粮情监控范文（精选7篇）

粮情监控 第1篇

随着我国粮食产量的逐年增加,粮食安全储备受到了广泛关注。然而在传统的粮仓管理采用工作人员现场检测的方法来管理,任务繁重,无法及时发现问题,从而无法快速准确的处理。因此,粮仓管理的实时智能化监控显得十分必要。伴随着微电子技术的发展,基于嵌入式的监控系统被广泛应用[5]。文中结合粮情监控系统的应用特点和设计要求,设计出了一种基于S3C2440微处理器的智能化粮情监控系统。

1 系统结构

智能化粮情监控系统由采集终端,集中器单元,以及接入互联网的pc机三部分构成,系统采集终端是由一系列的终端采集模块通过315MHz的无线通信组成的无线采集网络,该部分主要负责采集粮仓内温度、湿度、水分、虫害等数据信息和根据采集数据值自动控制粮仓设备。集中器单元是整个智能化粮情监控系统的核心部分,起到连接终端采集设备和后台具有互联网功能的pc控制设备的作用,同时,还负责存储采集终端传送过来的节点数据信息到SQLite3数据库中。集中器单元设备与负责粮仓数据查看和发送控制数据到粮仓终端节点具有互联网功能的pc后台控制设备之间通过互联网相互通信,实现了远距离监控。集中器单元设备采用了高端处理器S3C2440,同时移植了嵌入式Sqlite3数据库软件。第三部分是具有互联网功能的pc机。系统结构框图如图1所示。

2 系统硬件设计

监控系统的硬件设计主要分两个部分:集中器单元的硬件设计和采集终端硬件设计。

2.1 集中器单元硬件设计

集中器单元硬件设计中采用了微处理器芯片S3C2440A[1]作为控制处理单元的开发模块,无线传输模块采用的是TI公司的低功耗无线收发模块。开发模块负责web功能的实现,对采集终端模块的控制,存储采集终端发送的数据到数据库等功能。无线通信模块负责与其他采集终端节点进行无线通信,交换控制消息和收发数据。

集中器单元的无线传输模块采用了TI公司的基于CC1100射频芯片,专为低功耗无线应用设计的无线传输模块,该模块主要工作于315、433、868和915MHz的ISM和SRD频率波段,也可以很容易地设置成300-348MHz、400-464MHz和800-928MHz的其他频率。数据速率支持1.2至500Kbps的可编程控制,文中CC1100工作在315MHZ的频率上,采用FSK调制方式,数据速率为100kbps,信道间隔为100k Hz。CC1100通过SPI结构与处理器芯片连接,这样可以在收发数据的同时方便地读到CC1100内部寄存器的状态,从而能有效地控制通信过程。集中器硬件设计结构框图如图2所示。

2.2 采集终端硬件设计

采集终端硬件设计采用了TI公司的16位低功耗单片机MSP430413[3]作为处理单元,传感器分别采用了Dallas的温度传感器DS18B20[2],瑞士Sensirion的湿度传感器SHT11,水分传感器FDS100。无线通信部分采用TI公司的CC1100射频芯片[4]。电源采用大容量锂电池供电。处理器的主要功能是负责各个传感器的数据采集和处理,以及从CC1100模块接收和发送信息数据。传感器负责现场环境的物理量到数字量的转换,为处理器处理数据前提供数字量。无线模块负责与其他采集终端进行无线通信,交换控制消息和收发采集数据。采集终端硬件设计框图如图3所示。

该系统同时移植了开源的Gnu/Linux操作系统,并在此平台架构的基础之上移植了嵌入式web服务器和嵌入式Sqlite3数据库软件,从而可以更好的为粮情监控系统的智能化服务。

3 结论

试验证明,基于S3C2440微处理器的智能化粮情监控系统具有可靠性高、操作性强及精确度高特点,可以实现实时精确监控粮情,从而在粮仓管理中具有较大的现实意义。

摘要：针对粮仓管理中无法实现精确的实时监控的问题,设计了一种基于S3C2440微处理器的智能化粮情监控系统。试验证明该智能系统具有较高的可靠性、可操作性及精确性,从而实现了粮仓检测的智能化和便捷控制。

关键词：微处理器,粮情监控,设计

参考文献

[1]SAMSUNG Electronics.K9F5608UOC Data Sheet[EB/OL].http://www.sec.samsung.com.

[2]朱群峰,黄磊等.基于DS18B20的单总线多路温度采集系统[J].仪表技术,2008(12):29-30.

[3]王苗苗.嵌入式系统设计与实例开发[M].北京:清华大学出版社,2002:1-2.

[4]解辉,徐玉斌等.基于Sqlite的嵌入式数据采集系统的研究与设计[J].计算机与数字工程,2008,36(6):91-94

粮情监控 第2篇

1系统机理及内在架构

1.1粮情测控依循的机理

粮情测控布设的系统依循了电子技术, 实时测得各时段的粮食库存, 测定变更的粮情。获取粮情信息, 解析并推测可得粮情的现存状态。遇有异常的情形, 则设定可用的调控对策;这样的基础之上再细化调控。由此可见, 粮情测控供应了科学留存粮食必备的参照, 添加了技术保障。

粮情测控接纳了模拟得出的电信号, 采纳数字量以此来替换分机信号, 留存这样的测控信息。先要调控测得的温度, 若超越了预设的极限温度将会损毁配件。伴随温度的递增, 热敏电阻也将变更。电阻被并联至现有电缆之内, 线路长度关系着布设的线缆总数。若粮食堆积较深, 则要布设更多感应点, 粮仓现有高度及方位决定着必备的测温点。在粮库架构内, 立体粮仓必备最多数值的测温点, 平房架构这样的高大粮仓有着最少的点。

1.2测控体系内的构件

测控粮情的体系衔接着电缆, 它被串联至测控装置、感应温度的配件、装置内的分线器。现有测控流程可选无线传输、巡检必备的便携装置、现场布设的总线。详细来看, 测控系统整合了如下细化的构件:

第一类构件用作测定储粮参数, 依循实时的流程以便测得粮食湿度、粮食现有的堆积温度。测得这样的储粮参数, 定时来筛选可用的参数。第二类构件可显示数据, 包含巡检获取的留存粮食总量。测定数值以后, 可获取明晰的图像或表格, 打印可得精准数值。第三类构件可解析数值, 细分了现有数值的类别, 依循现有状态之下的温湿度变更来确认最适宜的数值。

此外, 测控系统拥有抵挡干扰的优良特性, 可防控突发的雷击、偏大电压及突发电流这样的冲击, 消解传递过来的噪声。可以耐住腐蚀, 消解了腐蚀类的外在气体。增添防尘及耐热这样的优良特性, 这类系统吻合了设定出来的多重指标。

2布设测控系统

粮情测控根植于智能特性的集成体系, 布设了内在搭配的软硬件。依循微机技术, 测控体系涵盖了单片机、模拟数字的流程、检测及后续的转换数值、储藏粮食的流程。从管理视角看, 若要全面去接纳测控类的流程仍是较难的。对于此, 要归结常态调控累积的经验, 拟定更完备的布设方案。为了规避潜藏的故障, 要着力去缩减布设的线路接口, 在最大范畴内摒除突发的干扰。调试可得的测控体系要吻合拟定的规程, 依循设定的技术指引。

