粮仓粮库环境温湿度监测系统设计方案

第一篇：粮仓粮库环境温湿度监测系统设计方案

粮仓粮库环境

温湿度综合监控管理系统

设

计

方

案

目 录

第一部分：概述

（1）粮食仓储概述………………………………………………………………03（2）粮仓粮库环境温湿度监控系统应用背景…………………………………04（3）粮仓粮库环境综合监控管理系统…………………………………………04 第二部分：系统组成结构

◇上位管理主机…………………………………………………………………05 ◇数据通讯部分…………………………………………………………………05 ◇现场控制监测点………………………………………………………………05 第三部分：控制模式

◇控制方式………………………………………………………………………06 第四部分：功能特点

（1）粮库环境温湿度监测………………………………………………………07（2）O2、CO2浓度监测•…………………………………………………………07（3）数据存储功能………………………………………………………………07（4）设备联动控制功能…………………………………………………………08（5）防火自动报警功能…………………………………………………………09（6）现场报警功能………………………………………………………………09（7）远程传输和网络管理功能…………………………………………………09 第五部分：监测软件数据平台

（1）友好的用户登陆管理界面…………………………………………………10（2）实时历史、曲线报表数据分析…………………………………………10（3）多种形式的报警功能………………………………………………………11（4）远程控制……………………………………………………………………11（5）监控终端……………………………………………………………………11

第一部分：概 述

（1）粮食仓储概述

我国现有14亿人口，粮食储藏好坏是关系到人民健康、市场供给、国家稳定的大事。随着人口增长迅速、耕地逐年减少、人类对社会物质生活的需求愈来愈高。粮食的利用与保护得到社会的更加重视，人类必须杜绝粮食浪费与霉烂现象发生，珍惜粮食。

我国是世界上最大粮食生产和消费国。据统计，我国粮食收获后在脱粒、晾晒、贮存、运输等过程中的损失高达15％，远远超过联合国粮农组织规定的5％，在这些损失中因未达到安全水分造成霉变、发芽等损失的粮食又占到5％。

粮食在储藏期间，如果水分超标，粮堆内部的水分就表现出向表面及粮粒间隙中的空气缓慢游离的趋势，因粮食水分从不流动的空气中逸出比较困难，它在粮粒间聚集，当湿度达到饱和点时即开始凝结，随之产生发酵和局部温度升高现象，这又促使粮粒释放出水分和加速相应的发酵过程。当环境温度升高，粮食中带有的粉尘、杂质、特别是有机物杂质加速了上述过程，严重威胁到安全储粮，导致粮食腐烂。

因此粮仓粮库环境应保持通风、干燥，内外整洁有序。粮库中应采取防鼠、防蝇、防虫、防盗等设施，杜绝有害虫类的滋生。

（2）粮仓粮库温湿度环境监控系统应用背景

建国以来，经过六十多年的发展，我国粮食仓储技术得到了长足发展，在某些领域已经达到世界先进水平，但就整体而言，我国粮食仓储技术与发达国家相比，仍与一定的差距。目前，大部分粮仓库仍为人工监控管理，如降仓温通风是仓房日常管理中，尤其是低温储粮管理中的一项操作较为频繁、辛苦的工作，经常需要在半夜开机：由于粮食呼吸，储粮稳定性较差，保管员需不断翻动粮面，通风降温散湿，因此国家需要投入大量人力。粮情，粮仓温度靠人工监测，保管员需要频繁巡查，工作强度大，并且监测结果不精确。

（3）粮仓粮库温湿度环境监控系统

SQ-KZ粮仓粮库环境综合监控系统可以实时全面的掌握粮库内的温湿度变化，一旦发现异常及时做出正确处理，保证粮食长期安全存储。本系统采用世界上先进的微电脑技术、PLC技术、传感器技术、自动控制技术，带有LCD显示和键盘操作，能够自动监测粮仓粮库内的粮情、温度、湿度，并能与粮仓粮库内的加热、制冷、除湿、通风等设备进行联动，控制加热、制冷、除湿、通风等设备进行工作，也可根据人工设定的数值定时控制设备或根据需要进行人工开启，使仓内粮温、水分、仓内气体的有效浓度与配比维持稳定状态，保证粮食仓储的安全。

第二部分：系统组成部分

SQ-KZ粮仓粮库环境综合监控系统主要包括：上位管理主机、数据通讯部分、现场控制监测点、数据采集终端等。

◇上位管理主机

可选用物联网感知应用平台或者是为客户专门定制的操作监测平台。能够实现监测、查询、运算、统计、控制、存储、分析、报警等多项功能，并能与粮仓内设备联动，自动计算和控制加热、制冷、降湿、通风等设备运行工作。

