一种粮仓现场智能巡检与远程管理系统的制作方法

本实用新型涉及粮情测控技术领域，尤其涉及一种粮仓现场智能巡检与远程管理系统。

背景技术：

粮食仓储的内部环境设施建设一方面可以促进农民增收，减少粮食的损失。另一方面，可以建立国家储备调控体系，增加各级政府储备，保证国家粮食安全。是以在目前的情况下，增强粮库建设具有重要意义。其中，建立能够对粮仓内温度、湿度等多种参数进行实时管理的智能粮情测控系统，实现对粮情状态的远程自动分析与控制，有利于粮库的自动化管理。

国内早期采用的粮情测控系统多为模拟、有线的测温系统。该类系统通常由测温传感器、分线器、测温分机和监控主机等模块构成。经过多年使用，其布线复杂、性价比低、维护困难、系统安全性差等缺点已暴露无疑，正逐步被淘汰。

传统的仓储管理系统还部分停留于原始的手工作业管理方式，制约了企业仓储管理水平，尤其对于大型粮库系统，人工成本居高不下，极大的浪费了人力，而且总有人力所不能及之地，这很有可能造成粮食的损失。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种粮仓现场智能巡检与远程管理系统，云服务器对不同分机温湿度数据波动性的分析，可为粮食的调度提供指导经验，及时将陈粮外运，保证储备粮的优质性。

根据本实用新型实施例的一种粮仓现场智能巡检与远程管理系统，包括：

多传感器数据采集调控终端，所述多传感器包括温湿度传感器和二氧化碳传感器，所述多传感器数据采集调控终端上设有一个14位的A/D转换器和一个I2C总线串行接口电路，所述多传感器数据采集调控终端上设有多个粮仓内部测控分机；

粮仓安全保障系统，粮仓安全保障系统为可远程控制的搭载移动主机的巡线智能车，所述巡线智能车包括K60最小系统模块、传感器路径采集模块、电源模块、电机驱动模块、速度检测模块、舵机控制模块、辅助调试模块、人机交互、采集测控分机传输数据的汇聚模块和摄像头模块；

现场数据无线传输系统，所述现场数据无线传输系统中的节点获取多传感器采集到的数据后，将数据传送到附近的路由器节点，直到节点间多跳传输到网络的协调器节点，协调器将数据汇总后，将数据传送到无线传感器网络的汇聚节点；

云服务器数据处理系统，包括预警与控制上位机系统和测控终端，所述测控终端包括MCU控制模块、电源管理模块、无线收发模块、有线采集模块、液晶显示和键盘模块；

移动终端，所述移动终端包括平板电脑、PC机或智能手机中的一种或多种，所述移动终端可以登录到云服务器数据处理系统可随时掌握现场实情。

在本实用新型的一些实施例中，所述粮仓内部测控分机将采集现场的数据信息并通过无线网络传送至采集测控分机传输数据的汇聚模块，所述无线网络为ZigBee模块。

在本实用新型的另一些实施例中，所述测控分机主要包括主控微处理器、无线传输控制模块、无线传输模块、十六选一电路、测控分机供电电路、片外存储器、总线驱动电路以及测温和测湿接口，所述测控分机供电电路为开关稳压集成电路，所述总线驱动电路使用100米长的测温电缆且挂接200-300个传感器。

在本实用新型的另一些实施例中，所述主控微处理器通过SPI接口与无线传输模块通信。

在本实用新型的另一些实施例中，所述采集测控分机传输数据的汇聚模块包括微处理器控制电路、ZigBee模块、时钟电路、SD卡存储电路、串口电路以及汇聚模块供电电路。

本实用新型中，1、云服务器数据处理系统采用云服务器技术，汇聚各现场数据，对粮仓内各项指标进行综合评价与分析，用户可查看现场实时或历史数据，并通过测控终端发出指令对现场进行远程遥控；2、远程无线数据传输的稳定性和高效性，保证了信息传输、获取的及时性，云服务器对不同分机温湿度数据波动性的分析，可为粮食的调度提供指导经验，及时将陈粮外运，保证储备粮的优质性。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型提出的一种粮仓现场智能巡检与远程管理系统的总体方案框图；

图2为无线传感器网络拓扑结构；

图3为巡检小车设计方案框图；

图4为现场数据无线传输系统设计图；

图5为采集测控分机传输数据的汇聚模块上的DS1302模块电路图；

图6为采集测控分机传输数据的汇聚模块上的SD/MMC模块电路图；

图7为采集测控分机传输数据的汇聚模块上的MCU模块电路图；

图8为SHT15数字式温湿度传感器内部结构框图；

图9为基于CN3065芯片的太阳能锂电池充电板测控分机供电电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，一种粮仓现场智能巡检与远程管理系统，包括：

多传感器数据采集调控终端，所述多传感器包括温湿度传感器和二氧化碳传感器，所述多传感器数据采集调控终端上设有一个14位的A/D转换器和一个I2C总线串行接口电路，所述多传感器数据采集调控终端上设有多个粮仓内部测控分机；

粮仓安全保障系统，粮仓安全保障系统为可远程控制的搭载移动主机的巡线智能车，所述巡线智能车包括K60最小系统模块、传感器路径采集模块、电源模块(可以使用太阳能板充电，也设计了备用电源供电)、电机驱动模块、速度检测模块、舵机控制模块、辅助调试模块、人机交互、红外避障模块、采集测控分机传输数据的汇聚模块和摄像头模块；

