[发明专利]基于FPGA的智能粮库监控系统

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的智能粮库监控系统，包括ZigBee组网通信模块、太阳能板、电源稳压模块、FPGA控制器、wifi模块、电脑PC终端、空气温湿度传感器、粮堆温湿度变送器、烟雾传感器、CO₂浓度传感器、可燃气体传感器、红外热释电传感器以及火焰传感器，太阳能板的输出与电源稳压模块的输入连接；电源稳压模块的输出端与FPGA控制器的供电输入端连接；FPGA控制器分别与ZigBee协调器、wifi模块连接；wifi模块与电脑PC终端连接，FPGA的输出端依次连接有排风扇装置、液晶电子屏幕、轴流风机、报警模块、语音模块以及监控模块。本发明可以使得粮库管理员不需要到现场就能够准确及时地获得粮库信息并且进行自动调节，监控安全性高，准确性好，应用范围广。

技术领域

本发明属于智能识别传感以及控制领域，适用于现代粮库的管理与监控领域。该系统中的对粮情的检测，涉及到信号传感检测技术；系统中排风扇装置、轴流风机和报警模块，涉及信号的处理技术；系统检测的信息通过wifi模块可以传送到电脑等终端设备，涉及到无线信号通信技术。

背景技术

我国是一个农业和人口大国，粮食是国家的战略物资也是人类赖以生存的物质基础。与此同时，粮食在储存的过程中非常容易受到外界环境因素的影响，特别是粮库的温度，湿度以及粮堆的温度和湿度等等。如果粮仓环境不利于粮食的保存，则很容易引起粮食的品质下降，生虫，霉变，甚至食品污染和粮堆过热导致的火灾等安全事故。我国每年粮食在存储过程中因变质造成的损失巨大。为了尽可能地减少粮食存储过程中损失，需要实时监测存储粮食的多种物理量，并根据所测数据对粮情状态加以判断，以便做出科学的控制方案，及时消除隐患。国家粮食局于2013年宣布启动“粮安工程”（粮食收储供应安全保障工程）计划。“粮安工程”的启动、建设和实施，为提高粮食存储和供应能力、保证国家储备粮粮食安全和有效供给提供了有力的保障。我国大部分地区粮库监管方面采取的主要方式依然是人工监控，粮仓管理员也有不少，这样就导致监控的准确性和实时性低，并且无法及时地预知险情，局限性相当明显。

随着物联网技术的不断发展，无线传感技术不断取得进步，已经在很多重要的领域中发挥着不可替代的作用。我国粮情监测技术与国外相比发展较晚，国内将物联网技术应用到粮食存储管理领域还不是很普遍，但也逐渐出现嵌入式技术和粮食存储技术结合，对粮仓进行智能化的研宄。因此将物联网与智能传感相结合应用于粮情监控也有着重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是为现有粮库在粮情监控方面提供参考。一种基于FPGA的智能粮库监控系统，通过多种传感器来实时监测储粮的相关信息，并且对粮情进行自动调节。监测的实时信息通过ZigBee和wifi无线传输到电脑终端，有效地提高了监控的准确性和实时性，实现了粮情监控的智能化。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种基于FPGA的智能粮库监控系统，该系统包括ZigBee组网通信模块、太阳能板、电源稳压模块、FPGA控制器、wifi模块、电脑PC终端、空气温湿度传感器、粮堆温湿度变送器、烟雾传感器、CO₂浓度传感器、可燃气体传感器、红外热释电传感器、火焰传感器；所述ZigBee组网通信模块由ZigBee终端节点模块和ZigBee协调器组成；所述太阳能板的输出与电源稳压模块的输入连接；所述电源稳压模块的输出端与FPGA控制器的供电输入端连接；所述FPGA控制器对应的输入端口与ZigBee协调器的串口相连接，所述FPGA控制器对应的输出端口与wifi模块的输入串口连接；所述wifi模块与电脑PC终端通过互联网连接；所述电源供电模块的输出电压管脚与FPGA控制器的电源输入端口连接；所述FPGA控制器的输出端对应端口上依次连接有排风扇装置、液晶电子荧幕、轴流风机、报警模块、语音模块以及监控模块；所述Zigbee终端节点模块对应的输出管脚分别与空气温湿度传感器、粮堆温湿度变送器、烟雾传感器、CO₂浓度传感器、可燃气体传感器、红外热释电传感器以及火焰传感器；所述ZigBee协调器与ZigBee终端节点模块通过ZigBee数据传输协议进行通信。