◇数据通讯部分

可根据需要选择有线传输与无线传输方式，对于仓内布线不方便的粮库，可以采用无线通讯方式，利用GPRS/3G或Zigbee无线通讯。

◇现场控制监测点

现场控制监测点主要由数字温湿度变送器、数据采集仪、通讯转换器、配电控制柜及安装附件组成。所有监测点的温湿度测量值最终转换为数字信号，被传送到上位管理主机，通过配套的数据管理软件对数据进行分析、处理、存储、打印等。

第三部分：控制方式

◇自动控制-----根据设定的参数，智能控制箱按照预先编制的程序自动运行。

◇手动控制-----根据需要，可以选择现场手动控制方式，启动各种模式。

◇集中监控-----监控中心室能够实时显示并自动记录粮仓粮库内的监测数据以及外围设备的工作状态，远程设定每台控制箱的工作参数，自动报警。

◇3G互联网监控------通过安装配套的物联网监控软件，或者视频监控软件，可以通过英特网实时了粮库内的环境变化信息及设备的运行状态等。

第四部分：系统功能特点

（1）粮库环境温湿度监测

通过温湿度传感器监测粮仓粮库内的环境温湿度，并能对数据进行采集、分析运算、控制、存储、发送等。

（2）O2、CO2浓度监测

--粮食是生命的有机体，具有呼吸功能。为了解储藏条件是否适宜，常需要了解粮食在储藏期间的生理状态，需要测定储粮的呼吸系数。

--在粮仓内部署二氧化碳或氧气浓度传感器，实时监测粮库中的气体含量，当浓度超过系统设定的阙值范围时，通过有线或无线传输技术将相关数据传送到用户监控终端，由相关工作人员做出相应调整。

（3）数据存储功能

具有大容量数据存储功能，现场可显示、查询监测数据和设备工作参数。

（4）设备联动控制功能

--降温、散湿、通风是仓房日常管理中的一项操作较为频繁、辛苦的工作，经常需要在半夜开机，由于粮食呼吸，储粮稳定性较差，保管员需不断翻动粮面，通风降温散湿。实现仓窗、制冷、制热、通风等设备自动开关，对提高工作效率、降低劳动强度意义重大。--上位机控制平台可根据粮库环境的要求，对已设置的温湿度数学模型进行分析，自动计算和控制加热、制冷、降湿、通风等设备状态，也可根据人工设定的数值定时控制设备或根据需要进行人工开启。

（5）防火自动报警功能

可提供现场声光报警，监测系统报警，并通过电话语音拨号报警或发送报警短信通知相关人员。

（6）现场报警功能

用户可设定某些参数指标的上限和下限，根据温湿度实测值与人工设定的超限值进行对比分析，若实测值超过设定的范围，则通过屏幕显示报警或现场声光报警。

（7）远程传输和网络管理功能

可联网远程传输现场监测到的各种信息，上级部门可随时调用、检查粮库环境的各项数据、报表，提供集中式系统管理及数据检索功能，可与其它信息系统共享数据，支持TCP/IP协议。

第五部分：监测软件数据平台

我公司自主研发的粮仓粮库温湿度系统软件，实时采集粮仓粮库现场数据，经传感器数据模块传送至ZigBee节点或RS485节点上，然后通过光纤、GPRS/3G网络传输到数据平台，按照相关设定进行分析运算、控制、存储等功能，并进一步与粮仓内设备（如通风、制冷、制热、熏杀等）联动完成相应控制。

（1）友好的用户登陆管理界面

--规定用户使用权限，不同用户提供不同的操作权限，非用户不能登陆系统，保证系统安全，操作简单而富有人性化。

（2）实时历史、曲线报表数据分析

--系统将采集到的数据信息以实时曲线的方式显示给用户，并根据需要按照日、月、季、年参数变化曲线生成历史报表。便于对粮仓粮库的运转情况进行分析并做出改进，提高粮食仓储的效率与安全。

（3）多种形式的报警功能，适合不同场合需要

--工作人员根据粮仓粮库内的具体情况，设置温度、湿度等参数限值。在监测时，如发现有监测结果超出设定的阈值时，系统会自动发出报警提醒工作人员，报警形式包括：声光报警、电话报警、短信报警、E-MAIL报警等。

（4）远程控制

--现场采集设备将采集到的数据通过有线、无线、GPRS/3G网络传输到中控数据平台，用户从终端可以查看粮仓粮库现场的实时数据。并使用远程控制功能，通过继电器或采集输出模块对粮仓粮库内的相关设备进行自动化控制，如自动通风系统、自动制冷制热系统、自动除湿系统等。

