置手动自动开关,可以对通风设备进行实时的启动和关闭,这样才可以更好 粮仓中的 温度和湿度控制。

  (四)关于硬件部分的设计

  关于硬件设计,主要有 以下 几个方面。一是上机位设计。对于上机位要选用普通的计算机,主要是用来监测网络系统的,同时也应用于参数设置和粮库状况查询。在数据处理和保存以及粮食情况分析等方面,要有超限 报警功能,也要有报表打印的功能。同时也要能实现多台下位机的通讯,这样就可以对多个粮仓进行检测和控制 二是下机位设计。在现场数据采集和控制系统就是下机位,主要的功能就是采集各种粮库的温度 湿度 气味和进行红外线检测等信息,然后根据得到的信息发送控制命令,通过控制命令来控制现场的通风和摄像设备 三是温度传感器选择。一般情况下,测温的范围是负五十五度到一百二十五度之间,所以选择的传感器,要具有一定的测温精度,而且也要注意时间转换和传输距离等问题,同时也应当具有较强的抗干扰性,只有这样的传感器, 才能 在恶劣的环境下进行温度测量 [3] 四是湿度传感器 选择。要选择精度较高的湿度传感器,在实际的工作中,要将湿度转换为模拟的信号,在经过输出以后,转换为电压信号。湿度传感器 精度 要求是较高的,只有这样才可以在进行测量时,确保结果的稳定可靠,而且也要注意使用寿命的问题,这样才能更好地对粮仓情况进行测量。