專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于糧食倉(cāng)儲(chǔ)的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
俗話說“民以食為天”，即使是在高新技術(shù)發(fā)展的今天，人們的生存也離不開糧食，它關(guān)系到社會(huì)的發(fā)展和人民生活的安定。但是在水分高，氣溫也較高時(shí)，糧食10余天就會(huì)發(fā)霉，若不及時(shí)處理，糧食就霉壞變質(zhì)。發(fā)霉的糧食，變了味的糧食，不發(fā)芽的種子糧就失去了原有的使用價(jià)值，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，糧食倉(cāng)儲(chǔ)工作變得非常的重要。糧食在儲(chǔ)存過程中，糧情(溫度、濕度、水分、害蟲等)的變化，直接影響到糧食品質(zhì)的好壞，有必要對(duì)其環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。這對(duì)如何利用高科技手段儲(chǔ)好糧，提出了更高的要求。糧情測(cè)控系統(tǒng)就是針對(duì)這種需求，用來實(shí)現(xiàn)糧食儲(chǔ)備的信息化和智能化。
糧情測(cè)控系統(tǒng)已在糧庫(kù)中普遍采用，特別是新建糧庫(kù)，其溫濕度監(jiān)測(cè)、通風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制等技術(shù)發(fā)展的比較成熟。雖在功能上基本能達(dá)到要求，然而目前絕大部分的系統(tǒng)仍都采用有線的方式，整個(gè)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)起來非常繁瑣，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也不太靈活，導(dǎo)致其擴(kuò)展性非常的差，有很多不足和需要改進(jìn)之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有糧庫(kù)中有線監(jiān)控系統(tǒng)的不足，把無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的高密度感知和主動(dòng)執(zhí)行的功能應(yīng)用于糧食的倉(cāng)儲(chǔ)工作中，尤其是無線技術(shù)的引入，使得整個(gè)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)變得非常的靈活。無線糧情測(cè)控系統(tǒng)集糧倉(cāng)溫度自動(dòng)檢測(cè)、糧倉(cāng)濕度自動(dòng)檢測(cè)、通風(fēng)自動(dòng)控制和冷卻機(jī)的自動(dòng)控制等功能于一體，適用于各種糧庫(kù)的監(jiān)控管理。不但可以測(cè)得糧情的各項(xiàng)參數(shù)(溫度和濕度)，生成報(bào)表，為糧庫(kù)的管理人員提供決策依據(jù)，而且可以由終端服務(wù)器自動(dòng)建立參數(shù)模型，分析并做出智能的控制信息。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，包括傳感節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)、信宿節(jié)點(diǎn)和終端服務(wù)器；其多數(shù)個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)有規(guī)律的埋入糧倉(cāng)的糧食中，構(gòu)成立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)；協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)每個(gè)糧倉(cāng)設(shè)置一個(gè)，位于糧倉(cāng)外部；至少一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，根據(jù)控制室離糧倉(cāng)遠(yuǎn)近的不同，確定中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，中繼節(jié)點(diǎn)組成的中繼網(wǎng)絡(luò)是根據(jù)糧庫(kù)的具體情況設(shè)計(jì)的，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的位置固定；信宿節(jié)點(diǎn)和終端服務(wù)器一對(duì)一配置，位于控制室；協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)匯聚本糧倉(cāng)多數(shù)個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)采集的信息，通過中繼節(jié)點(diǎn)組成的中繼網(wǎng)絡(luò)和信宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送至終端服務(wù)器，由終端服務(wù)器預(yù)裝的軟件根據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，發(fā)布指令給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)糧儲(chǔ)工作的網(wǎng)絡(luò)化管理。
所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，其所述構(gòu)成立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，是鋪一層糧食后，然后在糧食表面以均勻矩陣形式布一層傳感節(jié)點(diǎn)，在其上再鋪一層糧食后，重復(fù)上述方式布一層傳感節(jié)點(diǎn)，每單位立方體積的糧堆里有一個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)；數(shù)據(jù)采用地理位置已知的路由方法在立體網(wǎng)中傳輸，每個(gè)平面網(wǎng)絡(luò)上的傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息采用相同的模式，都向一個(gè)角落匯聚，然后層與層之間通過這個(gè)角落的傳感節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一向下傳輸給糧倉(cāng)外部的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。