（5）监控终端

--监控终端通过可视化、多媒体的人机界面实现以下主要功能：

①粮仓内粮情、温湿度、CO2浓度全面显示，可查询，包括各种参数以及历史数据等；

②向粮仓内监控终端发出调度命令、调整设备运转状况，确保粮仓内环境维持稳定状态，保证粮食仓储安全。

第二篇：粮仓温湿度检测系统的设计

粮仓温湿度检测系统的设计

我国是一个人口众多的大国, 科学 储粮是保障人民粮食供应, 促进社会安定的大事, 粮仓温度的监测在科学储粮 中占有重要地位[1]。在大多数粮食存储企业, 目前仍主要靠人工检测粮仓温度。由于粮库占地面积大，粮仓分散，仓内温度测试点多，因而人工监测工作量大，效率低，检测周期长，容易漏检，而且测量器件损坏率高，测试精度难以保证。

粮仓温室度检测技术的发展现状随着微型计算机和传感器技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变 化，仓库的温度和湿度自动监测控制方面的研究有了明显的进展。粮仓温室度检测技术的发展现状随着微型计算机和传感器技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变 化，仓库的温度和湿度自动监测控制方面的研究有了明显的进展。

粮食温度是 能否保证粮食安全储存的重要指标之一,只有及时,准确地测得粮堆各层面的粮 温数据,并根据检测的温度数据对粮食储存情况进行分析,作出决策,采取措施, 最大限度的减少粮食在储存过程中的损失。正目前,粮库中的温湿度检测,基本上是人工检测,劳动强度大,繁琐,由于 检测报警不及时,造成库储粮食损失的现象时有发生,于是,设计并研制性能价 格比较高的粮库温湿度自动检测系统迫在眉睫。由于大型粮库分布广、储量大，粮库的管理和监测难度大，基于粮库粮情检测系统上的计算机管理软件的设 计，由每个粮仓中配置的下位机将粮情数据通过无线数传模块发送给上位机，上位机将下位机的数据以曲线和表格的形式表示出来，清晰直观地显示出各仓 内温湿度状况，由上位机对粮仓进行监视，管理人员在控制室就可以看到实时 粮情数据，对粮情数据进行分析，实现粮仓管理自动化、智能化。

系统的数据采集 部分是将温湿度传感器置于仓库内部，测出仓内的温湿度值，经过放大、A/D 3 粮仓温湿度检测系统的设计 转换为数字量之后送入 AT89C51 单片机中，然后通过 8 位 LED 显示，单片机 将预设的参考值与测量值进行比较，根据比较结果作出判断，经过程序分析处 理发送相应指令控制执行机构动作，接通或关闭各种执行机构的继电器，进而 控制干燥机、空调和风机等设备，以此来调节仓内温湿度。如此循环不断，使 温湿度值与设定值保持一致。当温湿度值超过允许的误差范围，系统将发出声 光报警，如果有必要，仓管人员还可以根据实际的情况通过键盘或按钮来人工 修改片内存储的预设值。通过对整个系统的核心单片机部分的设计，达到优化 控制温湿度的目标。

一）系统硬件设计： ◆单片机芯片：.通过比较，选用 AT89C51 单片机来构造本系统。◆A/D 转换器：A/D 转换器采用 8 位串行控制模数转换器 ATC0809。◆ 温度传感器 ：由计算机采集“电压-时间”的数据，以发挥其实时和准确 的特点。另外，该器件价格比较低廉，也完全能满足粮仓内粮食监测的需要。◆ 湿度传感器：该器件具有不需校准的完全互换性、高度可靠性、长期稳 定性、快速响应和专利设计的固态聚合物结构，适用于线性电压输出和频率输 出两种电路，可经多路开关直接输入到 A/D 转换器。

（二）系统模块设计： ◆测控模块：检测各分机所在粮仓的温湿度数据 ◆显示模块：温度采用四位显示，湿度也采用四位显示，使测量结果更直观，便于管理人员做出决策。◆报警模块：系统采用三极管驱动的蜂鸣音报警，当温湿度严重超标或出现 火情、遇盗时，系统做出声光报警，同时记录并打印事故出现的时间、仓号、控 制点等情报，并能启动适当应急措施