布设电缆线时, 可选架空敷设或直接予以布设。布设电缆及测控电源, 可直接埋设预备好的管路。安设分线器时, 要留出必备的孔洞, 拟定最适宜的测温间隔。遇有门窗阻挡, 预留出来的彼此间隔也应超出20厘米这样的最小数值。防雨箱可增添内在的分机、调控必备的风机。要规避粮仓外在的较多配件, 预留可操控的足够粮仓空间。

安设测控类的成套软件依循了预设的规程, 依照设定出来的流程着手予以安装。选取操作系统、增设关系型这样的数据库。应用软件附带着数据接口, 借助可视化特有的新工具予以开发。采纳了面向对象, 这样构建起来的测控体系拥有时间驱动的特性, 包含视窗风格。借助于执行文件, 应用软件可被布设于测控的微机。

3粮情查验的真实运用

日常测控之中, 系统用作查验粮库真实的粮情。调用软硬件时, 外在条件不停在变更, 热敏电阻也将凸显偏低及偏高这样的趋向。若测得了极限的现存温度, 则可判别突发了短路。遇有突发态势的这类故障, 要依循设定好的维修规程着手来操控, 妥善予以维修。选出来的操作人员要拥有必备的操控资质, 经由考核才可真正去测控粮情。要熟识保存粮食必备的常识, 经由培训才可拥有资质。解析粮情时, 筛选了自动检测可得的数值, 定时予以发送。这样做, 确认了可比的检测数值。应当注重的是:测控体系并没能搭配自动可切断的这种电源。每次操控终结以后, 还应断开粮仓衔接着的电源, 断掉外在架构内的配件供电。

操作流程之内若突发报警, 则可辨识异常状态。针对异常粮情, 要明晰偏差的成因, 选取最适宜的途径以便化解。若查出了某一配件故障, 但依循现有规程没能被排除, 则要告知这一区段的维修部门。选取专门职员来查验这样的配件, 慎重检修这种配件。测控要规避雷击, 避开雷雨这样的气候。启闭主机时, 要预留必备的间隔。不可随便去挪动场地内的配件, 要确认插件是彼此衔接的。一旦预设了粮仓型号, 则不可再去随便变更, 这样才能规避丢掉测定数值。

粮情检查依托的系统不可缺失平日内的修护, 要随时予以维护。全方位修护现有的配件, 排除凸显的配件故障。在偏冷季节内, 每隔5日应能设定一次这样的巡检, 增设防静电配件。遇有温度偏高的时段, 每日都要去巡检。若查出了较快的粮仓升温、不稳定的温度数值, 即刻进到场地之中予以修理。增设完备的安全管控, 不应忽视各配件潜在的升温隐患。

4结语

精确测定了粮情, 才能增添保粮必备的科学性。粮情测控整合了现有的储粮调配技术, 解析可得更精准的储粮信息。粮情检测获取了可用的解析数值, 它密切关系着后续解析的成效。技术在快速进展, 粮情测控被用作日常流程内的查验粮情, 增添了智能特性, 这就吻合了信息化的变更趋向。未来进展之中, 还应摸索更契合实情的测控系统, 依循一体化的粮情管控途径。

摘要：测控粮情必备的系统供应了精准信息, 构建了自动化新式的储粮体系。测控系统便于查验粮库现有的粮情, 随时获取信息。数字化态势下, 粮情测控构建的新系统依托于微机平台, 布设了查验粮情的现代设备。粮情测控随时调控了留存着的现有储粮, 掌控库内最适宜的温湿度。对于此, 要解析粮情检查可用的测控系统, 探究真实的测控运用。

关键词：粮情测控系统,粮库粮情检查,现实应用

参考文献

[1]王晶磊, 肖雅斌, 李增凯等.储粮粮情测控系统的应用效果研究[J].粮食与食品工业, 2013 (05) :68-70.

关注粮情变化保持储粮品质 第3篇

粮油入仓应进行质量检验, 出具检验报告。

粮情检测与质量检验

粮情检测通常包括粮堆温度、仓内空间气体温度和仓外空气温度的检测。

粮堆温度检测

1检测周期

粮堆温度15℃及其以下时, 安全粮食和油料 (安全水分、无虫和基本无虫粮) 15天内至少检测1次, 半安全粮食和油料 (半安全水分和一般虫粮) 10天内至少检测1次, 危险水分粮食和油料5天内至少检测1次;粮温高于15℃时, 安全粮油7天内至少检测1次, 半安全粮油5天内至少检测1次, 危险粮油每天至少检测1次。新粮入仓后, 3个月内要适当增加检测次数。

2检测设备

可采用粮情测控系统和其他测温仪器。

3检测点设置

散装粮食和油料:采用粮情测控系统时, 房式仓、筒式仓测温点的设置, 上层、下层及四周检测点应分别设在距粮面、底部、仓壁0.3 m处。房式仓人工检测时, 应分区设点, 每区低于100m2, 各区设置中心与四角共5个点作为检测点, 两区界线上的两个点为共有点。粮堆高度在2 m以下的, 分上、下两层;粮堆高度在2~4 m的, 分上、中、下三层;粮堆高度在4~6 m的, 分四层;粮堆高度在6 m以上的酌情增加层数。上层、下层检测点应分别设在距粮面、底部0.3 m处, 中间层检测点垂直均等设置, 四周检测点距墙壁0.3 m。仓温检测点应设在粮堆表面中部距粮面1 m处的空间。

相对湿度检测

采用湿度传感器、干湿球温度计或其他湿度计检测仓内空间和仓外空气的相对湿度。粮堆内的检测点可按需设置, 应设在距粮堆表层0.3 m处和距阴面墙壁0.3 m处。仓内空间相对湿度检测点应设在粮堆表面中部距粮面1 m处的空间。

水分检测

安全水分粮食和油料至少每季度检测1次, 半安全水分粮食和油料至少每月检测1次, 危险水分粮食和油料应根据需要随时采样检测, 发现温度异常点应及时采样检测。粮堆水分检测采样点参照粮温检测点设定, 中间部位检测点可适当减少。

害虫密度检测

1检测期限

粮温低于15℃时, 每月检测1次;粮温在15~25℃时, 15天内至少检测1次;粮温高于25℃时, 7天内至少检测1次。危险虫粮处理后的3个月内, 每7天至少检测1次。

2采样方法

①散装粮采样方法。按规定设置采样点进行采样, 每层采样量不少于1 kg。

②包装粮采样方法。按规定设置采样点进行采样, 分区、分层确定采样包位置。

采样:首先检查包外害虫数, 再扦取包内样品, 必要时可拆包或倒包采样。每包采样不少于1 kg。

3检测方法

筛检:采用虫筛筛出粮粒外部的害虫并计数。必要时应按照相关规定检测粮粒内部害虫。

粮情检测结果登记

检测结果应登记在粮情检测记录簿上, 每月进行储粮安全情况分析, 发现异常情况应及时处理。

粮油储存品质与质量检验

储藏过夏的粮油应在进出库前和每年春、秋季各检测1次;不储藏过夏的粮油应在进出库前各检测1次。

质量检验应着重检验水分、黄粒米、生霉粒等在储藏过程中易发生变化的指标。

应用粮油储藏技术处理检测中发现的问题

粮堆发热升温的处理

1粮堆发热升温的处理

采取降温措施:可采用自然通风、机械通风、谷物冷却机或其他机械制冷、机械倒仓等措施。

2因水分过高引起的粮堆发热的处理

应先采取机械通风、仓内翻倒、机械倒仓或谷物冷却机制冷等措施降低粮温, 再采取通风、晾晒或烘干等措施降低水分。

3因后熟作用引起的粮堆发热的处理

应进行机械通风。

4因害虫和螨类活动引起的粮堆发热的处理

应先熏蒸杀灭害虫和螨类, 再通风降温。

5因局部杂质过多引起的粮堆发热的处理应清除杂质。

污染粮油的处理

粮油中残留的有毒有害物质超过国家卫生标准规定时, 应单独封存, 按国家有关规定处理。

粮堆结露的处理

当表层粮堆轻微结露时, 应开启门窗自然通风散发湿热;出现明显水滴的粮堆应采取机械通风消除结露, 或进行日晒干燥。粮堆内部或底层结露时, 应采取机械通风、出仓日晒等措施;露天垛储粮上层结露时, 可适时揭开篷布, 进行自然散湿处理。

