CN105785861A - 对浸提塔实验过程进行监控的系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种对浸提塔实验过程进行监控的系统。该系统包括相互之间进行通信连接的客户端及采集控制服务器端。所述客户端包括无线通信单元、第一单片机及触控显示屏。所述采集控制服务器端包括GPRS通信单元、第二单片机、传感器、摄像头、调节阀驱动单元及开关单元。对浸提塔实验过程进行监控的系统具有不需要实验人员呆在实验室即可以完成对浸提塔实验过程的监控及不需要在实验室内单独架设网络即可实现远程监控，降低监控成本的特点。

Description

对浸提塔实验过程进行监控的系统

技术领域

本发明涉及远程监控技术领域，具体而言，涉及一种对浸提塔实验过程进行监控的系统。

背景技术

浸提塔实验一般会消耗较长的时间(如：每次实验时间需要4到7天)，因实验室的工作环境较为恶劣，实验人员基本不可能一直呆在实验室内对浸提塔实验的实验过程进行不间断的监控。如何改善这种实验时间长又需要持续监控的浸提塔实验中实验人员的监控环境，对本领域技术人员而言，是急需要解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种能在实验室外即可完成对浸提塔实验不间断监控的系统。

本发明实施例提供一种对浸提塔实验过程进行监控的系统。该系统包括相互之间进行通信连接的客户端及采集控制服务器端。所述客户端包括无线通信单元、第一单片机及触控显示屏。所述采集控制服务器端包括GPRS通信单元、第二单片机、传感器、摄像头、调节阀驱动单元及开关单元。所述无线通信单元与GPRS通信单元进行通信连接并接收所述传感器检测的实验数据和所述摄像头拍摄的图像信息。所述第一单片机对所述无线通信单元接收的实验数据和图像信息进行处理后显示在所述触控显示屏上，所述第一单片机响应用户在所述触控显示屏上的操作并根据该操作经由所述无线通信单元发送控制命令。所述GPRS通信单元将所述传感器检测的经过所述模数转换单元转换的实验数据和所述摄像头拍摄的图像信息发送给所述客户端。所述GPRS通信单元接收所述用户发送的控制命令并将所述控制命令发送给所述第二单片机。所述第二单片机对所述控制命令进行处理后控制所述调节阀驱动单元及开关单元至少其中之一执行相应操作。所述调节阀驱动单元用于控制所述浸提塔实验中的各个开关阀工作状态。所述开关单元用于控制所述采集控制服务器端的工作状态。

进一步地，上述对浸提塔实验过程进行监控的系统中所述采集控制服务器端还包括一图像信息分析单元。所述图像信息分析单元连接于所述摄像头与所述第二单片机之间。所述图像信息分析单元中存储有实验中各个过程的图像信息。所述图像信息分析单元将所述摄像头拍摄的图像信息与所述图像信息分析单元存储的图像信息进行匹配，当匹配成功时，所述采集控制服务器端将所述实验所处阶段的信息及对应的图像信息发送给所述客户端。

进一步地，上述对浸提塔实验过程进行监控的系统中所述采集控制服务器端还包括：显示屏，用于显示所述摄像头拍摄的图像信息和所述传感器检测的经过所述模数转换单元转换的实验数据。

进一步地，上述对浸提塔实验过程进行监控的系统中所述无线通信单元为WiFi通信单元。

进一步地，上述对浸提塔实验过程进行监控的系统中所述调节阀驱动单元控制调节比例积分阀的阀门开度以增大曝气值。所述调节阀驱动单元还用于控制设置在浸提塔内用于对浸提塔进行加热的加热器的工作状态以调节所述浸提塔内的温度。

进一步地，上述对浸提塔实验过程进行监控的系统中所述传感器包括温度传感器。所述温度传感器设置在所述浸提塔内用于检测所述浸提塔内的温度。所述第二单片机在所述温度传感器检测的温度大于第一预设温度时控制所述加热器停止加热。所述第二单片机在所述温度传感器检测的温度小于第二预设温度时控制所述加热器开始加热。其中，所述第一预设温度大于所述第二预设温度。