2.1.4 温度传感器的分类及特点 温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额 大大超过了其他的传感器。从 17 世纪初人们开始利用温度进行测量。在半 导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN 结温度传 感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继 开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。两种不同材质的导体，如在某点互相连接在一起，对这个连接点加热，在它们不加热的部位就会出现电位差。这个电位差的数值与不加热部位测 8 量点的温度有关，和这两种导体的材质有关。这种现象可以在很宽的温度 范围内出现，如果精确测量这个电位差，再测出不加热部位的环 境温度，就可以准确知道加热点的温度。由于它必须有两种不同材质的导体，所以 称之为“热电偶”。不同材质做出的热电偶使用于不同的温度范围，温度传感器 本文温度传感器采用了接触式热电偶温度传感器，根据前文基础知可以知道 接触式热电偶温度传感器具有如下特点： 虽然它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置 放大器温度漂移的影响，不适合测量微小的温度变化，但是，由于热电偶 温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度 传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性，这种细微的测 温元件有极高的响应速度，可以测量快速变化的过程。非接触式传感器其 测温范围比较大，粮仓测温不需要这种值度，所以不宜采用，采用接触式 热电偶传感器在粮仓中测温最适宜。计算方法有： 温度测量是建立在热平衡定律的基础上的，根据温度的不同，可将温度测 量的方法分为接触式和非接触式两类。由于非接触式测温方法是基于物理的热 辐射能随温度变化的原理，用在本系统中不合理，故本系统中我将采用接触式 测温计，其中接触式测温计热电偶测温计和热电阻测温计，由于热电偶的更适 合本系统的应用且课本《检测技术及仪表》中关于这方面的知识比较熟悉，所 以综上所述，温度传感器里将用热电偶温度计。热电偶温度计的可用冷端温度补偿方法：（1）0℃恒温法（2）计算修正法；设计计算公式： Eab（t，to）= Eab（t，th）+ Eab（th，to）（3）补偿电桥法，本文主要采用补偿电桥法测温

湿度传感器的分类及特点

1、湿度传感器的分类 湿度传感器分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都是在基片涂覆感湿 材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发 生很大的变化，从而制成湿敏元件。

2、湿度传感器的特性：(1)精度和长期稳定性(2)湿度传感器的温度系数 湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般在 0.2~0.8%RH/℃范围内，而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下，其温度系数又 有差别。(4)互换性 目前(5)湿度校正 校正湿度要比校正温度困难得多

湿度传感器湿度检测仪的主电路包括：（1）系统时钟电路；（2）系统复位电路；（3）按 键电路；（4）显示电路；（5）电源控制电路；（6）湿度检测传输及 A/D 转换电路 六部分组成。集成湿度传感器 HS15 的输出电压在 1～4V 之间随湿度呈线性变化，设计的 湿度信号采集电路如图 2.6 所示，该电路测湿范围为 0%～100%RH。由于该电路 中没有出现负压，电路主体采用差分式减法电路，精密电阻 2.4KΩ，2KΩ，用 这四个电阻可调节增益。通过 HM1500 传感器测量所得到的湿度电压信号从 IN 输 入。HS15 特别适用使用于 10～98%RH 环境的精确测量，超过上述范围将不会对 HS15 稳定性造成影响。

温度传感器 本文温度传感器采用了接触式热电偶温度传感器，根据前文基础知可以知道 接触式热电偶温度传感器具有如下特点： 虽然它灵敏度比较低，容易受到环境干扰信号的影响，也容易受到前置 放大器温度漂移的影响，不适合测量微小的温度变化，但是，由于热电偶 温度传感器的灵敏度与材料的粗细无关，用非常细的材料也能够做成温度 传感器。也由于制作热电偶的金属材料具有很好的延展性，这种细微的测 温元件有极高的响应速度，可以测量快速变化的过程。非接触式传感器其 测温范围比较大，粮仓测温不需要这种值度，所以不宜采用，采用接触式 热电偶传感器在粮仓中测温最适宜。计算方法有： 温度测量是建立在热平衡定律的基础上的，根据温度的不同，可将温度测 量的方法分为接触式和非接触式两类。由于非接触式测温方法是基于物理的热 辐射能随温度变化的原理，用在本系统中不合理，故本系统中我将采用接触式 测温计，其中接触式测温计热电偶测温计和热电阻测温计，由于热电偶的更适 合本系统的应用且课本《检测技术及仪表》中关于这方面的知识比较熟悉，所 以综上所述，温度传感器里将用热电偶温度计。热电偶温度计的可用冷端温度补偿方法：（1）0℃恒温法（2）计算修正法；设计计算公式： Eab（t，to）= Eab（t，th）+ Eab（th，to）（3）补偿电桥法，本文主要采用补偿电桥法测温。

