基于无线传感器网络的粮情检测系统设计

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1、2006年9月农机化研究第9期基于无线传感器网络的粮情检测系统设计蓝会立张认成毛思文华侨大学机电及自动化学院福建泉州362021摘要随着国家经济的快速发展粮食储备的日益增加大型粮食储备库的建设对粮食温度检测技术也提出了越来越高的要求为此针对目前我国仓储行业粮情检测系统存在的不足提出了一种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实验表明系统安装简单方便稳定性好温度测量精度高关键词自动控制技术无线传感器网络设计节点温度测量nRF9E5储藏技术+中图分类号TP273.5;S126文献标识码A文章编号1003─188X(2006)09─0

2、099─04置在目标环境中能够获取周围环境的信息并且相0引言互协同工作完成特定的任务传感器节点主要由电粮食温度检测技术是我国粮食储藏的4大技术源管理模块传感器微处理器存储器以及射频之一它可以动态监测仓库粮食温度变化情况为模块等功能模块构成典型的传感器节点结构如图粮食的储藏安全提供了重要保障由于储备库的特1所示电源管理模块为其它功能单元提供正常工殊环境条件粮食出入库时系统部分模块主要作所必需的能源传感器用于感知获取外界的信是传感器模块要拆卸和重新安装仓库中存在的息并通过信号处理电路将其转换为数字信号微有毒气体H3P容易腐蚀电子元器件粮堆中损坏的处理器部件负责协调节点各部分

3、的工作如对传感传感器不容易更换而目前应用于粮食储藏的粮情器获取的信息进行必要的处理保存控制传感器检测系统大多数采用模拟温度传感器多路模拟开和电源的工作模式等射频模块负责与其他传感器关A/D转换器及单片机等组成的导线传输系统或观察者的通信这种温度采集系统需要在仓库内布置大量的测温电存储器缆安装和拆卸繁杂同时受到导线电阻和分布电容的影响测量误差比较大易受雷击为此提传感器微控制器射频模块出了一种基于无线传感器网络的温度检测系统的设计方案该方案不需要任何固定网络的支持安装简单方便系统稳定可靠可维护性好电源管理模块图1传感器节点结构1无线传感器网络无线传感器网络是由大量微型智能低

4、功耗2系统设计方案传感器以某种网络协议构成的无线网络其目的是整个系统由若干无线温度传感器节点测控主协作地感知采集和处理网络覆盖的地理区域中感机和PC机组成如图2所示其中无线温度传感知对象的信息并发布给观察者它综合了传感器器节点按一定布点规则分布于仓库内执行温度数技术嵌入式计算技术分布式信息处理技术以及据采集预处理和传输等工作测控主机由无线收无线通信技术正成为一个新兴的技术领域被认发模块nRF9E5及报警装置组成通过外接MAX232为是21世纪最重要的技术之一转换电路与PC机进行串口通信测控主机通过无无线传感器网络节点具有无线通信数据采集线通讯方式与各个节点进行数据传输存

5、储及命令和处理协同合作等功能可以随机或者特定地布的传送PC机给测控主机发送功能命令并对采集到收稿日期2005-10-17每个节点温度数据进行智能分析显示和打印限作者简介蓝会立1975-,男壮族广西马山人硕士研究于篇幅本文主要介绍无线温度传感器节点的硬件生(E-mail)lzlhl@hqu.edu.cn通讯作者张认成1961-男陕西扶风人教授博士结构和软件设计方法-99-万方数据2006年9月农机化研究第9期节点传感器网络ShockBurst发送方式空闲方式下晶体振荡器依PC机然工作配置字中的内容不至于丢失系统通讯时各模块处于正常接收状态收发使能位TRX_CE=1测控主机

6、且方式选择位TX_EN=0在运行过程中可由用户仓库编程修改TX_EN=1使其工作于发射状态图2系统结构框图2.1.2数字温度字传感器2.1无线温度传感器节点的设计DS18B20是Dallas公司开发的微型化低功耗温度传感器节点是网络的基本单元响应测控的可编程单总线数字温度传感器可直接将测得的[7]主机的指令并发送数据由于传感器节点通常采用温度值转换为数字信号输出其具有以下主要功电池进行供电电池的容量一般不是很大并且在能一是独有的单总线通信技术只需一根信号线使用的过程中不能给电池充电或更换电池一旦与单片机连接即可实现双向通信二是电源电压范电源耗尽这个节点就失去了作用因此在

7、传感围为3.35V可通过信号线寄生供电或由外电源器网络节点的设计过程中任何技术和协议的使用直接供电三是测温范围为-55>125在10>都要以节能为前提在硬件设计方面要尽量地采85内可保持0.5的精确度四是通过编程可实用低功耗器件在没有通信任务的时候切断射频现912位的数字读数方式即在温度转化时可选部分电源在软件设计方面各层通信协议都应该择0.50.250.1250.0625等4种不同以节能为中心的分辨率五是可设定非易失性温度报警上下限值2.1.1射频SOCnRF9E5TH和TL通过报警搜索命令可获取报警信息nRF9E5是挪威Nordic公