專利名稱：一種用于白酒制曲工藝的曲房集中顯示、傳輸與管理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝置，尤其涉及一種用于白酒制曲工藝的曲房集中顯示、傳輸與
管理裝置。
背景技術(shù)：
目前，在我國白酒業(yè)釀酒工藝曲房中，制曲人主要依賴傳統(tǒng)的溫度計、濕度計等裝置，依靠人工實地讀取的方式獲得環(huán)境信息，監(jiān)測的環(huán)境參數(shù)少，獲得的信息量小，且測量裝置的落后和人工讀取的誤差使得獲取的信息準確度差。這成為制約曲房制曲質(zhì)量和產(chǎn)量的重要因素。除此之外，在酒業(yè)釀酒的其它工藝中，對于多種必要環(huán)境信息的精確化采集更是有著強烈而迫切的需求。當(dāng)前在酒業(yè)的信息化領(lǐng)域，對于曲房環(huán)境監(jiān)測的理論研究并不多，真正實現(xiàn)產(chǎn)品化并進入市場的更是寥寥無幾。據(jù)調(diào)研，市場上的曲房環(huán)境監(jiān)測方案主要有三種。第一種:傳感器數(shù)據(jù)采集設(shè)備通過有線方案和設(shè)備或電腦相連，通過線纜傳輸數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)遠程控制。該產(chǎn)品的缺點在于布線成本高，且設(shè)備安置后無法移動，極大的影響工人作業(yè)。第二種:借助GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸，這是一種較為理想的遠程傳輸方案，部署成本低，使用方便。但是對于酒業(yè)來說，對于數(shù)據(jù)是有嚴格的保密要求，而GPRS/3G無線網(wǎng)絡(luò)無法很好的做到這一點。因此，市場上急需一種能夠全面考慮釀酒環(huán)境監(jiān)測需求，并能夠適應(yīng)曲房的特殊環(huán)境，功能完備，實用性強的環(huán)境監(jiān)測裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)所存在的不足之處，本發(fā)明提供了一種用于白酒制曲工藝的曲
房集中顯示、傳輸與管理裝置。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種用于白酒制曲工藝的曲房集中顯示、傳輸與管理裝置，包括微控制器、無線測溫儀裝置和電路，無線測溫儀裝置由無線測溫儀、無線集中器、ZigBee無線路由器、ZigBee無線網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器組成；微控制器通過電路分別與ZIGBEE模塊、433M模塊、電源模塊、斷電報警電路模塊、輔助電路模塊、顯示模塊相連接；電路上設(shè)置有RS-232接口、RS-485接口、調(diào)試串口、模擬接口和數(shù)字接口 ；所述電源模塊和斷電報警電路模塊之間的電路上設(shè)置有按鍵和指示燈。本發(fā)明功能完備，可以為曲房中制曲工藝的精細化培育提供全面、準確的環(huán)境信息，從而有效地提高的質(zhì)量和產(chǎn)量。其低功耗系統(tǒng)的構(gòu)建，指示燈和按鍵的設(shè)計以及專門針對曲房環(huán)境的供電模式和外形結(jié)構(gòu)設(shè)計使得本裝置有很強的針對性和實用性。



下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明的顯示模塊OXD顯示屏)的電路圖。
圖3為2.4GHZ無線通訊模塊電路圖。圖4為433MHZ模塊電路圖。圖5為斷電報警模塊的電路圖。圖6為無線測溫儀裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖7為無線傳感節(jié)點結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式如圖1-圖6所示，本發(fā)明主要包括微控制器、無線測溫儀裝置和電路。無線測溫儀裝置由無線測溫儀1、無線集中器2、ZigBee無線路由器3、ZigBee無線網(wǎng)關(guān)4和服務(wù)器5組成。微控制器通過電路分別與ZIGBEE模塊、433M模塊、電源模塊、斷電報警電路模塊、輔助電路模塊、顯示模塊相連接。電路上設(shè)置有RS-232接口、RS-485接口、調(diào)試串口、模擬接口和數(shù)字接口。電源模塊和斷電報警電路模塊之間的電路上設(shè)置有按鍵和指示燈。顯示模塊(IXD顯示屏):通過IXD顯示屏可以直觀的看到從無線測溫儀采集到的傳感器數(shù)據(jù)。LCD顯示屏的電路圖，如圖2所示。中繼傳輸功能:通過2.4G ZIGBEE模塊可以實現(xiàn)集中器與網(wǎng)管、路由的中繼傳輸。上電幾秒后，集中器ZIGBEE模塊自動與路由連接。無線通訊模塊電路如圖3所示。節(jié)點功能:通 過軟件配置模塊可以方便的使傳感器與集中器配對，使得傳感器的數(shù)據(jù)只會傳遞到與之配對的集中器上。433MHZ模塊電路圖，如圖4所示。斷電報警功能:當(dāng)220VAC斷開時，超級電容C4給整個系統(tǒng)供電，由于VDD5變?yōu)?，系統(tǒng)發(fā)出報警信號并把報警信號上傳到上位機上。斷電報警電路圖，如圖5所示。圖6為無線測溫儀裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖。無線測溫儀采用CPU采集溫度傳感器DS18B20的電壓并轉(zhuǎn)換成溫度值，由4位段碼液晶屏把溫度顯示出來，并且把數(shù)據(jù)通過433M模塊(無線通訊模塊)發(fā)送到集中器。433MHz發(fā)送頻段，分為256個信道，通訊距離為50米左右。