基于双通信模式的分布式粮情测控系统设计

1、第30卷第4期河南工业大学学报(自然科学版Vo.l 30,N o .42009年8月Journa l o fH enan Un iversity of Techno l o gy(N atural Sc i e nce EditionAug .2009 收稿日期:2009 04 15作者简介:刘杰(1971 ,男,河南尉氏人,讲师,主要从事单片机及嵌入式技术应用的研究.文章编号:1673 2383(200904 0072 05基于双通信模式的分布式粮情测控系统设计刘 杰1,张红梅2(1.河南广播电视大学,河南郑州450008;2.河南工业大学信息科学与工程学院,河南郑州450001摘要:针对粮

2、仓测控需求,提出了基于双重通信模式的分布式粮情测控系统设计方案,利用电力线载波和zi g bee 无线通信相结合的方式实现仓储信息的测与控.通过分析分布式粮情测控系统的组成和工作过程,给出相应测控模块的软硬件设计.关键词:粮情;测控系统;双通信模式;分布式中图分类号:TS 210 文献标识码:B0 前言粮食储存的主要问题是如何随时掌握粮仓内粮食的质量变化情况,保证入库粮食在较长时间内不变质.在存储过程中,粮食主要受温度、湿度及其他因素的影响,可能出现发热霉变、虫害孳生等情况,根据官方数据,因上述等因素在存储阶段损失的粮食约占总量的0.2%,农户家庭储粮的损失率更高1.在4项储粮新技术中(谷物冷

3、却、循环通风、环流蒸熏,粮情测控中,粮情测控是基础,是粮食储藏成败的关键,为了减少粮食的损失,保证粮食品质,就必须准确及时掌握储存过程中各种物理因素尤其是温度和湿度的变化情况,找出其变化的规律及影响,并执行及时可行的调控策略.随着电子技术的发展,我国已有各个厂家研制成功了品种多样、系统结构各异的粮情测控系统,这些系统普遍采用485总线或CAN 总线结构,这种结构需要铺设专用线路,这样不但施工量大而且线路出现故障时不易维修.也有利用电力线或无线网络的测控系统,采用电力线载波的确减少了铺设专用线路,减少了施工工作量,降低了施工成本和系统成本2;但是一般电力线在建设粮仓时已经铺设完毕,且大多埋于墙体

4、内部,给施工带来一定影响,同时还存在布点不够灵活的缺点.单纯使用无线网络,只能完成数据的检测,无法针对粮情采取控制措施3 4.针对上述问题,作者提出了一种基于电力线载波和无线通讯相结合的新型粮情测控系统方案.1 系统组成及工作过程1.1 系统组成系统组成如图1所示.图1 系统组成整个系统由1台上位机、1台测控主机、若干个测控分机(每个粮仓或廒间1台、若干个温度湿度采集器、测量传感器和风机控制器组成,其中上位机和测控主机之间采用RS232通信,测控分机与测控主机以及风机控制器之间采用电力线载波方式进行通信和控制,采集器与测控分机之间第4期刘 杰等:基于双通信模式的分布式粮情测控系统设计73 系统

5、上电初始化后,上位机根据人员的操作或自动将命令发送给测控主机,测控主机通过电力线向测控分机发出命令.上位机选用普通的PC 兼容机,其主要功能是存储所有被测定的历史数据,处理测控主机收集上传来的数据并根据处理结果通过测控主机向测控分机发送控制命令.采集器接收测控分机的命令采集各测量点的温度和湿度,转换成数字量,并向测控分机发回数据.测控分机采用循环方式收集粮仓内的所有采集器的温度湿度等数据、仓外空气的温度湿度数据,将这些数据保存并进行简单的处理,根据简单处理的结果控制风机的起停;同时通过电力线向测控主机发回数据. 图2 系统状态载波芯片采用SGS THOM SON 公司的ST75385,该芯片是

6、专门为电力线网络通信设计的,除了具有一般电力线波芯片的信号调试解调功能外,还针对电力线应用加入了许多特别的信号处理手段,利用ST7538组成的电力线载波通信网络接口如图3所示.图3 测控主机电力线载波接口测控分机也采用单片机系统,采用CC2430MC U.CC2430出自N I 公司674 河南工业大学学报(自然科学版第30卷证在与上位机通信出现故障时粮情的测控.测控分机的电力线载波接口如图4所示. 图4 测控分机电力线载波接口图4中CC2430为测控分机端的控制单片利用CC2430的P0口和P1口,可以连接15个传感器.将传感器DATA 端并联,接CPU 的P00图5 传感器接口2 通信协议

7、和算法设计本系统的通信协议主要包括无线通信和电力线载波通信两部分.其中采集器和测控分机之间采用无线通信进行数据交换,测控分机和测控主机之间使用电力线载波通信方式进行命令和数据交换;每个采集器和测控分机都内置一个24位的地址,这样可以确保每一个采集器和测控分机都具有一个唯一的通信地址,其中采集器地址的前8位作为子网内的标识.设置一个广播地址,用于测控主机对网络中的测控分机广播命令和测控分机对子网内采集器广播命令.因此系统能够避免采集器之间的数据干扰和采集器与测控分机之间的干扰问题.数据帧格式如下所示:目的地址源地址命令类型传感器类型数据校验其中目的地址、源地址和命令类型各占3字节,传感器类型占1