所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，其所述各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)的空間位置與其節(jié)點(diǎn)編號(hào)是對(duì)應(yīng)的，數(shù)據(jù)的路由統(tǒng)一采用地理位置已知的模式來實(shí)現(xiàn)。
所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，其所述協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，位置是固定的，代表了本糧倉(cāng)的編號(hào)，它既匯聚本糧倉(cāng)傳感節(jié)點(diǎn)的糧情數(shù)據(jù)，又完成終端服務(wù)器交給的控制功能。
所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，其所述終端服務(wù)器中裝有糧情綜合參數(shù)的完整數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用軟件會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)回的具體糧情參數(shù)來分析比較，從而做出正確的決策，并可利用網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測(cè)、管理信息送往各職能部門及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的工作臺(tái)，還具有與上級(jí)機(jī)關(guān)遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)及報(bào)警的功能。
所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，其具有糧情數(shù)據(jù)定時(shí)主動(dòng)采集功能，步驟如下首先，每個(gè)糧倉(cāng)內(nèi)的傳感節(jié)點(diǎn)定期地測(cè)得所處空間的糧情參數(shù)；其次，通過多數(shù)個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)組成的立體網(wǎng)絡(luò)把糧情參數(shù)及位置信息路由給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)；然后，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)交給中繼節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)經(jīng)中繼網(wǎng)絡(luò)發(fā)給信宿節(jié)點(diǎn)；最后，信宿節(jié)點(diǎn)把從中繼網(wǎng)絡(luò)得到的數(shù)據(jù)交給終端服務(wù)器分析處理。
所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，其具有隨時(shí)被動(dòng)采集數(shù)據(jù)、定位功能，步驟如下首先，服務(wù)器把位置數(shù)據(jù)發(fā)送給配套的信宿節(jié)點(diǎn)；然后，信宿節(jié)點(diǎn)以無線的方式把數(shù)據(jù)交給中繼節(jié)點(diǎn)組成的中繼網(wǎng)絡(luò)，由中繼節(jié)點(diǎn)廣播給需要測(cè)試的糧倉(cāng)或所有的糧倉(cāng)；最后，相應(yīng)糧倉(cāng)的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)給本糧倉(cāng)，如果是，則分析數(shù)據(jù)的內(nèi)容，啟動(dòng)“立體”傳感網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù)并返回，或執(zhí)行相應(yīng)的操作；否則，丟棄此次接收的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)在于(1)無線傳輸。采用無線的數(shù)據(jù)采集和處理，布設(shè)非常方便，大大降低了施工成本及施工時(shí)間，降低了系統(tǒng)費(fèi)用，靈活性大為提高。如果采用傳統(tǒng)的布線方式，即將現(xiàn)場(chǎng)所采集的數(shù)據(jù)通過電纜傳輸給數(shù)據(jù)處理機(jī)的話，那么將要耗費(fèi)很多的電纜。另外由于糧食存儲(chǔ)工作的特點(diǎn)，糧垛并不是長(zhǎng)期固定在一個(gè)位置，會(huì)經(jīng)常的搬動(dòng)，這也給電纜的走線帶來了巨大的困難，從而也會(huì)給糧食存儲(chǔ)工作帶來很多的不便。而利用無線技術(shù)自身的許多優(yōu)勢(shì)，卻可以很好的解決這些問題。
(2)數(shù)字化。所有糧情參數(shù)在傳感節(jié)點(diǎn)內(nèi)就數(shù)字化了，因此模擬的信號(hào)參數(shù)完全變成數(shù)字化的電磁波，避免了模擬信號(hào)傳輸過長(zhǎng)時(shí)容易受外界的干擾，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性。每個(gè)測(cè)量點(diǎn)作為一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，各有一個(gè)獨(dú)立的物理地址，以自組織方式構(gòu)成一個(gè)數(shù)字采集通訊和控制網(wǎng)絡(luò)。
(3)微型化及低功耗。節(jié)點(diǎn)使用微型化的集成MEMS傳感器，體積可以做得非常小，并且從硬件和軟件兩個(gè)方面來同時(shí)達(dá)到低功耗的效果。如果采用休眠/喚醒的機(jī)制，普通的鋰電池可供節(jié)點(diǎn)工作兩年以上。
(4)高度集成化。每個(gè)檢測(cè)單元都同時(shí)包含糧食溫度、濕度、和水分傳感器，集成在一個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)綜合多功能檢測(cè)。