粮仓温室度检测系统的具体设计 3.1 设计结构根据系统需求及总体的思路，设计出如下总体框图： 通过温室度传感器在粮仓内部某个面积采集相关的温室度数据，经过 A/D 转换器将模拟信号转换为单片机可识别的数字信号，单片机插上电源后就会开始 工作，对数据进行编译识别，经过单片机数据处理后，显示器将数字显示出来，对数字进行比较较真，当测得的值大于预定值则自动启动报警电路，发出报警，通知 相关人员记录相关数据。

本次设计将模拟电子技术、数字电子技术、传感器技术和单片机综合应用到 实际设计中，由温度集成传感器 HS15 采集模拟信号经放大送到模数转换器 ATC0809 变为数字信号,采用单片机 AT89C51 作为核心控制 CPU，对芯片模数转换 器 ATC0809 和 LED 驱动芯片进行编程控制，读取传送来的数字信号，通过单片 机 AT89C51 处理，将湿度信号、温度信号显示在四位数码管上，采用单片机输出 高低电平到光电耦合器，从而实现弱电控制强电的目的，控制风机，加热器的工 作状态。确保粮仓的温度湿度在控制范围内，达到设计的要求。

第三篇：大型粮仓温湿度监控系统任务书(参考)

江 西 理 工 大 学

本 科 毕 业 设 计（论文）任 务 书

学院 专业 级（届）

班 学号 学生

题 目：粮库温湿度的检测系统设计

专题题目（若无专题则不填）：

原始依据(包括设计（论文）的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)：

1、本设计的工作基础：粮库温湿度环境参数的检测是粮库粮情检测的重要参数，早期大多采用干湿度表、毛发湿度计、双金属式测量计和湿度试纸等人工测试器材，检测方法费时费力、效率低、误差大。后大部分采用有线的方式，铺设大量电缆检测温湿度参数，但对于大型粮库，存在面积大布局分散布线困难、现场信息分散等问题。采用无线的方式进行参数检测具有实时性高、低成本、低功耗、效率高等特点。设计一套基于无线网络的粮库温湿度参数检测系统，实现实时采集、处理、传输和显示数据，对粮库粮情的检测具有重要的应用价值。

2、本设计的研究条件: 各种传感器器件、zigbee无线数据传输模块，射频芯片、装有开发环境的PC机，单片机实验室、物联网实验室等。

3、本设计的应用环境:在环境参数的在线实时监测中具有广泛应用价值。系统具有结构简单、实时性强、成本低，功耗低等特点，除了在粮库参数检测中能运行之外，在其他应用领域具有通用性，例如对于大面积范围的环境参数检测，农业大棚内的实时参数检测、文物环境参数检测等。

4、工作目的：选择合适的传感器对温湿度要求比较高的应用环境进行实时监测，掌握传感器的工作原理；同时，设计一个以无线为传输介质的实时检测系统，包括硬件设计和软件设计，主要实现对温湿度的实时显示、数据管理和控制。另外，本课题的研究将提高学生正确使用技术资料、查阅专业学术期刊、撰写专业技术论文等方面的能力以及提高学生回答、阐述问题的能力。

主要内容和要求：（包括设计（研究）内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）：

研究内容：

1、掌握国内外粮库温湿度的检测系统的研究现状及发展趋势；

2、掌握各种参数检测的传感器的工作原理；

3、以单片机为核心，设计一套温湿度的检测系统的硬件电路；

4、掌握无线通信协议的原理。

5、根据功能要求，对系统实现软件设计。

6、在设计中，在上位机软件如何实现实时数据采集以及与数据库的连接；同时对于实时数据如何进行实时显示和数据管理； 具体要求：

1、在熟悉传感器工作原理之后，以单片机为核心，硬件电路设计包括控制器模块、传感器模块、电源模块、显示模块、按键模块等等的设计；至少能实现在线模拟仿真，画出符合要求的原理图和PCB电路图；

