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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于GPRS和無線傳感網(wǎng)絡(luò)的糧倉環(huán)境監(jiān)測(cè)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(jiǎn)介：
- 本項(xiàng)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(dòng)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)糧倉溫度、濕度、光照、異地入侵四種狀態(tài)實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程監(jiān)控和報(bào)警。系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)可以將各節(jié)點(diǎn)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(shí)時(shí)顯示并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫里面，形成對(duì)糧倉環(huán)境狀況的長期記錄，并且通過移動(dòng)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(bào)警等任務(wù)，從而達(dá)到對(duì)糧倉環(huán)境狀態(tài)的實(shí)時(shí)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(cè)預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(diǎn)，可通過撥叫終端GSM中SIM卡的電話號(hào)碼，對(duì)監(jiān)測(cè)糧倉環(huán)境中的溫度、光照、濕度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并傳至路由節(jié)點(diǎn)，由路由節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)其它子節(jié)點(diǎn)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(diǎn)，中心節(jié)點(diǎn)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(jī)終端進(jìn)行實(shí)時(shí)糧倉環(huán)境監(jiān)測(cè)；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(jī)，監(jiān)控主機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和對(duì)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(shí)時(shí)顯示并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫里面，形成對(duì)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(duì)糧倉環(huán)境存在的隱患進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)達(dá)到某個(gè)設(shè)定的閾值時(shí)，由無線傳感網(wǎng)通過移動(dòng)通信網(wǎng)和Internet及時(shí)發(fā)送信息到手機(jī)和監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)預(yù)警的功能，同時(shí)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(gè)前端采集點(diǎn)有獨(dú)立地址編碼，且每個(gè)前端采集站的坐標(biāo)與地理信息系統(tǒng)中的位置一一對(duì)應(yīng)，通過安裝在前端采集站的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)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(chǔ)安全。 在本系統(tǒng)電路中，以NRF2401（采用抗干擾能力較強(qiáng)的FSK調(diào)制/解調(diào)方式）模塊作為多節(jié)點(diǎn)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(jī)作為MCU實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)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(shí)時(shí)溫度和濕度的監(jiān)測(cè)，將采集的溫度和濕度參數(shù)送入單片機(jī)與設(shè)置的超限閾值相比較，然后將采集的數(shù)據(jù)和報(bào)警信號(hào)通過NRF2401以多跳方式匯集到總節(jié)點(diǎn)，再通過GPRS模塊將檢測(cè)的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心或以短信發(fā)送至手機(jī)終端進(jìn)行報(bào)警。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)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(cè)費(fèi)時(shí)、耗力等現(xiàn)狀，本項(xiàng)目提出了一種基于GPRS和無線傳感網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)糧倉溫度、濕度、光照、異常侵入四種狀態(tài)的實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程監(jiān)控和報(bào)警。并對(duì)報(bào)警事件進(jìn)行數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)和管理，最終實(shí)現(xiàn)糧倉環(huán)境的科學(xué)化、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。 基本思路： 以NRF2401模塊實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的近距離無線傳輸，以GPRS實(shí)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)無線數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，以STC89C52單片機(jī)作為MCU實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)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(shí)時(shí)溫度和濕度的監(jiān)測(cè)，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(cè)和光照信息的采集，完成系統(tǒng)的主動(dòng)報(bào)警等功能。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1.被監(jiān)測(cè)區(qū)域各節(jié)點(diǎn)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(diǎn)； 2.系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)將數(shù)據(jù)以短信方式發(fā)送到任意主動(dòng)訪問的終端用戶手機(jī)上； 3.對(duì)呼叫手機(jī)實(shí)施主動(dòng)掛機(jī)操作，并記錄和顯示訪問用戶的手機(jī)號(hào)碼。 關(guān)鍵技術(shù)： 1.各類環(huán)境參量監(jiān)測(cè)傳感器的性價(jià)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(jì)； 3.探測(cè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及WEB顯示（CGI）的編程。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1.節(jié)點(diǎn)間通信距離>>50m；節(jié)點(diǎn)可支配通信信道數(shù)：256；可實(shí)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(cè)距離>>10m； 3.