(5)智能化。該系統(tǒng)能依據(jù)測(cè)得的糧食溫濕度和水分參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)超溫、超濕和霉變報(bào)警，自動(dòng)判斷通風(fēng)冷卻條件，準(zhǔn)確及時(shí)把握通風(fēng)時(shí)機(jī)、選擇通風(fēng)方式、決策通風(fēng)時(shí)間；避免盲目通風(fēng)和盲目冷卻造成不必要的糧食品質(zhì)損害，浪費(fèi)能源和污染環(huán)境。
(6)網(wǎng)絡(luò)化管理。整個(gè)糧情測(cè)控系統(tǒng)在數(shù)字化、多功能集成和自動(dòng)調(diào)控的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理。整個(gè)系統(tǒng)將形成局域網(wǎng)并聯(lián)入廣域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸分級(jí)管理，各級(jí)管理部門都能足不出戶查詢所屬庫(kù)點(diǎn)的糧情狀況，最高管理機(jī)關(guān)能通過下屬各級(jí)管理部門的局域網(wǎng)及時(shí)獲得全國(guó)各級(jí)糧庫(kù)的糧情信息以進(jìn)行行業(yè)監(jiān)管。
本發(fā)明無須對(duì)倉(cāng)房進(jìn)行改造，就能實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的數(shù)字化糧情數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄保存和分析處理，提供保糧決策依據(jù)。設(shè)備可靠性增加，集成度高，安置靈活，可拆卸，降低了系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用。它的應(yīng)用成功將給糧情測(cè)控帶來極大的方便，也將給糧食系統(tǒng)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，經(jīng)過一定的修改和完善，該系統(tǒng)還可以應(yīng)用于別的產(chǎn)業(yè)之中，具有極大的推廣價(jià)值。


圖1是本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)中整個(gè)無線糧情測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的示意圖；圖2是本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)中糧倉(cāng)傳感節(jié)點(diǎn)布局示意圖；圖3是本發(fā)明的傳感節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明的中繼節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖；圖6是本發(fā)明的信宿節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)的糧情數(shù)據(jù)主動(dòng)采集流程圖；
圖8是本發(fā)明基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)的指令數(shù)據(jù)發(fā)布流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)的構(gòu)成包括4種節(jié)點(diǎn)和1臺(tái)服務(wù)器，各種設(shè)備的名稱及功能如下(1)傳感節(jié)點(diǎn)A。按一定規(guī)律密布在糧食的內(nèi)部，負(fù)責(zé)采集糧情參數(shù)，如溫度、濕度和水分等，并把數(shù)據(jù)路由傳送給本糧倉(cāng)的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。
(2)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)B。每個(gè)糧倉(cāng)配備一個(gè)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，主要用來完成測(cè)控系統(tǒng)的主動(dòng)執(zhí)行功能根據(jù)服務(wù)器傳回的分析結(jié)果，控制通風(fēng)和冷卻設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，還負(fù)責(zé)收集本倉(cāng)所有傳感節(jié)點(diǎn)采回的數(shù)據(jù)，并傳送給中繼網(wǎng)絡(luò)。
(3)中繼節(jié)點(diǎn)C。起中繼的作用，布設(shè)在糧倉(cāng)和控制室之間，用來加大無線通信的距離，從而把糧庫(kù)和控制室聯(lián)系起來。所有的中繼節(jié)點(diǎn)共同構(gòu)成中繼網(wǎng)絡(luò)。
(4)信宿節(jié)點(diǎn)D。與終端服務(wù)器配套使用，是聯(lián)系無線和有線兩種網(wǎng)絡(luò)的橋梁把中繼傳來的數(shù)據(jù)交給終端服務(wù)器，或者把終端服務(wù)器發(fā)出的執(zhí)行指令通過中繼網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。
(5)終端服務(wù)器E。匯總所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一般位于遠(yuǎn)處的控制室內(nèi)。負(fù)責(zé)分析和顯示網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并自動(dòng)生成決策意見，同時(shí)也是糧庫(kù)管理人員通過網(wǎng)絡(luò)管理糧倉(cāng)的指令發(fā)布平臺(tái)。還可以通過Internet向外界發(fā)布糧情信息。
從總體上說，本發(fā)明系統(tǒng)主要由控制中心設(shè)備、中繼設(shè)備及糧倉(cāng)設(shè)備三部分組成。如附圖1所示，具體包括傳感節(jié)點(diǎn)A、協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)B、中繼節(jié)點(diǎn)C、信宿節(jié)點(diǎn)D和終端服務(wù)器E，它們共同構(gòu)成整個(gè)糧庫(kù)監(jiān)控的局域網(wǎng)。傳感節(jié)點(diǎn)A是使用最多的節(jié)點(diǎn)，在糧食入倉(cāng)的過程中夾雜在糧食中間，具體布設(shè)方法在后面的內(nèi)容中會(huì)詳述。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)B是每個(gè)糧倉(cāng)標(biāo)配的節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)是固定的，代表了本糧倉(cāng)的編號(hào)，一般放置在貼近本糧倉(cāng)的外部。它既匯聚本糧倉(cāng)的糧情數(shù)據(jù)，又完成終端服務(wù)器交給的控制功能。中繼網(wǎng)絡(luò)也很固定，只是根據(jù)控制室離糧倉(cāng)遠(yuǎn)近的不同，可以適當(dāng)增加或減少中繼節(jié)點(diǎn)C的數(shù)目。信宿節(jié)點(diǎn)D與終端服務(wù)器E配套放在控制室里，通過RS232或USB接口實(shí)現(xiàn)通信。
