基于无线传感器网络的无线粮情监控系统的设计与实现

摘要

粮食是国民经济的基础，粮食安全关系到国民经济的健康发展和社会的稳定。为了对粮库中粮食的存储情况进行有效监控和管理，粮库管理人员需要定时检查粮库中存粮的温度，湿度等情况，防止因温度湿度等因素导致的粮食霉变和虫害等问题的发生。20世纪80年代后期，随着计算机技术和电子技术的发展，出现了粮情监控系统，现代粮情监控系统可以利用分布于粮仓的传感器对与粮食存储有关的物理参数进行监测，并将数据存储在PC中，不仅节省了粮库管理人员的手工作业，还可以对粮情数据进行有效的管理。现有的大部分粮情监控系统使用电缆为系统节点供电并且利用电缆传输采集到的数据，这种基于电缆供电的系统有其固有的缺陷，如布线复杂、易遭雷击、安装及维护成本高、易遭破坏等。近年来，随着无线传感器网络WSN(wireless sensor network)技术的兴起，无线传感器网络的新技术逐渐开始应用到生活的各个方面，将无线传感器网络应用于传统的数据监测领域是无线传感器网络的一个重要的应用领域，基于无线传感器网络的无线粮情监控系统采用电池供电，使用无线方式传输数据，不仅解决了一直困扰有线粮情监控系统的布线和雷击问题，而且降低了粮情监控系统的施工难度，有效提升了系统工作的稳定性。
　　 本文首先介绍了目前粮情监控系统的发展现状和无线传感器网络的概念，然后介绍了基于无线传感器网络的无线粮情监控系统的总体软硬件设计和通信协议的设计，最后简单介绍了系统现场安装后的测试情况。本文的目标是设计并实现一个低功耗的无线粮情监控系统。硬件设计中，为了满足网络节点对低功耗的要求，采用了低功耗的微处理器C8051F920，并采用了通信距离较远的射频芯片S14432以达到简化系统设计的目的。为了保证系统中各个节点的有效通信，在参考了IEEE802．15．4和其它一些专为无线网络开发的通信协议后，针对粮库现场的应用环境设计了一个简单可靠的通信协议以保证网络节点的通信，采集到的粮仓温度和湿度数据上传至上位机保存，最后上传至网络服务器供上级部门查询。整个无线传感器网络节点均采用电池供电，为了减少系统的耗电量，整个网络工作于低功耗模式，使用4节AA碱性电池能保障系统节点连续运行3到5年。基于无线传感器网络的无线粮情监控系统的设计与实现，初步解决了近年来粮情监测领域内一直想解决但未能很好解决的问题，最后，通过在粮库现场对系统进行的测试表明，该系统符合粮食部门的要求，能够满足粮库对粮情监测的需求，具有良好的推广应用前景。

目录

第一章绪论

第二章基于无线传感器网络的粮情监控系统方案的确定

第三章基于无线传感器网络的粮情监控的总体设

第四章基于无线传感器网络的粮情监控系统的硬件设计

第五章基于无线传感器网络的粮情监控系统的软件设计

第六章无线粮情监控系统的测试和综合评价

第七章总结与展望

参考文献

附录

致谢

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