CN105467938A - 基于无线网络的啤酒发酵罐监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线网络的啤酒发酵罐监控方法，包括步骤一，建立通讯连接：安装在啤酒发酵现场的多个数据采集与处理装置通过GPRS网络与布设在远程监控中心的监控主机建立无线通讯连接；步骤二，参数检测；步骤三，现场数据采集与处理；步骤四，数据无线远程发送；步骤五，数据远程处理及显示；步骤六，控制命令远程传输及故障报警；步骤七，控制命令执行，气体流量和液体流量调节。本发明通过GPRS无线网络对啤酒发酵罐进行自动监控，数据传输速度快，控制精度高，保证了啤酒发酵工艺的正确执行，有效解决了现有有线监控方法维护成本高、系统可扩展性和移动性能差等问题。

Description

基于无线网络的啤酒发酵罐监控方法

技术领域

本发明涉及一种监控方法，尤其是涉及一种基于无线网络的啤酒发酵罐监控方法。

背景技术

啤酒生产是一个利用生物加工进行生产的过程，生产周期长，过程参数分散性大，传统操作方式难以保证产品的质量。近年来，国外的各大啤酒生产厂家纷纷进军中国市场，凭借技术优势与国内的啤酒生产厂家争夺市场份额。国内的啤酒行业迫切要求进行技术改造，提高生产率，保证产品质量，以确保在激烈的市场竞争中立于不败之地。

啤酒的发酵过程是一个微生物代谢过程。它通过多种酵母的多种酶解作用，将可发酵的糖类转化为酒精和CO₂,以及其他一些影响质量和口味的代谢物。在发酵期间，工艺上主要控制的变量是温度和时间。啤酒发酵对象具有时变性、时滞性及其不确定性，而且每个发酵罐都存在个体的差异，在不同的工艺条件下，不同的发酵菌种下，对象特性也不尽相同。因此很难找到或建立某一确切的数学模型来进行模拟和预测控制。我国部分啤酒生产厂家目前仍然采用安装常规仪表进行控制的方法，人工监控各种参数，人为因素较多。这种控制方式很难保证生产工艺的正确执行，导致啤酒质量不稳定，波动性大且不利于扩大再生产规模。还有部分厂家采用工控机加PLC的有线监控方法，存在有线接入维护成本高、系统可扩展性和移动性能差等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于无线网络的啤酒发酵罐监控方法，其数据传输速度快、控制精度高，通过GPRS无线网络对啤酒发酵罐进行自动监控，保证了啤酒发酵工艺的正确执行。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于无线网络的啤酒发酵罐监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，建立通讯连接：安装在啤酒发酵现场的多个数据采集与处理装置通过GPRS网络与布设在远程监控中心的监控主机建立无线通讯连接；

步骤二，参数检测：采用若干温度传感器检测啤酒发酵罐的温度，以获得温度信号；采用CO₂浓度传感器检测所述啤酒发酵罐中的CO₂的气体浓度，以获得气体浓度信号；采用气体流量传感器检测安装在所述啤酒发酵罐顶部的排气管中的气体流量，以获得气体流量信号；采用液体流量传感器检测用于调节所述啤酒发酵罐温度的冷媒的流量，以获得液体流量信号；采用微生物传感器检测啤酒发酵罐内的酿酒酵母菌的浓度，以获得酵母菌浓度信号；所述啤酒发酵罐外部的上中下三段各安装有一圈冷却套，所述冷媒存放在所述冷却套中，所述排气管上安装有用于排放所述CO₂的气体流量控制阀，所述冷却套上冷媒入口处安装有液体流量控制阀，所述温度传感器布设在所述冷却套上，所述CO₂浓度传感器和微生物传感器均安装在所述啤酒发酵罐内，所述气体流量传感器安装在所述排气管上，所述液体流量传感器安装在所述冷却套上；

