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(guó)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(jì)、濕度計(jì)等裝置，依靠人工實(shí)地讀取的方式獲得環(huán)境信息，監(jiān)測(cè)的環(huán)境參數(shù)少，獲得的信息量小，且測(cè)量裝置的落后和人工讀取的誤差使得獲取的信息準(zhǔn)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(duì)于多種必要環(huán)境信息的精確化采集更是有著強(qiáng)烈而迫切的需求。當(dāng)前在酒業(yè)的信息化領(lǐng)域，對(duì)于曲房環(huán)境監(jiān)測(cè)的理論研究并不多，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化并進(jìn)入市場(chǎng)的更是寥寥無(wú)幾。據(jù)調(diào)研，市場(chǎng)上的曲房環(huán)境監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。該產(chǎn)品的缺點(diǎn)在于布線成本高，且設(shè)備安置后無(wú)法移動(dòng)，極大的影響工人作業(yè)。第二種:借助GPRS/3G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，這是一種較為理想的遠(yuǎn)程傳輸方案，部署成本低，使用方便。但是對(duì)于酒業(yè)來(lái)說(shuō)，對(duì)于數(shù)據(jù)是有嚴(yán)格的保密要求，而GPRS/3G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法很好的做到這一點(diǎn)。因此，市場(chǎng)上急需一種能夠全面考慮釀酒環(huán)境監(jiān)測(cè)需求，并能夠適應(yīng)曲房的特殊環(huán)境，功能完備，實(shí)用性強(qiáng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)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(wú)線測(cè)溫儀裝置和電路，無(wú)線測(cè)溫儀裝置由無(wú)線測(cè)溫儀、無(wú)線集中器、ZigBee無(wú)線路由器、ZigBee無(wú)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(bào)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(bào)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(xì)化培育提供全面、準(zhǔn)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(jì)以及專門針對(duì)曲房環(huán)境的供電模式和外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得本裝置有很強(qiáng)的針對(duì)性和實(shí)用性。



下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)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(wú)線通訊模塊電路圖。圖4為433MHZ模塊電路圖。圖5為斷電報(bào)警模塊的電路圖。圖6為無(wú)線測(cè)溫儀裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖7為無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式如圖1-圖6所示，本發(fā)明主要包括微控制器、無(wú)線測(cè)溫儀裝置和電路。無(wú)線測(cè)溫儀裝置由無(wú)線測(cè)溫儀1、無(wú)線集中器2、ZigBee無(wú)線路由器3、ZigBee無(wú)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(bào)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(bào)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(wú)線測(cè)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(shí)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(dòng)與路由連接。無(wú)線通訊模塊電路如圖3所示。節(jié)點(diǎn)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(duì)，使得傳感器的數(shù)據(jù)只會(huì)傳遞到與之配對(duì)的集中器上。433MHZ模塊電路圖，如圖4所示。斷電報(bào)警功能:當(dāng)220VAC斷開時(shí)，超級(jí)電容C4給整個(gè)系統(tǒng)供電，由于VDD5變?yōu)?，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并把報(bào)警信號(hào)上傳到上位機(jī)上。斷電報(bào)警電路圖，如圖5所示。圖6為無(wú)線測(cè)溫儀裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖。無(wú)線測(cè)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(lái)，并且把數(shù)據(jù)通過433M模塊(無(wú)線通訊模塊)發(fā)送到集中器。433MHz發(fā)送頻段，分為256個(gè)信道，通訊距離為50米左右。無(wú)線測(cè)溫儀采用鋰電池供電，雙重密封條防潮。無(wú)線集中器采用雙無(wú)線模塊通訊，與無(wú)線測(cè)溫儀通訊采用433M模塊，分為256個(gè)信道；與服務(wù)器平臺(tái)通訊采用2.4GHz無(wú)線通訊模塊，分為16個(gè)無(wú)線信道，通訊距離為100米 200米。433M模塊接收若干個(gè)433MHz相同信道上的無(wú)線測(cè)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(diǎn)陣液晶屏顯示出這些節(jié)點(diǎn)的溫度值。集中器通過2.4GHz無(wú)線ZigBee模塊把接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到服務(wù)器平臺(tái)。ZigBee無(wú)線路由器接力傳輸無(wú)線集中器發(fā)送過來(lái)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(hù)型外殼。ZigBee無(wú)線網(wǎng)關(guān)接收Z(yǔ)igBee路由器或者無(wú)線集中器發(fā)送過來(lái)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(chǔ)數(shù)據(jù)、分析和顯示數(shù)據(jù)。整個(gè)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(wú)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(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用蜂窩布局方式進(jìn)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(shí)現(xiàn)數(shù)十萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度測(cè)量，并降低了無(wú)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(wú)線通信技術(shù)，在實(shí)際的安裝過程中，考慮到待檢測(cè)點(diǎn)與基站的距離不同可以采用不同的布點(diǎn)方案。如果待監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基站距離在有效傳輸距離內(nèi)，則可以將信號(hào)直接傳輸?shù)交?；如果待監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基站距離超出ZigBee信號(hào)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(gè)節(jié)點(diǎn)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(tái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。