有害生物控制

遵循“以防为主, 综合防治”的方针, 控制措施应符合“安全、卫生、经济、有效”的原则, 措施如下:低温控制, 将粮堆温度控制在15℃以下;过筛除虫;压盖防治;气调控制。

做好防火工作

粮食储藏, 防火工作至关重要, 要严格检查, 消除火灾隐患, 严防火灾发生。

结语

国内粮情测控系统现状及发展趋势 第4篇

粮食是国民经济的基础,是关系国计民生的特殊战略物资,其数量、质量、安全直接关系到国民经济的健康发展和社会大局的安全稳定,因此,进一步完善国家粮食储备体系具有重大战略意义。但我国整体粮食储备状况自建国以来并没有得到明显改善,全国80%左右粮食仍采用原始储备方式,部分库点甚至还要进行人工检测,往往不能及时发现和处理粮食温度、湿度、含水率、害虫密度超标等现象,引起粮食霉变,造成品质劣化。据统计,全国每年因此而损耗的粮食约占总产量的6%以上[1]。为此,国家兴建了众多规模巨大的现代化粮库,采用科学保粮方法,大力推广“谷物冷却”、“机械通风”、“环流熏蒸”、“粮情测控”等4项储粮新技术,其中,粮情测控技术是基础,是开展科学保粮的关键,是粮库内粮食状态的实时观察者和保粮设备运行情况的真实反映者,其准确性、可靠性直接关系到各项储粮新技术的应用效果,关系到粮食储备的安全。

1 粮情测控系统

近年来,我国新建的大型粮库基本上配备了现代化的粮情测控系统,大大提升了国家粮食储备体系的科技含量、信息化水平,成为科学保粮的关键技术之一。

粮情测控系统是利用计算机、传感器、通信等现代电子技术对粮食储备过程中的粮情变化进行实时检测,并可以进行数据传输、存储、分析预测报警、自动控制保粮设备适时运行的系统,其主要功能结构如图1所示。

1.1 粮情测控系统工作原理

粮情测控系统的工作原理是利用预埋在粮堆内部的各种不同功能的粮情传感器节点检测、采集各类粮情参数(如温度、湿度、含水率、气体浓度、害虫密度等),将其转换成模拟信号或数字信号,通过一定的通信方式传输到系统上位机,利用粮情信息管理软件对接收到的各种信号自动进行数据存储、显示、分析处理等操作,对异常粮情进行预测和报警提示,并根据预置粮情控制策略自动控制通风机、环流熏蒸机等保粮设备的运行,确保粮食安全。

1.2 粮情测控系统分类

我国现有粮情测控系统大部分采用了微机监控技术,利用新型热敏电阻等传感器进行粮情测量,通过电缆网络进行数据信号的传输,实现了粮情快速、自动检测,为安全储粮提供了有效的技术保证。至今,国内已有几十家企业生产粮情测控系统产品,其型号多样,结构各异,但基本功能无外乎粮食温度、湿度检测、粮情数据简单处理、通风控制等几项,普遍存在一些问题。综合国内研究现状,根据系统所采用的粮情传感器和通信方式的不同,可将粮情测控系统分为以下几类,如图2所示。

2 国内粮情测控系统发展历程

20世纪70年代以前,我国粮库基本上没有现代化的粮情检测设备,更谈不上粮情测控系统,主要使用粮库专用温度计、扦样器、分样器等传统工具来进行粮情检测,劳动强度大,精度低,不能及时发现存在的隐患,易造成不必要的损失。80年代以后,随着电子元器件制造技术的发展,计算机性价比进一步提高,新型传感器、单片机、PC机、新型通信方式等开始逐渐应用于粮情测控领域,出现了真正意义上的现代粮情测控系统。其发展历程大致可以分为以下几个阶段:

第一代粮情测控系统,以粮食温度为主要检测指标,以单片机为控制核心,结合热敏电阻等电子测温元件组成集中式粮情测控系统。在该系统中,数据均以模拟信号形式传输,每个测温点均需对应1根通信线,成本高、线阻误差大、系统工作不稳定、精度低、故障率高,且只能进行数据的实时显示,还不具备自动存储、分析等功能。需要粮库工人依据实时数据,并结合个人经验来手动控制通风机等保粮设备。该种类型的粮情测控系统已经基本上被淘汰。

第二代粮情测控系统,普遍采用PC机作为控制核心,引进分线器技术,仓内布线大大减少;采用矩阵布线方式,传感器布局更加合理;采用DOS操作系统,软件界面友好,初步具有数据显示、储存、打印等功能。这类系统由于所采集、传输的信号仍是模拟量,故仍有工作不稳定、抗干扰能力差的缺点,软件功能亦较为简单。目前,国内只有少部分粮库仍在使用此类型系统。

第三代粮情测控系统,是以温度(DS18B20)、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[4],开始采用WINDOWS操作系统,软件功能更加完善,信息化程度更高。目前,国内绝大部分粮库均采用此类粮情测控系统。

第四代粮情测控系统,以无线传感器网络技术(蓝牙、GPRS、Zig Bee等)的应用为典型特征。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。该类型系统技术先进,无需电缆连接,传感器节点以微型电池供电,可任意放置于粮堆内,持续工作数年。但是,目前国内只有极少数科研单位和高科技企业在试验使用本类型系统,估计近年内会大规模推广应用。

3 粮情测控系统存在的问题

随着科技的进一步发展,国内粮情测控系统逐步完善,现有系统已初步具备粮食温湿度检测、自动报警、数据自动存储、报表自动生成、粮情曲线自动绘制等众多功能,极大地提高了我国粮食储备体系的现代化水平,大大减轻了粮食工作者的劳动强度。但是,由于受到投资成本、技术等一系列条件限制,国内大部分粮情测控系统普遍存在以下一些问题。

3.1 系统兼容性差

国内粮情测控系统产品生产厂家众多,缺乏统一的行业标准或强制性的国家标准,对软、硬件的主要功能、性能指标未作具体或量化的要求,对软件接口未作全面的定义,这就导致不同厂家生产的系统产品型号、规格、软硬件接口、功能各不相同,兼容性差。而对于分批建设的粮库,每次建库、扩库有可能使用不同厂家的粮情测控系统,相互之间互不兼容,极易造成资金浪费,不利于实际的使用与维护。

