CN105652917A - 一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法，包括以下步骤：第一步：打开上位机及多个无人机；第二步：输入温度预设范围值，所需输入的数值包括最小温度值和最大温度值；第三步：上位机监视，多个无人机巡航，无人机巡航过程中，通过红外测温模块检测温度，并通过无人机内微处理器对所测得的温度值与预设范围值进行比较；第四步：当所有无人机所测得的温度值均在预设范围值内，则进行第三步操作，否则进行第五步；第五步：对所测温度异常的无人机均采用异常处理方法后进行第三步操作。本发明能够按照预设温度范围对冷藏库进行温度控制，并在温度异常时发出报警。

Description

一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法

【技术领域】

本发明涉及冷藏库内温度控制方法的技术领域，特别是一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法的技术领域。

【背景技术】

冷藏库是利用降温设施创造适宜的湿度和低温条件的仓库引，又称冷库，是加工、贮存农畜产品的场所。从上世纪70年代起，各地冷藏库容量增长较快，至2008年底，全国冷藏库总量已突破1100万吨/次，其中畜肉类冷库容量为550万吨/次，水产冷库为262万吨/次、全国供销系统的果蔬冷库为210万吨、冷冻饮品类冷库10万吨/次。

在微处理器(MCU)技术、无线网络技术和智能传感器技术快速发展的基础上,由微处理器、传感器模块、无线通信模块组成的无线传感器网络WSN(WirelessSensorNetwork)应运而生,并得到空前的发展。各种类型的传感器子节点通过自组织方式建成网络,子节点间通过预定的协议自动协同地采集和监测各种被测物理信息,以无线通信的方式将所采集的数据传送给本地(或远端)用户。

有些应用场合,不仅需要实时采集监测被测物理信息,同时需要根据所测数据按预定算法和规则去控制被检测的设备。无线传感器网络(WSN)和自动化控制技术有机结合的远程监控系统,实现了对设备的实时监测与控制。

ZigBee是基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的有关组网、应用和安全方面的无线通信技术。ZigBee提供了一个低成本、低功耗、低复杂度、适中的数据传输速率、高容量以及短距离通信等特性的技术平台。它满足了无线传感器网络自组织、低功耗、组网协议简单等要求。可嵌入到各种设备当中,广泛应用在远程监控系统之中。具有较强的鲁棒性、高容错性和低成本等独特的优点。十分适合短距离无线组网之需要。

在冷藏库中，所储存的物品不同，所需控制的温度也不同，基本温度范围在-18℃～20℃。随着我们远洋渔业的快速发展，特别是金枪鱼围网、垂钓业的崛起，“超低温冷库”建设已有发展。为了保证金枪鱼的品质和色泽，在捕捉后需立即进行冻结加工-55℃～-60℃和-60℃的冷藏舱贮藏。

除了冷藏库内需检测的温度范围外，由于冷藏库所放置物品的不同，因而内部货架、布局也会发生改变。固定的接触式传感检测已经不再适用。现有的非接触测温中，红外测温应用较广。

非接触式红外测温也叫辐射测温，一般使用热电型或光电探测器作为检测元件。此温度测量系统比较简单，可以实现大面积的测温，也可以是被测物体上某一点的温度测量；可以是便携式，也可以是固定式，并且使用方便；它的制造工艺简单，成木较低，测温时不接触被测物体，具有响应时间短、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点，但利用红外辐射测量温度，也必然受到物体发射率、测温距离、烟尘和水蒸气等外界因素的影响，其测量误差较大。

红外测温会受到测温距离的影响，因而不能仅仅考虑将红外测温传感器安装于冷藏库内壁上。随着近年来航模的发展，小型无人机技术越来越成熟，应用于各种领域中。如授权公告号为CN204831555的中国专利公开了一种基于无人机的非接触式露天煤场测温装置，包括无人机本体，无人机本体的外壳上设置有声光报警器、用于无线感应露天煤场煤炭温度数据的红外温度传感器、用于探测无人机与煤炭间距的超声波发射探头、以及用于无线接收超声波发射探头感应的数据的超声波接收探头，无人机本体的内部设置有电子线路板；电子线路板上集成有微控制器、供电电源和与微控制器相接且与计算机无线数据传输的无线收发器，微控制器的输出端接有超声波发射电路，微控制器的输入端接有定位器和超声波接收电路；微控制器包括ARM芯片STM32F103C8T6。上述方案适用于煤场测温，对测温后也只能做报警的措施。在冷藏库中，需要对冷藏库内温度进行控制，就必须同时能控制制冷机工作。