进一步地，上述对浸提塔实验过程进行监控的系统中所述传感器包括pH值检测器。所述pH值检测器设置在所述浸提塔内，用于检测试验中溶液的PH值。所述第二单片机在所述pH值检测器检测的PH值小于一预设PH值时经由所述调节阀驱动单元控制装有碱性液体容器的电磁阀开启。所述第二单片机在所述pH值检测器检测的PH值大于所述预设PH值时经由所述调节阀驱动单元控制装有酸性液体容器的电磁阀开启。

进一步地，上述对浸提塔实验过程进行监控的系统中所述客户端还包括：计时器。所述计时器与所述第一单片机连接，所述计时器用于对所述触控显示屏上触控操作的操作时间间隔进行计时。所述第一单片机在所述操作时间间隔超过预设阈值时控制所述触控显示屏息屏。

进一步地，上述对浸提塔实验过程进行监控的系统中所述第一单片机包括两个数据串口，其中一个数据串口与所述无线通信单元连接，另一个数据串口与所述触控显示屏连接。

进一步地，上述对浸提塔实验过程进行监控的系统中所述客户端还包括：无线路由器，与所述无线通信单元连接，所述无线路由器与所述无线通信单元连接的端口中设置有能穿透内网通信的动态域名解析硬件。

相对现有技术而言，本发明具有以下有益效果：

通过上述对浸提塔实验过程进行监控的系统，实验人员不需要呆在实验室即可以完成对浸提塔实验过程的监控。在采集控制服务器端设置GPRS通信单元可以实现采集数据的传输和控制指令的接收，而不需要在实验室内单独架设网络，降低监控成本。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施例提供的对浸提塔实验过程进行监控的系统的一种结构示意框图。

图2是本发明具体实施例提供的对浸提塔实验过程进行监控的系统的另一种结构示意框图。

其中，附图标记汇总如下：

对浸提塔实验过程进行监控的系统100；客户端110；无线通信单元111；第一单片机112；触控显示屏113；计时器114；无线路由器115；采集控制服务器端120；GPRS通信单元121；第二单片机122；传感器123；调节阀驱动单元124；开关单元125；摄像头126；模数转换单元127；图像信息分析单元128；显示屏129。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

参照图1，本发明具体实施例提供一种对浸提塔实验过程进行监控的系统100。具体地，该系统可以包括：客户端110及与所述客户端110通信连接的采集控制服务器端120。

所述客户端110可以包括：无线通信单元111元、第一单片机112及触控显示屏113。所述无线通信单元111元、第一单片机112及触控相对屏电性连接在一起，所述无线通信单元111元与所述采集控制服务器端120(GPRS通信单元121)进行通信连接接收所述采集控制服务器端120采集的数据(如：所述传感器123检测的实验数据和所述摄像头126拍摄的图像信息)。所述第一单片机112对所述采集控制服务器端120采集的数据进行处理后显示在所述触控显示屏113上。所述第一单片机112还响应用户在所述触控显示屏113上的操作并根据该操作经由所述无线通信单元111元发送控制命令给所述采集控制服务器端120。

在本具体实施例的一种较佳实施方式中，所述无线通信单元111元的功能采用WiFi通信单元来实现。

在本具体实施例中，所述第一单片机112和WiFi通信单元通过串口连接，所述串口既可以用于数据信息的传输，又可以用于应用程序的烧录。具体地，所述第一单片机112采用生产商为深圳宏晶的STC15W4K60S4芯片，该芯片具有两个数据串口，该芯片的一个数据串口与WiFi通信单元连接，该芯片的另一个数据串口与触控显示屏113连接。在烧录单片机模式下，打开烧录软件，用连接WiFi通信单元的串口连接烧写软件的对应端口，通过WiFi通信单元可以连接互联网。启动烧录，给第一单片机112上电，烧录软件通过串口转WiFi通信单元--互联网--WiFi通信单元连接第一单片机112，实现了远程无线烧录单片机STC15W4K60S4，可以用于远程升级程序。为了实现正确烧录，WiFi通信单元上电顺序要先于单片机STC15W4K60S4，采用延时继电器对第一单片机112延时供电，延时时间大约2秒，如果烧录软件处于下载状态，第一单片机112每次启动可实现自动升级。

