徐州國(guó)家糧庫無線糧情測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、糧食安全是保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。然而，由于糧倉(cāng)中溫度、濕度、害蟲密度等因素對(duì)糧食品質(zhì)的影響，我國(guó)每年在儲(chǔ)存過程中損失的糧食就達(dá)幾千萬噸。因此，建立現(xiàn)代化的糧情測(cè)控系統(tǒng)是保障糧食安全的需要。目前，我國(guó)糧情測(cè)控系統(tǒng)大多采用有線通信方式。有線糧情測(cè)控系統(tǒng)有其固有的缺點(diǎn)。例如，線路較多容易引入干擾、布線麻煩、容易遭雷擊等等。而無線糧情測(cè)控系統(tǒng)很好的解決了上述問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有低功耗、組網(wǎng)靈活的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使其非常適合應(yīng)用于糧情測(cè)控

2、領(lǐng)域。近幾年，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步運(yùn)用到糧情測(cè)控領(lǐng)域中，已先后開發(fā)出基于IEEE802.15.4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee無線協(xié)議棧的無線糧情測(cè)控系統(tǒng)。但上述無線糧情測(cè)控系統(tǒng)的通信距離有限，已不能滿足現(xiàn)代化大型糧食儲(chǔ)備庫的發(fā)展需求。
　　 本論文的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)能滿足現(xiàn)代化大型糧庫的發(fā)展需求的低功耗無線糧情測(cè)控系統(tǒng)。首先論文介紹了糧情測(cè)控系統(tǒng)的背景、研究意義、研究現(xiàn)狀和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念；其次通過對(duì)糧情測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境的分析

3、和通信方式的選擇，確定了無線糧情測(cè)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)；再次介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)；最后完成無線糧情測(cè)控系統(tǒng)的測(cè)試和整體評(píng)價(jià)。
　　 在硬件設(shè)計(jì)方面，主控制芯片選擇了美國(guó)silicon labs公司生產(chǎn)的Si1000片上系統(tǒng)。Si1000內(nèi)部集成了高性能、超低功耗的CIP-51內(nèi)核8位C8051F9XX系列單片機(jī)，以及240-960MHz的EZRadioPRO系列RF收發(fā)器。其無障礙傳輸距離達(dá)到2.2公里并且功

4、耗極低(通過兩節(jié)堿性電池供電，節(jié)點(diǎn)可工作4到5年)，完全能滿足大型糧庫低功耗無線糧情測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。此外，論文還完成了蟲害傳感器的開發(fā)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)糧情測(cè)控系統(tǒng)在蟲害檢測(cè)方面的空白。
　　 在軟件設(shè)計(jì)方面，本系統(tǒng)采用了根據(jù)silicon labs公司的EZMAC Pro無線通信軟件模塊開發(fā)的一種跨層優(yōu)化的通信協(xié)議--EZMAC Improved。此協(xié)議結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鏈路預(yù)算達(dá)到業(yè)內(nèi)最大的141DB。底層的傳感器節(jié)點(diǎn)只需經(jīng)過三次跳躍