步骤三，现场数据采集与处理：采用所述数据采集与处理装置对所述温度信号、气体浓度信号、气体流量信号、液体流量信号和酵母菌浓度信号进行采集和处理；所述数据采集与处理装置包括微处理器、多路信号转换板、数据采集卡、EEPROM存储器；所述温度传感器、CO₂浓度传感器、气体流量传感器、液体流量传感器和微生物传感器均与所述多路信号转换板相接，所述多路信号转换板、数据采集卡和微处理器依序相接，所述数据采集卡和EEPROM存储器均与所述微处理器相接，所述数据采集与处理装置的采集与处理过程如下：

所述多路信号转换板对所述温度信号、气体浓度信号、气体流量信号、液体流量信号和酵母菌浓度信号依次进行隔离、放大、和滤波处理，然后将处理后的数据传输给所述数据采集卡，所述数据采集卡将接收到的数据依次进行模数转换和电平转换处理，然后将处理后得到的与所述微处理器匹配的数字信号传输给所述微处理器；所述微处理器将接收到的数据一方面存储到所述EEPROM中，另一方面进行压缩打包，做好发送准备；

步骤四，数据无线远程发送：多个所述数据采集与处理装置中的微处理器分别将压缩打包后的数据通过GPRS无线收发模块发送给信号汇集器，所述信号汇集器再将接收到的数据通过GPRS网络传输到所述监控主机；多个所述微处理器与多个所述GPRS无线收发模块分别相接，多个所述GPRS无线收发模块均与所述信号汇集器相接，所述信号汇集器与所述监控主机通过所述GPRS网络无线连接；

步骤五，数据远程处理及显示：所述监控主机一方面通过与其相接的显示器将所接收到的数据实时显示出来，另一方面对所述接受到的数据进行比较，判断，然后得出相应控制命令；

步骤六，控制命令远程传输及故障报警：若所述温度信号和气体浓度信号与预先给定的数据不相等，则所述监控主机通过GPRS网络、信号汇集器和GPRS无线收发模块向所述微处理器发出“自动调节”控制命令；若所述温度信号、气体浓度信号、气体流量信号、液体流量信号和酵母菌浓度信号任一超出相应信号阈值，则监控主机驱动与其相接的报警装置发出报警信号；

步骤七，控制命令执行，气体流量和液体流量调节：所述微处理器将接收到的所述“自动调节”控制命令发送给布设在所述啤酒发酵罐旁的控制器，所述控制器分别对所述液体流量控制阀和气体流量控制阀进行自动调节，直到所述温度和气体浓度与给定数据相等；所述控制器与所述微处理器相接，所述液体流量控制阀和气体流量控制阀均与所述控制器相接。

上述基于无线网络的啤酒发酵罐监控方法，其特征是：所述GPRS无线收发模块为H7118CGPRSDTU。

上述基于无线网络的啤酒发酵罐监控方法，其特征是：所述信号阈值和预先给定数据均存储在与所述监控主机相接的数据服务器中。

本发明与现有技术相比具有以下优点：通过GPRS无线网络对啤酒发酵罐进行自动监控，数据传输速度快，控制精度高，保证了啤酒发酵工艺的正确执行，有效解决了现有有线监控方法维护成本高、系统可扩展性和移动性能差等问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括以下步骤：