在本具体实施例中，所述客户端110可以采用8寸触摸屏和单片机等简洁廉价电路组成，相对于现有采用电脑监控而言具有成本低及携带方便等优点。

所述采集控制服务器端120包括GPRS通信单元121、第二单片机122、传感器123、摄像头126、调节阀驱动单元124及开关单元125。所述GPRS通信单元121、第二单片机122、传感器123、摄像头126、调节阀驱动单元124、开关单元125及模数转换单元127电性连接在一起。所述GPRS通信单元121将所述传感器123检测的经过所述模数转换单元127转换的实验数据和所述摄像头126拍摄的图像信息发送给所述客户端110。所述GPRS通信单元121还接收所述用户发送的控制命令并将所述控制命令发送给所述第二单片机122。所述第二单片机122对所述控制命令进行处理后控制所述调节阀驱动单元124及开关单元125至少其中之一执行相应操作。所述调节阀驱动单元124用于控制所述浸提塔实验中的各个开关阀工作状态。所述开关单元125用于控制所述采集控制服务器端120的工作状态。

所述GPRS通信单元121可以通过通信服务商(如：移动、联通及电信)的网络连接到互联网的客户端110上，同时客户端110上的WiFi通信单元也可以接入到该互联网上，如此即可以建立所述GPRS通信单元121到WiFi通信单元点对点通信。

在本具体实施例的一种较佳实施方式中，在所述客户端110中还可以包括无线路由器115，所述WiFi通信单元与所述无线路由器115连接，述无线路由器115与所述无线通信单元111元连接的端口中还设置有能穿透内网通信的动态域名解析硬件。具体地，所述动态域名解析硬件可以是市面上能够买到的花生棒，通过对花生棒与WiFi通信单元设置使得所述花生棒与WiFi通信单元在同一IP范围内，且花生棒设置IP与WiFi通信单元所在IP一致。建立所述花生棒与WiFi通信单元间的映射关系。GPRS通信单元121访问WiFi通信单元时直接通过域名即可访问。WiFi通信单元设置TCP/IP协议通信时作为服务器端，GPRS通信单元在采用TCP/IP协议通信时作为客户端110，从而实现了GPRS移动网到WiFi互联网的通讯，实现了采集控制服务器端120和远程控制客户端110的远程点对点的数据交流。

在本具体实施例中，进一步地，所述采集控制服务器端120还可以包括一图像信息分析单元128，所述图像信息分析单元128连接于所述摄像头126与所述第二单片机122之间。所述图像信息分析单元128对所述摄像头126拍摄的图像进行分析，所述图像信息分析单元128中存储有实验中各个过程的图像信息，所述图像信息分析单元128将所述摄像头126拍摄的图像信息与所述图像信息分析单元128存储的图像信息进行匹配，当匹配成功时，所述采集控制服务器端120将所述实验所处阶段的信息及对应的图像信息发送给所述客户端110。

在上述采集控制服务器端120中设置图像信息分析单元128可以减少实验人员的工作量，在长达多天的实验过程中，大部分时间是不需要实验人员一直都关注的，只有在实验进行到某个重要阶段(如：浸提塔内溶液颜色变化需要调整酸碱度时)时才需要实验人员的介入。在所述图像信息分析单元128中存储需要实验人员操作阶段的图像信息，在图像信息分析单元128分析所述摄像头126拍摄的图像信息中与存储的图像信息匹配时，所述采集控制服务器端120将所述实验所处阶段的信息及对应的图像信息发送给所述客户端110。所述客户端110的触控显示屏113上显示所述图像信息及该阶段对应的信息，其中，该阶段对应的信息可以包括接下来需要操作的一些步骤(如：升温操作、溶液稀释及酸碱性调整等)。通过设置图像信息分析单元128不仅可以减小实验人员的工作量，还可以降低对实验人员实验能力的要求，实验人员只需要按照所述触控显示屏113上的指示即可以完成对实验过程的控制。在本具体实施例的一种优选实施方式中，所述客户端110在接收到所述实验所处阶段的信息及对应的图像信息时发出提示信息(如：闹铃或振动)，提醒实验人员及时进行相关操作。

