專利名稱：一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的釀造過程監(jiān)測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域，尤其涉及一 種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的釀造過程檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,簡稱WSN )被認 為是21世紀最重要的技術(shù)之一，是眾多的傳感器通過無線通信的方 式，相互聯(lián)系，處理、傳遞信息的網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、 嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，可以實時監(jiān)測、 感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對這些 信息進行處理，傳送給所需用戶。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事、工業(yè)、交 通、安全、醫(yī)療、探測以及家庭和辦公環(huán)境等很多方面都有著廣泛的 用途，其研究、開發(fā)和應(yīng)用，關(guān)系到國家安全、經(jīng)濟發(fā)展等各個重大 方面，近年來在國際上引起了廣泛的重視和投入。
釀造過程是在4艮多酒類、藥品等生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過程中不可或缺的 過程之一。釀造流程中各種工藝參數(shù)，如溫度，濕度等的精確控制與 產(chǎn)品的質(zhì)量有直接的關(guān)系。對釀造過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題及時發(fā)現(xiàn)， 及時解決是至關(guān)重要的，而最終產(chǎn)品的抽檢只是"馬后炮，，工程，所以對 于釀造過程進行在線檢測的需要十分迫切。
在傳統(tǒng)的釀造過程中，對于影響質(zhì)量的情況缺乏有效的控制手段。 以釀酒過程中釀堆溫度的控制為例，常見的有線的釀造過程監(jiān)測系統(tǒng) 可用性不強，線纜的長度限制了操作范圍，并且影響工作環(huán)境；只能 設(shè)置固定位置，固定數(shù)量的采集點，而不能靈活布置； 一旦系統(tǒng)建成，擴充的成本高；數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)量也4艮有限。此外由于車間內(nèi)作業(yè)環(huán) 境惡劣、并且大量存在帶有腐蝕性液體，還有很多企業(yè)無法實施有線 的釀造監(jiān)測方案，而由工人"眼觀手摸"，憑借經(jīng)驗來控制釀造過程。這 種狀況顯然會造成釀造過程中產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定，制約了釀造工藝的 現(xiàn)代化進程。
為了滿足現(xiàn)代企業(yè)在釀造過程的實際需要，結(jié)合基于無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計實現(xiàn)用于釀造過程監(jiān)測的系統(tǒng)，具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)，針對目前釀造過程中存在的問題和不 足，提供了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的釀造過程監(jiān)測設(shè)備。實現(xiàn) 釀造過程中釀造數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)的實時采集；實現(xiàn)釀造數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù) 據(jù)的無線網(wǎng)絡(luò)的遠程傳輸；支持實現(xiàn)對于釀造過程監(jiān)測設(shè)備的遠程控制。
為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的
一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的釀造過程監(jiān)測設(shè)備，該設(shè)備包括 射頻單元，用于實現(xiàn)釀造過程監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中各個設(shè)備間的無線通信； MCU處理單元，用于完成設(shè)備上的數(shù)據(jù)處理和邏輯運算，以及各單 元的控制；傳感器單元，用于采集S良造過程中監(jiān)測對象和環(huán)境信息。
該釀造過程監(jiān)測設(shè)備進一步包括電源管理單元，采用定時休眠、 定時喚醒的工作方式以節(jié)省電力。
該釀造過程監(jiān)測設(shè)備進一步包括SPI數(shù)據(jù)總線，用于射頻單元 與MCU單元的數(shù)據(jù)傳輸。傳感器4莫塊用于環(huán)境溫度等信息的采集，并將其傳送至MCU控 制器模塊。MCU控制器模塊是整個系統(tǒng)的核心部分，完成的工作主 要有數(shù)值的處理，電源電壓的監(jiān)控，中斷的產(chǎn)生與響應(yīng)，定時功能， 以及對射頻輸出模塊的控制與響應(yīng)。射頻模塊用于對數(shù)據(jù)的發(fā)送與接 收，以及命令的傳送，是節(jié)點相互連接的媒介。
從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)的釀造過程監(jiān)測設(shè)備，充分利用了 ZigBee技術(shù)的低成本、低能耗， 自組織網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍廣等特點。相對于有線的釀造過程監(jiān)測設(shè)備， 本方案具有以下特點
1. 實現(xiàn)利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對釀造過程的多點、多參數(shù)、多 通道的實時數(shù)據(jù)監(jiān)測；
2. 節(jié)省成本、提高效率；
3. 提高釀造生產(chǎn)流程的自動化程度；
4. 降低工人的勞動強度；
5. 提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和生產(chǎn)能力；
6. 實現(xiàn)釀造生產(chǎn)流程管理的數(shù)字化和信息化；
7. 采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)靈活、方便；
8. 實現(xiàn)了生產(chǎn)過程對象和環(huán)境因素的同步監(jiān)測；
9. 為后續(xù)的釀造工藝的分析和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。