3.2 系统抗干扰能力差、精度低

国内粮情测控系统通信方式以有线为主,粮情数据以模拟信号形式传输,电磁、工业及其它杂波信号干扰易通过连接电缆线引入,系统抗干扰能力差,测控精度较低[3]。粮库内传感器节点数量众多,引线较长,布线杂乱,粮食倒仓时易遭受机械损坏。另外,部分粮情测控系统没有特殊的防雷击电路设计和合理的防雷干扰措施,一些电子元器件没有进行防雷击、防静电特殊处理,导致系统被雷击坏事件时有发生,引起较大测量误差,严重的甚至可能导致整个系统瘫痪[2]。

3.3 系统检测项目少

多数粮情测控系统一般只能对粮食温度、湿度等项目进行检测,而对粮食含水率、气体浓度、霉变、害虫密度等的检测,由于技术不成熟或费用过高,暂时还不能配套。

3.4 系统智能化水平低

现有粮情测控系统软件一般采用VB、VC等语言设计,功能较为简单,只具有数据检测、存储、显示、打印等基本功能,智能化水平低。现有系统不能根据预置数学模型对粮食温度、湿度、含水率、气体浓度、害虫密度等粮情数据进行差值计算、变化率分析、临界点判断等操作;不能综合处理粮情数据,分析预测粮情变化趋势,自动实现超温、超湿、霉变和害虫报警,准确定位粮堆内出现异常粮情的具体位置;针对异常粮情,不能采取合理有效的自动处理措施。

3.5 系统元器件易损坏

国内粮情测控系统通信电缆普遍采用铜芯镀锡线,安装时接线端头易出现连线、断线、漏接、接触不良和密封效果不好等情况。另外,粮库常用的环流熏蒸剂主要是磷化氢,其与粮库内潮湿空气发生化学反应后极易和金属,特别是铜或含铜金属发生反应,对电子元器件、线路及连接处造成损坏,致使线路接触不良或形成导电液体,系统易出现短路、断路或数值过高、过低等问题,从而影响系统测量的准确度。

4 粮情测控系统的发展趋势

随着国家大型粮食储备库的日益增多和更多测控新技术的不断涌现,预计未来粮情测控系统将在以下几个方面取得进一步的发展:

4.1 数据检测全面化

未来粮情测控系统所能检测的粮情数据将不再局限于粮堆内的温度、湿度等,还将包括粮食含水率、粮堆内相关气体(CO2、PH3、O2)浓度、霉菌、害虫种类及密度等影响粮食安全的各种参数。在粮情参数全面检测的基础上,进一步实现多数据融合,建立粮库环境参数与粮食品质之间的动态函数曲线,使粮情测控系统能够实时监测粮食品质变化,为安全储粮、延缓粮食陈化、提高粮食品质提供可靠的技术保证。

4.2 传感器数字化、集成化

随着传感器技术快速发展,未来粮情测控单元必将把粮食温度、湿度、含水率、气体、霉变、害虫等多种数字化传感器以通用化模块的形式集成在一个电子芯片上,实现多功能集成化综合测控。同时,每个测控节点均可作为一个独立的PC站点,各有一个独立的代码,以现场总线或者无线通信方式构成一个数字化通讯和控制网络,避免了信号干扰,提高系统工作的稳定性和可靠性。

4.3 粮情控制自动化、智能化

未来粮情测控系统将建立更加完善的粮情数据分析决策数学模型,能够自动实现粮情数据信息收集、处理、综合分析和管理,实现超温、超湿、霉变和害虫等的自动报警,同时,辅以机械通风、环流熏蒸等专家系统,按照《机械通风技术规程》、《磷化氢环流熏蒸技术规程》等,自动判断机械熏蒸通风条件,及时把握通风时机,合理选择通风方式,准确决策通风时间,对多个有不同熏蒸通风目的的库房进行实时同步通风,并根据粮库内粮情参数的实时变化,随时调整熏蒸通风参数及其进程,实现粮情控制的自动化、智能化。

4.4 系统标准化

未来粮情测控系统软、硬件接口将逐步实现标准化,所有生产厂家都必须按照国家或行业制定的统一技术标准生产硬件设备,并在统一的软件信息平台上编制测控系统软件,使其结构形式统一,具有通用性、开放性、可升级性,便于企业间公平竞争和技术进步,有利于实现粮情管理网络化。

4.5 系统管理网络化

未来的粮情测控系统将在数字化、多功能集成化、智能化、标准化的基础上实现粮情管理网络化。整个系统以分散在各地的小型粮库粮情测控系统网络为基础,通过Internet连接形成局域网和广域网,实现远程数据传输、粮情状态实时查询、设备监控、分级管理,各级粮食管理部门可以随时远程查询所属库点的粮食数量以及粮情状况。同时,国家粮食局等高级粮食管理部门也可以通过下属各级管理部门的局域网及时获得全国各级粮库的粮情信息,以便进行更加有效的行业监管。

5 结语

综上所述,新型粮情测控系统是各类数字化、集成化、智能化、系统化、网络化电子设备在现代化粮库管理中的具体应用,它在我国现代粮食储备体系中发挥重大作用,已成为21世纪粮库信息化管理系统的关键组成部分,是实现粮库安全储粮节支增收,实现现代化管理的必备手段之一。同其它新技术一样,现代粮情测控系统必定要经历一个逐步完善的过程,只有不断探索,不断提升和改进,才能更好地为粮食安全储备提供科学依据和强有力的技术保障。

参考文献

[1]王梅,陈汲.浅析粮食仓储技术现状及科学保粮发展趋势[J].粮食问题研究,2006,6.

[2]任如彬.粮情测控系统在粮食储藏中的应用[J].粮食流通技术,2002(4):21-22.

[3]李建华.数字化粮情监控系统的设计与实现[J].河北省科学院学报,2003,20(4):224-227.

粮情监控 第5篇

信息融合[1,2,3]是将来自多传感器或多源的信息和数据模仿专家的综合信息处理能力进行智能化处理,从而得出更准确、可信的结论。近年来,信息融合技术是从事军事目标跟踪和识别中产生的技术,但目前该技术在军事和民用领域都有着十分重要的应用。粮情测控系统对粮情信号采集往往由单一的传感器(如温度)来完成,即使采用多个(种)传感器也仅是从各个不同的侧面孤立反映目标信息。实际上,粮情是由温度、湿度、水分、虫和霉等因素共同决定的,必须同时综合考虑这些因素,才能获得充分反应粮情状况的结论,并由此得出处理建议和控制措施。

1 粮情测控系统信息融合结构

由于粮情监测参数多,数据量大,采用单一的数据融合结构很难获得丰富、全面和准确的环境信息,所以必须要采用多个传感器组成多类传感器集合来共同完成此监测任务。粮情测控系统的多传感器信息融合采用了两种方式,即相关信息融合和互补信息融合[4]。

本文将温度传感器、湿度传感器、水分传感器和害虫传感器等传感器组合起来,得到粮情环境的安全状况,其结构如图1所示。

2 基于分布图法和自适应加权算法的一级融合

2.1 粮情监测的疏失误差处理

在多传感器系统中或一个传感器的多次测量中,不能保证每个测量值都是正确的,若将这些测量值用于数据融合,将会影响数据融合的精度。为避免疏失误差对测量结果的影响,必须对测量数据进行分析,找出测量值能够彼此支持的一致性数据,剔除测量数据中的疏失误差,在一致性数据中进行数据融合。本文将采用分布图法来对数据进行一致性检测[5]。