现场数据无线传输系统，所述现场数据无线传输系统中的节点获取多传感器采集到的数据后，将数据传送到附近的路由器节点，直到节点间多跳传输到网络的协调器节点，协调器将数据汇总后，将数据传送到无线传感器网络的汇聚节点；

云服务器数据处理系统，包括预警与控制上位机系统和测控终端，所述测控终端包括MCU控制模块、电源管理模块、无线收发模块、有线采集模块、液晶显示和键盘模块；

移动终端，所述移动终端包括平板电脑、PC机或智能手机中的一种或多种，所述移动终端可以登录到云服务器数据处理系统可随时掌握现场实情。

在本实用新型的一些实施例中，所述粮仓内部测控分机将采集现场的数据信息并通过无线网络传送至采集测控分机传输数据的汇聚模块，所述无线网络为ZigBee模块。

在本实用新型的另一些实施例中，所述测控分机主要包括主控微处理器、无线传输控制模块、无线传输模块、十六选一电路、测控分机供电电路、片外存储器、总线驱动电路以及测温和测湿接口，所述测控分机供电电路为开关稳压集成电路，所述总线驱动电路使用100米长的测温电缆且挂接250个传感器(200-300个传感器均可)。

在本实用新型的另一些实施例中，所述主控微处理器通过SPI接口与无线传输模块通信。

在本实用新型的另一些实施例中，所述采集测控分机传输数据的汇聚模块包括微处理器控制电路、ZigBee模块、时钟电路、SD卡存储电路、串口电路以及汇聚模块供电电路。

温湿度传感器选用瑞士Sensirion公司的SHT15温湿度传感器，SHT15传感器是一款由多个传感器模块组成的单片全校准数字输出相对温度和湿度的传感器，采用了CMOSens技术，更好的保护温湿度传感器不受外界环境的伤害和干扰，提高了测量的精度并可以精确得出露点值，防止了温湿度传感器之间随温度梯度变化而产生的误差，温度值分辨率为14位，精确度±0.4(5～40℃)，湿度值分辨率为12位，精确度±2％RH，具有露点计算输出功能和CRC传输校验，体积小，且具有长期稳定性；二氧化碳传感器采用了MG-811传感器，MG-811对二氧化碳有良好的灵敏度和选择性，受温湿度的变化影响较小，有着良好的稳定性、再现性。其湿度测量范围为20％～70％，温度测量范围为0～50℃，测量精度为8％。

粮仓内部测控分机用于接收命令并完成温湿度等参数的测量和数据的回送，主控微处理器通过SPI接口与无线传输模块通信。测控分机供电电路使用开关稳压集成电路，功耗低、瞬间电流大，能够满足无线模块发送数据时所需的瞬间电流。片外存储器采用24LC256芯片存储传感器的序列号用以匹配搜索，总线驱动电路使得100米长的测温电缆可挂接200-300个传感器。在测控分机上搭载GSM模块，分机定时检测现场数据，并进行数据的最高温湿度、最低温湿度及平均温湿度的处理，如果温度超过限值便可短信通知进行预警。

可远程控制的搭载移动主机的巡线智能车各模块的作用如下：

(1)K60最小系统模块：作为整个智能车系统的控制中枢，将采集电感传感器、编码器、超声波等传感器的信号，根据控制算法做出控制决策，驱动直流电机和伺服舵机完成对智能车的控制；

(2)传感器路径采集模块：是智能车获取轨道的信息途径，可以通过一定的前瞻性，提前感知前方的赛道信息，为智能车的K60控制中枢做出决策提供必要的依据和充足的反应时间；

(3)电源管理模块：为整个智能车的硬件系统提供稳定合适的电源；

(4)电机驱动模块：驱动直流电机按照控制中枢给出的控制信号进行加减速；

(5)速度检测模块：反馈智能车两路后轮的实时转速，用于电机转速的闭环控制；

(6)舵机控制模块：控制小车的左右转向；

(7)调试模块：主要用于智能车系统的功能调试、智能车状态监控等方面；

(8)采集测控分机传输数据的汇聚模块：以ATMGA128-16AU为MCU的信息收集和存储模块，用来采集和存储测控分机的数据；

(9)红外避障模块：能有效的躲避障碍物，防止对小车巡线产生阻碍；

(10)摄像头模块：把一些实时图像发给测控管理终端。

智能车上的采集测控分机传输数据的汇聚模块通过3G/4G模块一方面发给测控终端，使管理人员能实时掌握粮仓里的温湿度等情况，一方面将数据备份到云服务器，可以方便管理人员通过客户端访问历史记录。

预警与控制上位机系统是整个系统的控制部分，它承担着数据异常预警、自动/手动调控温湿度两项重大功能。监测控制中心首先接收来自经云平台服务处理后的前端传感器网络采集到的温湿度、二氧化碳气体浓度信息，然后将传回数据进行清洗、转换、抽取和最终入库，以完成决策层的数据融合，最后经过智能数据的分析处理，系统在接收到异常数据信息后，将进行预警与控制操作，通过短时发送模块实现短信预警，然后结合已获取数据和标准数据模型，通过上位机发出指令控制粮仓空调、鼓风机等，控制粮仓内部温湿度，最终达到无人值守粮仓的远程智能监控的功能。

测控终端主要包括MCU控制模块、电源管理模块、无线收发模块、有线采集模块、液晶显示和键盘模块。测控终端集存储、显示、查询、打印等技术于一体，功能齐全、携带方便、操作简单，用户可随时掌握现场实情。该终端整合了来自智能车上汇聚模块的数据信息，可以用无线方式检测现场数据，测控终端可以与上位机相连，允许上位机借助测控终端实现实时检测与数据备份、共享等功能。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。