CN103424206A - 白酒窖池发酵温度无线监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种白酒窖池发酵温度无线监测系统及方法，属于白酒窖池发酵温度监测领域。该监测系统包括上位机、LED显示屏和至少一个汇聚节点，一个窖池车间中的窖池分为一个组，一个组设有一个汇聚节点和与组内窖池数对应的测温节点，组内所有测温节点均无线连接该组的汇聚节点，上位机按组号通过汇聚节点依次读取各组测温节点的检测数据，并对读取完的组进行睡眠操作，等待下一次读取，最后上位机对读取的所有数据进行处理、存储，并通过LED显示屏将监测信息发布。本发明实现了白酒窖池发酵温度的全程无线自动监控，运行成本低，监测精度高。

Description

白酒窖池发酵温度无线监测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种温度监测系统，尤其涉及一种白酒窖池发酵温度监测系统及其方法，属于白酒窖池发酵温度监测领域。

背景技术

温度对于现代白酒固态发酵起着重要作用，在酒醅大曲的发酵过程中，一般遵循着“前缓，中挺，后缓落”的温度变化曲线。窖池中合适的温度是酿酒有益微生物生长的必要条件，同时微生物的生长代谢也影响着温度的变化。因此探明各个阶段温度的变化情况，对于大曲的生产控制、提高白酒质量有着重要的意义。

温度与各个窖池发酵产出的酒的品质和产量的科学关系需要通过大量数据进行积累验证，目前具备此类功能的系统还是市场空白，酿酒师们还是需根据自己的经验对酒的酿造进行指导，效率不高。

目前，在我国大部分白酒厂中，通常依靠人工实地测量的方式获得窖池内的温度信息，工作人员手持铂电阻温度计深入窖池内读取温度数据，除了仪表装置的落后和人工读取的误差，工人每次将仪表插入窖池的深度、角度的不同也会带来数据的不准确性，使记录的温度数值科学参考意义大大降低，并且会耗费大量劳动力，而且经常性地剥开窖池封泥测量会造成窖池漏气和杂菌感染，从而影响窖池出酒的品质和产量。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种白酒窖池发酵温度无线监测系统及其监测方法，以提高监测准确性和监测效率。

该白酒窖池发酵温度无线监测系统包括上位机、显示设备和至少一个汇聚节点，每个汇聚节点均无线连接至少一个测温节点，每个测温节点对应采集一个窖池内的温度信号，所有汇聚节点均与上位机连接，上位机连接显示设备。

进一步地，所述测温节点包括温度传感器、无线模块、微处理器、信号调理放大电路、电源电路和LCD屏，其中：温度传感器通过信号调理放大电路连接微处理器；微处理器通过LCD屏显示数据，并通过无线模块将数据发送给相应的汇聚节点。

进一步地，所述显示设备采用LED显示屏幕。

进一步地，所述电源电路中采用锂亚电池供电，并采用可关断的LDO进行电源管理。

基于上述白酒窖池发酵温度无线监测系统的监测方法包括如下步骤：

步骤1：对所有窖池进行分组，将一个窖池车间中的窖池分为一个组，一个组包括一个汇聚节点和与组内窖池数对应数量的测温节点，组内的汇聚节点和测温节点使用同一频段；

步骤2：在上位机中对各组以及每组内的测温节点进行编号，并在所有测温节点内进行相应编号；

步骤3：上位机根据组号，依次读取各组测温节点的检测数据，每读取完一组测温节点的检测数据后，控制该组测温节点进行睡眠操作，并记录睡眠时间，同时进行下一组测温节点检测数据的读取；

步骤4：当读取完所有组的测温节点的检测数据后，等待第一组测温节点被唤醒，然后循环至步骤3。

技术效果：

1、实现了白酒窖池发酵温度的全程数据无线自动采集和监控，避免了人工测温准确度低、易污染、操作不便等问题，有效提高了监测效率。

2、系统架构简单，采用超低功耗设计，大大增加了电池寿命，运行成本低，无线监测模式更利于系统维护。

3、系统可根据监测的大量历史温度信息，形成专家理论库，从而更便于指导发酵的原料配比，以达到控制酒的品质和产量的目的。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图。

图2为测温节点与汇聚节点的结构框图。

图3为测温节点的电源控制原理图。

图4为汇聚节点的通信流程图。

图5为测温节点的工作程序流程图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

本发明白酒窖池发酵温度无线监测系统的结构如图1所示，包括上位机、显示设备和至少一个汇聚节点，每个汇聚节点均无线连接至少一个测温节点，每个测温节点对应采集一个窖池内的温度信号，所有汇聚节点均与上位机连接，上位机连接显示设备。