無線測溫儀采用鋰電池供電，雙重密封條防潮。無線集中器采用雙無線模塊通訊，與無線測溫儀通訊采用433M模塊，分為256個信道；與服務(wù)器平臺通訊采用2.4GHz無線通訊模塊，分為16個無線信道，通訊距離為100米 200米。433M模塊接收若干個433MHz相同信道上的無線測溫儀數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過集中器處理后，由128*64點陣液晶屏顯示出這些節(jié)點的溫度值。集中器通過2.4GHz無線ZigBee模塊把接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)器平臺。ZigBee無線路由器接力傳輸無線集中器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。路由器采用220V交流供電，電源有防雷管泄放感應(yīng)和浪涌電壓電流，防護型外殼。ZigBee無線網(wǎng)關(guān)接收ZigBee路由器或者無線集中器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。并通過以太網(wǎng)傳給服務(wù)器。服務(wù)器軟件采用BS架構(gòu)，存儲數(shù)據(jù)、分析和顯示數(shù)據(jù)。整個系統(tǒng)采用3層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，第一層是433Mhz頻段，組建星型無線網(wǎng)絡(luò)，方便數(shù)據(jù)集中顯示；第二層是2.4G ZigBee頻段，組建mesh無線網(wǎng)絡(luò)，方便數(shù)據(jù)接力傳輸；第三層是IP網(wǎng)絡(luò)。如果前兩層無線網(wǎng)絡(luò)采用蜂窩布局方式進行信道配置，并且分組接入IP網(wǎng)絡(luò)，在I平方公里的范圍內(nèi)可以實現(xiàn)數(shù)十萬個節(jié)點的溫度測量，并降低了無線數(shù)據(jù)的沖突。本發(fā)明采用的ZigBee技術(shù)是一種近距離無線通信技術(shù)，在實際的安裝過程中，考慮到待檢測點與基站的距離不同可以采用不同的布點方案。如果待監(jiān)測點與基站距離在有效傳輸距離內(nèi)，則可以將信號直接傳輸?shù)交?；如果待監(jiān)測點與基站距離超出ZigBee信號的有效傳輸距離，則需要在網(wǎng)路中加裝路由，或者將一定范圍內(nèi)各個節(jié)點采集到的信息發(fā)送到ZigBee網(wǎng)關(guān)，通過ZigBee網(wǎng)關(guān)將信息發(fā)送到服務(wù)器平臺，實現(xiàn)遠程監(jiān)測。在實現(xiàn)基本的采集和通訊功能的基礎(chǔ)上，我們?yōu)樵撗b置添加了指示燈和按鍵，來指示系統(tǒng)工作狀態(tài)，并對系統(tǒng)進行一定的測試和配置工作。ZigBee 技術(shù):ZigBee采用分組交換和跳頻技術(shù)，并且可使用3個頻段，分別是2.4GHz的公共通用頻段、歐洲的868MHz頻段和美國的915MHz頻段。ZigBee主要應(yīng)用在短距離范圍并且數(shù)據(jù)傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間。與藍牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費用也更低。ZigBee技術(shù)主要包括以下特點:1、低功耗。ZigBee設(shè)備只有激活和睡眠兩種狀態(tài)，而且ZigBee網(wǎng)絡(luò)中通信循環(huán)次數(shù)非常少，工作周期很短，所以一般來說兩節(jié)普通5號干電池可使用6個月以上。2, ZigBee協(xié)議棧設(shè)計簡單，其研發(fā)和生產(chǎn)成本較低。3、時延短。ZigBee針對時延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短。4、可靠性高。采用了碰撞避免機制，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突；節(jié)點模塊之間具有自動動態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在整個ZigBee網(wǎng)絡(luò)中通過自動路由的方式進行傳輸，從而保證了信息傳輸?shù)目煽啃浴?、網(wǎng)絡(luò)容量大。ZigBee支持星形、簇形和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個設(shè)備，即每個ZigBee設(shè)備可以與另外254臺設(shè)備相連接。6、安全性高。ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒定功能，采用AES-128加密算法，同時根據(jù)具體應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。系統(tǒng)采用先進的2.4GHz的ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有可靠性好，抗干擾能力強的優(yōu)點。同時為保證ZigBee網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，一般采用三種方式:一是采用ZigBee的Mesh自組網(wǎng)方式,啟動自動路由功能，當(dāng)某個路由節(jié)點出現(xiàn)故障時，可以自動選擇新的路由；二是后備電源策略:當(dāng)斷電時啟動后備電源，并進行斷電報警；三是斷點續(xù)傳:當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，在檢測節(jié)點進行數(shù)據(jù)緩存，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，進行數(shù)據(jù)續(xù)傳。