基于多级RFID读写器网络的粮库粮情无线监测系统

摘要

本发明公开了一种基于多级RFID读写器网络的粮库粮情无线监测系统，传感标签与用于无线控制传感标签和接收传感标签信号的前端读写器通过无线方式连接，前端读写器与用于将命令控制字和温度、湿度信息进行转发的中继读写器通过无线方式连接，中继读写器与用于接收上位机的命令控制字和中继读写器转发过来的温度、湿度信息的终端读写器通过无线方式连接，终端读写器与用于发送命令控制字、接收并处理由传感标签所采集到的粮食温度、湿度信息的上位机控制系统连接。本发明可以对整个粮库中的各个粮仓内的温湿度进行无线跟踪测量和监控，具有扩展维修方便、传输距离远、路由选择与定位简单等特点，大大降低了施工成本并提高了系统的工作效率。

主权项

一种基于多级RFID读写器网络的粮库粮情无线监测系统，其特征是：有用于采集并无线传输粮仓内温度、湿度信息的传感标签，传感标签与用于无线控制传感标签和接收传感标签信号的前端读写器通过无线方式连接，前端读写器与用于将命令控制字和温度、湿度信息进行转发的中继读写器通过无线方式连接，中继读写器与用于接收上位机的命令控制字和中继读写器转发过来的温度、湿度信息的终端读写器通过无线方式连接，终端读写器与用于发送命令控制字、接收并处理由传感标签所采集到的粮食温度、湿度信息的上位机控制系统连接；所述的传感标签由单片机MSP430F149、温度和湿度测量芯片SHT75、时钟芯片DS1302、存储芯片AT24C02和无线收发模块nRF905组成，温度和湿度测量芯片通过I/O端口与单片机连接，单片机与时钟芯片及存储芯片连接，单片机与将信息传输给前端读写器的无线收发模块连接；无线收发模块安装在一根伸缩杆的一端，温度和湿度测量芯片安装在伸缩杆的另一端，此模块工作时首先将带有温度和湿度测量芯片的一端插入粮食中，由MSP430F149控制SHT75测量粮仓内粮食的温度和湿度，测量完毕后经通用I/O端口传输给单片机，然后单片机读取DS1302内的时间信息并和温度、湿度信息一起进行打包处理和存储，最后通过无线收发模块nRF905传输给前端读写器；整个系统工作时分为三级工作结构，第一级工作结构是前端读写 器与粮仓内的传感标签之间的通信，此层主要包括传感标签和前端读写器，在实际的工作过程中，前端读写器的任务是接收来自中继读写器的测量开始或停止命令、控制粮仓内所有传感标签的读写操作和接收来自传感标签的测量结果，传感标签的任务是接收来自前端读写器的测量开始或停止命令、启动温度和湿度传感器进行测量、读取时钟芯片里的日期时间值和将这些数据打包发送给前端读写器，前端读写器的任务相当于一个转发器，把从中继读写器读取到的命令转发给传感标签，然后又将从传感标签上读取的测量结果转发给中继读写器；第二级工作结构是中继读写器与前端读写器之间的通信，在实际的工作中，中继读写器主要的功能是转发命令和数据，其一方面将从终端读写器上接收到的命令转发给前端读写器，另一方面又将从前端读写器读到的测量结果转发给终端读写器；第三级工作结构是终端读写器与中继读写器之间的通信，用于接收上位机的命令并转发给中继读写器和从中继读写器上读到测量结果等信息并传送给上位机；每级工作结构之间也有重叠部分；读写器和标签模块工作频率为433MHz 或915MHz开放ISM频段，传输的距离超过200米，除了终端读写器与上位机采用有线通讯外，其余全部采用无线通讯；整个系统在实际工作中，首先设置各个粮仓超限温度和湿度值，然后只需点击上位机界面上的开始测量按钮就可以了，此时上位机向终端读写器发送十六进制数据“01”，但如果想停止测量的话，则需要点击上位机界面上的停止测量按钮，此时上位机会向终端读写器发送十六进制数据“00”，当终端读写器收到命令 后就会将此命令逐级传送给传感标签，传感标签将会对收到的命令进行判断，如果是“01”就开始测量，如果是“00”就停止测量；当测量完成后，需要将测量的结果传送给前端读写器，根据实际需要，将测量结果与标签编号和日期时间信息进行打包，打包后的数据包总共有32个字节。