8、字节,数据占15字节,检验占1字节,1帧共计26字节.测控主机主要算法流程如图6所示.测控主机接收到上位机的命令后,判断是否是测量数据的命令,如果是,则广播测量数据的命第4期刘 杰等:基于双通信模式的分布式粮情测控系统设计75令,然后等待接收测控分机传回的数据,并将数据上传给上位机.如果不是, 就广播控制命令,让测控分机控制风机工作,然后等待下一次上位机发出的命令.测控分机主要算法流程如图7所示. 测控分机接收到发给本机的命令后,判断是测量数据还是控制风机的命令,如果是控制风机的命令,则向风机控制器发送控制命令,控制风机工作.!采集器工作流程如图8所示.采集器经过初始化后,接收发给本采集器的命

9、令,如果是采集数据的命令,则启动传感器工作,采集数据并将数据回传给测控分机.如果是对图8 采集器工作流程3 结论作者所设计的基于电力线载波和无线通信相结合的分布式粮情测控系统,利用了无线通信方式,收集粮仓中温湿度情况,再通过电力线载波方式将各个粮仓中的温湿度数据收集、上传到PC 机中进行数据分析和统计,根据粮仓内外温湿度差异,对风机进行控制,有效调节粮仓的温湿度.系统充分利用了已有资源,避免了铺设专用线路,简化了系统设计.在温湿度的测量方面具有测量准确,采集面广、采集器布置灵活的特点.其控制功能可以根据需要进行增减,如添加紫外线杀虫功能等.参考文献:1 加强病虫害控制和储粮能力,减少粮食损失E

10、B /OL.(2007 12 062008 12 20.3 陈伟歌.基于Z i g Bee 技术的仓库温度检测系统J.现代电子技术,2008(12:47 48.4 严新忠.粮库温湿度无线监控系统J.仪器仪表设计,2008(2:14 15.5 STM icroelectronics 公司.ST7538数据手册dl/docs/prod /datast/shtxx .pd.f76河南工业大学学报(自然科学版第30卷DESIGN OF D I STR IBUTED GRA IN INF ORMATION MEA S UREMENT AND CONTROL S YSTEM BA SED ON DUAL

11、COM MUN ICAT ION MODEL IU Jie1,ZHANG H ong m e i2(1.H enan Rad io&TV Universit y,Zhengzhou450008,China;(2.School of Infor mation Science and Engineeri n g,H enan University o f Technology,Zhengzhou450001,China Abst ract:To ensure the safe ty of stored g rain,it is t h e necessary to kno w the gra i

12、n conditi o n acc urately and ti m ely by m easuri n g and contro lli n g.Based on the de m and,a desi g n sche m e of a distri b u ted grain i n for m ation m easure m ent and control syste m based on the dua l co mmunicati o n m ode w as proposed to ach ieve storage infor m ati o n m easure m ent

13、and con tro l by usi n g the co m b i n ation o f po w er li n e carrier and zi g bee radio co mmunica ti o n.The so ft w are and hard w are desi g n of the corresponding m easure m ent and controlm odu le w as put for w ar d by analyzing of the co mposition and the wo r k i n g process o f the syst

14、e m.The syste m desi g n sche m e has so m e re ference value for the research o fm easure m ent and control syste m s i n si m ilar field.K ey w ords:grai n conditi o n;m easure m ent and contr o l syste m;dua l co mm un i c ation m ode;distributed(上接第57页EFFECT OF COM P OUND P ROTEIN FEED FROM K IT

15、CH EN LEFTOVER ON GROWTH PERFORMANCE AND M EAT QUAL ITY OFGRO W ING-FIN I S H ING PIGLIU Lai ti n g1,2,MAO L ian hua1,2,MA Q iu gang2,ZHANG Jian yun2,L IU Q i n g m e i3,TANG Jie lan3,Y IN Pe i hu i3(1.School o f B iotechno logy,H enan Un i v ersit y of Technology,Zhengzhou450052,China;2.S tate K ey

16、 Laboratory of Ani m alNu trition,China Agricultural University,B eijing10094,China;3.B eijing Z i y uan G roup,B eijing102600,ChinaAbst ract:The experi m ent w as conducted to study the effects of co m pound prote i n feed fr o m the k itchen le fto ver on the gro w th perfor m ance,heavy m eta l c

17、ontent and m eat quality o f gro w ing finishi n g pigs and to study the opti m al a m ount of the co m pound pr o te i n feed i n t h e diets o f the gro w ing fi n ishing pigs.160w h ite gro w i n g fin ish i n g pigs w ith t h e w e i g ht o f75kg w ere rando m l y div i d ed i n to4groups,w ith4

18、replicates i n each group.The 4g r oups i n c l u ded a control group fed w ith corn soybean m eal basal diets,and three experi m ental groups fed w it h diets conta i n i n g the co m pound protei n feed w ith an a m oun t o f4%,8%and12%,respectively.The re su lts sho w tha:t the experi m enta l group feeding w ith the d iets containing8%co m pound prote i n is superi o r to t h e contr o l group i n t h e average da ily gain,feed conversion rati o and dressi n g percen tage;the diets containing 12%co mpound protei n have no adverse influences on the g r ow th perfor m ance