分布图法是一种新型的数据处理方法。大量的实践证明,利用分布图法可以很好地剔除疏失误差,且软件编程也较容易实现。具体步骤如下:

1)由温度传感器得的N个温度测量数据Ti按递增进行排序,得到一数据序列:T1,T2,,Tn。其中,T1为下限值,Tn为上限值。

2)定义中位数Tm=T(n+1)/2(n为奇数)或Tm=Tn/2+1+Tn/2(n位偶数);上中位数Tu=[Tm,Tn]的中位数,下四分位数Tv=[T1,Tm]的中位数。四分位数离散度d T=Tu-Tv。

3)确定有效区间为其中,k为常数(通常取k为1或2),即认为|Ti-Tm|>kd T的数据为无效数据,|Ti-Tm|kd T的数据为有效的一致性数据。

利用此方法可很好地剔除测量列中可能存在的疏忽误差,增强了数据融合处理的鲁棒性。

2.2 基于自适应加权算法的数据融合

对于多传感器的检测信息,由于各个传感器的测量精度和测量环境不同,测量的准确性必然存在差异。因此,需要针对各个传感器在检测系统中所处的地位和检测的准确性,有选择地对传感器的重要性加以区别。本文用自适应加权数据融合[6]方法实现监测系统底层传感器检测数据的一级融合。

2.2.1 自适应加权算法原理

对于不等精度测量数据,精度高的数据误差小,权数应大;而精度低的数据误差大,权数应小。将测量列的各个数据按照其精度分别乘以权数进行平均值处理。

对于不同的传感器都有相应的权数,在总均方误差最小这一最优条件下,根据各个传感器所得的测量值以自适应的方式寻找其对应的权数W,使融合后的x^达到最优。

设n个传感器的方差分别为σ12,σ22,,σn2;所要估计的真值为 各传感器的测量值分别为X1,X2,,Xn,它们彼此互相独立,并且是的无偏估计,各传感器的加权因子分别为W1,W2,,Wn,则融合后的值和加权因子满足以下两式

则总均方误差为

因为X1,X2,,Xn彼此互相独立,并且为X的无偏估计,所以

(p≠q;p=1,2,,n;q=1,2,,n)

故σ2可以写成

根据多元函数求极值理论,可求出总均方误差最小时所对应的加权因子,即

此时,所对应的最小均方误差为

以上是根据各个传感器在某一时刻的测量值而进行的估计。常用权值的确定方法为:根据经验确定;根据测量次数确定;根据数据的精度参数确定。

2.2.2 基于自适应加权算法的粮情环境参数的一级融合

多传感器自适应加权数据融合的算法步骤为:

1)剔除异常数据;

2)计算各个传感器的平均数;

3)计算各个传感器的方差;

4)计算最优加权因子;

5)计算融合估计值。

以某储备粮库为例,在一个特定时刻对该粮库小麦温度进行检测。图2是单路由SHT10和DS18B20两种型号的温度传感器组成的采集模块,使用自适应加权融合算法得到的温度融合结果,即黑点标记的曲线为融合后的结果。

现在此储备粮库安装的8个温度传感器,按照上述步骤计算得到的相应的权值和方差如表1所示(xi的单位为℃,i=1~8)。

计算融合结果为

与此类似,可以获得湿度、水分和害虫的最佳融合值。为此,粮情测控系统的特征级数据融合得到了每个异质传感器的最终融合值。

3 基于BP神经网络的粮情二级融合

3.1 BP神经网络

BP(BACK PROPAGATIO)网络[7]是对非线性可微分函数进行权值训练的多层前向网络。反向传播网络具有1个输入层、1个输出层及1个或多个隐含层。

BP网络的成功应归功于BP算法的提出。BP算法[8]是由两部分组成:信息的正向传播与误差的反向传播。在正向传播过程中,输入信息从输入层经隐含层逐层计算传向输出层。每一层神经元的输出作用于下一层神经元的输入,如果输出层没有得到期望的输出,则计算输出层的误差变化值,然后转向反向传播,通过网络将误差信号沿原来的连接通路反传回来修改各层的权值,直至达到期望目标,如图3所示。

3.2 粮情测控系统的多种参数二级融合BP神经网络设计及仿真

粮库环境一级融合后的信息是温度、湿度、水分和害虫的数据值;粮库环境的二级融合就是把经过一级融合后得到粮库环境多种参数数据作为BP网络信息融合的信息源,进行二级融合,而最终融合得到的信息为粮库环境的安全状况信息。某粮库环境安全状况划分[9]如表2所示。

本文采用MATLAB7.0软件中的神经网络工具箱进行BP网络的设计。

按照图3的BP神经网络结构图,收集了20个特征样本对网络进行训练学习,数据样本经过归一化处理,并进行BP神经网络训练后,得到网络学习的误差曲线[10],如图4所示。

3.3 二级融合效果与分析

表3为某储备粮库5个储藏区的环境数据,这些数据为第1层信息融合后的结果数据。采用BP神经网络进行粮情安全状况的第2层信息融合,融合结果如表4所示。

从信息融合的结果不难看出,融合结果与给定结果一致,同时与实际状况相符合。可见,采用BP神经网络方法的多传感器信息融合技术,对粮情环境多参数的二级信息融合是有效的和可行的。

4 结语

本文提出了基于多传感器两级信息融合的粮情测控模型,并借助于计算机智能信息处理与强大的计算处理能力,极大地提高了数据监测的精度与技术水平,为粮情提供了更科学和更有效的评估。

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粮情监控 第6篇

粮食仓储问题关系国计民生。在粮食储藏及运输过程中,极易受到外界条件影响而出现发热、霉变、虫害孳生等情况,据有关部门统计,粮食因储藏时监管不善而造成的浪费高达粮食重量的10%,因此,利用现代化技术手段来做好粮食的储藏及运输管理是十分迫切和必要的。

为了减少粮食储藏过程中的损失,保障粮食的品质和质量,需要及时准确地掌握粮食储藏过程中各种物理量的变化情况,找出其变化规律,这就需要建立一套完整的粮情监测系统。在粮食储藏过程中,粮情监测系统就是综合运用计算机技术、传感器技术、网络通信技术来实现对粮情变化的实时检测,并对检测结果进行分析与预测,防患于未然。当异常粮情出现时,可以报警并提出有效的处理建议,使粮食损失降至最低限度。

1 背 景

1.1 现状及存在的问题

通过测温对粮食的仓储情况实施监测的研究始于20世纪70年代,1998年来连续450亿吨国家粮食储备库的建设更是为粮情监测技术的发展创造了前所未有的机遇,从事相关设备研制、生产及经营的企业不断增加,市场空前繁荣,测温装置的功能也从最初的测温发展到粮堆内部、粮仓内外空气温湿度以及其他特征气体,可自动生成各检测指标的变化曲线等。

然而,目前的粮情监测系统仍存在诸多不足及待改进之处:

1) 系统稳定性差

目前的系统多采用模拟信号传输方式,抗干扰能力差、工作不稳定、系统精度较低的问题突出。另外,检测单元密封多采用热熔胶,因密封不严而导致使用一段时间后特别是采取熏蒸措施后设备腐蚀,最后导致系统瘫痪的情况屡见不鲜。

