无线通信技术在基层粮食企业中的应用实践.doc

无线通信技术在基层粮食企业中的应用实践摘 要：该文设计了一套基于ZigBee/ GPRS无线传输方式的粮情监测及设备控制方案，有效解决了目前各粮库因科技储粮设备增多，传统有线连接和分散控制而带来的布线困难、扩展性差、成本高及存在较大安全隐患的缺点。通过实践证明，该无线控制方案具有较高的实用性、可操作性及精确性，从而实现了粮仓检测及设备控制的智能化和便捷化。关键词：zigbee;GPRS; 粮情监测; 设备控制; F8914; F8114当今世界科技迅猛发展，社会各行各业信息化进程不断加速，粮食企业也一改过去粗放式储粮思维，越来越多的高科技储粮设备陆续装备粮食企业，大力提高了企业储备粮管理能力和水平。本文针对辖区内粮食企业在陆续装备设备过程中，出现的因大量设备集中在库区，传统有线连接出现布线困难和操作管理困难，暴露出的安全隐患。设计了一套基于ZigBee/ GPRS无线传输方式的粮情监测及设备控制系统，依托采用紫峰技术（无线通信技术作为无线传感网络的一种具体实现形式，它是一种第速率、低功耗、低复杂度、低成本的双向无线通信网络传输技术）无线传输的方式将检测到的信号和控制信号在传感器和微控制器之间相互传递，有效解决了目前粮情监测系统存在的布线困难、扩展性差及其成本高的缺点，实现了机械通风、就仓干燥设备的智能控制，最大限度的发挥出各储粮系统的整体优势，同时为该系统配置WEB 服务，方便管理人员在中控室或其他任何地方、任何时间通过互联网查看粮仓内的温湿度情况，操作和控制设备。1、系统整体方案整个系统由以下3个部分构成, 如图所示。（1）前端节点。分布于粮仓内外监测区域的大量节点, 分成两类: 一是带有传感器的数据采集节点，采集并无线发送粮情数据; 二是少量的控制节点, 实现某些特定的控制功能, 如控制风机启停等。所有G rainN ode基于ZigBee协议组成星状无线网络, 空闲时处于休眠状态，定时唤醒工作。（2）中心节点。一个带有微控制器的网络协调器的中心节点, 具备GPRS和ZigBee两种协议数据转换能力,无线接收所有数据采集节点传输的数据, 经过处理后通过GPRS模块发送到远程的上位机监控中心, 同时也能通过GPRS模块从上位机获得各种设置和控制指令, 并把这些指令同步到前端节点，从而实现对监测网络的设置以及通风控制等功能。（3）数据处理中心。在中控室，运行于PC 机上的管理软件, 通过TCP / IP协议与中心节点进行GPRS通信,实现整个监测网络系统设置和粮情参数的显示、查询、存储以及控制指令下发等功能。2、系统硬件设计2.1 无线传输设备（1）前端采用F8914 ZigBee模块，通过232/485（端子接口）和采集器相或PLC可编程控制器连接，Zigbee作为一种无线连接,可工作在2. 14 GHz(全球流行) 、868 MHz (欧洲流行)和915 MHz (美国流行) 3个频段上,分别具有最高至250 kbit/ s、20 kbit/ s、40 kbit/ s的传输速率。该型号设备一般为终端节点，完成信息的发送和接收。（2）ZigBee中心节点采用F8114 ZigBee+GPRS模块，中心节点收到的数据可以通过串口直接输出到服务器上（前端与服务器的距离较近）；还可以通过GPRS把其收到的数据发送的远端的服务器上，GPRS部分采用国际标准TCP/IP通信协议，且两种方式都是实现数据透明传输功能。省去了每个终端的GPRS模块，只需要中心节点一个，节约了成本。2.2 数据管理中心数据中心对现场实时采集的温室内温度、湿度、气体浓度、设备状态等环境参数进行分析处理，完成统计做出相应的统计报表，并做出趋势分析，且以直观的图表和曲线的方式显示给用户，并根据管理需求提供各种声光报警信息。当温湿度超过设定值的时候，自动开启或者关闭指定设备。2.3 硬件运行结构F8114首先进行GPRS拨号上网，然后自动向数据管理中心发起TCP连接，握手成功后开始数据透明传输。粮库数据采集终端及设备控制开关通过PLC把数据传给F8914，F8914接到数据后即时将数据通过ZigBee网络传送到F8114。F8114通过GPRS数据管理中心将上传的数据进行分析处理，得出直观的结果和相应的指令通过GPRS网络发送给F8114，再通过ZigBee网络传送到F8914即时通过232/485传送给采集端及控制设备，采集端根据指令对相应的控制处理。3、应用实践3.1 粮情测控中应用工作原理：前段采集器与F8914 ZigBee模块相连，将信号传给中心模块，在传给后台数据处理中心完成了对粮仓温湿度数据的采集。优点：采用无线信号传输，无需复杂电缆铺设；采用模块化设计，后期检修和维护方便；系统内数据传输正确、可靠，实时性好；软硬件配置简单，装配和维护费用较少；融合互联网技术，可实现远程控制。3.2 智能机械通风、就仓干燥系统中应用工作原理：F8914（前端）通过标准的232/485串口与风机控制箱内设备控制开关内的PLC连接通信，后台数据处理中心依据事先制定的粮情测温数据参数，发出开启和关闭风机控制指令。优点：无需到粮仓前手动控制，节省人力物力；便于集中控制，减少系统安全风险；风机控制箱改造简单易行，扩展性较高；融合互联网技术，可实现远程控制；协同粮情测温数据，发挥整体优势。4.结论以上提出了一种新的基于ZigBee/GPRS 技术的无线粮情监控系统及设备控制