摘要近年來，隨著農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化的發(fā)展，糧倉(cāng)作為糧食的儲(chǔ)存的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)其環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)尤為重要，研究一款系統(tǒng)可以集成多種傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)糧倉(cāng)內(nèi)溫度、濕度、氣體濃度等數(shù)據(jù)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)控。本設(shè)計(jì)使用STM32F103系列單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)滿足開發(fā)應(yīng)用需求和多種傳感器性能要求，可以實(shí)現(xiàn)溫濕度閾值設(shè)定、測(cè)試濃度變化開啟設(shè)備進(jìn)行調(diào)控等數(shù)據(jù)上傳物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，搭配WIFI模塊、火焰?zhèn)鞲衅骷赡K、溫濕度集成模塊、蜂鳴器模塊等多種模塊以及OLED顯示模塊。軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)糧倉(cāng)環(huán)境多種數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，以及糧倉(cāng)內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，同時(shí)，通過設(shè)置溫濕度閾值對(duì)環(huán)境溫濕度進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)將溫濕度和各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)上傳至云平臺(tái)功能，通過云平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)糧倉(cāng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，提高糧倉(cāng)的安全可靠性。關(guān)鍵詞：糧倉(cāng)；自動(dòng)調(diào)節(jié)；自動(dòng)化管理；智能監(jiān)測(cè)；云平臺(tái)ABSTRACTInrecentyears,withthedevelopmentofagriculturalmodernization,thedesignandimplementationofenvironmentalmonitoringsystemforgranaries,asakeylinkingrainstorage,isparticularlyimportant[1].Thesystemintegratesvarioussensortechnologiestorealizereal-timemonitoringandregulationofdataparameterssuchastemperature,humidityandgasconcentrationingranaries.ThisdesignusesSTM32F103C8T6asthemaincontrolchiptodeveloptomeettherequirementsofvarioussensors,andcanrealizetheuploadoftemperatureandhumidity,concentrationandotherdatatotheInternetofThingsplatform,withESP01Smodule,flamesensormodule,temperatureandhumiditymodule,raindropsensormodule,buzzermoduleandothermodulesaswellasOLEDdisplaymodule.Thesoftwarecanmonitorvariousdataofthegranaryenvironmentandmonitortheenvironmentalqualityinthegranary.Atthesametime,theambienttemperatureandhumidityarecontrolledbysettingthetemperatureandhumiditythreshold,andthedataoftemperatureandhumidityandeachsensorareuploadedtothecloudplatform.Thereal-timedynamicmonitoringofthegranarythroughthecloudplatformcanimprovethesafetyandreliabilityofthegranary.Keywords:Granary;AutomaticRegulation;AutomatedManagement;IntelligentMonitoring;Cloudplatform

目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論 系統(tǒng)調(diào)試與分析本系統(tǒng)糧倉(cāng)環(huán)境系統(tǒng)硬件實(shí)物圖如圖5.1所示，PCB設(shè)計(jì)的實(shí)物圖如圖5.2所示。接下來一步一步介紹系統(tǒng)的調(diào)試步驟。繼電器模塊加濕器模塊風(fēng)扇負(fù)離子模塊空氣質(zhì)量模塊矩陣按鍵溫濕度模塊蜂鳴器模塊煙霧傳感器模塊光敏傳感器模塊STM32最小系統(tǒng)火焰?zhèn)鞲衅髂KOLED顯示屏雨滴傳感器模塊WiFi模塊一氧化碳模塊繼電器模塊加濕器模塊風(fēng)扇負(fù)離子模塊空氣質(zhì)量模塊矩陣按鍵溫濕度模塊蜂鳴器模塊煙霧傳感器模塊光敏傳感器模塊STM32最小系統(tǒng)火焰?zhèn)鞲衅髂KOLED顯示屏雨滴傳感器模塊WiFi模塊一氧化碳模塊圖5.1硬件實(shí)物圖圖5.2PCB實(shí)物圖第一步：云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)配置燒入MQTT固件庫(kù)代碼，連接開發(fā)2.4G的熱點(diǎn)進(jìn)行配網(wǎng)，如圖5.3所示。信息檢查無誤后，燒錄成功后插入固定板子可進(jìn)行上電測(cè)試。圖5.3云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)配置第二步：通電測(cè)試首先使用萬用表測(cè)量電壓，是否是3.3V，然后插入U(xiǎn)SB電源給系統(tǒng)板供電，通電后自動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)行初始化，初始化后顯示溫濕度、氣體濃度、關(guān)照強(qiáng)度、火焰、雨滴情況界面，上電初始化界面如圖5.4所示。圖5.4上電初始化界面第三步：設(shè)置溫濕度閾值功能測(cè)試初始化界面按設(shè)置按鍵進(jìn)入屏幕當(dāng)前顯示溫度最低值和最高值和濕度最低值和最高值設(shè)置界面，第一個(gè)H代表設(shè)置溫度最高值、第二個(gè)L代表設(shè)置溫度最低值、第三個(gè)H代表設(shè)置濕度最高值、第四個(gè)L代表設(shè)置濕度最低值，設(shè)置溫濕度界面如圖5.5所示。按鍵加代表每按一次數(shù)值加1，按鍵減代表每按一次數(shù)值減1，設(shè)置鍵代表確定，按鍵如圖5.6所示。