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基本信息
- 項目名稱：
- 基于GPRS和無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉環(huán)境監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項目提出了一種基于GPRS和無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉環(huán)境狀態(tài)自動監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)對糧倉溫度、濕度、光照、異地入侵四種狀態(tài)實時、遠(yuǎn)程監(jiān)控和報警。系統(tǒng)主節(jié)點可以將各節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)糧倉環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，實時顯示并存儲在數(shù)據(jù)庫里面，形成對糧倉環(huán)境狀況的長期記錄，并且通過移動通信網(wǎng)完成數(shù)據(jù)的服務(wù)器上傳以及控制室的監(jiān)控、報警等任務(wù)，從而達(dá)到對糧倉環(huán)境狀態(tài)的實時監(jiān)控的任務(wù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 該系統(tǒng)研究一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的糧倉環(huán)境監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計思想是采用無線通信模塊與傳感模塊組成無線傳感器節(jié)點，可通過撥叫終端GSM中SIM卡的電話號碼，對監(jiān)測糧倉環(huán)境中的溫度、光照、濕度等參數(shù)進(jìn)行實時采集并傳至路由節(jié)點，由路由節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)其它子節(jié)點傳輸來的信息，逐步將信息以多跳方式轉(zhuǎn)發(fā)給同一子網(wǎng)的中心節(jié)點，中心節(jié)點把這些數(shù)據(jù)通過GPRS模塊發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)中，并以短信的形式發(fā)送到手機終端進(jìn)行實時糧倉環(huán)境監(jiān)測；另一種方式是將采集到的數(shù)據(jù)由GPRS模塊通過無線基站和Internet網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控主機，監(jiān)控主機負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲和對數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理。監(jiān)控中心接收無線傳感網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)，實時顯示并存儲在數(shù)據(jù)庫里面，形成對糧倉環(huán)境狀況的長期記錄，在此基礎(chǔ)上監(jiān)控中心可對糧倉環(huán)境存在的隱患進(jìn)行動態(tài)分析。當(dāng)終端節(jié)點采集的數(shù)據(jù)達(dá)到某個設(shè)定的閾值時，由無線傳感網(wǎng)通過移動通信網(wǎng)和Internet及時發(fā)送信息到手機和監(jiān)控主機，實現(xiàn)實時預(yù)警的功能，同時服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫還支能。持?jǐn)?shù)據(jù)的有條件查詢、增加或刪除記錄等管理功該系統(tǒng)中每個前端采集點有獨立地址編碼，且每個前端采集站的坐標(biāo)與地理信息系統(tǒng)中的位置一一對應(yīng)，通過安裝在前端采集站的監(jiān)測節(jié)點采集信息，一旦發(fā)現(xiàn)災(zāi)情，通知糧庫管理人員采取相應(yīng)措施來確保糧食存儲安全。 在本系統(tǒng)電路中，以NRF2401（采用抗干擾能力較強的FSK調(diào)制/解調(diào)方式）模塊作為多節(jié)點數(shù)據(jù)的近距離無線傳輸方式、以GPRS作為無線數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)、以STC89C52單片機作為MCU實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)處理。在狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集方式上，采用數(shù)字集成芯片LM75A和 DHT11完成實時溫度和濕度的監(jiān)測，將采集的溫度和濕度參數(shù)送入單片機與設(shè)置的超限閾值相比較，然后將采集的數(shù)據(jù)和報警信號通過NRF2401以多跳方式匯集到總節(jié)點，再通過GPRS模塊將檢測的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心或以短信發(fā)送至手機終端進(jìn)行報警。