1、糧庫糧情無線監測控制系統一、產品簡介 “糧庫糧情無線監測控制系統”是由北京必創科技自主研發的一套集糧情實時監測、通風設施運轉控制、安防門禁于一體，數據存儲記錄、統計分析、報表自動打印等功能于一體的糧情無線監測控制管理系統。 本系統嚴格按照國家糧食局頒的糧情電子檢測分析控制系統技術規程標準設計生產，具有技術水平先進，工作運行穩定，環境適應性強，統計分析功能完善等特點。 本系統采用工業級元器件組裝，經過檢驗測試能在環境溫度 -30C-60C 范圍內工作，已在多個糧食儲備庫中使用，效果良好；采取靈活的設計方案，可根據不同規模，不同倉型及用戶要求進行配置。 本系統的開發遵循了以下國家糧食行業標準: 1

2、、LS/T1203-2002中華人民共和國糧食行業標準糧情電子檢測分析控制系統技術規程 2、LS/T1204-2002中華人民共和國糧食行業標準谷物冷卻機低溫儲糧技術規程 3、LS/T1211-2008中華人民共和國糧食行業標準糧油儲藏技術規范。 二、系統介紹 2.1 項目背景 近年來，在國家投資新建的糧庫中，都配備了糧情電子監測分析控制系統，它的使用大大降低了保管員的勞動強度，提高了保糧的技術含量和水平。糧情測控系統是保證儲糧安全的主要設備之一。形象地說，糧情測控系統是糧庫管理人員看好糧食的眼睛，是保證儲糧質量安全不可缺少的設備。糧庫配備非常先進的儲糧設施，意在提高國家糧食儲備的科技含量，使

3、儲備糧管理科學化、信息化。 常規的GPRS等無線監測系統一般是一個單純的單向的監測系統，無法有效形成閉環控制系統，無法驅動相應驅動機構動作，無法形成一個完整的自動調節監測控制網絡。不能達到真正的無人值守的目的，不利于監控的可靠性，不利于提高監測控制效率和降低監控成本。 必創的糧情無線監測控制系統可以有效解決以上問題，組成一個完整、高效的閉環監控網絡，真正實現了監測與控制融為一體，達到了實時性、高可靠性、穩定性、經濟性、遠程無線監測與控制、實現無人值守的目的。 2.2 系統整體方案設計 本系統集成了傳感測試技術、嵌入式系統技術、無線射頻技術在內的綜合的無線傳感網絡技術，采用無線技術，測點信號以無

4、線數字傳輸的方式發送到本地的無線接收網關，無線接收網關再將測試數據進行分析整理后，以有線或者無線的方式發送到監控中心，同時根據測試數據分析結果，驅動相應的通風等執行機構設施動作，監測系統減省了各種連線電纜，倉內無需穿墻、打孔、埋線，前端無線傳感節點以自身電池供電，可任意放置于糧堆內任何位置。 監測方案一 監測方案二 監測方案三監測方案四監測方案五三、系統構成 3.1、前端無線傳感器節點 節點外連相應的傳感器或者與傳感元件一體，內部直接完成信號的放大、濾波、A/D轉換，內部電池供電，以十分鐘發送一次的頻率監測，節點自身可以工作2-5年。 3.2、無線接收網關 最新的無線接收網關集成無線傳感網絡接

5、收網關功能，PLC功能、數據記錄功能、GPRS功能、可以增選相應模塊，完成模擬信號輸入輸出、數字1/0輸入、輸出、提供RS232口、RS485口、CAN總線口、以太網口等，系統可以靈活自由組合。 其一方面控制前端的無線傳感器網絡的信號傳送與接收、發送指令的下達與反饋，另外一方面完成信號的存儲、分析與傳遞。發送執行指令。協調整個監控網絡的運行。是事實上的監控網絡核心單元。 3.3、驅動執行機構 主要是糧倉現場的一些驅動執行機構，例如，繼電器、電磁閥等，無線網關發送來的模擬或者數字信號可以實時控制啟動相應機構動作，例如，電源開閉、通風系統的開閉、光照的透入與遮蔽及其他糧倉維護工作。 3.4、可以選

6、擇的視頻監測單元、紅外監測單元等 3.5、信號遠程傳輸與接收單元 整個根據方案類型選取的不同，可能是移動運營商網絡，GPRS模塊與互聯網，也可能是本地局域網、也可能是無線網橋等。 3.6、遠程監控中心 其是安裝有相應監控軟件的遠程計算機，其可以同時控制很多個無線網關分別組成的復雜的監控網絡系統，既可以簡單監視存儲數據，也可以實時發送指令，介入、解除、乃至剝奪無線接收網關本地的指揮權，甚至控制某個遠端無線傳感器節點的動作。 3.7、輔助設備 在沒有220AC電源的情況下，需要外部大容量蓄電池、甚至太陽能電池板配合，提供電能，支持無線接收網關、無線網橋、攝像頭正常運行。 四、系統工作原理及流程 以