下圖是無線傳感節(jié)點結(jié)構(gòu)圖，從結(jié)構(gòu)上看，一個傳感器節(jié)點可以分成四個部分，分別是:傳感單元，由傳感器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成；處理單元，包括CPU和存儲器；通信單元，由無線通信模塊組成；電源模塊，為其它部分提供電源。處理單元對信息進行處理，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)將所感知信息傳送到接入網(wǎng)關(guān)，最終到達用戶終端。本系統(tǒng)中所應(yīng)用的傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)，如圖7所示，但是不同的環(huán)境也為傳感器應(yīng)用也帶了一些新的問題，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，曲房內(nèi)的環(huán)境溫度可以在O 60°C范圍內(nèi)，環(huán)境濕度可達0 100%;高溫高濕 并且略帶酸性的環(huán)境，所以設(shè)備必須保證IP68的防護級別，為適應(yīng)曲房環(huán)境，在傳感器研發(fā)和應(yīng)用過程中做以下處理:
1、高濕條件下，濕度傳感器容易出現(xiàn)凝露現(xiàn)象，導(dǎo)致濕度的測量值偏高，市面上一般濕度傳感器的準確測量范圍是10% -90%。這嚴重影響了溫濕度參數(shù)測量的準確性，針對這種情況，本系統(tǒng)中采用的是經(jīng)過工程優(yōu)化處理后的傳感器，測量范圍達到0% -100% ；2、由于不同曲藥的溫度差異很大，有時最上層曲塊和最下層曲塊溫差可達十幾度，所以，一間曲房至少要測量2個點的溫度，一般測量最上層曲藥和最下層曲藥曲心或曲面溫度；3、根據(jù)曲藥的尺寸，溫度探針的長度需要在15cm左右，并采用食品級不銹鋼外殼，以滿足測量時不帶給曲藥污染；精度要求在0.5°C以內(nèi)；實時在線測量，測量周期為30分鐘-1小時，也可由工作人員依據(jù)具體需要設(shè)定。傳感器是獲取信息的關(guān)鍵器件，是物聯(lián)網(wǎng)中不可或缺的信息采集手段。因此，傳感器的特性直接影響信息采集的品質(zhì)。本系統(tǒng)中，對傳感器的這些特定處理，有利于實現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)的準確采集，避免了人工采集過程中由于不能準確把握測量時間和測量位置導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不準確和不穩(wěn)定問題。經(jīng)濟效益和社會效益:安裝無線測溫系統(tǒng)之后，不再需要巡檢工人直接到高溫高濕的曲房中記錄溫度值了，因此，減少了工人數(shù)量，減輕了工人的勞動強度，改善了工人的勞動環(huán)境。曲藥測溫實現(xiàn)了自動測量和實時在線傳輸，提高了數(shù)據(jù)的準確性、及時性，軟件系統(tǒng)提供了報警以及分析決策，提高了酒廠的制曲管理和曲藥取優(yōu)率。節(jié)省人工，提高取優(yōu)率，經(jīng)濟效益顯著 提高。
權(quán)利要求
1.一種用于白酒制曲工藝的曲房集中顯示、傳輸與管理裝置，包括微控制器、無線測溫儀裝置和電路，其特征在于:所述無線測溫儀裝置由無線測溫儀、無線集中器、ZigBee無線路由器、ZigBee無線網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器組成； 所述微控制器通過電路分別與ZIGBEE模塊、433M模塊、電源模塊、斷電報警電路模塊、輔助電路模塊、顯示模塊相連接； 所述電路上設(shè)置有RS-232接口、RS-485接口、調(diào)試串口、模擬接口和數(shù)字接口 ；所述電源模塊和斷電報警電路模塊之 間的電路上設(shè)置有按鍵和指示燈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于白酒制曲工藝的曲房集中顯示、傳輸與管理裝置，包括微控制器、無線測溫儀裝置和電路，無線測溫儀裝置由無線測溫儀、無線集中器、ZigBee無線路由器、ZigBee無線網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器組成；微控制器通過電路分別與ZIGBEE模塊、433M模塊、電源模塊、斷電報警電路模塊、輔助電路模塊、顯示模塊相連接。電路上設(shè)置有RS-232接口、RS-485接口、調(diào)試串口、模擬接口和數(shù)字接口；電源模塊和斷電報警電路模塊之間的電路上設(shè)置有按鍵和指示燈。本發(fā)明功能完備，可以為曲房中制曲工藝的精細化培育提供全面、準確的環(huán)境信息，從而有效地提高了質(zhì)量和產(chǎn)量，指示燈和按鍵的設(shè)計使得本裝置有很強的針對性和實用性。
文檔編號G08C17/02GK103246249SQ20131009154
公開日2013年8月14日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者周慶伍, 劉洪濤, 李安軍, 姚倫, 何宏魁 申請人:安徽古井貢酒股份有限公司, 北京旗碩基業(yè)科技有限責(zé)任公司