基于模糊控制算法的粮食仓库温度实时监测系统
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作者:周慧星 王连生
摘要：现如今在无线网络技术的迅猛发展背景之下，温度监控系统的应用能力逐渐加强，尤其是在对粮食仓库的监测工作中，更是取得了较好的效果。研究对基于模糊控制算法的粮食仓库温度实时监测系统进行了设计。通过多节点传感电路构建，关联GSM双控单片机，完成系统硬件的设计；编制动态模糊控制温度检测协议的同时，建立实时AdHoc模糊内控温度监测模块，完成系统软件的设计。系统测试结果表明：在试验的6个温度下，系统具有更强的灵活性与稳定性，而且温度监测丢包率随温度升高呈下降趋势，系统对于温度的控制逐渐趋于稳定，同时监测的范围也在不断扩大延伸，效果更佳。
关键词：模糊控制；粮食仓库；温度控制；实践监测
中图分类号：TP216 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20220126
粮食一直都是影响国家发展的重要因素之一，也是较为特殊的战略物资，其在推动国民经济进步的同时，还影响到国计民生等问题。粮食储备一直以来都是十分重要的工作，部分地区为了提升粮食储备的整体质量和效率，会设定相应规模的粮食仓库，以此来确保所储备粮食的安全性与可使用性[1]。在实际工作中，对于粮食仓库的环境与温度，均需严格控制，营造适合存储的外部环境[2]。
但是当前阶段，不少粮食仓库采用人工调温，这种方式虽然可以完成预期的目标任务，但是在实际应用的过程中，时常会出现或多或少的偏差，对于粮食的存储造成严重的影响[3]。所以，根据上述背景环境，可以在粮食仓库中构建相应的温度实时监控系统，结合信息化、智能化技术，构建更加稳定的监控结构。考虑到系统的可变性与无线实时性，需要在系统内部设计模糊控制矩阵，以此来进一步优化完善系统的监控效果，建立更加完整的粮食储备设施以及粮情监控系统，推动我国粮食储备逐渐向着智能化、自动化的管理方向发展。加强对内部温度的控制与调节，优化信息采集体系的同时，要营造更好的粮食储备环境，以此来提升粮食仓库的远程监测与预警的效果[4]。
1 粮食仓库温度实时监测系统硬件设计
1.1 多节点传感电路设计
在对粮食仓库温度实时监测系统硬件进行设计之前，需要先进行多节点传感电路的设计。对于粮食仓库的硬件体系来说，温度节点控制装置与电路构建也是十分重要的，为了加强对温度的控制与调节，可以设计具有针对性的多节点传感电路[5]。先采用DS1820数字温度传感器，将其安装在总控电路之中，结合温度的变化情况以及实际的控制需求，直接把测定温度转化为串行数字信号，在这个过程中，先获取相应的温度变化数据，传输导入处理器之中，采用特定的编程方式，构建6位的温度读数[6]。
安装一个地址线在温度传感器中，与侧方电路中的单片机成并联状态。此时，温度传感器，单片机以及控制设备均处于同一个控制区域，在总控开关上安装温度报警触发器，一旦设备感应到温度的变化，便可以发出警示，提醒管理人员作出及时的应对[7]。在上述的背景之下，利用双层引线构建一个临时的逻辑控制电路，这部分主要是对粮食仓库的外部环境进行控制与调节。可以通过更改温度传感器的执行RAM内存指令来变更相应的执行目标，对此时粮食仓库的内部温度作出实时识别，形成传感节点，并进行节点的定位，完成对多节点传感电路的设计[8]。
1.2 GSM双控单片机设计
在完成对多节点传感电路的设计之后，需要设计2GSM双控单片机，并将其与硬件环境相融合。其实，单片机是温度监控系统中较为重要的一种硬件，本文选择STC89C52作为系统的主控芯片。将STC89C52芯片安装在温度传感器的后方电路，在主控开关与逻辑电路附近设定一个带有RS232串行接口的单片装置，用以核定执行信号的稳定性，更改单片装置的双向频率范围为800 ～ 1 600 MHz，此时的单片装置处于二级控制状态，仅可以对系统的基础设备进行控制，考虑到高层设备的应用，还需要在电路之中增加TC35双控模块，形成GSM双控单片机结构，具体如图1所示。
根据图1，可以完成对GSM双控单片机内部结构的构建。在预设的监测范围之内，构建GSM双控串口助手，以串口助手来实现硬件的辅助操控，加强对粮食仓库温度的控制，并形成更加稳定的监测环境，在串口输入指令协议，并与单片机关联，完成对GSM双控单片机的最终设计。
2 粮食仓库温度实时监测系统软件设计
2.1 动态模糊控制温度检测协议设计
在完成系y的硬件设计之后，需要在模糊控制算法之下，构建动态模糊控制温度检测协议。可以在系统的整体AODV发送监测相邻链路节点，形成具有针对性的监测结构，具体如图2所示。
根据图2，可以完成对AODV发送监测相邻链路节点监测结构的设计。结合系统的数据定位与覆盖功能，收集获取相应的路由温度检测范围，在合理的结构之中，计算出路由系数与失效路由系数之比，具体如式（1）所示。
式中：R为路由系数与失效路由系数之比；ι为动态监测距离值，m；α为周期性，s；为允许出现的误报范围，m2；κ为链路节点数量，个。
通过式（1）可计算得出实际的路由系数与失效路由系数之比。根据得出的比例，设定具体的路由覆盖范围，基于动态模糊控制技术的作用，在粮食仓库温度实时监测系统中，设定均衡动态处理结构，同时编制相对应的目标指令，将指令设定在系统的温度监测控制区域之中，营造动态处理的环境，为后续的设计构建条件。
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