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)的模型進行驗證，以找到與實際糧情監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)合點，達到保質(zhì)、節(jié)能、綠色的儲糧；另外，要研究以現(xiàn)代電子技術及計算機糧情檢測分析控制系統(tǒng)等高新科技手段實現(xiàn)的現(xiàn)代化儲糧技術，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，課題研究如何利用無線傳感器網(wǎng)絡、嵌入式系統(tǒng)、虛擬儀器、自動控制等理論和技術構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、首次給出了一種進行儲糧傳熱傳質(zhì)模型驗證研究和基于無線傳感器網(wǎng)絡進行糧情監(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)點壽命要求長的特點，提出一種低功耗多參數(shù)糧情監(jiān)測無線傳感器節(jié)點（Grain-No

3、de）設計方案。該節(jié)點體積小、功耗低，可靈活置于糧面和糧堆中組成無線傳感網(wǎng)絡，實時監(jiān)測糧溫、糧堆縫隙的溫濕度及通風壓力等參數(shù)；通過對節(jié)點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證研究的需要，也可用于在糧庫中構建無線傳感器監(jiān)控網(wǎng)絡。通過對節(jié)點的壽命進行理論分析和實際的測試，驗證了節(jié)點軟硬件設計的正確性；
　　 3、設計并制作了基于嵌入式處理器的遠程數(shù)據(jù)傳輸匯聚節(jié)點（Server-Node）。該節(jié)點能夠匯集基于802.

4、15.4/ZigBee的無線傳感網(wǎng)絡采集的糧情監(jiān)測數(shù)據(jù)，經(jīng)由GPRS模塊發(fā)送到遠程的上位機監(jiān)測管理系統(tǒng)。同時，它又能從遠程上位機監(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傳感節(jié)點上；
　　 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PID算法實現(xiàn)了溫濕度的耦合控制。在系統(tǒng)的實際運行過程中，對控制參數(shù)進行了優(yōu)化；
　　

5、 5、在NS2平臺上對AODV和Z-AODV路由協(xié)議進行了仿真比較；提出了一種將Z-AODV路由協(xié)議與節(jié)點能量動態(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測模塊，編寫了一套基于LabVIEW和Matlab的可重構數(shù)據(jù)實時顯示、數(shù)據(jù)管理、通風控制、環(huán)控艙溫濕度控制及模型預測的上位機