一种粮库测温节点定位系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种粮库测温节点定位系统，包括粮情测控主机、粮情测控分机、辅助定位路由和传感器节点，其中粮情测控主机设置于控制室内，粮情测控分机和辅助定位路由分别设置于每个粮仓内部不同的位置，传感器节点呈矩形阵列分布的方式插接于每个粮仓内部的粮食之中，粮情测控主机与粮情测控分机之间双向无线通信，粮情测控分机分别与辅助定位路由和传感器节点双向无线通信。本实用新型专利技术节省了设备的安装流程，节省购买测温电缆的支出，降低设备维护成本，而且定位更加安全可靠。

A temperature measuring node positioning system for grain depot

The utility model discloses a granary temperature measurement node positioning system, including monitoring, measurement and control extension, the host assisted location routing and sensor nodes, which monitor host settings in the control room, monitor the extension and the auxiliary positioning routing are respectively arranged on each internal granary in different positions of sensor nodes were inserted array distribution in each grain barn are rectangular, between the host and the monitor monitor extension two-way wireless communication, measurement and control extension respectively with auxiliary positioning and routing of sensor nodes to wireless communication. The utility model saves the installation process of the equipment, saves the expenditure on the purchase of temperature measuring cable, reduces the maintenance cost of the equipment, and the positioning is more safe and reliable.

【技术实现步骤摘要】
一种粮库测温节点定位系统
本技术属于传感器节点定位系统
，具体涉及一种粮库测温节点定位系统。
技术介绍
国家粮食储备工作是国家战略储备的基础，国家粮食储备库承担着安全储粮的任务，及时监测粮情信息如粮食温度和湿度等信息，对安全储粮有着至关重要的作用。我国是一个农业大国，粮食储备在我国的各个地区都有非常大的需求。国家粮食储备库在全国各地也都设有储备库，尽管入库的粮食含水量较小，但是堆积在一起的粮食会还会进行呼吸作用释放热量和水分，如果不及时处理会导致粮食的霉变和虫蛀。通过监控粮食的温湿度，使其保持在一个安全的范围内是安全储粮的基础。早期的粮库温湿度监测通过人工完成，既费时又费力，而且精确度和实时性都比较差。近年来随着电子技术的发展，数字式自动化测温设备取代了早期的人工测温。现阶段粮库测温主要通过值班室以无线方式连接至各个粮库的分机，安装在粮库的分机通过有线的方式连接温度传感器。为了感知粮库中具体位置处的温度，需要将温度传感器与粮库位置对应起来，采用较多的是使用DS18B20单总线数字温度传感器，测量温度精度较高，而且可以采用两线制寄生电源供电方式进行供电，大大节省电缆的成本；同时可以在DS18B20内部提供的上下限报警值的eeprom寄存器中写入代表位置的序号。安装前按照一定的位置顺序给不同的DS18B20传感器内部eeprom写入序号，读取温度的同时将传感器内部存储的位置信息读出来，就可以把温度和粮库位置信息对应起来。但是现阶段使用的方案是传感器和分机之间采用线缆连接，因为粮库面积较大，需要较长的测温电缆，不仅大大增加电缆成本，而且不便于安装，也非常不便于操作。同时因为是单总线方式为了防腐蚀需要将众多传感器封装进厚厚的保护套内，电缆的长度和内部传感器的个数都需要定制，延长了施工周期。更重要的是如果一根测温电缆线内部有一个传感器损坏的话，需要将整根测温电缆更换掉，大大增加了维护成本，同时需要专业维修人员进行更换，运行及维护成本相对较高。
技术实现思路