步骤一，建立通讯连接：安装在啤酒发酵现场的多个数据采集与处理装置通过GPRS网络与布设在远程监控中心的监控主机建立无线通讯连接；

步骤二，参数检测：采用若干温度传感器检测啤酒发酵罐的温度，以获得温度信号；采用CO₂浓度传感器检测所述啤酒发酵罐中的CO₂的气体浓度，以获得气体浓度信号；采用气体流量传感器检测安装在所述啤酒发酵罐顶部的排气管中的气体流量，以获得气体流量信号；采用液体流量传感器检测用于调节所述啤酒发酵罐温度的冷媒的流量，以获得液体流量信号；采用微生物传感器检测啤酒发酵罐内的酿酒酵母菌的浓度，以获得酵母菌浓度信号；所述啤酒发酵罐外部的上中下三段各安装有一圈冷却套，所述冷媒存放在所述冷却套中，所述排气管上安装有用于排放所述CO₂的气体流量控制阀，所述冷却套上冷媒入口处安装有液体流量控制阀，所述温度传感器布设在所述冷却套上，所述CO₂浓度传感器和微生物传感器均安装在所述啤酒发酵罐内，所述气体流量传感器安装在所述排气管上，所述液体流量传感器安装在所述冷却套上；

步骤三，现场数据采集与处理：采用所述数据采集与处理装置对所述温度信号、气体浓度信号、气体流量信号、液体流量信号和酵母菌浓度信号进行采集和处理；所述数据采集与处理装置包括微处理器、多路信号转换板、数据采集卡、EEPROM存储器；所述温度传感器、CO₂浓度传感器、气体流量传感器、液体流量传感器和微生物传感器均与所述多路信号转换板相接，所述多路信号转换板、数据采集卡和微处理器依序相接，所述数据采集卡和EEPROM存储器均与所述微处理器相接，所述数据采集与处理装置的采集与处理过程如下：

所述多路信号转换板对所述温度信号、气体浓度信号、气体流量信号、液体流量信号和酵母菌浓度信号依次进行隔离、放大、和滤波处理，然后将处理后的数据传输给所述数据采集卡，所述数据采集卡将接收到的数据依次进行模数转换和电平转换处理，然后将处理后得到的与所述微处理器匹配的数字信号传输给所述微处理器；所述微处理器将接收到的数据一方面存储到所述EEPROM中，另一方面进行压缩打包，做好发送准备；

步骤四，数据无线远程发送：多个所述数据采集与处理装置中的微处理器分别将压缩打包后的数据通过GPRS无线收发模块发送给信号汇集器，所述信号汇集器再将接收到的数据通过GPRS网络传输到所述监控主机；多个所述微处理器与多个所述GPRS无线收发模块分别相接，多个所述GPRS无线收发模块均与所述信号汇集器相接，所述信号汇集器与所述监控主机通过所述GPRS网络无线连接；

步骤五，数据远程处理及显示：所述监控主机一方面通过与其相接的显示器将所接收到的数据实时显示出来，另一方面对所述接受到的数据进行比较，判断，然后得出相应控制命令；

步骤六，控制命令远程传输及故障报警：若所述温度信号和气体浓度信号与预先给定的数据不相等，则所述监控主机通过GPRS网络、信号汇集器和GPRS无线收发模块向所述微处理器发出“自动调节”控制命令；若所述温度信号、气体浓度信号、气体流量信号、液体流量信号和酵母菌浓度信号任一超出相应信号阈值，则监控主机驱动与其相接的报警装置发出报警信号；

步骤七，控制命令执行，气体流量和液体流量调节：所述微处理器将接收到的所述“自动调节”控制命令发送给布设在所述啤酒发酵罐旁的控制器，所述控制器分别对所述液体流量控制阀和气体流量控制阀进行自动调节，直到所述温度和气体浓度与给定数据相等；所述控制器与所述微处理器相接，所述液体流量控制阀和气体流量控制阀均与所述控制器相接。

本实施例中，所述GPRS无线收发模块为H7118CGPRSDTU。

本实施例中，所述信号阈值和预先给定数据均存储在与所述监控主机相接的数据服务器中。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于无线网络的啤酒发酵罐监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，建立通讯连接：安装在啤酒发酵现场的多个数据采集与处理装置通过GPRS网络与布设在远程监控中心的监控主机建立无线通讯连接；