終端服務(wù)器E中裝有糧情綜合參數(shù)的完整數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用軟件會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)回的具體糧情參數(shù)來分析比較，從而做出正確的決策，并可利用網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測(cè)、管理信息送往各職能部門及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的工作臺(tái)，還具有與上級(jí)機(jī)關(guān)遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)的功能。本發(fā)明系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，控制中心的服務(wù)器可處理各類報(bào)警信息，并實(shí)時(shí)地存儲(chǔ)和報(bào)警。對(duì)于危險(xiǎn)的糧情，終端服務(wù)器E會(huì)以語(yǔ)音的形式報(bào)警，以便糧庫(kù)工作人員及時(shí)地處理；通風(fēng)和冷卻系統(tǒng)用來控制糧情的參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)人工和自動(dòng)兩種控制，使糧食保持在一個(gè)恒定的儲(chǔ)糧環(huán)境下，以延長(zhǎng)糧食的壽命。本發(fā)明中一個(gè)特有的功能就是可以定位查詢糧情，這充分利用了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)，管理人員只需通過終端服務(wù)器E來發(fā)布位置指令，由無線糧情測(cè)控系統(tǒng)自動(dòng)地定位到所指區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)，并把目前該點(diǎn)的糧情參數(shù)匯報(bào)回來。
本發(fā)明的糧情測(cè)控系統(tǒng)在一個(gè)糧倉(cāng)范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)的多跳傳送采用基于地理位置的路由方式。在糧食入庫(kù)的過程中，整個(gè)糧倉(cāng)立體網(wǎng)絡(luò)也同時(shí)建立起來，各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)A的空間位置與其節(jié)點(diǎn)編號(hào)是對(duì)應(yīng)的，數(shù)據(jù)的路由統(tǒng)一采用地理位置已知的模式來實(shí)現(xiàn)。
建立一套完備的無線糧情測(cè)控系統(tǒng)，需要許多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)A，與糧倉(cāng)數(shù)目相等的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)B，多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)C，一個(gè)信宿節(jié)點(diǎn)D和一臺(tái)服務(wù)器E。傳感節(jié)點(diǎn)A構(gòu)成的立體化網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和路由，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵所在。
對(duì)于每一個(gè)糧倉(cāng)中“立體化”網(wǎng)絡(luò)的建立，可以在糧食入庫(kù)的過程中，把傳感節(jié)點(diǎn)A布撒到糧食中間，小型化的傳感節(jié)點(diǎn)A設(shè)計(jì)布設(shè)非常方便。具體辦法就是鋪一層糧食，然后從這個(gè)層面的一個(gè)角落里(假設(shè)糧倉(cāng)的平面是矩形的)開始布1號(hào)節(jié)點(diǎn)，接著在對(duì)角線的方向上往外擴(kuò)展2、3號(hào)節(jié)點(diǎn)，再接著布4、5、6號(hào)節(jié)點(diǎn)，依次類推，有規(guī)律地布一層傳感節(jié)點(diǎn)A，其布局如圖2所示；一層布好以后，在其上再鋪一層糧食，重復(fù)上述方式布一層傳感節(jié)點(diǎn)，要盡量的均勻，糧食的厚度大約在1米左右(糧食屬于不良熱導(dǎo)體)，因此每立方米的糧堆里可以保證有一個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)A。這樣，整個(gè)糧倉(cāng)里的所有傳感節(jié)點(diǎn)A共同組成一個(gè)立體化的測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，對(duì)糧倉(cāng)的監(jiān)測(cè)可以做到“無死角”。數(shù)據(jù)采用地理位置已知的路由方法在這個(gè)立體網(wǎng)中傳輸，每個(gè)平面網(wǎng)絡(luò)上的傳感節(jié)點(diǎn)A的數(shù)據(jù)信息采用相同的模式，都向一個(gè)角落匯聚，然后層與層之間通過這個(gè)角落的傳感節(jié)點(diǎn)A統(tǒng)一向下傳輸給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)B。
每個(gè)糧倉(cāng)配備一個(gè)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)B，這個(gè)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)B是固定的，按照如上的布局方式，應(yīng)該放置在貼近本糧倉(cāng)外部的頂部。中繼節(jié)點(diǎn)C組成的中繼網(wǎng)絡(luò)也是固定的，一次性鋪設(shè)好以后就不需要太多的變動(dòng)，在控制室離糧倉(cāng)比較近的情況下，還可以減少或省去中繼節(jié)點(diǎn)C。信宿節(jié)點(diǎn)D與終端服務(wù)器E配套放在控制室里，通過RS232或USB接口實(shí)現(xiàn)通信。