在冷藏库的应用中,采用基于红外测温的无人机后，装置所带的ZigBee模块的位置会发生改变，必须设法确定位置信息,只有结合位置信息,所获取的温度数据才有实际应用价值。因而，需要一种冷藏库内的温度控制方法。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法，能够按照预设温度范围对冷藏库进行温度控制，并在温度异常时发出报警。

为实现上述目的，本发明提出了一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法，包括以下步骤：

第一步：打开上位机及多个无人机；

第二步：输入温度预设范围值，所需输入的数值包括最小温度值和最大温度值；

第三步：上位机监视，多个无人机巡航，无人机巡航过程中，通过红外测温模块检测温度，并通过无人机内微处理器对所测得的温度值与预设范围值进行比较；

第四步：当所有无人机所测得的温度值均在预设范围值内，则进行第三步操作，否则进行第五步；

第五步：对所测温度异常的无人机均采用异常处理方法后进行第三步操作。

作为优选，所述第一步中的上位机为工控机。

作为优选，所述第一步中的无人机包括包括超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、微处理器、无人机电池模块、ZigBee模块、螺旋翼电机组，所述无人机电池模块与超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、微处理器、ZigBee模块、螺旋翼电机组均电性连接，所述微处理器与超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、ZigBee模块、螺旋翼电机组均电性连接；所述微处理器为STM8S207微控制器，微处理器用于接收超声测距模块的距离信号、红外测温模块的温度信号、GPS模块的位置信号，通过ZigBee模块与上位机进行通讯，发送控制信号至螺旋翼电机组；所述无人机电池模块为锂电池，无人机电池模块用于给超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、微处理器、ZigBee模块、螺旋翼电机组供电；所述ZigBee模块为CC2530型微控制器，ZigBee模块用于与上位机进行通讯；所述螺旋翼电机组包括若干电机，螺旋翼电机组用于接收微处理器的控制信号并进行相应动作。

作为优选，所述第五步中的异常处理方法包括以下步骤：

第一步：无人机内微处理器判断所测得的温度值是否大于预设温度最大值，若是，进行第二步；否则进行第三步；

第二步：无人机内微处理器将所测得的温度信号、GPS模块的位置信号、报警信号一同通过无人机内的ZigBee模块传送至上位机；上位机发送报警信号至报警装置，同时根据位置信号，确定位置范围内的制冷机；上位机判断位置范围内的制冷机是否工作，若是，则等至人为解除报警，否则上位机需发送控制信号至制冷机使得制冷机开始工作后，等至人为解除报警；

第三步：无人机内微处理器将所测得的温度信号、GPS模块的位置信号、报警信号一同通过无人机内的ZigBee模块传送至上位机；上位机发送报警信号至报警装置，同时根据位置信号，确定位置范围内的制冷机；上位机判断位置范围内的制冷机是否工作，若否，则等至人为解除报警，否则上位机需发送控制信号至制冷机使得制冷机停止工作后，等至人为解除报警。

本发明的有益效果：本发明能够按照预设温度范围对冷藏库进行温度控制，并在温度异常时发出报警。利用带有红外测温模块的无人机，在冷藏库内进行巡航，在检测到温度异常后，将温度信号、位置信号、报警信号发送至上位机，通过上位机控制报警装置报警、制冷机动作，从而实现温度的控制。而当调节制冷机的工作状态不能改变温度时，只需在此方案的基础上增加由上位机控制的其他温度调节设备即可。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法的控制方法流程图；