本技术为克服现有技术的不足而提供了一种粮库测温节点定位系统，其中传感器节点通过锂电池供电，该传感器节点与粮情测控分机之间双向无线通信，每组传感器节点都是独立的，可以直接将传感器节点按矩形阵列等间距布置于粮仓中，不需要专业人员安装调试，也不要根据粮仓尺寸大小专门定制测温电缆，而且每个传感器节点都是相同的，如果有传感器节点损坏后可以直接更换备用传感器节点，同时不需要人工提前给每个传感器节点写入位置信息，传感器节点会自动进行RSSI定位，生成传感器节点分布图，大大节省了设备的安装流程，节省购买测温电缆的支出，降低设备维护成本，而且定位更加安全可靠。本技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种粮库测温节点定位系统，其特征在于包括粮情测控主机、粮情测控分机、辅助定位路由和传感器节点，其中粮情测控主机设置于控制室内，粮情测控分机和辅助定位路由分别设置于每个粮仓内部不同的位置，传感器节点呈矩形阵列分布的方式插接于每个粮仓内部的粮食之中，粮情测控主机与粮情测控分机之间双向无线通信，粮情测控分机分别与辅助定位路由和传感器节点双向无线通信；所述的粮情测控分机包括单片机、太阳能充电模块、电源模块、剩余电量检测模块、Zigbee无线通信模块、大功率无线收发模块和湿度传感器，其中单片机分别通过线路与太阳能充电模块、电源模块、剩余电量检测模块、Zigbee无线通信模块、大功率无线收发模块和湿度传感器连接，该太阳能充电模块用于为粮情测控分机的电源模块进行充电，电源模块用于储存太阳能充电模块产生的电能并为整个粮情测控分机提供电能，剩余电量检测模块用于检测粮情测控分机中电源模块的剩余电量并在电源模块剩余电量低于设定阈值时向单片机发送报警信号，Zigbee无线通信模块用于与粮仓内部的传感器节点和辅助定位路由双向无线通信，同时测量出与特定ID对应传感器节点的RSSI值，大功率无线收发模块用于与粮情测控主机双向无线通信，接收来自粮情测控主机的控制命令并向粮情测控主机上传温湿度数据和传感器节点定位信息，湿度传感器用于测量粮仓内部和外部的相对湿度值；所述的辅助定位路由包括单片机、太阳能充电模块、电源模块、剩余电量检测模块和Zigbee无线通信模块，其中单片机分别通过线路与太阳能充电模块、电源模块、剩余电量检测模块和Zigbee无线通信模块连接，该太阳能充电模块用于为辅助定位路由的电源模块进行充电，电源模块用于储存太阳能充电模块产生的电能并为整个辅助定位路由提供电能，剩余电量检测模块用于检测辅助定位路由中电源模块的剩余电量并在电源模块剩余电量低于设定阈值时向单片机发送报警信号，Zigbee无线通信模块用于辅助粮情测控分机与传感器节点进行双向无线通信，同时测量出与特定ID对应传感器节点的RSSI值；所述的传感器节点包括单片机、Zigbee无线通信模块、电源模块、剩余电量检测模块、DS18B20传感器和指示灯模块，其中单片机分别通过线路与Zigbee无线通信模块、电源模块、剩余电量检测模块、DS18B20传感器和指示灯模块连接，该电源模块用于为整个传感器节点提供电能，剩余电量检测模块用于检测传感器节点中电源模块的剩余电量，Zigbee无线通信模块用于组成无线传感器网络进行双向数据传输，即根据粮情测控分机、辅助定位路由和已知位置的传感器节点确定出两个传感器节点作为信标节点1和信标节点2，该信标节点分别与自己周围邻居的传感器节点进行双向无线通信找到RSSI值最大的1-2个未知传感器节点ID作为信标节点的最近邻居节点，如果信标节点只有一个未知最近邻居节点时可直接确定其位置，当信标节点有两个最近邻居节点时，通过信标节点2与信标节点1的两个最近邻居节点进行通信分别测量出与它们之间的RSSI值，根据两个RSSI值间的相对大小确定它们的位置，同理信标节点1分别与信标节点2的两个最近邻居节点进行通信分别测量出它们间的RSSI值，并根据它们的RSSI值的相对大小确定出信标节点2的两个未知最近邻居节点ID的对应具体位置，DS18B20传感器用于测定特定位置不同高度的粮食温度信息。本技术所述的粮库测温节点定位系统的运行方法，其特征在于在矩形粮仓的两个角上分别安装粮情测控分机和辅助定位路由，粮仓内部按照矩形阵列分布的方式布置1-25号传感器节点，各个传感器节点的具体定位过程为：（1）传感器节点布置完成后会自动根据组网协议进行组网，并且推选出簇首节点，当需要传感器节点定位时通过粮情测控分机向整个粮仓内的传感器节点广播搜索最近邻居节点命令，传感器节点收到搜索最近邻居节点命令后将Zigbee无线通信模块的发射功率调整至最低，减小通信的半径，然后在簇首节点的配合指挥下依次向周围发送50个特定数据，其中数据包内包含发送端传感器节点的ID，周围收到信号的传感器节点、粮情测控分机和辅助定位路由记录下50次的RSSI值然后求平均值存入邻居节点列表中，最终在众多的邻居节点列表中找到RSSI值最强且数值相近的几个节点当作自己的最近邻居节点，一个传感器节点的最近邻居节点的个数为1-4个；（2）通过步骤（1）每个传感器节点都得到了自己的最近邻居节点的ID，则粮情测控分机得到的一个最近邻居节点即为1号位置的传感器节点，同理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粮库测温节点定位系统，其特征在于包括粮情测控主机、粮情测控分机、辅助定位路由和传感器节点，