在本具体实施例中，所述采集控制服务器端120还可以包括：显示屏129，所述显示屏129用于显示所述摄像头126拍摄的图像信息和所述传感器123检测的经过所述模数转换单元127转换的实验数据。

在本具体实施例中，所述调节阀驱动单元124控制调节比例积分阀阀门开度以增大曝气值。所述调节阀驱动单元124还用于控制设置在浸提塔内用于对浸提塔进行加热的加热器的工作状态以调节所述浸提塔内的温度。

在本具体实施例中，具体地，所述传感器123可以包括温度传感器123，所述温度传感器123设置在所述浸提塔内，所述温度传感器123用于检测所述浸提塔内的温度。所述温度传感器123经由所述模数转换单元127与所述第二单片机122连接，所述第二单片机122在所述温度传感器123检测的温度大于第一预设温度时控制所述加热器停止加热。所述第二单片机122在所述温度传感器123检测的温度小于第二预设温度时控制所述加热器开始加热。其中，所述第一预设温度大于所述第二预设温度。采用上述方法可以避免加热器停止加热后温度仍然会升高(即热惯性)特性，避免了反复启动加热器，实现了对温度的精确控制。

在本具体实施例中，具体地，所述传感器123可以包括PH值检测器，所述pH值检测器设置在所述浸提塔内，用于检测试验中溶液的PH值。所述第二单片机122在所述pH值检测器检测的PH值小于一预设PH值时经由所述调节阀驱动单元124控制装有碱性液体容器的电磁阀开启，所述碱性液体加入到所述浸提塔内，当所述浸提塔内的PH值达到所述预设PH值时，所述调节阀驱动单元124控制装有碱性液体容器的电磁阀关闭。所述第二单片机122在所述pH值检测器检测的PH值大于所述预设PH值时经由所述调节阀驱动单元124控制装有酸性液体容器的电磁阀开启，所述酸性液体加入到所述浸提塔内，当所述浸提塔内的PH值等于所述预设PH值时，所述调节阀驱动单元124控制装有酸性液体容器的电磁阀关闭。

在本具体实施例中，所述客户端110还可以包括：计时器114，所述计时器114与所述第一单片机112连接。所述计时器114用于对所述触摸屏上触控操作的时间间隔进行计时。所述第一单片机112在所述操作时间间隔超过预设时间间隔时控制所述触控显示屏113息屏。具体地，在所述客户端110上设定的预设间隔时间可以根据工作时间设定不同。比如，在工作时间(如：8:30-18:00)，所述预设间隔时间可以设置为1个小时，若两次触控操作的时间间隔大于1个小时，所述第一单片机112就可以控制所述触控显示屏113息屏。在非工作时间，所述预设间隔时间可以设置为10分钟，若两次触控操作的时间间隔大于10分钟，所述第一单片机112就可以控制所述触控显示屏113息屏。在所述触控显示屏113息屏时，所述客户端110还发送控制命令控制使所述采集控制服务器端120停止对客户端110的数据传输，为了保持所述客户端110与所述采集控制服务器端120之间的通信不中断，所述GPRS通信单元121每隔一段时间发送一段数据信息给WiFi通信单元。通过上述操作不仅可以节省用户端能量还可以节省所述GPRS通信单元121的流量。

综上所述：通过上述对浸提塔实验过程进行监控的系统，实验人员不需要呆在实验室即可以完成对浸提塔实验过程的监控。在采集控制服务器端设置GPRS通信单元就可以实现采集数据的传输和控制指令的接收，而不需要在实验室内单独架设网络，降低监控成本。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种对浸提塔实验过程进行监控的系统，其特征在于，该系统包括相互之间进行通信连接的客户端及采集控制服务器端，

