【XR806開發板適用】基于多源信息融合的糧食霉變檢測系統設計

背景介紹

XR806開發板具有強大的數據處理和傳輸能力，廣泛應用于物聯網和嵌入式系統開發。隨著糧食儲備量的逐年增加，如何有效檢測和控制糧食霉變成為重要問題。因此，設計一個基于XR806開發板的糧食霉變檢測系統具有重要意義。

項目目標

1、設計并實現一個能夠實時采集糧食倉庫內二氧化碳濃度和溫濕度的系統。
2、將采集的數據通過XR806開發板回傳至電腦進行數據分析。
3、根據數據分析結果，判斷糧食霉變的趨勢并采取相應措施。

項目內容

功能需求

溫濕度傳感器采集數據。
二氧化碳濃度傳感器采集數據。
XR806開發板通過SPI/I2C接口與傳感器進行通信。
數據通過串口/Wi-Fi模塊回傳至電腦。
電腦端軟件進行數據分析和預警。

功能模塊

本方案可實現以下功能：
（1）多傳感器數據聯采：通過安裝溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、WiFi發收器等多種傳感器，實時監測糧食儲存環境和糧食質量狀況，利用非侵入式技術對糧食進行無損檢測，同時確保檢測的多樣性和全面性。
（2）WiFi數據傳輸：利用WiFi傳輸技術將采集的數據傳輸到上位機軟件或云端進行實時監測和數據分析，實現實時遠程監測，在第一時間監控和響應糧食質量問題。
（3）多模態數據融合分析：利用多種數據融合方法和算法，對溫濕度、二氧化碳濃度等多種數據進行聯合分析、處理和建模，實現對糧食質量的快速、準確診斷和分析預測。
（4）自動異常檢測和預警：建立基于數據分析的異常檢測模型，通過人工智能技術自動檢測糧食儲存情況中的異常情況，并在出現異常時發出預警并反饋信息，實現對糧食質量自動 化管理和控制，提高自動化程度和精準度。
（5）遠程控制和數據查詢：通過云端技術實現對儲存環境和糧食質量的遠程控制，包括溫 濕度控制、通風控制等，同時能夠實現對歷史數據的查詢和分析。
（6）大數據分析和挖掘：通過收集的大量數據進行深度學習、模型建立等大數據分析和挖 掘，挖掘出糧食質量上的規律和趨勢，為決策提供數據支持。
（7）智能化糧食調控：基于儲存環境和糧食質量數據的分析，實現對糧食的智能化管理和 調控，包括分析糧食保質期、需求量和存儲條件等，實現最佳儲存策略的選擇。
（8）自動化運維和維護：通過對儲存設備的監測和分析，實現對糧食儲存環境和設備運行狀態的自動化管理和維護，包括設備保養、故障檢測等。

硬件配置

XR806開發板：1塊
溫濕度傳感器（DHT11）：1個
二氧化碳濃度傳感器（MH-Z14A）：1個
電腦（含Python環境）：1臺
測試設備（如串口調試器等）：1套

核心程序（C語言）

硬件部分代碼

軟件部分代碼

// 初始化SPI接口
spi_init();
// 設定傳感器地址
spi_set_address(CO2_SENSOR_ADDRESS);
// 讀取傳感器數據
uint8_t data[4]; // 假設傳感器返回4個字節的數據
spi_read(data);
// 將讀取的數據轉換為二氧化碳濃度值
float co2_concentration = convert_to_co2(data);

接下來，我們需要通過串口或Wi-Fi模塊將數據回傳至電腦。以下是一個串口發送數據的偽代碼：

// 打開串口連接
uart_open();
// 準備要發送的數據（此處為二氧化碳濃度和溫濕度數據）
float co2_concentration = ...; // 從傳感器讀取的數據
float temperature = ...; // 從溫度傳感器讀取的數據
float humidity = ...; // 從濕度傳感器讀取的數據
// 將數據轉換為字節數組
uint8_t data[4]; // 假設每個數據項占用4個字節
pack_data(data, co2_concentration, temperature, humidity);
// 發送數據至電腦
uart_send(data, sizeof(data));

最后，在電腦上，我們需要編寫一個程序來接收和分析數據。以下是一個Python腳本的偽代碼，用于接收并處理數據：

serial = Serial('COM1', 9600) // 請根據實際情況修改串口和波特率
while True:
    # 接收數據
    data = serial.read(10) // 假設每包數據為10個字節
    if data:
        # 解包數據并轉換為浮點數
        co2_concentration, temperature, humidity = unpack_data(data)
        # 進行數據分析，判斷糧食霉變趨勢...
        # 如果達到預設閾值，發出預警信號...

實物展示

web端

硬件架構

總結與前景展望

在本次設計任務中，我們成功地利用XR806開發板設計了一個糧食霉變檢測系統。該系統能夠實時采集糧食倉庫內的二氧化碳濃度和溫濕度數據等，并通過XR806開發板將這些數據回傳至電腦進行分析。根據數據分析結果，我們可以判斷糧食霉變的趨勢并采取相應的措施。

該系統可以應用于各類糧庫、糧食倉儲場所，以及生產企業等，能夠有效地檢測和預防糧食霉變、蟲害等問題，避免糧食質量受損和經濟損失。同時，該系統在糧食保鮮、儲存保質等領域具有很大的應用價值，可以提高糧食庫房的管理水平和運營效率。

在糧食商貿、運輸、加工等領域，該系統還可以實現對糧食的全程管理和監控，幫助企業提高生產效率和產品質量，并降低糧食損耗率，推動糧食行業的可持續發展。此外，該系統還可以接入其他智能化設備、軟件等，實現與其他系統的互聯互通，進一步提升糧食管理的智能化水平。

總之，基于物聯網和大數據技術的糧食管理系統，將成為保障國家糧食安全的重要手段和工具，對于提高糧食生產和管理水平，促進糧食行業的可持續發展具有重要的價值和作用。