其中粮情测控主机设置于控制室内，粮情测控分机和辅助定位路由分别设置于每个粮仓内部不同的位置，传感器节点呈矩形阵列分布的方式插接于每个粮仓内部的粮食之中，粮情测控主机与粮情测控分机之间双向无线通信，粮情测控分机分别与辅助定位路由和传感器节点双向无线通信；所述的粮情测控分机包括单片机、太阳能充电模块、电源模块、剩余电量检测模块、Zigbee无线通信模块、大功率无线收发模块和湿度传感器，其中单片机分别通过线路与太阳能充电模块、电源模块、剩余电量检测模块、Zigbee无线通信模块、大功率无线收发模块和湿度传感器连接，该太阳能充电模块用于为粮情测控分机的电源模块进行充电，电源模块用于储存太阳能充电模块产生的电能并为整个粮情测控分机提供电能，剩余电量检测模块用于检测粮情测控分机中电源模块的剩余电量并在电源模块剩余电量低于设定阈值时向单片机发送报警信号，Zigbee无线通信模块用于与粮仓内部的传感器节点和辅助定位路由双向无线通信，同时测量出与特定ID对应传感器节点的RSSI值，大功率无线收发模块用于与粮情测控主机双向无线通信，接收来自粮情测控主机的控制命令并向粮情测控主机上传温湿度数据和传感器节点定位信息，湿度传感器用于测量粮仓内部和外部的相对湿度值；所述的辅助定位路由包括单片机、太阳能充电模块、电源模块、剩余电量检测模块和Zigbee无线通信模块，其中单片机分别通过线路与太阳能充电模块、电源模块、剩余电量检测模块和Zigbee无线通信模块连接，该太阳能充电模块用于为辅助定位路由的电源模块进行充电，电源模块用于储存太阳能充电模块产生的电能并为整个辅助定位路由提供电能，剩余电量检测模块用于检测辅助定位路由中电源模块的剩余电量并在电源模块剩余电量低于设定阈值时向单片机发送报警信号，Zigbee无线通信模块用于辅助粮情测控分机与传感器节点进行双向无线通信，同时测量出与特定ID对应传感器节点的RSSI值；所述的传感器节点包括单片机、Zigbee无线通信模块、电源模块、剩余电量检测模块、DS18B20传感器和指示灯模块，其中单片机分别通过线路与Zigbee无线通信模块、电源模块、剩余电量检测模块、DS18B20传感器和指示灯模块连接，该电源模块用于为整个传感器节点提供电能，剩余电量检测模块用于检测传感器节点中电源模块的剩余电量，Zigbee无线通信模块用于组成无线传感器网络进行双向数据传输，即根据粮情测控分机、辅助定位路由和已知位置的传感器节点确定出两个传感器节点作为信标节点1和信标节点2，该信标节点分别与自己周围邻居的传感器节点进行双向无线通信找到RSSI值最大的1‑2个未知传感器节点ID作为信标节点的最近邻居节点，如果信标节点只有一个未知最近邻居节点时可直接确定其位置，当信标节点有两个最近邻居节点时，通过信标节点2与信标节点1的两个最近邻居节点进行通信分别测量出与它们之间的RSSI值，根据两个RSSI值间的相对大小确定它们的位置，同理信标节点1分别与信标节点2的两个最近邻居节点进行通信分别测量出它们间的RSSI值，并根据它们的RSSI值的相对大小确定出信标节点2的两个未知最近邻居节点ID的对应具体位置，DS18B20传感器用于测定特定位置不同高度的粮食温度信息。...

【技术特征摘要】
1.一种粮库测温节点定位系统，其特征在于包括粮情测控主机、粮情测控分机、辅助定位路由和传感器节点，其中粮情测控主机设置于控制室内，粮情测控分机和辅助定位路由分别设置于每个粮仓内部不同的位置，传感器节点呈矩形阵列分布的方式插接于每个粮仓内部的粮食之中，粮情测控主机与粮情测控分机之间双向无线通信，粮情测控分机分别与辅助定位路由和传感器节点双向无线通信；所述的粮情测控分机包括单片机、太阳能充电模块、电源模块、剩余电量检测模块、Zigbee无线通信模块、大功率无线收发模块和湿度传感器，其中单片机分别通过线路与太阳能充电模块、电源模块、剩余电量检测模块、Zigbee无线通信模块、大功率无线收发模块和湿度传感器连接，该太阳能充电模块用于为粮情测控分机的电源模块进行充电，电源模块用于储存太阳能充电模块产生的电能并为整个粮情测控分机提供电能，剩余电量检测模块用于检测粮情测控分机中电源模块的剩余电量并在电源模块剩余电量低于设定阈值时向单片机发送报警信号，Zigbee无线通信模块用于与粮仓内部的传感器节点和辅助定位路由双向无线通信，同时测量出与特定ID对应传感器节点的RSSI值，大功率无线收发模块用于与粮情测控主机双向无线通信，接收来自粮情测控主机的控制命令并向粮情测控主机上传温湿度数据和传感器节点定位信息，湿度传感器用于测量粮仓内部和外部的相对湿度值；所述的辅助定位路由包括单片机、太阳能充电模块、电源模块、剩余电量检测模块和Zigbee无线通信模块，其中单片机分别通过线路与太阳能充电模块、电源模块、剩余电量检测模块和Zigbee无线通信模块连接，该太阳能充电模块用于为辅助定位路由的电源模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：高金辉，刘宏杰，郑晓彦，杨婷婷，乔佳利，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：新型
国别省市：河南,41