所述客户端包括无线通信单元、第一单片机及触控显示屏；

所述采集控制服务器端包括GPRS通信单元、第二单片机、传感器、摄像头、调节阀驱动单元、开关单元及模数转换单元；

所述无线通信单元与GPRS通信单元进行通信连接并接收所述传感器检测的实验数据和所述摄像头拍摄的图像信息，所述第一单片机对所述无线通信单元接收的实验数据和图像信息进行处理后显示在所述触控显示屏上，所述第一单片机响应用户在所述触控显示屏上的操作并根据该操作经由所述无线通信单元发送控制命令；

所述GPRS通信单元将所述传感器检测的经过所述模数转换单元转换的实验数据和所述摄像头拍摄的图像信息发送给所述客户端，所述GPRS通信单元接收所述用户发送的控制命令并将所述控制命令发送给所述第二单片机，所述第二单片机对所述控制命令进行处理后控制所述调节阀驱动单元及开关单元至少其中之一执行相应操作，所述调节阀驱动单元用于控制所述浸提塔实验中的各个开关阀工作状态，所述开关单元用于控制所述采集控制服务器端的工作状态。

2.如权利要求1所述对浸提塔实验过程进行监控的系统，其特征在于：

所述采集控制服务器端还包括一图像信息分析单元，所述图像信息分析单元连接于所述摄像头与所述第二单片机之间，所述图像信息分析单元中存储有实验中各个过程的图像信息，所述图像信息分析单元将所述摄像头拍摄的图像信息与所述图像信息分析单元存储的图像信息进行匹配，当匹配成功时，所述采集控制服务器端将所述实验所处阶段的信息及对应的图像信息发送给所述客户端。

3.如权利要求1所述对浸提塔实验过程进行监控的系统，其特征在于，所述采集控制服务器端还包括：显示屏，用于显示所述摄像头拍摄的图像信息和所述传感器检测的经过所述模数转换单元转换的实验数据。

4.如权利要求1所述对浸提塔实验过程进行监控的系统，其特征在于：所述无线通信单元为WiFi通信单元。

5.如权利要求1所述对浸提塔实验过程进行监控的系统，其特征在于：

所述调节阀驱动单元控制调节比例积分阀的阀门开度以增大曝气值；

所述调节阀驱动单元还用于控制设置在浸提塔内用于对浸提塔进行加热的加热器的工作状态以调节所述浸提塔内的温度。

6.如权利要求5所述对浸提塔实验过程进行监控的系统，其特征在于：

所述传感器包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述浸提塔内用于检测所述浸提塔内的温度，所述第二单片机在所述温度传感器检测的温度大于第一预设温度时控制所述加热器停止加热，所述第二单片机在所述温度传感器检测的温度小于第二预设温度时控制所述加热器开始加热，其中，所述第一预设温度大于所述第二预设温度。

7.如权利要求1所述对浸提塔实验过程进行监控的系统，其特征在于：

所述传感器包括pH值检测器，所述pH值检测器设置在所述浸提塔内，用于检测试验中溶液的PH值，所述第二单片机在所述pH值检测器检测的PH值小于一预设PH值时经由所述调节阀驱动单元控制装有碱性液体容器的电磁阀开启，所述第二单片机在所述pH值检测器检测的PH值大于所述预设PH值时经由所述调节阀驱动单元控制装有酸性液体容器的电磁阀开启。

8.如权利要求1所述对浸提塔实验过程进行监控的系统，其特征在于：

所述客户端还包括：计时器，所述计时器与所述第一单片机连接，所述计时器用于对所述触控显示屏上触控操作的操作时间间隔进行计时，所述第一单片机在所述操作时间间隔超过预设时间间隔时控制所述触控显示屏息屏。

9.如权利要求1所述对浸提塔实验过程进行监控的系统，其特征在于：

所述第一单片机包括两个数据串口，其中一个数据串口与所述无线通信单元连接，另一个数据串口与所述触控显示屏连接。

10.如权利要求1所述对浸提塔实验过程进行监控的系统，其特征在于：

所述客户端还包括：无线路由器，与所述无线通信单元连接，所述无线路由器与所述无线通信单元连接的端口中设置有能穿透内网通信的动态域名解析硬件。