2、软件设计要求在硬件设计的基础上，画出整个系统的流程图，选择合适的编程软件实现各模块功能的要求。

3、传感器测得的数据在上位机上能实现实时显示，与数据库连接，对历史数据进行存储管理和交互；

4、对设定时间内采集的数据进行实时变化曲线显示；

5、在完成上述功能后，对系统增加报警系统，设置上、下限，可以是硬件报警也能是软件报警。日程安排：

整个设计要求在13周内完成，具体进度安排如下：

第一阶段：现场调研：认真收集有关资料，了解粮库环境参数检测系统的研究现状及一些相关的控制算法。

第二阶段：了解系统：了解各传感器的工作原理和无线传输原理。第三阶段：提出设计方案：在前面两个阶段的基础上，提出对整个系统的实现设计方案，撰写开题报告等相关材料。

第四阶段：程序设计：根据系统的整体方案，对整个系统的硬件设计和软件设计、调试。

第五阶段：文件编制：撰写论文初稿，准备答辩提纲，进行答辩。主要参考文献和书目：

[1] 袁秀英．组态控制技术[M]．电子工业出版社，2007．

[2] 杨宁，黄元峰．微机控制技术第二版[M]．高等教育出版社，2005． [3] 周乐挺．传感器与检测技术[M]．高等教育出版社，2005．

[4] 何希才.传感器技术及应用[M].北京航空航天大学出版社,2005.[5] 赵家责.传感器电路设计手册[M].中国计量出版社,2002.[6] 王家杰.控制技术与仪表武[M].汉理工大学出版社,2002.[7] 龙志文.电力电子技术[M].机械工业出版社,2006.[8] 潘永雄.新编单片机原理与应用[M].西安电子科技大学出版社,2007.[9] 王忠民.微型计算机原理[M].西安电子科技大学出版社,2007.[10] 林福宗.多媒体技术基础[M].清华大学出版社，2002.[11] 张子慧.热工测量与自动控制[M].中国建筑工业出版社,1998.增加近期的期刊

参考文献增至20个以上

指导教师（签字）：

年 月 日

注：本表可自主延伸，各专业根据需要调整。

第四篇：基于nRF905的粮库无线温湿度监控系统

基于nRF905的粮库无线温湿度监控系统

引言

温湿度是影响粮食仓储过程中品质好坏的主要因素。目前我国许多粮食仓储单位仍采用测温仪器与人工抄录、管理相结合的传统方法，这不仅效率低，而且往往由于判断失误和管理不力造成局部或大范围粮食霉变的现象时有发生。

本文介绍采用nRF905射频模块、多个DS18B20构成的测温网络、湿度传感器HS1101组成一种粮库无线全数字温湿度监控系统，彻底摆脱了传统的人工抄录方法，能实时检测粮仓中的温湿度，并根据所测的数据控制空调器、除湿机等外部设备的运行，确保粮仓内合适的温湿度环境，该设计具有简单可靠和灵活方便的特点。硬件设计

系统硬件结构由两个部分组成：中央监控系统CMS和多个远程终端节点RTN(见图1)。

图1 系统硬件

中央监控系统主要包括监控计算机和主接收器，监控计算机与主接收器之间通过串口(RS232)来通信，控制远程终端节点单片机(P89LPC916)读取温湿度值、并且实时记录读取的通道编号、DS18B20编号、时间。可以作为原始资料的积累，用于将来的数据分析，人机界面和单片机的通信用Visual Basic编程。

主接收器：通过无线射频

模块nRF905以点对点或广播方式发送监控计算机的各种控制命令，在命令发出以后，采用逐一扫描的方式探测各个数据终端有没有发送通信请求；若有则执行相应的要求。

远程终端主要由P89LPC916单片机、射频模块nRF905、DS18B20的测温网络、湿度传感器HS1101、外部设备驱动器及放大调整电路组成。通过P89LPC916单片机的3个通用IO连接多个DS18B20构成“一线总线”通信，实现DS18B20的测温网络。湿度传感器HS1101探测现场环境湿度，经过A/D转换后变为数字信号。现场检测信号由P89LPC916单片机进行处理，最后将数据通过nRF905收发器送出。当P89LPC916单片机检测到异常的储粮温湿度时，启动风机等外部设备，送信号到监控计算机和报警电路，有声光报警，提醒工作人员。DS18B20

美国Dallas公司的DS18B20数字式温度传感器，工作电压3.0~5.5V，温度测量范围-55~125℃，在-10~85℃范围内测量精度为±0.5℃。与传统的热敏电阻温度传感器不同，它能够直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读数方式，可以分别在93.75ms和750ms内将温度值转化为9位和12位的数字量。该芯片在检测点已把被测信号数字化了，因此在单总线上传送的是数字信号。本系统设计中选择了该传感器，使得系统温度传感器模块的硬件极其简单，只占用单片机系统的一个数据I/O口加一个上拉电阻即可。

DS18B20因其序列号在出厂前已写入片内ROM中，主机在进入操作程序前必须逐一接入DS18B20用读ROM(33H)命令将该DS18B20的序列号读出。当主机需要对众多在线DS18B20的某一个进行操作时，首先要发出匹配ROM命令(55H)，接着主机提供64位序列码，之后的操作就是针对该DS18B20的。在DS18B20组成的多路测温系统中，主机在发出跳过ROM命令之后，再发出统一的温度转换启动码44H，就可以实现所有DS18B20的统一转换。再经过1s后就可以用很少的时间去逐一地读回每个DS18B20的温度数据。射频芯片nRF905

nRF905是挪威Nordic公司推出的单片射频发射器芯片，工作电压为1.9~3.6V，工作于433/868/915MHz3个ISM频道。nRF905可以自动完成处理字头和CRT(循环冗余码校验)的工作，可由片内硬件自动完成曼彻斯特编码/解码，使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10dBm的输出功率发射时电流只有11mA，在接收模式时电流为12.5mA。

nRF905传输数据时为非实时方式，即发送端发出数据，接收端收到后先暂存于芯片存储器内，外面的MCU可以在需要时再到芯片中去取。nRF905一次的数据传输量最多为32B。无线数据传送的实现