步骤二，参数检测：采用若干温度传感器检测啤酒发酵罐的温度，以获得温度信号；采用CO₂浓度传感器检测所述啤酒发酵罐中的CO₂的气体浓度，以获得气体浓度信号；采用气体流量传感器检测安装在所述啤酒发酵罐顶部的排气管中的气体流量，以获得气体流量信号；采用液体流量传感器检测用于调节所述啤酒发酵罐温度的冷媒的流量，以获得液体流量信号；采用微生物传感器检测啤酒发酵罐内的酿酒酵母菌的浓度，以获得酵母菌浓度信号；所述啤酒发酵罐外部的上中下三段各安装有一圈冷却套，所述冷媒存放在所述冷却套中，所述排气管上安装有用于排放所述CO₂的气体流量控制阀，所述冷却套上冷媒入口处安装有液体流量控制阀，所述温度传感器布设在所述冷却套上，所述CO₂浓度传感器和微生物传感器均安装在所述啤酒发酵罐内，所述气体流量传感器安装在所述排气管上，所述液体流量传感器安装在所述冷却套上；

步骤三，现场数据采集与处理：采用所述数据采集与处理装置对所述温度信号、气体浓度信号、气体流量信号、液体流量信号和酵母菌浓度信号进行采集和处理；所述数据采集与处理装置包括微处理器、多路信号转换板、数据采集卡、EEPROM存储器；所述温度传感器、CO₂浓度传感器、气体流量传感器、液体流量传感器和微生物传感器均与所述多路信号转换板相接，所述多路信号转换板、数据采集卡和微处理器依序相接，所述数据采集卡和EEPROM存储器均与所述微处理器相接，所述数据采集与处理装置的采集与处理过程如下：

所述多路信号转换板对所述温度信号、气体浓度信号、气体流量信号、液体流量信号和酵母菌浓度信号依次进行隔离、放大、和滤波处理，然后将处理后的数据传输给所述数据采集卡，所述数据采集卡将接收到的数据依次进行模数转换和电平转换处理，然后将处理后得到的与所述微处理器匹配的数字信号传输给所述微处理器；所述微处理器将接收到的数据一方面存储到所述EEPROM中，另一方面进行压缩打包，做好发送准备；

步骤四，数据无线远程发送：多个所述数据采集与处理装置中的微处理器分别将压缩打包后的数据通过GPRS无线收发模块发送给信号汇集器，所述信号汇集器再将接收到的数据通过GPRS网络传输到所述监控主机；多个所述微处理器与多个所述GPRS无线收发模块分别相接，多个所述GPRS无线收发模块均与所述信号汇集器相接，所述信号汇集器与所述监控主机通过所述GPRS网络无线连接；

步骤五，数据远程处理及显示：所述监控主机一方面通过与其相接的显示器将所接收到的数据实时显示出来，另一方面对所述接受到的数据进行比较，判断，然后得出相应控制命令；

步骤六，控制命令远程传输及故障报警：若所述温度信号和气体浓度信号与预先给定的数据不相等，则所述监控主机通过GPRS网络、信号汇集器和GPRS无线收发模块向所述微处理器发出“自动调节”控制命令；若所述温度信号、气体浓度信号、气体流量信号、液体流量信号和酵母菌浓度信号任一超出相应信号阈值，则监控主机驱动与其相接的报警装置发出报警信号；

步骤七，控制命令执行，气体流量和液体流量调节：所述微处理器将接收到的所述“自动调节”控制命令发送给布设在所述啤酒发酵罐旁的控制器，所述控制器分别对所述液体流量控制阀和气体流量控制阀进行自动调节，直到所述温度和气体浓度与给定数据相等；所述控制器与所述微处理器相接，所述液体流量控制阀和气体流量控制阀均与所述控制器相接。

2.按照权利要求1所述的基于无线网络的啤酒发酵罐监控方法，其特征在于：所述GPRS无线收发模块为H7118CGPRSDTU。

3.按照权利要求1或2所述的基于无线网络的啤酒发酵罐监控方法，其特征在于：所述信号阈值和预先给定数据均存储在与所述监控主机相接的数据服务器中。