2) 安装及维护不变

目前大多现场采用有线的方式进行设备连接及数据交互,不仅安装困难,出现故障定位故障点、检修亦困难重重,影响了设备的使用。

3) 设备持续供电时间短

目前大多信息采集设备的能耗偏高,尽管采用高能电池,但往往2-3个月就无法正常工作,频繁的电池更换不仅给管理人员造成不便,而且增加了财力、人力等多方面的维护成本。

1.2 发展趋势

随着计算机及传感器技术的飞速发展,未来粮情监测系统将向智能化、网络化、数字化方向发展。

1) 智能化

未来的粮情测控将不仅仅监测粮仓内的温湿度等特征指标,还将与其他辅助配套设施联动控制,在超温、超湿、霉变等条件下自动启动报警联动装置,自动开启并实时控制通风及熏蒸设备,避免盲目通风和盲目熏蒸造成能源浪费、污染环境以及不必要的粮食品质损害。

2) 网络化

未来的粮情监测将在统一的标准接口及网络平台上实现异构网络的分层管理,使得各级管理和职能部门能够在第一时间了解粮仓的整体情况,在出现状况时亦能做出准确判断,及时处理。

3) 数字化

随着传感器技术的不断发展,今后与粮情检测相关的传感器将集成在一个数字化电子芯片上,实现多功能综合检测。另外,系统内部也将实现全数字通讯,从而有效避免信号干扰以提高测量精度。

2 系统总体设计

2.1 系统拓扑结构

本系统是由无线网络传输技术、传感器技术和计算机技术相结合的应用系统,主要由具有无线功能的传感器节点、无线网络子系统、后台管理子系统三大部分所组成(如图1所示)。其中传感器节点是指带有无线收发器和低功耗传感器的“智能无线采集器”, 简称智能节点,负责实时采集粮情信息并通过无线方式分层次地传送到中心;无线网络子系统主要是担当着各节点之间和节点与中心之间信息的连接和传输;后台管理子系统主要是收集通过无线网络传送的智能节点采集到的各粮情的检测信息并进行统计、分析、打印以实现对粮情信息的采集和监测等。

2.2 系统组成

整个粮仓系统由四层构成,包括粮仓、监控室收发器、粮仓后台管理和远程控制用户。系统组成如图2所示。

1) 粮仓

接收上一层监控室发来的各种命令的同时通过仓内无线传感器网络,定时获得粮食的具体温度、湿度、PH3等信息参数,然后将收集的本粮仓内的数据以无线方式向监控室发送。控制台与粮仓之间的距离较远时,粮仓和控制台需选用远距离无线收发模块进行通信。

2) 监控室收发器

一方面用于接收所有粮仓节点传送上来的数据,进行必要的处理后通过有线的发式将数据发送到粮仓后台管理系统。另一方面把后台管理系统发过来的命令以无线的方式发送给各个粮仓。

3) 粮仓后台管理

向下发布各种命令,接收由监控室收发器传来的数据,并对信息进行分析处理。

4) 远程控制用户

可通过因特网对粮仓管理系统进行远程控制。

2.3 信息流程

整个系统信息流由传感器信息采集、粮情之间无线传输、信息汇聚、信息分析处理四部分构成。具体如图3所示。

2.4 无线传感器节点工作原理及模块设计

1) 无线传感器节点工作原理

无线传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线收发模块和能量供应模块四部分组成,完成采集信息、分析处理以及向后台管理系统传送数据的功能,其电路设计如图4所示。

2) 处理器模块

表1所列为常见芯片性能参数,在芯片选型的过程中,重点考虑国内芯片代理公司所能提供的技术支持、是否属于比较成熟的产品,以及能否在产品生存周期内确保现货供应等因素,因为这不仅关系到项目的开发周期和难度,还直接影响开发产品的生产及市场推广。

P89LPC938 是飞利浦LPC932系列较新的一款产品,它是一款单片封装的微控制器,含有多种低成本的封装形式。它采用了高性能的处理器结构,指令执行时间只需2到4个时钟周期,6 倍于标准80C51 器件。P89LPC938集成了许多系统级的功能,可大大减少元件的数目和电路板面积并降低系统的成本。另外,LPC938还具有低工作电压和低功耗的特性,其工作电压为2.4V～3.6V,支持空闲模式、掉电模式和完全掉电模式3种节电模式,特别适合低功耗场合应用。据此,本方案选用该款芯片作为无线传感器节点的核心MCU。

3) 无线通信模块

现有的无线芯片很多只具有单收或单发的功能,而在粮仓监测项目中,仓内的无线传感器节点要与上级中心节点交互通信,所以在本设计中,仓内传感器节点选择需同时具备收发功能的无线收发模块芯片。

另外考虑到模块通信距离、能耗以及国内无线管理现状,系统设计选择433MHz频段作为无线通信频段,选择433MHz比选择2.4GHz传输距离更远,受障碍物阻挡衰减的影响更小,更适合在粮仓中的应用。表2是符合上述要求的一些常用无线收发芯片的主要参数。

IA4421是全集成的一颗单芯低功耗、多频道的FSK收发器,它采用2.2V～3.8V的工作电压,具有低功耗工作电流,低待机电流(0.3uA),小巧16PINTSSOP封装的优点,并且支持短的数据包(3个字节以下),同时RF参数具有极好的温度稳定性。IA4421内部自带唤醒定时器,支持低功耗工作,支持任务周期低功耗模式,最低待机电流为0.3uA。因此,在本设计方案中选择了该款芯片作为无线收发芯片。

4) 传感器模块

本设计方案中测量参数主要是仓内粮堆的温湿度以及氧气、二氧化碳、PH3等特征气体浓度,温度传感器器采用Dallas公司的DS18B20数字化温度传感器,湿度传感器采用一日本厂商提供湿度模拟模块,CO2浓度测试采用深圳市富安达公司的6004,O2采用International Technologies(IT)公司的I-01,PH3采用Membrapor AG 公司的PH3/C-5。其中温度传感器是系统的核心部件。

DS18B20是Dallas 半导体公司“一线总线”接口数字化温度传感器系列的最新产品,相比以前产品具有体积更小、适用电压更宽、更经济、性能价格比更高的特点,工作电压为3.0V ～5.5V,测量温度范围为 -55°C～+125°C,在-10～+85°C范围内,精度可达±0.5°C。它可以程序设定9～12位的分辨率,对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃。12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字,安全性好,即使电源极性接反也不会因发热而烧毁。

但在实际应用中也存在以下几方面的问题:

(1) DS18B20程序时序控制困难

由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送,因此,在对DS18B20进行读写编程时,必须严格的保证读写时序,否则将无法读取测温结果。

解决方法:DS18B20的延时程序采用汇编语言实现,严格计算并测试延时程序运行时间,从而保证时序的正确和通信的正常。

(2) 程序容易死机

在DS18B20测温程序设计中,向DS18B20发出温度转换命令后,程序总要等待DS18B20的返回信号,一旦某个DS18B20接触不好或断线,当程序读该DS18B20时,将没有返回信号,程序进入死循环。

解决方法:在进行DS18B20硬件连接和软件设计时考虑到各种异常情况,程序中重视对特殊情况处理,异常出现时要能正常处理,程序流程要能继续运行下去。

(3) 测试时有一定干扰,读数偶尔会出现干扰误差

解决方法:测温电缆线采用屏蔽4芯双绞线,其中一组接信号线和地线,另一组接VCC和地线,屏蔽层在源端单点接地。

(4) 温度转换不正确

当传感器温度转换失败时,读取值为初始的0550h(85℃)。

解决方法:经过软硬件查错,发现虽然芯片用户手册上说工作电压是3.0V ～5.5V,但是实际进行温度转换时的要求的电压要远高于3V,否则的话,DS18B20就不能正常的进行温度转换。经项目实际测试,发现温度转换时,电源电压要高于4.2V,才能保证传感器正常的温度采集,因此在项目中给DS18B20的电压控制在4.5V左右。