图2是本发明一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法的多无人机时的控制方法流程图；

图3是本发明一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法的无人机所测温度异常的处理方法流程图；

图4是本发明一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法的系统组成图；

图5是本发明一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法的多无人机时的系统组成图；

图6是本发明一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法的无人机示意图；

图7是本发明一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法的实施例一示意图；

图8是本发明一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法的实施例二示意图。

图中：1-超声测距模块、2-红外测温模块、3-GPS模块、4-微处理器、5-无人机电池模块、6-ZigBee模块、7-螺旋翼电机组、8-上位机、9-上位机电源、10-报警装置、11-第一制冷机、12-第二制冷机、13-第N制冷机、14-外部电源、15-第一无人机、16-第二无人机、17-第N无人机、18-无人机、19-红外测温探头、20-超声测距探头、21-墙体、22-制冷机、23-货架、24-区域一、25-区域二、26-区域三、27-区域A、28-区域B、29-区域C、30-区域D、31-区域E、32-区域F。

【具体实施方式】

参阅图1～图8，本发明，包括以下步骤：

第一步：打开上位机及多个无人机；

第二步：输入温度预设范围值，所需输入的数值包括最小温度值和最大温度值；

第三步：上位机监视，多个无人机巡航，无人机巡航过程中，通过红外测温模块检测温度，并通过无人机内微处理器对所测得的温度值与预设范围值进行比较；

第四步：当所有无人机所测得的温度值均在预设范围值内，则进行第三步操作，否则进行第五步；

第五步：对所测温度异常的无人机均采用异常处理方法后进行第三步操作。

具体的，所述第一步中的上位机为工控机。

具体的，所述第一步中的无人机包括包括超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、微处理器、无人机电池模块、ZigBee模块、螺旋翼电机组，所述无人机电池模块与超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、微处理器、ZigBee模块、螺旋翼电机组均电性连接，所述微处理器与超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、ZigBee模块、螺旋翼电机组均电性连接；所述微处理器为STM8S207微控制器，微处理器用于接收超声测距模块的距离信号、红外测温模块的温度信号、GPS模块的位置信号，通过ZigBee模块与上位机进行通讯，发送控制信号至螺旋翼电机组；所述无人机电池模块为锂电池，无人机电池模块用于给超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、微处理器、ZigBee模块、螺旋翼电机组供电；所述ZigBee模块为CC2530型微控制器，ZigBee模块用于与上位机进行通讯；所述螺旋翼电机组包括若干电机，螺旋翼电机组用于接收微处理器的控制信号并进行相应动作。

具体的，所述第五步中的异常处理方法包括以下步骤：

第一步：无人机内微处理器判断所测得的温度值是否大于预设温度最大值，若是，进行第二步；否则进行第三步；

第二步：无人机内微处理器将所测得的温度信号、GPS模块的位置信号、报警信号一同通过无人机内的ZigBee模块传送至上位机；上位机发送报警信号至报警装置，同时根据位置信号，确定位置范围内的制冷机；上位机判断位置范围内的制冷机是否工作，若是，则等至人为解除报警，否则上位机需发送控制信号至制冷机使得制冷机开始工作后，等至人为解除报警；

第三步：无人机内微处理器将所测得的温度信号、GPS模块的位置信号、报警信号一同通过无人机内的ZigBee模块传送至上位机；上位机发送报警信号至报警装置，同时根据位置信号，确定位置范围内的制冷机；上位机判断位置范围内的制冷机是否工作，若否，则等至人为解除报警，否则上位机需发送控制信号至制冷机使得制冷机停止工作后，等至人为解除报警。

本发明工作过程：

实施例一：

对于规模不大的冷藏库，如图7所示，其系统图如图4所示，其控制方法流程图如图1所示。墙体21内布置有制冷机22、货架23，冷藏库内空间划分为区域一24、区域二25、区域三26，每一区域内对应一制冷机22。