在實(shí)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(lái)指示系統(tǒng)工作狀態(tài)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一定的測(cè)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(gè)頻段，分別是2.4GHz的公共通用頻段、歐洲的868MHz頻段和美國(guó)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(lán)牙相比，ZigBee更簡(jiǎn)單、速率更慢、功率及費(fèi)用也更低。ZigBee技術(shù)主要包括以下特點(diǎn):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(lái)說(shuō)兩節(jié)普通5號(hào)干電池可使用6個(gè)月以上。2, ZigBee協(xié)議棧設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，其研發(fā)和生產(chǎn)成本較低。3、時(shí)延短。ZigBee針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。4、可靠性高。采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突；節(jié)點(diǎn)模塊之間具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中通過自動(dòng)路由的方式進(jìn)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(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個(gè)設(shè)備，即每個(gè)ZigBee設(shè)備可以與另外254臺(tái)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(shí)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(jìn)的2.4GHz的ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)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(dòng)自動(dòng)路由功能，當(dāng)某個(gè)路由節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，可以自動(dòng)選擇新的路由；二是后備電源策略:當(dāng)斷電時(shí)啟動(dòng)后備電源，并進(jìn)行斷電報(bào)警；三是斷點(diǎn)續(xù)傳:當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，在檢測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)續(xù)傳。下圖是無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖，從結(jié)構(gòu)上看，一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)可以分成四個(gè)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(chǔ)器；通信單元，由無(wú)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(duì)信息進(jìn)行處理，并通過無(wú)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(dá)用戶終端。本系統(tǒng)中所應(yīng)用的傳感器節(jié)點(diǎn)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(chǎng)調(diào)查，曲房?jī)?nèi)的環(huán)境溫度可以在O 60°C范圍內(nèi)，環(huán)境濕度可達(dá)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(hù)級(jí)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(cè)量值偏高，市面上一般濕度傳感器的準(zhǔn)確測(cè)量范圍是10% -90%。這嚴(yán)重影響了溫濕度參數(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確性，針對(duì)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(cè)量范圍達(dá)到0% -100% ；2、由于不同曲藥的溫度差異很大，有時(shí)最上層曲塊和最下層曲塊溫差可達(dá)十幾度，所以，一間曲房至少要測(cè)量2個(gè)點(diǎn)的溫度，一般測(cè)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(zhǎng)度需要在15cm左右，并采用食品級(jí)不銹鋼外殼，以滿足測(cè)量時(shí)不帶給曲藥污染；精度要求在0.5°C以內(nèi)；實(shí)時(shí)在線測(cè)量，測(cè)量周期為30分鐘-1小時(shí)，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(duì)傳感器的這些特定處理，有利于實(shí)現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集，避免了人工采集過程中由于不能準(zhǔn)確把握測(cè)量時(shí)間和測(cè)量位置導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確和不穩(wěn)定問題。經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益:安裝無(wú)線測(cè)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(dòng)強(qiáng)度，改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境。曲藥測(cè)溫實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)量和實(shí)時(shí)在線傳輸，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、及時(shí)性，軟件系統(tǒng)提供了報(bào)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(jì)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(wú)線測(cè)溫儀裝置和電路，其特征在于:所述無(wú)線測(cè)溫儀裝置由無(wú)線測(cè)溫儀、無(wú)線集中器、ZigBee無(wú)線路由器、ZigBee無(wú)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(bào)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(bào)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(wú)線測(cè)溫儀裝置和電路，無(wú)線測(cè)溫儀裝置由無(wú)線測(cè)溫儀、無(wú)線集中器、ZigBee無(wú)線路由器、ZigBee無(wú)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(bào)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(bào)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(xì)化培育提供全面、準(zhǔn)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(jì)使得本裝置有很強(qiáng)的針對(duì)性和實(shí)用性。
文檔編號(hào)G08C17/02GK103246249SQ20131009154
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)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(qǐng)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