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計目的： 為改善傳統(tǒng)糧倉地域偏遠(yuǎn)、空間大，環(huán)境狀況監(jiān)測費時、耗力等現(xiàn)狀，本項目提出了一種基于GPRS和無線傳感網(wǎng)絡(luò)自動監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)對糧倉溫度、濕度、光照、異常侵入四種狀態(tài)的實時、遠(yuǎn)程監(jiān)控和報警。并對報警事件進(jìn)行數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計和管理，最終實現(xiàn)糧倉環(huán)境的科學(xué)化、自動化監(jiān)測。 基本思路： 以NRF2401模塊實現(xiàn)多節(jié)點數(shù)據(jù)的近距離無線傳輸，以GPRS實現(xiàn)主節(jié)點無線數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，以STC89C52單片機作為MCU實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)處理。采用數(shù)字集成芯片LM75A和DHT11完成實時溫度和濕度的監(jiān)測，采用超聲波傳感器和光敏電阻完成非法侵入狀態(tài)的監(jiān)測和光照信息的采集，完成系統(tǒng)的主動報警等功能。 創(chuàng)新點： 1.被監(jiān)測區(qū)域各節(jié)點數(shù)據(jù)通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)采集并以多跳方式匯集到總節(jié)點； 2.系統(tǒng)能夠?qū)崟r將數(shù)據(jù)以短信方式發(fā)送到任意主動訪問的終端用戶手機上； 3.對呼叫手機實施主動掛機操作，并記錄和顯示訪問用戶的手機號碼。 關(guān)鍵技術(shù)： 1.各類環(huán)境參量監(jiān)測傳感器的性價比選擇； 2.無線傳感網(wǎng)絡(luò)和GPRS模塊的選型及硬件電路和代碼編寫的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計； 3.探測節(jié)點的實時監(jiān)控以及WEB顯示（CGI）的編程。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1.節(jié)點間通信距離>>50m；節(jié)點可支配通信信道數(shù)：256；可實現(xiàn)多跳深度>>10； 2.溫度誤差<<0.5%；濕度誤差<<1%；光照敏感度可調(diào)；異常侵入監(jiān)測距離>>10m； 3.手機短信漢字?jǐn)?shù)<<50；遠(yuǎn)程訪問范圍：GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前國內(nèi)的同類系統(tǒng)，絕大多數(shù)是針對較大的糧倉而開發(fā)的，一般是網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的一部分（如網(wǎng)強網(wǎng)管系統(tǒng)的就包含環(huán)境變量檢測模塊），這類系統(tǒng)的主要問題是系統(tǒng)過于龐大，價格非常昂貴（動輒幾十萬），代碼不公開，不能進(jìn)行二次開發(fā)，其發(fā)展趨勢是融合的技術(shù)越來越多，技術(shù)門檻越來越高。 本系統(tǒng)的設(shè)計重點在于數(shù)據(jù)的多點采集和遠(yuǎn)程傳輸兩個方面。在多節(jié)點數(shù)據(jù)的采集及匯集方面，采用了通用的無線傳感模塊，工作在2.4G的免費頻段，代碼可以根據(jù)系統(tǒng)需要自行開發(fā)，無版權(quán)和工作環(huán)境限制；在匯集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸方面，運用GPRS模塊依托強大的、開放的移動通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)任意地點、任意時刻的實時訪問和數(shù)據(jù)上傳。將這種設(shè)計方案運用到無人值守的糧倉中，可以實時監(jiān)測糧倉的各類環(huán)境參數(shù)，并對異常的環(huán)境變量進(jìn)行遠(yuǎn)程報警，從而增強糧倉的穩(wěn)定性和安全性。 本系統(tǒng)的先進(jìn)性在于，電路的硬件設(shè)計上實現(xiàn)了對當(dāng)前典型通信技術(shù)的集成式開發(fā)和設(shè)計，具有電路集成化高、模塊開發(fā)方便、便于二次開發(fā)和完善的特點。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無。
作品所處階段
- 初級產(chǎn)品階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無。
