25542字硕士毕业论文仓储粮情检测物联网研究

总结

1.1项目的研究背景和意义

互联网是一个连接物理世界和信息世界的巨大系统。这是下一代网络的发展趋势，也是世界信息产业的又一波浪潮。物联网已被应用于医疗保健、空气体检测、工业控制、智能交通和政府工作等许多领域。它的发展对提高行业信息化和智能化水平，增强行业综合实力起着至关重要的作用。它吸引了各国政府和科研机构的注意。中国也非常重视物联网的发展。国家领导人多次在不同场合提到利用科技创新引领经济发展，努力突破物联网关键技术，明确提出“感知中国”的发展理念，将一系列物联网科技支撑项目纳入国家“十二五”规划，推动各领域动物网络化发展。食物不仅是国家的战略资源，也是保证人民正常生活的基本物质。粮食安全是国家安全的基础。保持一定数量、种类和质量的粮食储备是确保国家粮食安全的必要措施。食品安全储藏是保证食品安全的重要环节，一直受到人们的关注。随着我国农业科技的快速发展，粮食产量不断增加，储粮数量也在不断增加。

因为谷物在储藏过程中容易受到害虫、霉菌等各种生物和非生物因素的影响。此外，中国粮食储存期长，粮食堆的温度和湿度随外界季节性变化，导致粮食受热发霉，造成粮食质量变化和数量损失。与此同时，由于资金和技术原因，我国大多数粮库仅限于人工监测粮仓内粮食的温度和湿度，无法及时应对危险，造成了大量损失。

据调查统计，中国每年产后粮食损失达18.2%，加上农民粮食储存损失约8%，累计损失约400-900亿斤。改革开放后，我国粮食形势监控系统发展迅速，各项功能逐步完善，大大减轻了劳动强度和工作量，给许多粮库带来了一定的经济效益。然而，由于经济和技术原因，目前的粮食形势监测系统仍然存在许多缺陷:

(1)抗干扰能力差，工作不稳定。目前，我国常用的粮情测控系统都采用有线通信方式，容易受到工业等其他信号的影响，抗干扰能力差，采集精度低。由于从每个测量点引出一条线路，线路混乱，通信线路易受硫化氢腐蚀、防腐气体和其他机械设备损坏，导致系统故障。

(2)检测到的粮情信息较少。大多数现有的粮食状况监测和控制系统使用单一类型的传感器来收集粮食状况信息，该传感器只能测量温度和湿度，不能满足对粮食水分、粮仓内气体浓度、粮食霉变和害虫的检测。

(3)智力水平低。目前，粮情监控系统的功能相对简单，只能满足数据采集、存储和显示的功能。尚未建立仓库内温度、湿度、气体浓度空等物理因素与储粮质量的关系模型。微生物、害虫、有机杂质等生物因素与储粮品质之间的关系模型尚未建立。粮食质量的变化无法预测。无法实现自动报警和准确定位仓库内粮食状况和质量的变化位置；不可能根据谷物状况的变化自动控制谷物保存设备的自动操作。因此，目前我国粮食仓储过程中，粮食管理的信息化水平相对较低，粮食系统的信息集成和分析能力有限，粮食状况监测设备相对落后，粮食产后损失相对严重。粮食产后损失巨大和国家粮食安全趋势迫切要求国家加强对粮食仓储的信息管理和智能控制，实时监测仓库内的粮食数量、温度、湿度和熏蒸气体浓度，预测粮食形势的变化趋势。即建立粮食产业物联网，提高我国粮食仓储信息化水平。

本课题紧密结合粮食仓储领域的巨大应用需求和物联网的基本特征，旨在构建面向粮食仓储监控的物联网，分析物联网在粮食仓储中的应用，研究面向粮食仓储的物联网体系结构，构建粮食信息展示测试平台，促进粮食信息共享。本课题的研究成果可以实时监控粮仓内的粮食形势信息，为我国粮食仓储主管部门决策提供依据，为推动物联网在粮食仓储领域的应用，构建面向粮食仓储的物联网奠定基础，对提高我国粮食仓储的信息化和智能化水平具有十分重要的意义。

1.2国内外粮食形势测控系统的研究现状

粮情测控系统(Grain situation measurement and control system)是指利用传感器、通信设备、计算机等现代电子技术实时检测仓储粮情变化，对检测数据进行传输、存储、分析、预测和报警，并自动控制通风机、熏蒸机等粮情保护设备的及时运行的系统。其工作原理是利用具有不同功能的传感器节点采集各种粮情参数，并将采集到的信息转换成模拟信号或数字信号，通过相应的通信设备和通信方法传输到监控管理中心。监控中心对数据进行分类、分析和处理，以相应的方式显示处理结果，对异常的粮食状况进行预测和报警，并根据预设的控制策略启动通风机、熏蒸机等粮食保鲜设备的运行，确保粮食的安全储存。粮情监控系统的主要功能和结构。

第二章储粮状态监测物联网概述..............................9

2.1关键技术……9

2.2面临挑战...................12

2.3施工思路分析……13

第三章仓储粮情监控物联网体系结构研究……20

3.1公共物联网架构……20

3.2仓储粮情监控物联网体系结构研究...................23

3.3模拟和分析……33

第四章是储粮监控物联网原型系统的设计与实现。……38

4.1系统功能概述……38

4.2系统设计……39

4.3功能模块实现……43

摘要

随着物联网各种技术的发展和成熟，物联网在各个领域的应用将成为现实。粮食安全储存关系到国家的稳定。物联网的出现及其在粮食仓储领域的应用将极大地提高粮食仓储的智能化程度，极大地提高我国的粮食仓储水平，为确保国家粮食安全创造条件。详细介绍和分析了物联网(IOT)粮食状况监测的关键技术、挑战和组网方案，重点研究了IOT粮食状况监测系统的体系结构。主要工作可总结如下:

(1)分析了我国粮食状况监测技术的缺陷和国内外粮食状况监测系统的现状，并对物联网进行了简要总结。总结了物联网技术在粮食仓储中应用的重要性和必要性，以及构建面向粮食状态监测的物联网系统的意义。

(2)研究了建立仓储粮情监测物联网需要考虑的关键技术。在此基础上，总结了新兴阶段粮食状态监测物联网建设面临的挑战，并提出了建设思路，并进行了详细分析。

(3)研究了公共物联网架构，分析总结了现有粮情监控系统架构的缺陷，在此基础上分析了采集节点的能耗，研究了协议算法，提出了一种面向仓储粮情监控的物联网架构，并进行了相应的实验仿真，分析了该架构的优势。

(4)设计了粮食仓储条件物联网系统原型系统，描述了各子系统的设计思想，实现了相关功能。

参考

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