一种粮食运输车专用远程监控设备的设计
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简介
当前，粮食安全受到政府以及全社会的关注。而在粮食长时间的运输过程中，由于外部空气温湿度不稳定，导致车箱内部环境会发生过温、过湿的现象，如果没能及时发现指标异常变化并采取进一步的防范措施，粮食发生霉变概率就会大大增加，最终致使全车箱内粮食各项指标的不合格产生无谓的浪费，甚至或引发粮食安全等严重问题
针对各大粮库在粮食运输过程中进行环境数据实时监测的迫切需求，我们提出了一种粮食运输车辆的专用车载设备的设计和实现方案。这套设备结合粮食运输车的自身结构和运输特点，能够同时监测、收集车箱内部多个位置的温度和湿度数据，并上传至远程服务器。不仅其可对运输过程中粮食内部重要的温、湿度数据进行远程观测，而且利用当前流行的车辆定位管理手段加强对粮食运输车的监管，提高了车辆的利用率，降低了车辆使用的能耗。更进一步地，通过车箱内部图像的实时采集，有效的避免了粮食在运输过程中被盗行为的发生。
运粮车车载设备总体方案
首先粮食运输车的车箱较长，从6米到1 2米不等。由于空间较大，粮食在运输过程中往往会出现局部霉变的现象，一个温湿度传感器无法探知箱体内部所有关键位置的温湿度数值，而因此在箱体内需要部署多个温湿度传感器。经过长期测试，6米车箱需要部署至少4个温湿度传感器，而1 2米的车箱需要至少部署6个传感器。传感器一般采用对称放置。
其次，由于粮食运输车运输方式的特点，车头与车箱经常会根据粮库不同任务单分配情况而分离，即，一个车箱卸货，车头带着另一个车箱装货。因此，在结构上考虑专用车载设备分开部署的方式，分为车头的GP S终端主机以及车箱的外设数据中继器两个部分。两者采用接插件进行连接。这样做的另一个好处就是可根据客户的需求可以随意增加传感器数量。主机用于定位以及与远程服务器进行数据交互。而外设数据中继器设备则与车箱内所有外设（摄像头、传感器等）进行通信，其起着承上启下的作用。一方面将收集到的实时数据发送到GP S终端主机上，另一方面接收GP S终端主机的命令数据并分配下发给各个外设。
基本原理框图及硬件方案
本文分别从部署在粮食运输车车头的GP S终端主机和车箱内的外设数据中继器这两个方面介绍整套车载设备的设计方案。
1 G P S终端主机硬件方案
主要器件选型
（2）GPS &GPRS模块选用 SI M COM 5 4 8 C模块，集成了GPS模块和GSM模块。GPS模块采用S i RFs t a r - I I I高性能GPS芯片，支持卫星定位和基于移动通信网的定位。GSM模块支持四频GS M8 5 0 / 9 0 0 / 1 8 0 0 / 1 9 0 0，符合G S M p h a s e 2 / 2 +标准。在本设备中将S TR 7 1 0 F Z 2 T 6本身自带的串口3与S I M5 4 8 C的GP S串口连接可接收GP S数据，串口2与S I M5 4 8 C的GS M串口连接，即可通过发送A T指令控制G S M模块，实现GP RS网络的数据发送、G S M的语音通话和短信功能。
（2）GP S天线（G - 5 0 3）及转接器型号（S MA - KE - T C 3 5 - 1 0 c m）、GS M天线（T QC - 9 0 0 - 1 8 0 0 - 3 T P）及转接器型号（S MA - K E - T C 3 5 - 1 0 c m）
主机方案设计细节
（1）主机电源管理
系统电源处理如图3所示，本系统通过电源处理模块将汽车标准的2 4 V分别转换成外设需要的5 V、4 . 2 V、3 . 3 V三种不同电源。
（2）设备唤醒方式
终端处于省电模式时，可通过检测ACC信号唤醒主控单片机进入正常工作模式，如图4所示。
（2）温湿度传感器选用S HT 1 1型传感器，其集成了温度和湿度测量传感器，以数字信号输出，具有准确度高，稳定性强，体积小等特点，温度测量范围：- 4 0～1 2 5℃，精度0 . 5℃；湿度测量范围：1～9 9 % RH，精度4 % RH，响应时间： 5～3 0 s，较好的满足了粮食运输有关温湿度采集的需求。
（3）图像采集采用S CR- 0 1摄像头，支持6 4 0×4 8 0、3 2 0×2 4 0、1 6 0×1 2 0三种不同分辨率格式图片，它是一个内含有拍摄控制、图像数据采集、图像J P E G压缩、串口通信等功能的齐全的工业用图像采集设备。
外设数据中继器方案设计细节
（1）外设数据中继器MCU控制电路
图6所示为外设数据中继器的MCU控制电路，分别控制车箱内温湿度传感器、内摄像头控制。
（2）外部数字量检测
支持4个温湿度传感器的外部数字量检测如图7所示。
（3）外设数据中继器电源管理
外设数据中继器上的电源由车头的GP S主机终端提供5 V电源，经过电源管理芯片MI C 5 2 1 9 - 3 . 3 YD 5转为3 . 3 V数字电源，供给单片机及传感器这两种需要3 . 3 V数字电源的器件使用，如图8所示。
由一个三极管控制为车箱内部摄像头提供5 V电源，如图9所示。
本文提出的将传统通用的无线定位技术与温湿度监测技术相结合的粮食运输车载监控设备设计方案，满足了当前粮库在运输环节对粮食质量监控以及车辆管理的迫切需求，符合散装粮食运输发展的大趋势，进一步扩展了物联网相关技术在生产活动中的应用范围。这套设备目前已经成功的应用于多个地方粮库，为提高粮食运输监管效率发挥着巨大的作用。