先打开上位机8和无人机18，在上位机8的界面内输入温度预设范围值后，无人机18开始巡航，并在巡航的过程中利用红外测温探头19检测温度。当所测得的温度在预设范围内，无人机18保持巡航；当所测得的温度不在预设范围内，进行异常处理。异常处理的过程中，无论所测得的温度大于预设最大温度值还是小于预设最小温度值，无人机18的微处理器4都会将红外测温模块2的温度信号、GPS模块3的位置信号、报警信号传送至上位机8，上位机8都会发送发送报警信号至报警装置10，同时根据位置信号，确定位置范围内的制冷机22。当温度大于预设最大温度值时，上位机8判断位置范围内的制冷机22是否工作，若是，则等至人为解除报警，否则上位机8需发送控制信号至制冷机22使得制冷机开始工作后，等至人为解除报警。上述的位置范围为区域一24、区域二25、区域三26中的一个或几个区域。

实施例二：

对于规模较大的冷藏库，如图8所示，其系统图如图5所示，其控制方法流程图如图2所示。相比于实施例一的区别在于：实施例二中的冷藏库为较大规模的冷藏库，因此冷藏库内设有多个无人机18，所述无人机18为第一无人机15、第二无人机16、第N无人机17，当有任一无人机18所检测到的温度值不在预设范围内，均执行对应实施例一中的操作。且实施例二中的区域不局限于实施例一中的个数，根据制冷机22数量的增多而增多。

本发明能够按照预设温度范围对冷藏库进行温度控制，并在温度异常时发出报警。利用带有红外测温模块的无人机，在冷藏库内进行巡航，在检测到温度异常后，将温度信号、位置信号、报警信号发送至上位机，通过上位机控制报警装置报警、制冷机动作，从而实现温度的控制。而当调节制冷机的工作状态不能改变温度时，只需在此方案的基础上增加由上位机控制的其他温度调节设备即可。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：打开上位机及多个无人机；

第二步：输入温度预设范围值，所需输入的数值包括最小温度值和最大温度值；

第三步：上位机监视，多个无人机巡航，无人机巡航过程中，通过红外测温模块检测温度，并通过无人机内微处理器对所测得的温度值与预设范围值进行比较；

第四步：当所有无人机所测得的温度值均在预设范围值内，则进行第三步操作，否则进行第五步；

第五步：对所测温度异常的无人机均采用异常处理方法后进行第三步操作。

2.如权利要求1所述的一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法，其特征在于：所述第一步中的上位机为工控机。

3.如权利要求1所述的一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法，其特征在于：所述第一步中的无人机包括包括超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、微处理器、无人机电池模块、ZigBee模块、螺旋翼电机组，所述无人机电池模块与超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、微处理器、ZigBee模块、螺旋翼电机组均电性连接，所述微处理器与超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、ZigBee模块、螺旋翼电机组均电性连接；所述微处理器为STM8S207微控制器，微处理器用于接收超声测距模块的距离信号、红外测温模块的温度信号、GPS模块的位置信号，通过ZigBee模块与上位机进行通讯，发送控制信号至螺旋翼电机组；所述无人机电池模块为锂电池，无人机电池模块用于给超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、微处理器、ZigBee模块、螺旋翼电机组供电；所述ZigBee模块为CC2530型微控制器，ZigBee模块用于与上位机进行通讯；所述螺旋翼电机组包括若干电机，螺旋翼电机组用于接收微处理器的控制信号并进行相应动作。

4.如权利要求1所述的一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制方法，其特征在于：所述第五步中的异常处理方法包括以下步骤：

第一步：无人机内微处理器判断所测得的温度值是否大于预设温度最大值，若是，进行第二步；否则进行第三步；

第二步：无人机内微处理器将所测得的温度信号、GPS模块的位置信号、报警信号一同通过无人机内的ZigBee模块传送至上位机；上位机发送报警信号至报警装置，同时根据位置信号，确定位置范围内的制冷机；上位机判断位置范围内的制冷机是否工作，若是，则等至人为解除报警，否则上位机需发送控制信号至制冷机使得制冷机开始工作后，等至人为解除报警；

第三步：无人机内微处理器将所测得的温度信号、GPS模块的位置信号、报警信号一同通过无人机内的ZigBee模块传送至上位机；上位机发送报警信号至报警装置，同时根据位置信号，确定位置范围内的制冷机；上位机判断位置范围内的制冷机是否工作，若否，则等至人为解除报警，否则上位机需发送控制信号至制冷机使得制冷机停止工作后，等至人为解除报警。