7、GPRS傳輸方式為例，系統工作流程如下： 4.1、前端無線節點通過自身匹配的傳感元件，測試相應參數。節點內部完成信號的模擬放大、濾波等功能，進行A/D轉換（模數轉換），以一定的發送頻率，將數字信號無線的方式發送給后端的無線接收網關。節點內部電池保證節點有效工作。 4.2、無線接收網關將接收到的數字信號數據包，依照內部的程序，完成整理、判斷、將數據發送給GPRS模塊，GPRS模塊將數據發送給特定的服務器。無線接收網關同時依據內部程序判斷，通過對應的數據接口，發送信號，驅動相應的驅動控制機構動作與整個監控系統的調整，同時根據程序設定，決定是否存儲已經接收到的數據包。 4.3 遠程監控終端，通過互聯

8、網或者其他特定的自有網絡，訪問特定的服務器地址，讀取相應的數據。并發送信號給無線接收網關，告知數據是否已經讀取，是否需要再次發送。遠程監控終端上的監控軟件，將數據進行必要整理與判斷分析。將原始數據及分析結果，以客戶要求的方式在計算機界面呈現。 4.4根據監控分析結果，監控軟件自動或者監控人員人工發送調整控制指令到服務器，服務器將指令通過GPRS網絡，發送到無線接收網關，無線接收網關在接收指令的同時，一方面指定指令，驅動相應機構，前端節點動作調整。同時前端無線節點及執行機構反饋無線網關指令是否執行。無線接收網關將指令執行的情況通報遠程監控終端。同時無線接收網關按照特定程序，對于前端無反饋或者未有

9、效執行指令的節點發送新的指令。 五、 系統功能 5.1軟件平臺 操作系統平臺：WINDOWS-XP 應用軟件平臺：BeeData溫度檢測系統 5.2 軟件基本功能 （1）驗證用戶身份，不同用戶不同的操作權限。 （2）增加、刪除、設置倉房信息和倉內布點信息，繪制場區平面圖和布置倉房位置。 （3）測溫、測濕的糧情實時檢測。 （4）以模擬三維立體方式顯示糧情，對倉房溫度分層、分列顯示。 （5）以表格、曲線的形式打印輸出，并且支持將糧溫數據輸出到Excel報表。 （6）設置報警溫度與報警提示。 （7）每天的糧情數據自動存檔，以備歷史查詢。 （8）對測溫數據進行整月備份、恢復與刪除；測溫數據整理功能可對

10、測溫數據單選或選擇批量的刪除、導出與導入。 （9）對系統的基本參數設置，如串口、溫濕校驗、分機延時等，系統默認自動搜索設備串口位置。 5.3 溫濕度檢測功能 對糧倉中的糧食各部位溫度、糧倉內空間溫度和濕度、糧倉外環境溫度和濕度等基本糧情參數進行檢測，包括以下檢測方式： （一）實時檢測: 對糧情進行實時檢測。 （二）定時檢測: 對系統進行設定，在指定的時間進行自動定時檢測。 （三）本地檢測: 在糧庫總控室內一臺單獨的微機上進行檢測(該微機通過檢測主機與現場無線網關相連)。 （四）遠程檢測: 在上級主管部門某個辦公室內一臺單獨的微機上通過網絡連接進行遠程檢測。 5.4 其他擴展檢測功能 除可通過增

11、選相應模塊，形成閉環監測控制回路，實時驅動執行機構動作外，可根據需要對糧食水分、蟲害、磷化氫氣體濃度等擴充糧情參數進行檢測。軟件上預留有上述擴充功能。 可按要求設計多傳感器的封裝結構，將溫濕度、水份、密度、蟲害等傳感器集成在其中，實現可應用的多傳感器系統，如圖2所示。 圖 2 多傳感器封裝結構在糧倉中均勻安置糧情參數監測節點，糧情監測節點負責接收來自糧倉主控節點的數據采集指令，采集糧情參數，通過無線方式發送到糧倉主控無線網關節點，如圖3所示。 圖3 糧庫測點布置5.5 溫度報警對糧倉中的糧食各溫度測點的溫度值和升溫趨勢進行分析報警，并給出報警點的具體位置。 5.6 數據分析通過對檢測結果的分析

12、，判斷糧倉內的糧食是否處于正常狀態（正常可能蟲害或霉變）。5.7 數據顯示可以用戶認為某種直觀的方式對糧倉中糧食各部位溫度值進行顯示，包括以下顯示方式：三維圖形方式：以連續變化的圖形顏色表示溫度值高低三維數字方式：以數字及其變化的顏色表示溫度值高低表格方式：以通用的表格形式顯示溫度數據曲線方式：以“三溫三濕”復合曲線顯示各溫度和濕度測點或層面在一段時間（年、季度、月等）內的變化軌跡。5.8 數據打印軟件包括以下打印方式：測點編號報表打印、電纜物理布局打印、曲線打印。5.9 數據存儲與檢索存儲：對用戶每天檢測的糧情數據進行自動保存和備份。檢索：用戶可以查詢任何一個檢測日期的數據。5.10 數據共