测温节点和汇聚节点的结构如图2所示，测温节点包括温度传感器、无线模块、微处理器、信号调理放大电路、电源电路和LCD屏，其中：温度传感器通过信号调理放大电路连接微处理器，微处理器通过LCD屏显示数据，并通过无线模块将数据发送给相应的汇聚节点，电源电路采用高能量锂亚电池供电，并封有用于防潮的双重密封条，电源电路中采用如图3所示的可关断LDO进行电源管理（微处理器直接供电，无线传输和传感器部分采用LDO供电），以达到良好的低功耗效果，微处理器采用STM8L152单片机，其具有多种电源管理模式且待机功耗低，这里采用低功耗待机HALT模式，并采用周期性休眠和唤醒方式节省能量开销，温度传感器采用PT100，无线模块采用SI4432连接微处理器的SPI口。汇聚节点包括微处理器、无线模块、电源、高速光电隔离模块和485通信模块，其中：微处理器也采用STM8L152单片机，无线模块也采用SI4432与测温节点的无线通信协议匹配，电源采用220V交流供电，220V交流电经A/D电压转换分为两路隔离3.3V电压，一路供给无线模块和微处理器，另一路供给485通信模块，微处理器通过高速光隔模块和485通信模块（485总线）连接上位机。每个窖池车间布设一个汇聚节点，窖池车间中的每个窖池内设置一个测温节点，一个车间中的所有测温节点均无线连接该车间的汇聚节点，一个车间作为一个组，组内使用同一频段，利用TDMA（时分复用）机制避免冲突，组间根据跳频机制，使相邻的两组节点工作在不同频段，互不干扰。上位机（服务器）通过串行RS232口连接大型LED显示屏，实时显示出监测的温度信息，上位机同时接入网络，远程用户可通过TCP/IP协议访问，以获取相关监测信息。

上位机服务器软件采用BS架构，存储数据、分析和显示数据，软件采用LABVIEW设计，基于LABVIEW编写的上位机程序包括485总线通信和操作界面两部分，其中485通信部分为了防止串口通信过程中丢失数据，软件上加了简单的握手协议。汇聚节点每发送一个数据包给上位机时，上位机都会向汇聚节点发送应答信号，主要协议指令包括测温节点温度预读、读取、睡眠等，收到数据验证无误后存入SQL数据库。LABVIEW调用仪器I/O中VISA驱动下的子VI进行串口通信，调用LABSQL FUNCTION的子VI与数据库连接。操作界面按照车间划分区域，显示实时数据、历史曲线或参数对比。软件具备查看窖池历史温度数据、实时数据、挺温时间、升温速率，以及人工输入产量和品质等功能。

汇聚节点的通信流程和测温节点的工作程序流程分别如图4和图5所示。本系统的监测方法主要步骤如下：

步骤1：对所有窖池进行分组，将一个窖池车间中的窖池分为一个组，一个组包括一个汇聚节点和与组内窖池数对应数量的测温节点，组内的汇聚节点和测温节点使用同一频段；

步骤2：在上位机中对各组以及每组内的测温节点进行编号，并在所有测温节点内进行相应编号；

步骤3：上位机根据组号，依次读取各组测温节点的检测数据，每读取完一组测温节点的检测数据后，控制该组测温节点进行睡眠操作，并记录睡眠时间，同时进行下一组测温节点检测数据的读取；

步骤4：当读取完所有组的测温节点的检测数据后，等待第一组测温节点被唤醒，然后循环至步骤3。

具体地，本系统监测具体过程如下：

上位机软件根据用户设定的读取时间T进行读取操作，上位机通过485总线发送读取第一组组内节点的命令，第一组的汇聚节点收到信号后，通过SI4432模块发送出读取温度广播无线命令，第一组组内各测温节点接受到无线广播命令后，根据自定协议，解析功能码，打开AD外设，读取PT100的AD值，转化成相应的温度值然后关闭AD以节省电源消耗，汇聚节点接着发送查询返回温度无线命令，组内各测温节点接受到无线查询命令后，发送相关数据反馈相应的温度信息。当汇聚节点得到所有组内温度信息后，通过485总线将数据上传到上位机服务器，上位机将数据存储，同时发出睡眠指令，指定该组节点进行睡眠操作，指令经过485到达汇聚节点，汇聚节点控制SI4432发送睡眠指令，相应组内节点收到睡眠指令后，根据相应的睡眠时间T进行睡眠操作，达到低功耗的作用，此时上位机服务器继续下一组的数据查询。当上位机将全部组数据读完后，等待用户设定的睡眠时间T后，重新进行上述操作。

Claims (5)

1.一种白酒窖池发酵温度无线监测系统，其特征在于：包括上位机、显示设备和至少一个汇聚节点，每个汇聚节点均无线连接至少一个测温节点，每个测温节点对应采集一个窖池内的温度信号，所有汇聚节点均与上位机连接，上位机连接显示设备。

2.根据权利要求1所述的白酒窖池发酵温度无线监测系统，其特征在于：所述测温节点包括温度传感器、无线模块、微处理器、信号调理放大电路、电源电路和LCD屏，其中：温度传感器通过信号调理放大电路连接微处理器；微处理器通过LCD屏显示数据，并通过无线模块将数据发送给相应的汇聚节点。

3.根据权利要求1所述的白酒窖池发酵温度无线监测系统，其特征在于：所述显示设备采用LED显示屏幕。

4.根据权利要求2所述的白酒窖池发酵温度无线监测系统，其特征在于：所述电源电路中采用锂亚电池供电，并采用可关断的LDO进行电源管理。

5.一种基于权利要求1所述的白酒窖池发酵温度无线监测系统的监测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：对所有窖池进行分组，将一个窖池车间中的窖池分为一个组，一个组包括一个汇聚节点和与组内窖池数对应数量的测温节点，组内的汇聚节点和测温节点使用同一频段；

步骤2：在上位机中对各组以及每组内的测温节点进行编号，并在所有测温节点内进行相应编号；

步骤3：上位机根据组号，依次读取各组测温节点的检测数据，每读取完一组测温节点的检测数据后，控制该组测温节点进行睡眠操作，并记录睡眠时间，同时进行下一组测温节点检测数据的读取；

步骤4：当读取完所有组的测温节点的检测数据后，等待第一组测温节点被唤醒，然后循环至步骤3。

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