本设计中将单片机P89LPC916的SPI接口和nRF905的SPI接口相连，另外再选几个I/O口连接nRF905的输入输出信号，如图2所示。

图2 nRF905控制电路

nRF905在正常工作前应由P89LPC916先根据需要写好配置寄存器，其后的工作主要是两个：发送数据和接收数据。

发送数据时，P89LPC916先把nRF905置于待机模式(PWR_UP引脚为高、TRX_CE引脚为低)，然后通过SPI总线把发送地址和待发送的数据都写入相应的寄存器中，之后把nRF905置于发送模式(PWR_UP、TRX_CE和TX_EN全置高)，数据就会自动通过天线发送出去。为了数据可靠地传输，将射频配置寄存器中的自动重发位(AUTO_RETRAN)设为有效，数据包重复不断地一直向外发，直到P89LPC916把TRX_CE拉低，退出发送模式为止。

接收数据时，P89LPC916把nRF905的TRX_CE引脚置为高电平，TX_EN引脚拉为低电平后，就开始接收数据。本设计中P89LPC916设定的40s内一直判断nRF905的DR引脚是否变高，若为高，则证明接收到了有效数据，可以退出接收模式，若一直没有接收到，待时间到时也退出接收模式。退出后在待机模式，P89LPC916通过SPI总线把nRF905内部的接收数据寄存器中的数据读出，即接收到的有效数据。软件设计

本系统设计的重点是控制nRF905的程序设计，首先是对nRF905进行初始配置，配置完成后按需要编写用户数据的发送或接收程序。

图3 软件系统的整体数据处理流程

初始化

·初始化nRF905的射频配置寄存器

这些寄存器中有很多信息，必须根据实际情况进行配置，本设计中nRF905外接16MHz晶体，XOF应配置为0 11；PA_PWR为发射功率、RX_RED_PWR为接收灵敏度，可根据需要配置；另外还有发送地址、接收地址、发送数据和接收数据的长度(字节数)，可根据实际应用配置。注意这组寄存器中还有接收时的实际地址，而发送地址在其他单独寄存器中。·配置nRF905的发送地址

在实际工作中，nRF905可以自动滤除地址不相同的数据，只有地址匹配且校验正确的数据才会被接收，并存储在接收数据寄存器中。本设计中配置最多4个字节(32位)，发送端的发送地址应与接收端设备的接收地址相同。用户程序

根据系统的硬件设计方案，分为发送端和接收端两个部分，软件系统的整体数据处理流程如图3所示。软件系统分为5个模块：温湿度采集模块、外部设备模块、RF发送模块、RF接收模块、中央监控系统报表统计分析模块。通信协议

系统结构为有多个发送端向1个接收端单向发送温湿度数据，同时要求接收端能够根据接收的数据内容判断信号来自哪一个发送模块；接收端根据温湿度数据是否越界从而驱动前端外部设备。为此，将系统通信协议设置为如下格式：

Preamble为引导字节，Add为接收机地址，Payload为有效加载数据(包括接收显示单元识别码Rid、源发送单元识别码Sid及Data字——在接收时Data字高八位内容即为温度数据，低八位内容即为湿度数据；发送控制命令即为外部设备控制字，长度为2字节)，CRC为校验码。nRF905处于发射模式时，Add和Payload由微控制器按顺序送入射频模块nRF905，Preamble和CRC由nRF905自动加载。接收时，nRF905先接收一个数据包，分别验证Preamble、Add和CRC正确后，再将Payload数据送入微控制器处理；当接收显示单元微处理器判断Payload中的Rid和本机识别码一致时，继续处理后继数据，并通过Sid来判断收到的数据来自哪一个监测点，保存至中央监控系统数据库供后期数据分析处理。结语

基于nRF905、湿度传感器HS1101以及DS18B20智能温度传器设计的分布式多点测量系统能很好的满足粮库温湿度监测的要求。自2006年3月在中山市某应急粮加工中心使用至今，系统稳定可靠，简单易用。参考文献：