13、享與遠程傳輸共享：可以很方便地與其它數據庫管理軟件實現數據的共享。遠程傳輸：系統通過服務器客戶端模式，運用 TCP/IP 協議實現任意兩地間安全可靠的數據傳輸，為國家有關糧食管理部門進行數據的自動匯總及統計分析提供了方便。5.11 單機與網絡運行單機運行：軟件在糧庫總控室獨立的微機上運行，用戶通過該計算機對糧情進行測控。網絡運行：軟件在用戶局域網上的任何一臺微機上運行，多個用戶（設置不同權限）通過局域網控制測控計算機（直接連接測控設備的計算機）進行糧情測控。六、 系統性能6.1 測溫測濕布點為了達到既能有效及時地檢測糧倉各點溫度又節約設備投資的目的，系統采用以下合理的檢測點布置原則（針對平房倉

14、）。糧溫布點原則：測溫電纜水平方向點距5 米，垂直方向點距2 米，上下四周測溫點設在糧面下、靠墻壁、地坪 3050 厘米處。倉溫倉濕及氣溫氣濕布點原則：每個倉房（廒間）設置一對溫濕度傳感器（倉溫倉濕傳感器），整個庫區設置一對溫濕度傳感器（氣溫氣濕傳感器）。在實驗倉房中，為了充分反映外界環境對糧溫的影響，除了利用原有的溫度傳感器外，還額外布置了從內到外逐漸加密的傳感器布置方案，具體監測點平面布置及采集方案如下。數據監測點平面布置方案平房倉糧堆溫度數據信息采集系統監測點布置平面示意圖如圖 4 所示。具體方案：倉內糧堆溫度監測裝置的設定是相對東、南、西、北側墻向內每側各布置 2 組測溫電纜，每組間距

15、為 1m;東、南、西、北各側由墻向內布置的間距分別是 0.25m、0.25m、0.5m、1.0m、1.0m、。（二）數據監測點立面布置方案平房倉糧堆溫度數據信息采集系統監測點布置立面示意圖如圖 5 所示。具體方案：糧堆溫度監測點分別由糧面向下和由倉底向上布置，按照 6m 裝糧高度每根測溫電纜設置 11 只溫度傳感器，自糧面向下及自倉底向上傳感器布置間距為 0.25m、0.25m、0.5m、1.0m、1.0m。圖 5 糧堆溫度數據信息采集系統監測點布置立面示意圖(三)數據信息監測采集時間及周期方案監測數據信息的采集時間及周期設定為：每日每 2 小時定時監測采集一次各監測點的數據信息，監測采集周期

16、定為 2 年。（四）數據監測信息采集與整理方案在保證將同一批糧食在以上倉房連續存儲 2 年以上的情況下，按上述采集頻率和周期連續采集糧溫及氣象監測數據。數據整理程序繪制糧堆各部位及自然環境的溫度-時間變化曲線，并對鄰近位置的曲線加以比較。分析比較曲線間的時滯及振幅變化。對倉內東、南、西、北各側 2 組同一平面的 2 個糧堆溫度監測點的數據信息采取求平均值的方法進行整理，按以上方案進行整理，以調整監測數據信息的可靠性和穩定性。6.2 系統運行穩定性從以下三個方面保證本系統長期穩定運行：(1) 從設計、制造、組裝、出廠檢驗等環節嚴把抗干擾質量關。(2) 所有設備采用金屬外殼，所有電纜（包括測溫電纜

17、）采取屏蔽措施，保證整個系統從頭到尾能抗外來強干擾。(3) 對倉內傳感器器進行免維護設計（膠填充密封），保證其從本質上不受熏蒸氣體的影響。6.3 系統可操作和可維護性軟件采用電子地圖和瀏覽器界面設計型式增加可操作性，見 附圖 A；硬件采用模塊式拔插結構增加可維護性。6.4 關鍵零部件選型（1）溫度傳感器：采用國產優質玻封單體熱敏電阻，機械強度高，時間漂移小。（2）濕度傳感器：采用優質進口濕敏元件，進行防熏蒸處理。3）防雷器：采用優質進口避雷器件，抗雷電能力強。（4）電源模塊：采用優質進口元器件，高低溫環境工作穩定。七、系統特點及突出優點7.1 技術優勢（1）方便：不需要布線，安裝方便，抗干擾能力強；（2）安全：小體積獨立工作節點，內置存儲器，適合各種危險環境，可獨立進行操作，只需在測試后進行設備回收即可完成實驗；（3）免維護：超低功耗突破，分鐘間隔采集一次，可以使用干電池工作3年。網關節點內部設計有太陽能管理電路，直接接入太陽能板即可長期不間斷采集；（4）靈活，智能：可設置多種采集方式，不會錯過偶然的突發事件；（5）可靠，精確，穩定：多年的檢測市場應用積累，眾多用戶工作在各種不同環境的考驗；（6）數據傳輸無限：通過G