多功能糧情智能監(jiān)測和控制系統(tǒng)平臺的研究.pdf

1、全球糧食產(chǎn)量的增長與人口的急速增加之間不能保持同步，加之城市進(jìn)程化的不斷加快，使得糧食需求難以得到滿足。減少糧食產(chǎn)后損失，特別是儲糧損失已成為各國確保糧食安全的重要途徑。要減少糧食儲藏中的損失，非常重要的工作是對揭示儲糧傳熱傳質(zhì)的模型進(jìn)行驗(yàn)證，以找到與實(shí)際糧情監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)合點(diǎn)，達(dá)到保質(zhì)、節(jié)能、綠色的儲糧；另外，要研究以現(xiàn)代電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)糧情檢測分析控制系統(tǒng)等高新科技手段實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)代化儲糧技術(shù)，改變現(xiàn)在糧情監(jiān)控系統(tǒng)粗放式的管理模式，提高儲

2、糧監(jiān)測質(zhì)量和監(jiān)測性能。圍繞上述目標(biāo)，課題研究如何利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)、虛擬儀器、自動(dòng)控制等理論和技術(shù)構(gòu)建新型多功能糧情智能監(jiān)測和控制系統(tǒng)。本文主要的研究內(nèi)容如下：
　　 1、首次給出了一種進(jìn)行儲糧傳熱傳質(zhì)模型驗(yàn)證研究和基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行糧情監(jiān)控的研究平臺（RP-AMMCS）解決方案；
　　 2、針對糧食中無線信號衰減較大、監(jiān)測節(jié)點(diǎn)壽命要求長的特點(diǎn)，提出一種低功耗多參數(shù)糧情監(jiān)測無線傳感器節(jié)點(diǎn)（Grain-No

3、de）設(shè)計(jì)方案。該節(jié)點(diǎn)體積小、功耗低，可靈活置于糧面和糧堆中組成無線傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測糧溫、糧堆縫隙的溫濕度及通風(fēng)壓力等參數(shù)；通過對節(jié)點(diǎn)在空氣和糧堆中可靠傳輸距離的研究，證明其不僅滿足模型驗(yàn)證研究的需要，也可用于在糧庫中構(gòu)建無線傳感器監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。通過對節(jié)點(diǎn)的壽命進(jìn)行理論分析和實(shí)際的測試，驗(yàn)證了節(jié)點(diǎn)軟硬件設(shè)計(jì)的正確性；
　　 3、設(shè)計(jì)并制作了基于嵌入式處理器的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸匯聚節(jié)點(diǎn)（Server-Node）。該節(jié)點(diǎn)能夠匯集基于802.

4、15.4/ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)采集的糧情監(jiān)測數(shù)據(jù)，經(jīng)由GPRS模塊發(fā)送到遠(yuǎn)程的上位機(jī)監(jiān)測管理系統(tǒng)。同時(shí)，它又能從遠(yuǎn)程上位機(jī)監(jiān)測管理系統(tǒng)獲得指令，并把下發(fā)命令信息傳送到各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)上；
　　 4、模擬大氣溫度濕度的環(huán)控艙是一非線性、耦合遲滯及多輸入多輸出控制系統(tǒng)，根據(jù)控溫控濕的要求，提出了一種適合環(huán)控艙溫濕度控制的控制策略，采用多個(gè)PID算法實(shí)現(xiàn)了溫濕度的耦合控制。在系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，對控制參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化；
　　

5、 5、在NS2平臺上對AODV和Z-AODV路由協(xié)議進(jìn)行了仿真比較；提出了一種將Z-AODV路由協(xié)議與節(jié)點(diǎn)能量動(dòng)態(tài)使用相結(jié)合的能量有效路由算法EEZ-AODV。仿真結(jié)果表明，EEZ-AODV算法比Z-AODV在延長網(wǎng)絡(luò)壽命方面有顯著的提高；
　　 6、在RP-AMMCS平臺上，建立了小麥的溫濕度變化趨勢預(yù)測模塊，編寫了一套基于LabVIEW和Matlab的可重構(gòu)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)管理、通風(fēng)控制、環(huán)控艙溫濕度控制及模型預(yù)測的上位機(jī)