1．Dallas Semiconductor.DS18B20 Datasheet．http://www.xiexiebang.com/，2005-06-14 2．Nordic VLSI ASA Inc.nRF905 Datasheet.rev1-2．http://www.xiexiebang.com/，2005-01-22 3．毛哲、谢兆鸿等，粮情智能测控系统的研制，微计算机信息，2003.6：39-40

第五篇：粮仓环境监控系统该述

粮仓环境监控系统该述

粮情检测分析系统是我公司研发的综合检测系统，该系统适用于由房式仓、筒式仓、浅圆仓等多种仓型构成的大中小粮库，也适用于工业、农业上实时检测环境温、湿度。该系统长期运行稳定、监测数据准确，综合布线合理，使用维护方便。

操作软件是基于windows环境编写的应用程序，测温软件实用、操作简单，另外可与粮库储运管理系统集成在一起构成粮库综合管理系统，亦可独立安装成为粮情检测分析系统。该系统包括硬件温、湿度巡测系统和计算机检测分析软件系统两部分。系统为粮食企业建立一个全方位的计算机自动检测、采集、分析系统，实现粮食企业对粮情管理的自动化。

该系统测温主机、测温测湿分机以及分析软件完全是我公司自主研制和生产的，可以保证及时有效的售后服务。粮温检测硬件结构功能

在对粮库实际情况进行充分、系统分析的基础上，对温度、湿度巡测系统硬件部分的设计以实用、系统综合自动化为原则，在此基础上设计的温湿度巡测硬件部分有利于粮库的综合布线，充分的发挥粮情检测分析系统的性能。温度巡测系统硬件各部分功能介绍如下：

1、主控计算机

安装粮情检测分析系统软件，接收并处理粮温数据。

配置：主频500兆以上，内存64兆以上，硬盘2G以上，带光盘驱动器，WIN95以上操作系统，配带打印机。该计算机用户可自行配置，本公司负责安装粮情检测分析系统软件。

2、测温主机

置于计算机旁，采集并存储粮温，并把粮温数据通过计算机串口传送到计算机。

主机内为单片机系统，采用高精度、高分辨率模/数转换摸块，精度为0.1℃，测温范围-20℃----+60℃，采集速度10点/秒。每台主机最多可接99个选号分机。

3、粮温检测

1)、粮温检测分单仓、多仓、全库三种测温方式

a.单仓测温：可选择仓号，检测查看任意一个粮仓的粮温情况；也可用鼠标直接点击库区平面图上该仓直接进入测温程序，使操作更为方便直观。

b.多仓测温：当需要查看某一部分粮仓（如一个由多仓组成的库区）的粮温时可选择这种方式。

c.全库测温：采用这种方式可浏览整个粮库所有粮仓的粮温情况。

2)、粮库示意图：绘出的整个粮库的平面图，在粮库示意图的仓库图标上点击鼠标左键进入该库的粮情管理系统快捷菜单，在这里可以进行测温、查看该仓立体方位图、测温电缆分布图、仓库信息、温度报表打印和粮情即时分析。粮情即时分析是对该库粮食温度进行水平方向、垂直方向用三维立体方式进行综合分析，从而使粮食管理人员更直观的了解仓库内粮食温度变化情况。测温时操作界面可显示各点粮食温度情况，并可显示出高温点、故障点，并用不同颜色的图例显示在测温电缆分布图上，从而非常直观地找到异常粮温点。

4、粮情管理

粮情管理是以测温系统采集的粮库粮食温度为依据，对粮库粮食的储藏情况进行综合分析，使粮管人员对粮食的霉变情况、虫害发生情况得出合理的结论。

1）、采集完粮仓内的粮温后，进行数据保存，系统可自动计算出仓内的最高、最低和平均温度值，还可计算出每层的最高、最低和平均温度值，供管理人员分析。

2）、工作人员每天可多次进行测温，并保存当天最后一次的信息。

3）、三温二湿图：有了多天的粮温数据信息后，系统可给出各测温点的温度曲线和仓库平均温度曲线，仓储管理人员可以直观地了解一段时间内粮温的变化趋势。温、湿度曲线图，既可以在屏幕上显示，也可以打印出来。

4）、粮情管理系统的历史温度管理部分中可以进行历史温度查询、温度报表导入导出、温度报表综合打印、温度报表简表打印。立体查询图中，用渐变色标出各点粮温。

5）、系统可给出各仓仓储信息表，用户可根据实际情况添入各项信息，并可以进行各仓库信息查询。仓储信息表的主要内容包括：仓号、仓型、储粮品种、仓容、结存、入仓时间、容重、杂质等仓库储粮信息。仓储信息表的内容可和报表一同打印出来。