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品，現(xiàn)場演示。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 把各個無線傳感節(jié)點分散放到不同糧倉倉庫中，把中心節(jié)點放到糧倉總監(jiān)控室。用戶通過撥打預(yù)置電話，系統(tǒng)立即將環(huán)境各種狀態(tài)參數(shù)以短信的方式發(fā)送給撥叫主機；當(dāng)監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)有異常狀況時，也可通過主控節(jié)點的按鍵1主動向負(fù)責(zé)人發(fā)送短信；主控節(jié)點監(jiān)控人員通過按鍵2實現(xiàn)各節(jié)點數(shù)據(jù)的查詢；用戶還可通過GPRS手機web上網(wǎng)方式訪問環(huán)境數(shù)據(jù)。 應(yīng)用GPRS和RF2401開發(fā)的主流技術(shù)，并將這兩種技術(shù)進(jìn)行集成和整合，有效應(yīng)用于無人值守的糧倉環(huán)境，從而改善了傳統(tǒng)糧倉管理中所遇到的的人力、財力、時間消耗、地域偏遠(yuǎn)等問題，實現(xiàn)了糧倉環(huán)境的科學(xué)化、自動化監(jiān)測。 通過該項目的實施，使糧倉環(huán)境的變化得到有效及時的監(jiān)測，保證了糧倉環(huán)境的安全，避免了因溫度、濕度、光照以及碩鼠、鳥類等動物對糧倉內(nèi)的農(nóng)產(chǎn)品造成的損害，從而減少了國家和農(nóng)民在物質(zhì)儲備中的經(jīng)濟(jì)損失。
同類課題研究水平概述
- 近年來，隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及人們對于環(huán)境保護(hù)和環(huán)境監(jiān)控提出了更高要求，越來越多的行業(yè)都致力于在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中應(yīng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究。通過在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)布署大量的廉價微型傳感器節(jié)點，經(jīng)由無線通信方式形成一個多跳的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)感知對象的信息的采集量化、處理融合和傳輸應(yīng)用。與傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測手段相比，使用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測有三個顯著的優(yōu)勢：一是網(wǎng)絡(luò)的自組性提供了廉價而且快速部署網(wǎng)絡(luò)的可能;二是現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)可通過中間節(jié)點進(jìn)行（路由）傳送，在不增加功耗和成本的前提下，可將系統(tǒng)監(jiān)測容量提高一個數(shù)量級；三是網(wǎng)絡(luò)的健壯性、抗毀性滿足了某些特定應(yīng)用的需求。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一項應(yīng)用性非常強的技術(shù)，它在當(dāng)前我國環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用潛力是巨大的。 應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點一般都采用電池供電，要求頻繁更換電池或者頻繁充電是不太現(xiàn)實的，因此在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，能量消耗是一個需要關(guān)注的問題。節(jié)點節(jié)省能量的最主要方式是休眠機制，當(dāng)節(jié)點目前沒有傳感任務(wù)并且不需要為其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)傳感數(shù)據(jù)時，關(guān)閉節(jié)點的無線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊甚至計算模塊以節(jié)省能量。這樣，一個傳感任務(wù)發(fā)生時，只有與之相鄰的區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點處于活動狀態(tài)，從而形成一個活動區(qū)域?；顒訁^(qū)域隨著數(shù)據(jù)向主節(jié)點傳送和移動，這樣原先活動的節(jié)點在離開活動區(qū)域后可以轉(zhuǎn)到休眠模式從而節(jié)省能量。另外，節(jié)點間也可以通過“輪換值班”來減少能量消耗。這些節(jié)點大部分時間都處于休眠狀態(tài)，只是周期性蘇醒過來發(fā)送數(shù)據(jù)或者檢測信道的狀態(tài)，以確定是否有屬于自己的消息，但這種機制要求應(yīng)用設(shè)計者在電池消耗和消息延遲之間做出權(quán)衡。 傳統(tǒng)的機械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）的防盜在實際使用中暴露出一些隱患，因此采用新型的防范技術(shù)就顯得尤為重要。本防盜報警器包括超聲波信號發(fā)射報警信號和接收報警信號、解碼報警信號。本電路能較好地克服生活環(huán)境中的超聲干擾源，對移動目標(biāo)發(fā)出準(zhǔn)確警報，從而通過此項目研究可以解決糧倉的安全隱患問題同時具有綠色環(huán)保的功效。