四類節(jié)點(diǎn)共用一個(gè)可減裁的硬件平臺(tái)，針對(duì)不同的應(yīng)用，配置不同的硬件來完成不同的功能。傳感節(jié)點(diǎn)A由電源、單片機(jī)、射頻模塊和特有的傳感器模塊共同組成，各部件按常規(guī)連接，如附圖3所示；協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)B由電源、單片機(jī)和射頻模塊，還有用來控制執(zhí)行設(shè)備的接口模塊組成，各部件按常規(guī)連接，如附圖4所示；而中繼節(jié)點(diǎn)C包括電源、單片機(jī)和射頻模塊，是結(jié)構(gòu)和功能最簡(jiǎn)單的節(jié)點(diǎn)，各部件按常規(guī)連接，如附圖5所示；附圖6中的信宿節(jié)點(diǎn)D則在中繼節(jié)點(diǎn)C的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)RS232或USB接口，以與服務(wù)器E通信。
圖7是糧情數(shù)據(jù)定時(shí)主動(dòng)采集過程首先，每個(gè)糧倉(cāng)內(nèi)的傳感節(jié)點(diǎn)A定期地測(cè)得所處空間的糧情參數(shù)；其次，通過立體網(wǎng)絡(luò)把糧情參數(shù)及位置信息路由給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)B；然后，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)B把數(shù)據(jù)交給中繼節(jié)點(diǎn)C，中繼節(jié)點(diǎn)C再給信宿節(jié)點(diǎn)D；最后，信宿節(jié)點(diǎn)D把從中繼網(wǎng)絡(luò)得到的數(shù)據(jù)交給終端服務(wù)器E分析處理。
圖8是數(shù)據(jù)被動(dòng)采集和系統(tǒng)主動(dòng)控制的流程首先，服務(wù)器E把數(shù)據(jù)發(fā)送給配套的信宿節(jié)點(diǎn)D；然后，信宿節(jié)點(diǎn)D以無線的方式把數(shù)據(jù)交給中繼節(jié)點(diǎn)C組成的中繼網(wǎng)絡(luò)，并廣播給所有的糧倉(cāng)；最后，由各個(gè)糧倉(cāng)的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)B判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)給本糧倉(cāng)。如果是，則分析數(shù)據(jù)的內(nèi)容并執(zhí)行相應(yīng)的操作；否則，丟棄此次接收的數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，包括傳感節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)、信宿節(jié)點(diǎn)和終端服務(wù)器；其特征在于多數(shù)個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)有規(guī)律的埋入糧倉(cāng)的糧食中，構(gòu)成立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)；協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)每個(gè)糧倉(cāng)設(shè)置一個(gè)，位于糧倉(cāng)外部；至少一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，根據(jù)控制室離糧倉(cāng)遠(yuǎn)近的不同，確定中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，中繼節(jié)點(diǎn)組成的中繼網(wǎng)絡(luò)是根據(jù)糧庫(kù)的具體情況設(shè)計(jì)的，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的位置固定；信宿節(jié)點(diǎn)和終端服務(wù)器一對(duì)一配置，位于控制室；協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)匯聚本糧倉(cāng)多數(shù)個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)采集的信息，通過中繼節(jié)點(diǎn)組成的中繼網(wǎng)絡(luò)和信宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送至終端服務(wù)器，由終端服務(wù)器預(yù)裝的軟件根據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，發(fā)布指令給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)糧儲(chǔ)工作的網(wǎng)絡(luò)化管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于所述構(gòu)成立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，是鋪一層糧食后，然后在糧食表面以均勻矩陣形式布一層傳感節(jié)點(diǎn)，在其上再鋪一層糧食后，重復(fù)上述方式布一層傳感節(jié)點(diǎn)，每單位立方體積的糧堆里有一個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)；數(shù)據(jù)采用地理位置已知的路由方法在立體網(wǎng)中傳輸，每個(gè)平面網(wǎng)絡(luò)上的傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息采用相同的模式，都向一個(gè)角落匯聚，然后層與層之間通過這個(gè)角落的傳感節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一向下傳輸給糧倉(cāng)外部的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于所述各