徐海刚;段朝伟
【摘 要】In order to better solve the granary storage security ,system used the nRF905 as the wire‐less RF transceiver and a digital sensor ST H71 as the detection devices to design a automatic monitoring system based on a low power single chip ATmega16 .The test results show that system has achieved the expected effect :temperature can effectively be controlled under 20℃ ,humidity can be controlled under 65% ,labor saving is nearly 60% .T he project has a certain reference value in improving the reliability and safety of granary monitoring system ,and also reducing the labor costs .%为了使粮仓存储更安全，系统以NRF905为无线射频收发器，数字传感器ST H71为检测器件，结合低功耗单片机Atmega16设计开发了一种无线粮仓自动监控系统。测试结果表明，该系统达到了预期效果，温度能有效地控制在20℃以下，湿度可以控制在65％以下，节省人工近60％。该方案可以提高粮仓监控系统的可靠性、安全性，降低人工成本。 【期刊名称】《河南机电高等专科学校学报》
【年(卷),期】防身戒指2015(023)006
【总页数】3页(P4-6)
【作 者】徐海刚;段朝伟
【作者单位】河南机电高等专科学校自动控制系，河南新乡453000;河南机电高等专科学校自动控制系，河南新乡453000
【正文语种】中 文
【中图分类】TP29
中国是一个人口和农业大国，粮食安全存储问题的解决日益紧迫。粮食存储环境的湿度和温度是影响粮食安全的主要因素。粮食在正常储藏过程中，一般要求含水量在12%以下，此时不会引起温度的突变。粮库进水或者结露时，将可能使粮食含水量超过20%，粮粒将会受潮而萌发胚芽导致新陈代谢加快而产生呼吸热，粮仓内的局部温度突然升高，从而产
生粮食霉变。而粮仓湿度在70%~75%，容易产生害虫。如果粮堆内的空气相对湿度保持在65%以内，粮食上微生物的活动就可以基本被抑制，避免虫害。因此，为了粮食的安全存储，温度不应超过20℃，相对湿度不应超过65%。
随着我国经济的发展和信息技术的日益普及，传统的人工测量管理粮仓温湿度的方式，既工作繁重且人工成本呈攀高趋势，因而采用智能化控制粮仓内温度和湿度已是必然趋势。本课题就是采用无线射频芯片nrf905和低功耗单片机Atmega16为核心构成无线温湿度传感器节点，对粮仓内的温度和湿度进行自动检测、控制，仓库管理员通过监控室主机可以实时了解、调控粮仓内的温湿度，便于管理且节约成本。
美容喷雾器粮仓监控系统的结构框如图1所示。整个系统由上位机PC和各个节点(仓房)的下位机装置(单片机Atmega16)构成。下位机装置负责温湿度检测和无线数据发送；上位机PC通过RS-232串口与各个节点数据通信。无线通信解决了粮仓内环境对布线的不利引起火灾，以及可能被动物破坏所导致的安全隐患。 本系统采用了Atmega16单片机作为下位机(主控制器)，数字传感器模块(STH71)负责采集温湿度，射频模块负责下位机与上位机(PC)的数据通信，声光报警模块负责超限报警，上
位机PC负责历史数据的储存、分析。
2.1 系统的数据传输
下位机与上位机的数据交换采用射频模块nrf905无线传输，nrf905与Atmega16连接方法如图2所示。
复合肥振动筛在温湿度多点监测系统中，多个下位机发送节点与上位机接收节点进行数据传输。为了避免多个发送节点同时发送数据时导致通信冲突和信道阻塞而丢失数据包，射频模块采用基于随机竞争类的MAC通信协议，各个下位机发送节点把采集到的温湿度信息通过竞争所获得的信道无线发送给上位机接受节点。
2.2 系统检测电路设计
温湿度传感器采用对温湿度具有较好灵敏度的数字传感器STH71，下位机与STH71硬件连接电路如图3所示。
计算机取证工作站温湿度监测模块检测到某粮仓温湿度超限时，声光报警模块做出相应的警示动作，连接At
mega 16单片机的PB1引脚发光二极管闪烁报警，而接在PD6引脚的蜂鸣器连续发声报警。
程序设计包括下位机测控程序和上位机监控软件。下位机主要完成被控对象的检测和相关控制；上位机PC监控软件利用VB设计友好的人机交互界面，提供了温湿度值设置、数据报表、温湿度曲线、历史数据、页面打印，完成某一粮仓温湿度的实时监控。下位机测控部分与上位机的通信通过NRF905收发器和MAX232(RS-232接口)完成数据的无线传输。
3.1 下位机监测软件程序
下位机监测软件流程图如图4所示，左边为数据发送流程图，右边为数据接收流程图。温湿度监测节点在上电启动后，初始化Atmega16单片机和nrf905，STH71传感器对所在区域进行温湿度数据实时采集，采集到的数据由单片机根据监测当前节点的编号把温湿度数据打包并通过nrf905发送出去。当前数据发送完成后，使能位清零，等待下一组数据发送。数据接收部分把接收到上位数据通过接收方单片机的串口发送到上位机中进行数据存储和处理。现场采集到的温湿度数据经过上位机PC处理，如果出现温度或者湿度超限，上位机PC会命令当前节点位置区域的执行机构采取温湿度控制措施，使温湿度回到设定范围。
3.2 上位机程序设计
上位机采用VB构建了一个温湿度监控软件平台，通过人机界面可以设定温湿度上下限值、查询各节点温湿度当前和历史数据、观察温湿度曲线、打印数据报表等。
该系统调试后对某粮仓进行了温湿度监控模拟试验，一天内数据对比表记录如表1所示，温度设定值与实测值的对比如图5所示，湿度设定值与实测值的对比如图6所示。
从一天24小时内温度变化对比曲线图5，湿度变化对比曲线图6可以看出，当温度高于粮食安全设定值20℃时，系统报警且执行机构打开，调节温度，使其降低至设定值以下。当湿度高于设定值65%时，系统报警且执行机构打开，调节湿度度，使其降低至设定值以下。
试验表明：本温湿度测控系统运行良好，实现了粮仓温湿度临界监测、控制的目的。
系统利用温湿度传感器SHT71采集数据，通过无线射频收发器nrf905收发数据，由下位机节点传递给上位机，控制室操作人员可以方便地查看温湿度数据、实时曲线，实现了温湿度自动监控。系统性能稳定可靠，使用方便，安装方便，减少了人力成本，有广阔的应用前景。
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