圖5.5設(shè)置溫濕度界面圖5.6按鍵當(dāng)設(shè)置好溫濕度閾值后，若糧倉(cāng)溫度低于設(shè)置的最低溫度閾值，繼電器紅燈亮起，風(fēng)扇啟動(dòng)；風(fēng)扇啟動(dòng)現(xiàn)象如圖5.7所示，則若糧倉(cāng)濕度低于設(shè)置的最低濕度閾值，繼電器紅燈亮起，加濕器啟動(dòng)，加濕器啟動(dòng)現(xiàn)象如圖5.8所示。圖5.7風(fēng)扇啟動(dòng)現(xiàn)象如圖5.8加濕器啟動(dòng)現(xiàn)象第四步：雨滴、火焰測(cè)試雨滴傳感器有雨則在界面顯示Y，沒雨則顯示N，雨滴啟動(dòng)現(xiàn)象如圖5.9所示。,火焰?zhèn)鞲衅饔谢鹪诮缑骘@示Y，沒有火則顯示N，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，數(shù)據(jù)上傳云端，火焰啟動(dòng)現(xiàn)象如圖5.10所示。圖5.9雨滴啟動(dòng)現(xiàn)象圖5.10火焰啟動(dòng)現(xiàn)象第五步：空氣濃度安全措施測(cè)試當(dāng)檢測(cè)到糧倉(cāng)內(nèi)的空氣濃度超過設(shè)定閾值時(shí)，系統(tǒng)將啟動(dòng)負(fù)離子發(fā)生器以改善空氣濃度達(dá)到設(shè)定閾值，停止負(fù)離子發(fā)生器工作，負(fù)離子發(fā)生器啟動(dòng)現(xiàn)象如圖5.11所示。圖5.11負(fù)離子發(fā)生器啟動(dòng)現(xiàn)象第六步：PC端功能測(cè)試物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)時(shí)顯示OLED上傳數(shù)據(jù)，PC端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)如圖5.12所示。圖5.12PC端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)

6總結(jié)與展望6.1總結(jié)本設(shè)計(jì)采用STM32F103CBT6作為主控芯片，結(jié)合傳感器、通信模塊、風(fēng)扇、加濕器、負(fù)離子發(fā)生器、OLED顯示屏、蜂鳴器和矩陣鍵盤等組件，構(gòu)建了一個(gè)穩(wěn)定且可靠的糧倉(cāng)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過低成本方案成功實(shí)現(xiàn)了糧倉(cāng)環(huán)境監(jiān)控的各項(xiàng)需求，并具備以下功能：完成了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度變化和氣體濃度變化，低過糧倉(cāng)適宜溫濕度時(shí)自動(dòng)調(diào)整溫濕度，或者高過設(shè)定閾值氣體濃度自動(dòng)調(diào)整氣體濃度，并將數(shù)據(jù)上傳至云端以便進(jìn)行提醒。實(shí)現(xiàn)了在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的功能。。完成了溫濕度設(shè)置閾值，自動(dòng)調(diào)節(jié)溫濕度、雨滴和火焰進(jìn)行判斷并發(fā)出警報(bào)。完成了空氣質(zhì)量安全措施自動(dòng)進(jìn)行改善。6.2不足與展望由于制作成本與制作時(shí)間有限，雖然本設(shè)計(jì)的大部分功能均完成但仍有不足的地方，如：自動(dòng)識(shí)別糧食自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)溫濕度和氣體濃度，未加入自動(dòng)打開窗戶進(jìn)行通風(fēng)等；缺少畫面監(jiān)控和大數(shù)據(jù)分析儲(chǔ)存糧食發(fā)展趨勢(shì)和方向分析管理系統(tǒng)，缺少氧氣和二氧化碳的檢測(cè)。以下是對(duì)糧倉(cāng)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的未來發(fā)展展望：（1）隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來的糧倉(cāng)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)有望融合圖像識(shí)別功能，自動(dòng)識(shí)別糧食和預(yù)測(cè)糧食變質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化巡檢，蟲害處理，甚至預(yù)測(cè)糧食價(jià)格上下起伏。（2）目前的系統(tǒng)主要集中在溫濕度監(jiān)測(cè)、氣體濃度檢測(cè)，蟲害識(shí)別以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析等核心功能，通過傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合自動(dòng)化控制設(shè)備，未來可以加入AI算法，多個(gè)節(jié)點(diǎn)傳感器，實(shí)現(xiàn)全面覆蓋，通過手機(jī)App或Web端實(shí)時(shí)查看和控制糧倉(cāng)環(huán)境情況。（3）通過監(jiān)測(cè)獲取數(shù)據(jù)上傳數(shù)據(jù)庫(kù)分析與處理后給出正確的分析或者利用算法預(yù)測(cè)糧倉(cāng)環(huán)境的變化趨勢(shì)；同時(shí)也要，增強(qiáng)糧倉(cāng)系統(tǒng)認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密安全認(rèn)證機(jī)制，確保監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的安全傳輸與存儲(chǔ)，防止他人未經(jīng)允許進(jìn)行訪問和操作。（4）糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)基本功能的基礎(chǔ)上，未來的發(fā)展更加智能化、集成化、安全性方向不斷進(jìn)步，為人類的糧食更好得到保障。參考文獻(xiàn)常青.物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的糧倉(cāng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].四川:電子科技大學(xué),2012.趙昱博,王宇航.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧糧倉(cāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究,2024,(18):101-103.郭蕓俊,張煥梅.基于AT89C51的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].山西電子技術(shù),2024,(06):25-27.范興隆.ESP8266在智能家居監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2016,16(09):52-56.張群強(qiáng),趙巧妮.基于MQ-2型傳感器火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程,2015,34(13):96-98.楊柳,毛志懷,蔣志杰,任志軍.基于無線傳輸?shù)募Z倉(cāng)溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng).農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)(J