圖1為本發(fā)明所提供的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的釀造過程監(jiān)測設(shè)備 結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明實施例所提供射頻才莫塊原理圖； 圖3為本發(fā)明實施例所提供的傳感器模塊原理圖； 圖4為本發(fā)明實施例所提供的MCU控制器模塊； 圖5為本發(fā)明實施例所提供的電源穩(wěn)壓模塊； 圖6為本發(fā)明實施例所提供的液晶接口模塊； 圖7為本發(fā)明實施例所提供的電源復位模塊； 圖8為本發(fā)明實施例所提供的調(diào)試接口模塊。
具體實施過程
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，基于圖l所 示的原理圖，結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明， 一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)的g良造過程監(jiān)測設(shè)備的結(jié)構(gòu)進一步詳細說明。 實施例
本發(fā)明提供的典型的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的釀造過程監(jiān)測設(shè)備的 原理圖如圖l所示。在一個釀酒過程監(jiān)控的實例中，要求監(jiān)測節(jié)點具 有如下幾項功能
1. 可以定時采集現(xiàn)場溫度；
2. 每一個節(jié)點可以有三個測量傳感器，可以采集三個不同位置的 溫度值；
3. 具有工作狀態(tài)指示和欠電指示；
4. 具有自動喚醒功能，可定時與基站、其它的節(jié)點進行無線聯(lián)絡(luò);
5. 可以定時向基站通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)，并接受執(zhí)行基站指令。如圖2所示，圖2為系統(tǒng)采用MSP43(M故為處理器的原理圖。
如圖3所示，圖3為系統(tǒng)中采用的傳感器模塊的原理圖。傳感器 由三個18B20組成，分別接在控制芯片的三個引腳。用于測量三點的 溫度值。每個18B20的連接方法相同，在DQ端接4.7K的上拉電阻， 電源和地分別接于系統(tǒng)。
如圖4所示，圖4為系統(tǒng)中采用的控制器模塊的原理圖?？刂破?模塊采用msp430149芯片。在此最小系統(tǒng)的主要特點為，可以定時進 入休眠，定時被喚醒。其中包括若干小模塊。電源穩(wěn)壓模塊(如圖5 所示)，控制器需要3.3V的電壓工作，故采用低壓差穩(wěn)壓芯片76933， 將電源的電壓穩(wěn)定在3.3V。液晶接口模塊(如圖6所示)，接于控制 芯片的四個引腳，引出為端口形式，四段液晶顯示溫度用于產(chǎn)品的調(diào) 試。電源復位才莫塊(如圖7所示)，采用IMP809為電源復位芯片，為 電源的硬件復位。調(diào)試接口模塊(如圖8所示)，主要包括JTAG和 UART串口接口，可以用于程序的下載與在線調(diào)試。
系統(tǒng)的工作過程如下溫度傳感器18B20采集現(xiàn)場的溫度，并上 傳至控制器MSP43t)。控制器定時讀取傳感器18B20的溫度值，進行 計算，定時通過射頻模塊CC2420向外部轉(zhuǎn)發(fā)信息，同時可以接受外 部命令，并執(zhí)行相關(guān)操作。在MCU不采集溫度傳感器值的時候，關(guān) 斷18B20的供電電源，使系統(tǒng)耗電量達到最少。在系統(tǒng)休眠時，關(guān)斷 CC2420，也是為了系統(tǒng)節(jié)省用電量。有外部串行液晶顯示模塊接口 ， 是為了系統(tǒng)調(diào)試用。添加可擦寫的存儲器，用于存放系統(tǒng)信息。當系 統(tǒng)電壓低至系統(tǒng)不能工作時，電池檢測模塊向控制器提供一個電量不 夠的信號，同時用LED作為指示，將信息直接給用戶。系統(tǒng)處于正常工作時，有指示燈顯示。復位芯片可以為系統(tǒng)提供一個可靠的復位信 號。
以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果 進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體 實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)， 所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的釀造過程監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括射頻單元，用于實現(xiàn)釀造過程監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中各個設(shè)備間的無線通信；MCU處理單元，用于完成設(shè)備上的數(shù)據(jù)處理和邏輯運算，以及各單元的控制；傳感器單元，用于采集釀造過程中監(jiān)測對象和環(huán)境信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的釀造過程 監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述系統(tǒng)中利用低壓差穩(wěn)壓芯片76933 構(gòu)造穩(wěn)壓電路為系統(tǒng)提供電源所需的電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的釀造過程 監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述系統(tǒng)中采用電池檢測模塊為控制器 和用戶提供電池電量指示。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的釀造過程 監(jiān)測設(shè)備，其特征在于，所述系統(tǒng)中采用控制器主動采集傳感器 數(shù)據(jù)和主動發(fā)送數(shù)據(jù)方式實現(xiàn)傳感器和發(fā)射模塊的修面，以節(jié)約 設(shè)備能耗。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，公開了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的釀造過程監(jiān)測設(shè)備，該設(shè)備包括射頻單元，用于實現(xiàn)釀造過程監(jiān)測設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中各個設(shè)備間的無線通信；MCU處理單元，用于完成設(shè)備上的數(shù)據(jù)處理和邏輯運算，以及各單元的控制；傳感器單元，用于采集釀造過程中監(jiān)測對象和環(huán)境信息。利用本發(fā)明，實現(xiàn)了釀造過程中釀造數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)的實施采集；實現(xiàn)了釀造數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)的無線網(wǎng)絡(luò)的遠程傳輸；實現(xiàn)對釀造過程中監(jiān)測設(shè)備的遠程控制；滿足了對釀造過程進行無線遠程監(jiān)控的要求。
文檔編號G08C17/00GK101425221SQ20071005624
公開日2009年5月6日 申請日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者李寶華, 瑩 畢, 權(quán) 石 申請人:吉林市曼博科技有限公司