(5) 单根测温电缆上确定多个传感器的位置

在本项目中,单根电缆要连接三到四个DS18B20,而如何将单个DS18B20的ID号与它所处的物理位相置对应,从而提供正确的数据给后台管理系统是项目中需重点攻克的难题。

解决方法:利用易失性可电擦除EEPRAM中的TH、TL字段。事先往DS18B20的TH字段写入1到N中任意数值,N是粮仓中单根测温电缆连接的DS18B20数目,根据TH的值将已写入过TH字段DS18B20分成N类,然后测温电缆在制作时,按TH值依次连接。这样,程序中就可以通过识别DS18B20中TH的值来判读其在粮仓中的物理位置。

5) 电源模块

在实际应用中,产品价格是客户重点考虑的因素之一,而高性能的电池价格往往比较昂贵。因此,在本设计方案中,采用将普通三节AA干电池串联起来组成电池组的方式对系统进行供电。电池组的输出电源电压为4.2 V～5V之间(根据电池的新旧和剩余电量变化) 。因LPC938的最大电源电压是3.6V,所以MCU在接入电源前首先要对电源降压处理,而DS18B20则直接接电池组的输出电压,以保障电压足够高使DS18B20能够进行正常的温度转换。

2.5 粮情监测后台管理系统

后台管理系统是一套集粮情信息监控和粮情信息的综合管理应用平台,采用开放式系统软件结构和实时数据技术,协调并提供每一个功能模块公用数据的访问。系统功能主要包括:数据收发、数据处理、粮情状态查询、报警和参数设定等。

粮情状态查询主要用来查询各个粮情当前的测量值,查询的数据交由数据处理部分处理。数据处理的结果显示在用户界面上,并可由工作人员设定粮情温度、湿度报警值,一旦达到这个门限值就立即报警。

系统界面如图5、图6、图7所示。

2.6 通信协议

本系统设计采用了S-MAC(sensor media access control)协议,S-MAC协议沿用了IEEE 802.11协议的冲突避免方式,除此之外还采用了工作/休眠策略,将时间分为帧,每一帧内分为工作阶段和休眠阶段,没有通信任务时,节点转入休眠状态,并缓存采集到的数据;进入工作阶段集中发送数据。因此,S-MAC具有很好的节能特性,它满足了MAC层协议对各性能间平衡的要求,能量和时延之间可以根据流量来进行折中,通过降低闲时侦听信道所消耗的能量消耗延长网络的生命期。无线传感器节点(采样点)与后台管理系统的通信流程如下:

1) 设置无线传感器节点

系统在初始化时需先设置无线传感器节点,具体步骤如下:

第一步 管理系统向采集器发出设置采样点节点号命令;

第二步 校验通过是正确的命令时,进行下一步,否则要求管理系统重发,跳到上一步;

第三步 采集器向采样点发出设置节点命令,收到采样点设置成功确认后,向管理系统发出确认命令;

第四步 管理系统收到确认后结束。

2) 上传数据

第一步 管理系统定时或手动向采集器发出数据请求命令;

第二步 校验通过是正确的命令时,进行下一步,否则要求管理系统重发跳到第一步;

第三步 采集器通过串口将所有采样点数据发给采集器;

第四步 数据校验通过则结束,否则要求采集器重发,跳到第一步。

2.7 无线传感器布置及信息交互

考虑到无线传感器网络采用的是功率较小、短距离、低速率、低功耗无线模块进行组网并进行数据传送的特点,在设计时划分多个信息汇集区域。每一个区域有一个区域汇聚节点,负责采集区域内几十个无线传感器的数据以及将数据向粮仓内的总汇聚节点传送(如图8、图9所示)。区域汇聚节点采用多频率制,可有效避免信号间的干扰。

粮食导热系数小,粮堆中各部位的温度可能差别很大,因此根据国家有关部门标准制定粮情监控系统布点原则如下:

1) 平房仓测温点布置原则

检测点水平间距不大于5m,垂直方向点距不大于2m;检测点距粮面、仓底、仓壁0.3m～0.5m。

2) 浅圆仓、立筒仓布点原则

浅圆仓、立筒仓检测点间距为5m～6m,最外圈检测点距仓壁的距离不大于2m,垂直方向点距为1.5m～3.0m,各点之间设置成等间距。

3) 其它仓库布点原则

参照前两种粮仓标准,对于储存期较短的中转库可适当减少测温点(如图10、图11所示)。

4) 信息采集点

可埋在粮食中,定时采集周围局部信息传送给接收点,接收点将收集到的信息发给转发点,由它将信息进行无线发送,然后通过其它转发点的转发,由一定的路径传给控制室的信息管理系统进行处理。

每仓立面传感器测量点分4层,顶层距粮面0.5 m,底层距地面0.5 m,层间距约2 m。

每仓平面纵向排7行采集点,各行间距4.5 m,两端节点距墙0.5 m。

每仓平面横向排9列采集点,各列间距约5 m,两端节点距墙0.5 m。

5) 信息接收点

置于粮仓顶端,每间隔15 m安放一个用来接收采集节点发送的信息,本设计方案在粮仓中放置2个信息接收点,分别放置在左右半区中心的横梁上。

6) 信息转发点

将接收点发来的信息发送出去,同时根据情况转发周围粮仓转发点发来的信息。

7) 仓内智能无线传感器节点

仓内智能传感器节点采集粮堆中的各种参数(如温度、湿度、特种气体浓度等),然后通过无线方式层层向上传输。各个传感器有自己的代号精确定位,在空闲时可进入休眠以降低能耗。

3 系统设计特色

1) 无线组网

系统利用无线传微网技术替代传统有线方式,达到即插即用,改变原来测量时需要预埋设电缆和传感器。

2) 节点自动识别

采用RFID技术,使得本系统各节点、各设备具有身份自动设别和可以自动搜索查询的特点,方便系统安装及维护。

3) 低功耗设计

本系统的无线传感器节点在设计中采用了低功耗芯片,结合睡眠及唤醒机制,可有效降低能耗。在正常情况下,能持续正常工作三年以上。

4 结 语

本文简要分析了粮情监控系统的现状及未来发展趋势,详细介绍了系统拓扑结构、系统组成、信息流程、主要功能模块设计以及无线传感器布置,具有低成本、低功耗、高可靠性的特点,适用于粮食仓储和运输领域,满足大部分粮仓数据实时采集和分析的要求,具有良好的实用价值。

本系统的设计和实现为粮食的安全储运提供了一套科学的检测和管理手段,可提升我国粮食仓储的整体水平,同时对带动其它相关产业的发展和提高现代化的技术和装备的支撑等方面有着积极的意义。

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粮情监控 第7篇

粮情测控系统是储备信息系统中的一个重要的系统环节,它既是储备信息系统供应链条中的基础节点,又是储备信息系统的信息源点。为了确保对储备粮食的科学有效的实时监控,并且及时地将采集到的数据进行综合处理和系统分析,由此为筒仓粮食做到科学保粮,科研出此粮情测控系统。

