储粮仓温湿度检测控制系统设计

李 洋 康成成

(宝鸡文理学院电子电气工程学院,陕西 宝鸡721016)

中国是一个农业大国,如果不能有效解决粮仓夏季炎热,冬季寒冷的温控问题,粮仓则面临非常大的存储困境。在夏季一般要求粮仓的循环温度保持在20℃以下,需要使用冷却风机系统不断调节仓内温度,甚至在夜间要智能化调节冷却风机系统的运行。由于粮仓数量多、分布散,人为检测冷却风机系统、设备巡检和处理系统在运行过程中出现的问题也极大地消耗人力物力资源。所以,智能储粮仓成为目前粮食保质的研究热点。智能化粮仓是我国基于现代科技发展背景下产生的,随着科技融合、数据整合等技术的快速发展,为当前智能储粮仓建设提供了良好的技术保障。目前西部地区粮仓储备的温度测量和控制技术仅限于单一的环境因素,技术实现方面,大多是单回路控制系统,没有从真正意义上进行多参数综合系统控制。本文根据西部地区当下粮仓储备现状,利用单片机进行温湿度多参数测量和智能化综合控制的方法替代早期控制系统,通过“互联网+农业”的运作方式设计新型储粮仓,进行科学管理。系统设计需实现储粮仓的温湿度检测功能,利用通信模块将储粮仓与PC 端互联,可实现粮仓的远程控制以及数据的处理和存储。设计能够让粮仓的信息互通互享,储粮作业以及粮情监测等更加快捷,节约大量人力与物力,有利于储粮行业的可持续发展。

1 系统设计思路

系统对储粮仓内的温湿度进行有效监测。系统主要包括单片机主控模块、前端温湿度检测模块、无线通信模块和终端显示控制模块等。要求能准确实时地显示被测数据,使管理者方便快捷地掌握粮仓温湿度状况。单片机主控模块与温湿度检测模块、无线通信模块、显示模块等外围电路互联,实现系统对储粮仓内部温湿度进行检测[1]。系统总体方案框图如图1 所示。单片机先发出检测信号,温湿度传感器接收信号并检测温湿度,并把检测到的数据传送到单片机,经单片机处理后在显示器实时显示温湿度信息；同时,通过无线通信模块将数据发送至PC机终端,处理后生成图表并保存数据[2]。

2 硬件电路构成

该系统电路设计主要包括温湿度数据采集电路、单片机控制电路、显示电路、无线通信电路等部分。其中温湿度数据采集电路采用温湿度传感器DHT11 芯片,它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性；单片机控制电路主要采用STM32F103C8T6 芯片为核心配合外围电路实现的,如图2 所示。液晶显示电路采用I2C 通信OLED 显示屏模块进行数据显示；无线通信电路采用NRF24L01+PA+LNA 的无线模块。系统通过模块互联,可以实现储粮仓的温湿度进行实时监测,并将检测数据输出到液晶显示屏上且传送到PC 端[3]。

图1 系统总体方案框图

图2 单片机控制系统硬件连线图

图3 储粮仓温湿度检测界面

图4 设计结果实物

2.1 DHT11 温湿度检测模块

设计中温湿检测模块采用的是数字式传感器DHT11,该传感器是温湿度一体化单总线结构,主要包含NTC 测温元件和电阻式测湿元件各一个,它利用先进的数字模块采集技术和温湿度传感技术有效提高了产品的可靠性和稳定性[4]。

2.2 NRF24L01 无线通信模块

无线接收发送模块采用了NRF24L01单片无线收发芯片,工作于2.4-2.5GHZ区间的ISM频段。利用Enhanced Shock Burst 协议来完成点对点或是1 对6 的无线通讯[5]。

3 设计结果

实现了基于STM32F103C8T6 的储粮仓温湿度检测系统,通过粮仓与PC 端的互联,实现温湿度数据处理及图表保存。为了更加方便地进行粮仓管理,系统具有自处理措施：如温度过高风扇自动开启,使设计更加智能化,更好地完成科学储粮任务。

4 结论

设计利用智能化控制进行科学储粮,在通信终端绘制出粮仓的温湿度变化曲线,直观掌握粮仓温湿度情况；该设计具有成本低、操作方便、性能可靠等优点,对实际生产生活中粮仓的绿色储备具有较好的实用价值。