手機(jī)短信漢字?jǐn)?shù)<<50；遠(yuǎn)程訪問范圍：GSM移動(dòng)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(duì)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(qiáng)網(wǎng)管系統(tǒng)的就包含環(huán)境變量檢測(cè)模塊），這類系統(tǒng)的主要問題是系統(tǒng)過于龐大，價(jià)格非常昂貴（動(dòng)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(shì)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(jì)重點(diǎn)在于數(shù)據(jù)的多點(diǎn)采集和遠(yuǎn)程傳輸兩個(gè)方面。在多節(jié)點(diǎn)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(fèi)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(yùn)用GPRS模塊依托強(qiáng)大的、開放的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)任意地點(diǎn)、任意時(shí)刻的實(shí)時(shí)訪問和數(shù)據(jù)上傳。將這種設(shè)計(jì)方案運(yùn)用到無人值守的糧倉中，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)糧倉的各類環(huán)境參數(shù)，并對(duì)異常的環(huán)境變量進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警，從而增強(qiáng)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(jì)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)當(dāng)前典型通信技術(shù)的集成式開發(fā)和設(shè)計(jì)，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(diǎn)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無。
作品所處階段
- 初級(jí)產(chǎn)品階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無。
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)演示。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 把各個(gè)無線傳感節(jié)點(diǎn)分散放到不同糧倉倉庫中，把中心節(jié)點(diǎn)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(jī)；當(dāng)監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)有異常狀況時(shí)，也可通過主控節(jié)點(diǎn)的按鍵1主動(dòng)向負(fù)責(zé)人發(fā)送短信；主控節(jié)點(diǎn)監(jiān)控人員通過按鍵2實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的查詢；用戶還可通過GPRS手機(jī)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(cái)力、時(shí)間消耗、地域偏遠(yuǎn)等問題，實(shí)現(xiàn)了糧倉環(huán)境的科學(xué)化、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。 通過該項(xiàng)目的實(shí)施，使糧倉環(huán)境的變化得到有效及時(shí)的監(jiān)測(cè)，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(dòng)物對(duì)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(chǔ)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(duì)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(cè)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(cè)區(qū)域內(nèi)布署大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)，經(jīng)由無線通信方式形成一個(gè)多跳的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)感知對(duì)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(cè)手段相比，使用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)有三個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)：一是網(wǎng)絡(luò)的自組性提供了廉價(jià)而且快速部署網(wǎng)絡(luò)的可能;二是現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)可通過中間節(jié)點(diǎn)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(cè)容量提高一個(gè)數(shù)量級(jí)；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(xiàng)應(yīng)用性非常強(qiáng)的技術(shù)，它在當(dāng)前我國環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用潛力是巨大的。 應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)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(shí)的，因此在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，能量消耗是一個(gè)需要關(guān)注的問題。節(jié)點(diǎn)節(jié)省能量的最主要方式是休眠機(jī)制，當(dāng)節(jié)點(diǎn)目前沒有傳感任務(wù)并且不需要為其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)傳感數(shù)據(jù)時(shí)，關(guān)閉節(jié)點(diǎn)的無線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊甚至計(jì)算模塊以節(jié)省能量。這樣，一個(gè)傳感任務(wù)發(fā)生時(shí)，只有與之相鄰的區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)處于活動(dòng)狀態(tài)，從而形成一個(gè)活動(dòng)區(qū)域?；顒?dòng)區(qū)域隨著數(shù)據(jù)向主節(jié)點(diǎn)傳送和移動(dòng)，這樣原先活動(dòng)的節(jié)點(diǎn)在離開活動(dòng)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(diǎn)間也可以通過“輪換值班”來減少能量消耗。這些節(jié)點(diǎn)大部分時(shí)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(cè)信道的狀態(tài)，以確定是否有屬于自己的消息，但這種機(jī)制要求應(yīng)用設(shè)計(jì)者在電池消耗和消息延遲之間做出權(quán)衡。 傳統(tǒng)的機(jī)械式（防盜網(wǎng)、防盜窗）的防盜在實(shí)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(bào)警器包括超聲波信號(hào)發(fā)射報(bào)警信號(hào)和接收?qǐng)?bào)警信號(hào)、解碼報(bào)警信號(hào)。本電路能較好地克服生活環(huán)境中的超聲干擾源，對(duì)移動(dòng)目標(biāo)發(fā)出準(zhǔn)確警報(bào)，從而通過此項(xiàng)目研究可以解決糧倉的安全隱患問題同時(shí)具有綠色環(huán)保的功效。