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)的空間位置與其節(jié)點(diǎn)編號(hào)是對(duì)應(yīng)的，數(shù)據(jù)的路由統(tǒng)一采用地理位置已知的模式來實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于所述協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，位置是固定的，代表了本糧倉(cāng)的編號(hào)，它既匯聚本糧倉(cāng)傳感節(jié)點(diǎn)的糧情數(shù)據(jù)，又完成終端服務(wù)器交給的控制功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于所述終端服務(wù)器中裝有糧情綜合參數(shù)的完整數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用軟件會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)回的具體糧情參數(shù)來分析比較，從而做出正確的決策，并可利用網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測(cè)、管理信息送往各職能部門及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的工作臺(tái)，還具有與上級(jí)機(jī)關(guān)遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)及報(bào)警的功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于具有糧情數(shù)據(jù)定時(shí)主動(dòng)采集功能，步驟如下首先，每個(gè)糧倉(cāng)內(nèi)的傳感節(jié)點(diǎn)定期地測(cè)得所處空間的糧情參數(shù)；其次，通過多數(shù)個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)組成的立體網(wǎng)絡(luò)把糧情參數(shù)及位置信息路由給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)；然后，協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)交給中繼節(jié)點(diǎn)，中繼節(jié)點(diǎn)經(jīng)中繼網(wǎng)絡(luò)發(fā)給信宿節(jié)點(diǎn)；最后，信宿節(jié)點(diǎn)把從中繼網(wǎng)絡(luò)得到的數(shù)據(jù)交給終端服務(wù)器分析處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于具有隨時(shí)被動(dòng)采集數(shù)據(jù)、定位功能，步驟如下首先，服務(wù)器把位置數(shù)據(jù)發(fā)送給配套的信宿節(jié)點(diǎn)；然后，信宿節(jié)點(diǎn)以無線的方式把數(shù)據(jù)交給中繼節(jié)點(diǎn)組成的中繼網(wǎng)絡(luò)，由中繼節(jié)點(diǎn)廣播給需要測(cè)試的糧倉(cāng)或所有的糧倉(cāng)；最后，相應(yīng)糧倉(cāng)的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)給本糧倉(cāng)，如果是，則分析數(shù)據(jù)的內(nèi)容，啟動(dòng)“立體”傳感網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù)并返回，或執(zhí)行相應(yīng)的操作；否則，丟棄此次接收的數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧情測(cè)控系統(tǒng)，涉及無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)，其多數(shù)個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)有規(guī)律的埋入糧倉(cāng)的糧食中，構(gòu)成立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)；協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)每個(gè)糧倉(cāng)設(shè)置一個(gè)，位于糧倉(cāng)外部；至少由一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)組成的中繼網(wǎng)絡(luò)是根據(jù)糧庫(kù)的具體情況設(shè)計(jì)的，每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的位置固定；信宿節(jié)點(diǎn)和終端服務(wù)器一對(duì)一配置，位于控制室；協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)匯聚本糧倉(cāng)多數(shù)個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)采集的信息，通過中繼節(jié)點(diǎn)組成的中繼網(wǎng)絡(luò)和信宿節(jié)點(diǎn)發(fā)送至終端服務(wù)器，由終端服務(wù)器預(yù)裝的軟件根據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，發(fā)布指令給協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)糧儲(chǔ)工作的網(wǎng)絡(luò)化管理。本發(fā)明使糧食儲(chǔ)庫(kù)在測(cè)控自動(dòng)化的基礎(chǔ)上更上一個(gè)臺(tái)階，提高了信息管理水平和使用效率，對(duì)于科學(xué)、安全儲(chǔ)糧具有重大意義。
文檔編號(hào)H04L12/28GK101087218SQ200610012130
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2006年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者趙湛, 郭鵬, 方震, 張玉國(guó), 王奇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所