基本信息
- 项目名称：
- 基于无线传感器网络技术的粮情综合 检测系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品以无线传感器网络技术的应用为典型特征，研究和开发了新一代的粮情检测系统，大量微型无线粮情传感器被自由地散布在粮堆内，自主采集周围的粮情参数，通过无线自组网络将数据逐步传输到中心节点, 再将其传输到系统上位主机的数据管理软件平台，进行数据的存储、显示、分析、判断，控制相应保粮设备的运行的方法，实现对粮仓内环境参数的检测。
- 详细介绍：
- 目前国内计算机粮情测控系统中，粮仓内检测到的温湿度数据都是通过有线方式传输到后台进行处理应用。实际使用中，每一个传感器由一根电缆连接到数据采集器上，几百根电缆形成了一个巨型网络系统。这种传输可归结存在以下缺点：（１）布线繁琐、施工复杂;（２）传输受限、极为不便;（３）不易扩充、难于维护;（４）控制传输、另布电缆。鉴于此，在粮仓粮情检测系统中采用无线传输技术势在必行。 随着电子设备智能化和网络化程度的不断提高，单片机已经不能满足使用要求，ARM单片机以其体积小、功耗低、集成度和性价比高等优点在各领域均得到了广泛的应用。在现有的粮情检测系统中采用ARM技术，使其在各方面都超越传统的粮情检测系统，其主要有以下特点： （１）强大的数据处理能力； （２）先进的网络监控系统； （３）引入实时操作系统； 本作品以嵌入式处理器和无线传感器网络技术的应用为典型特征，研究和开发新一代的粮情检测系统。在该系统中，大量微型无线粮情传感器被自由地散布在粮堆内，自主采集周围的粮情参数，通过无线自组网络将数据逐步传输到中心节点, 再将其传输到系统上位主机的数据管理软件平台，进行数据的存储、显示、分析、判断，控制相应保粮设备的运行。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的 目前国内计算机粮情测控系统中，粮仓内检测到的温、湿度数据都是通过有线方式传输到后台进行处理应用，而大中型粮仓的粮情检测系统出现布线烦琐、功耗偏高、施工复杂、难于维护、传输受限、无法远传等疑难问题，从而引发了对粮情数据传输模式新的思考。为了解决以上困难，现采用多波段、超低功耗无线检测系统，既解决了仓内无线传输问题，又克服了无线系统易受干扰的缺点，同时还大大降低了功耗，从而使该系统在现代粮情系统检测中能够得到普遍应用。 基本思路 整个系统由若干无线温度传感器节点、测控分机、测控主机和PC机四部分组成。 （１）无线温度传感器节点按一定布点规则分布于仓库内，执行温湿度数据采集、预处理和传输等工作； （２）测控分机由无线收发模块CC1100和无线收发模块KYL-1020L组成； （３）测控主机由无线收发模块KYL-1020L及报警装置组成，通过外接MAX232转换电路，与PC机进行串口通信。测控主机通过无线通讯方式与各个节点进行数据传输、存储及命令的传送； （４）PC机给测控主机发送功能命令并对采集的每个节点温度数据进行智能分析、显示和打印。 创新点 （１）由原来的有线传输变为本方案的无线传输，大大降低了成本，解决了粮仓内部温、湿度数据的无线传输问题； （２）提出一种多仓多波段无线传感器网络的设计方案，研究和组建了多仓多波段无线传感器网络，克服了无线系统易受干扰的缺点； （３）针对在仓储行业应用的特点，研究和实现了粮仓无线检测系统的超低功耗技术。
科学性、先进性
- 科学性 本项目将电子技术领域的新技术多波段、超低功耗无线传感器网络应用于粮情检测行业，并且通过对SCI、EI和CA等文库进行详细查询，掌握了大量的资料，证实了开发基于无线传感器网络技术的粮情综合检测系统是可行的，具有较大的应用和推广价值。在此基础上，制定了研究方案，走产学研相结合的开发道路。并且解决了目前粮仓检测中存在的问题： （1） 布线繁琐、施工复杂：一根电缆只能传输一路温湿度数据，施工量大，施工周期长； （2） 传输受限、极为不便：标准传输距离为300米，无法实现长距离传输； （3） 环境影响、易受干扰：各种波的传播，外界因素的突变等都会干扰信号； （4） 控制传输需要另外布电缆：无法实现双向传输，需单布RS485控制电缆，使原本复杂的系统更加繁琐。 先进性 针对目前我国仓储行业粮情检测系统存在的不足，；研究和组建多仓多波段无线传感器网络，克服了无线系统易受干扰的缺点；针对在仓储行业应用的特点，研究和实现了粮仓无线检测系统的超低功耗技术。
获奖情况及鉴定结果
- 2011.02.02，获批实用新型专利一项。
作品所处阶段
- 本研究成果已获得一项实用新型专利，该系统已经在两家公司进行试用，目前该系统运行良好。
技术转让方式
- 部分技术转让
作品可展示的形式
- 实物现场测试
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 作品技术特点和优势 以嵌入式CPU为核心，结合无线传感器网络和无线通信技术，实现了粮仓温、湿度的测试及仓库内外的无线通信与管理，同时完成了数据的分析、处理、显示与网络通信功能，具有安装方便、检测实时性强、系统稳定等优点。 应用领域 （１）该系统适合于各种粮库粮仓的温度湿度采集及控制，依据系统的大小进行定制，使系统符合各种粮库粮仓的实际需要，同时本系统也适合于其他相类似场合；针对用户为国家各种大、中、小型粮仓及其他仓库之用。 （２）通过相关部件调整也可广泛应用于包括生产、物流、档案及废物管理等多种与仓库相关需收集和处理环境数据的应用领域。 市场分析与经济效益预测 多波段、超低功耗无线粮情检测技术与系统在中储粮的大型粮仓进行了安装、调试与应用，运行良好，革新了传统的有线粮情检测系统的一些不足，完成了全无线通信、低功耗重要功能，具有安装移动方便等特点。本项目完成后，可提供一套新的无线粮情检测系统，可形成年产500套系统的批量生产能力，每年可上交利税30万元以上。
同类课题研究水平概述
- 无线粮情监测系统在国外研究的比较少。国内有关文献提出了基于无线传感器网络的设计方案并且详细介绍了无线温度传感器节点的硬件结构和软件设计；提出了一种基于IEEE802．15．4标准物理层基础上的无线粮情监测系统的解决方案，设计并开发了基于MCl3192和MC9S08GTl6芯片的网络节点，并设计了简单的网络协议；还有文献提出了一种基于ZigBee协议的用于粮情监控的无线传感器网络方案，并设计和开发出了相应的无线传感器节点。但是大部分系统都出在无线通信距离进、功耗大、抗干扰能力差等缺点。 本作品研究的多波段（80个波段）、超低功耗无线粮情检测系，系统中充分考虑了多波段抗干扰问题，使不同的仓库之间避免相互影响，有效解决了抗干扰问题，提高了系统可靠性、稳定性；系统中考虑低功耗问题，采用低功耗措施、合适的休眠工作模式、高性能锂电池的采用，使系统工作时间长，减少了维护的麻烦。
