郑丽娜

（呼伦贝尔学院物理与电子信息学院，内蒙呼伦贝尔，021000）

0 引言

粮食存储一直以来就是一个比较热门的话题，国家一直都比较重视，因为这对于稳定国内的粮价，确保人们不饿肚子起到了至关重要的作用。我国是一个人口比较多的国家，解决吃饭问题一直都是关键，因此，国家从建国初期到现在一直在进行粮仓的建设[1]。在以前，粮仓需要派专人24小时守候，后来，由于技术的进步，人们开始利用自动化、智能化技术去管理粮仓，这在一定程度上提高了工作的效率。然而，由于技术不成熟，这些智能化的系统在使用的过程中经常会出现一些问题，例如监控不及时，传感器警报延迟，系统不稳定等问题时常发生。为了解决这些问题，研究基于物联网技术的智能粮仓监控管理系统显得非常有意义。

1 基于物联网技术的智能粮仓监控管理系统功能

■1.1 物联网技术的智能粮仓监控管理系统的功能

本管理系统的功能非常全面，能够精确、高效地监控粮仓内粮食的实际情况。系统的传感器能够自动接收传感器传来的数据，通过VxWorks系统进行控制。在粮仓中，最需要关注的是对粮食温度的把控，以及对于室内风扇的操控。在以往，人们都是通过手工的方式进行处理，这带来的问题是人力资源的消耗，以及时间的浪费，并且不能够实现自动化、智能化和全天候[2]。如果由于某些原因，室内的温度发生了明显的变化，能够传感器接收到异常的数据后，会将异常的数据传到控制中心，控制中心传达指令到报警器，引发报警器报警。此外，系统还使用了大型的数据库，实现了对大量数据的存储。整个系统性能非常稳定，可移植性都非常好。系统的整体技术架构如图1所示。

图1 系统数据采集框架

■1.2 基于物联网技术的智能粮仓监控管理系统组成

对于本基于物联网技术的智能粮仓监控管理系统，其实它的组成部分也不是很复杂。主要可以分为监控部分、服务器控制部分，以及客户端。监控部分就包括各种传感器，自动化的门禁系统，以及其他的一些部分。服务器部分主要就是复负责对监控部分的数据进行处理，下达指令。客户端部分既可以包含电脑端，也可以包含智能化的手机端[4]。具体的情况如图2所示。

■1.3 监控设备的相关硬件

对于本系统的监控部分，主要的部分是传感器部分。传感器的种类很多，一般来说，会包含温控的传感器，声控的传感器，烟雾传感器，红外传感器，以及湿度传感器。系统的控制主板选择的SPRS模块，这主要便于通过网络对传感器部分进行连接。由于数据传输量比较大，系统的控制部分采用了非无线的传输网络，以及超大的带宽。像门控部分，这个部分的监控器主要是为实现对进出人员的数据进行监控[5]。

图2 系统组成图

■2.1 物联网中的数据传输

数据是物联网中非常重要的组成部分，构建物联网的目的是将各个节点的信息提供给其他节点。因此，实现物联网信息传输通道，保证信息传输可靠稳定，是物联网技术的基础。在本系统中，具有各种功能的传感器通过RS-232，RS485或模拟/数字输入接口与监控装置相连。监控装置收集这些数据，并通过以太网，GPRS或CDMA等技术将数据传送给对象。在网络服务器中，服务器存储数据并进行二次处理。具有适当权限的操作员可以通过客户端连接到服务器，以获得实时收集的数据。

■2.2 物联网中数据传输路径

2.2.1 传感器到监控设备的数据传输

本系统非常重要的部分就是传感器部分，这个部分就是对粮仓内的环境状况进行监控，为系统对数据的分析奠定了基础。当传感器部分坏掉了，那么整个系统就不能正常运转了。因此，对于传感器部分，需要选择非常好的设备。此外，对于传输的方式也有比较大的要求，例如时效性、安全性、快速性，以及稳定性等等。本系统的传感器部分在数据传输的载体上使用的是RS-485总线。此总线能够与监控设备的各个传感器进行连接，实现对数据的高效传输。

2.2.2 监控设备到服务器的数据传输

监控设备使用成熟的Internet技术连接到远程服务器。以太网设备最常用于将监控设备连接到Internet。监控设备在VxWorks系统中配备了检测以太网设备驱动程序的以太网功能，可以为应用程序提供基本的Internet服务。后台线程tMonitor在监控设备上运行，与服务器的后台处理程序进行通信。智能粒度监控设备上线后，与服务器建立活动连接，授权后与服务器建立TCP连接。

2.2.3 服务器到客户端的数据传输

在本系统中，由于有的部分对于数据的传输速率要求有点高，有的部分对于数据传输的安全性要求有点高。因此，本系统综合进行了考虑，选择了两种连接方式，如TCP方式和UPD方式。在模式上，本系统选择的是服务器到客户端的方式。服务器端主要是应对客户端的一些请求，然后，对系统的其他部分传达指令。

3 物联网数据传输路径的实现与通信协议

■3.1 数据采集接口功能实现

RS-485接口是嵌入式设备的常用接口。由于其传输特性不同，采用适当的端子匹配电阻，传输距离可达100米以上。同时，可以支持安装在总线上的多个设备，这极大地方便了现场布线。本系统主要用于温湿度传感器，烟雾传感器等设备。本系统中的RS-485功能是通过CPU-UART接口和485驱动芯片实现的。

■3.2 以太网设备驱动介绍

对于此部分，本系统选择的是可以不断改进的网络堆栈。系统还特意为此部分编写了驱动程序，将其简单命名为END。此部分主要是对网络设备的端口进行管理，具体来说，当为了使用某些网络设备时，会为其编写相关的驱动程序，然后，会把一些数据封装在END里。当然，由于一些特殊的原因，系统还需要使用MUX，从而实现间接的通信。这种接口主要时在使用网络层协议时会特别关注。

■3.3 通信协议概述

在通信协议上，系统是综合考虑了很多的情况。TCP的传输协议是主要的，但是，也会使用UDP的协议。系统在运用该协议的时候也设计了很多必要的命令，主要是为了处理业务方面的需求。如果业务方面的需求发生了相应的变化，那么，选择相关的命令类型，然后，去是西安可靠的通信。一般来说，选择的是自定义协议。

4 总结

当前，粮食的安全问题仍然是一个很热门的话题。为了降低工作人员的负担，提高工作的效率，本文开发了一个基于物联网技术的智能粮仓监控管理系统。以VxWorks系统为核心，其他传感器为辅助，物联网服务器为关键的系统，该系统能够很好地监控粮仓的实际情况，一旦有险情会立刻作出报警，工作人员就会及时处理。文章首先介绍了智能粮仓功能与组成；其次，分析了物联网中的数据传输、物联网中数据传输路径；然后，分析了数据采集接口功能实现、以太网设备驱动程序，以及通信协议介绍。