公司一直以服务质量为首要任务,对散粮筒仓的粮食问题做到一丝不苟,公司一直使用北京金良安可以机公司研发的数字式粮情测控系统,对各种不同的粮食做到了分类测温标准,将时时得到的温度,集成到仓储信息管理系统中,实现了粮情数据的自动检测、自动分析、预警、信息化和一体化管理。并由工作人员对其进行记录,遇到问题立即汇报技术人员及生产管理人员进行及时的处理。

2数字式粮情测控系统

2.1 数字式粮情测控系统组成及工作原理

数字式粮情测控系统分为硬件和软件两部分,硬件部分主要由数字式传感器、测温电缆、LE板、测控单元(RTU)和计算机组成。而软件部分则是集粮仓监测、报警为一体GGS软件。测温电缆上的数字传感器将时时的温度传送给LE板,再由LE将数字信号转化为模拟信号传送给测控单元(RTU),测控单元再将各仓发来的模拟信号,经过研究处理发送给计算机,计算得到相应的数据,按照GGS软件,时时粮仓监测,及时的进行颜色报警。

2.2 数字式粮情测控系统的问题

通过对粮情测控软件应用,出现了诸多问题,比如测温电缆的接口出现腐蚀、老式RTU及LE板的不稳定问题、RTU供应电源不足等问题。

2.3 数字式粮情测控系统问题的解决

东润公司视服务质量为生命,公司技术部门同基层队,对这些诸多问题展开了多次调研,解决了以下问题:

①对于测温电缆接口腐蚀问题:技术部及时向生产厂家提出接头进行全面更换,由于筒仓内通风难,导致筒仓内潮湿,必须选用全封闭式接头,不能采用原先的扁型接头,最终通过选型,解决了此问题,通过此接头的更换,测温电缆的更换已经远远的小与往年的数目。

②对于老式RTU及LE板不稳定的问题:由于场家生产此软件的不稳定造成的,我公司对此非常重视,时时关注厂家新RTU的生产,目前我们已经对新筒仓的RTU及LE板全部更换成新型RTU,此RTU解决了测温电缆发送给LE再转发送的问题,取消了LE直接从测温电缆中获取数字温度信息,解决了RTU、LE不稳定的局面。

③RTU供应电源问题:由于新仓一个筒仓有四根测温电缆,造成RTU电源紧张,RTU需要15V的直流电压,但是到最后几个仓时,只有10V不到的电源,造成无法正常工作,又由于没有电源可外接,我们技术人员通过技术改造将前面几个可以外接电源的仓分出去外接电源,这样解决了电源紧张的问题。

2.4 数字式粮情测温系统的功能及性能特点

2.4.1 软件

软件操作界面全中文,三维图形,科学化的粮温分析,人性化的图形设计,使该软操作简单,用户可根据自己需求任意更改图形与报表,以适应本库需要,软件的主要功能和优点:

①数据采集与处理功能。

②数据储存与查询功能。可查询历史温度,三温曲线图,仓内温度分层三维旋转显示。所有图像均能单独保存、放置于剪切板或直接打印。

③数据可以图形和表格的形式通过屏幕显示,表格显示的行与列由用户自定义。

④打印输出功能。打印表样由用户定义,包括实时和历史温湿度表、任选两个时间段的温度对比表、湿度梯度表等。

⑤具有故障自诊断功能。

⑥具有仓内温度分区域管理功能。即可将仓内测温点按预先设定得区域,进行分区域管理,进行最高温、最低温、平均温度管理,并显示历史变化曲线。

2.4.2 硬件优化

系统完全数字化,温度精确,检测速度快,系统硬件少,安装维护极为方便;仓内只有测温电缆,一根线引出仓外,且全模块化,减少了出现问题的环节,大大增加了系统的稳定性。

2.4.2.1 温度传感器

系统以先进的数字传感器作为温度传感器,使用寿命不小于10年,重复测量误差±0.1摄氏度,能在环境相对湿度99%的状态下正常工作。

2.4.2.2 湿度传感器

系统以先进的数字传感器为湿度传感器,使用寿命不小于5年,重复测量误差±1%,测量范围0～99%。

2.4.2.3 测温电缆

①采用高质量的聚氯乙烯等材料做保护,不使用再生材料,光滑耐磨。

②测温电缆满足抗拉与抗压要求,电缆强度大于450KG。

③传感器有良好保护,在受粮食拉力和压力状态下不致损坏,温度值不失真。

④传感器、导线完全密封,在粮食熏蒸时能够正常测温。

⑤连接方便,易操作,更换时不需做其它处理即可保证整体密封效果。

2.4.2.4 测控单元RTU

①控制单元之间采用并行连接,任意两个测控单元互不影响,即任意一个控制单元损坏不影响整个系统测温。

②保护等级达到IP65以上。

③预留测水、测虫、测气、自动通风接口。

④应保证在长时间充电而不致损坏。

⑤单个控制单元带载能力应超过1500个传感器。

⑥控制单元具有远程升级功能,当用户需要升级系统时无需更换该部件。

2.4.3 安全性高

系统采用15V直流供电,测温电缆5V供电,避免了传统模拟系统每仓需单独供220V交流电的弊端,系统采用逐级防雷保护,保证了系统的安全性。

2.4.4 系统灵活多样化

大型系统一般采用计算机反映温湿度数据;对于小的系统,除采用计算机系统外,还可采用手持式仪器测温。

3集中化管理的优势

我公司目前的各测控单元(RTU)在新仓中,位于各筒仓盖里,每个仓配一个测控单元,使得新仓需要多个测控单元,浪费了测控单元的工作能力,本来只需要几块测控单元就可以完成的,其次仓内工作环境恶劣,测控单元很容易上锈,原先新仓是将五或六个仓统一一个测控单元,由于这是考虑旧测控单元的工作能力而定的,目前更换新的测控单元就可以实现更多的仓同用一个测控单元,我公司老仓目前也是分散管理,所以本人提出了测控单元集中管理的建议,将新仓老仓的测控单元集中到我公司七楼的电气房内,首先可以大大减少测控单元的数目,只需要十块甚至更少就可以满足,其次工作环境好,减少测控单元的物资损耗,减少物资成本,集中管理后可以很直观的查找故障,减少了故障时间,为粮食科学保存打好了坚实的基础。

4数字式粮情测控系统在散粮筒仓上的重大意义

粮情测控技术是科学保粮的关键技术之一,同时,粮情测控系统是四项储粮新技术的基础,是“机械通风”、“谷物冷却”、“环流熏蒸”储粮技术运行状态的观察者和运行结果的真实反应者。粮情检测与分析的准确、可靠性、直接关系到其它三项储粮技术运行和应用效果。随着电子技术和计算机技术的发展,四项储粮新技术之一的粮情测控系统相继进入粮库管理中,并向智能化、信息化发展。粮情测控的使用对公司的粮食存放做到了科学的保证,为公司的服务质量打好了坚实的基础。

摘要：随着现代企业的不断进步和发展,竞争日益激烈化,服务质量成了竞争最大的关键,我公司以散粮筒仓为主要货场,粮食的存放质量是最重要的问题。文中主要介绍测温系统的工作原理、系统弊端及改进,并介绍了该系统功能、性能特点,以及对RTU集中管理的优势,最后阐述了在散粮筒仓应用该系统的重大意义。