CN108120240A - 一种基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置及烘干方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置及烘干方法，属于实验仪器设备技术领域。包括GPRS基站、云端和远程移动终端及智能玻璃烘干器终端，供电单元。所述智能玻璃烘干器终端由包含ZigBee无线通信模块、GPRS无线通信模块及主控MCU的中央控制单元，以及与中央控制单元相连接的温湿度传感器和执行单元。该智能玻璃烘干装置借助于温湿度传感器、ZigBee和GPRS无线通信模块和GPRS网络，用户可以方便地在任何地方实时查看玻璃仪器的干燥情况，并将监测到温湿度的数据进行无线传输，实现手机随时随地对玻璃烘干器的监测和远程控制，具有实时准确监测、科学管理、节约能源、运行可靠的优点。
Description
技术领域
本发明属于实验仪器设备技术领域，涉及一种智能玻璃烘干器，具体涉及一种基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置及烘干方法。
背景技术
ZigBee是近年来兴起的，一种基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。具有功耗和成本非常低、易实现、数据传输可靠、短距离操作可行、各层次安全性非常高、扩展性良好等特点，特别适合电力不便、设备体积小、传输数据量较小、不方便更换电池或充电等场合无线组网使用。
GPRS是一种基于GSM系统的高速数据处理无线分组交换技术，充分利用共享无线信道，采用IP Over PPP实现数据终端的高速、远程接入。具有传输速率高、接入时间短、实时在线“alwaysonline”、按流量计费、覆盖范围广等特点，在物联网时代具有很大的发展前景。
在实验室中，用于干燥玻璃器皿的玻璃气流烘干器，由于不能及时发现器皿已被烘干，烘干器一直高负荷运转，造成能源浪费、仪器磨损过快以及产生较大噪音，另外，较长烘干时间也会引起器皿的微小变形，进而加大试验误差、甚至引起仪器失效。与此同时，目前这类仪器必须现场控制操作，浪费人力。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供基于一种基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置及烘干方法，该智能玻璃烘干装置结构设计合理，使用方便，能够解决现有玻璃烘干器不能及时关闭而引起能源浪费、不能远程控制等问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种基于Zigbee和GPRS技术的智能玻璃烘干器，包括GPRS基站、云端、远程移动终端、供电单元及设置在玻璃烘干器壳体内的智能玻璃烘干器终端，远程移动终端通过GPRS基站和云端，与智能玻璃烘干器终端通信互联；
所述智能玻璃烘干器终端包括中央控制单元，以及分别与中央控制单元连接的温湿度传感器和执行单元；其中：中央控制单元，用于对环境的温湿度进行运算处理，并根据运算处理结果控制执行单元；温湿度传感器，用于检测玻璃器皿的温湿度，并将检测的温湿度信号输送给中央控制单元；执行单元，用于控制加热元件和电风扇的开启和关闭；供电单元，能够为中央控制单元、执行单元和温湿度传感器提供电源；
所述中央控制单元，包括主控MCU以及与主控MCU分别交互的ZigBee无线通信模块和GPRS无线通信模块；其中：主控MCU，用于对输入的环境温湿度信息进行分析处理；ZigBee无线通信模块，用于传送温湿度传感器采集的数据；GPRS无线通信模块，通过天线单元发射无线信号连接远程移动终端，与远程移动终端通信并将远程移动终端产生的命令信号转换成数字信号后传给主控MCU。
优选地，执行单元包括分别与主控MCU相连的温控开关和风扇开关，温控开关，用于控制加热元件的开启和关闭；风扇开关，用于控制电风扇的开启和关闭。
优选地，风扇开关和温控开关各通过一个继电器与主控MCU相连，分别实现对玻璃烘干器的电风扇和加热元件的控制；远程移动终端能够给继电器发出命令信号，来控制放置于风道内的电风扇及加热元件，实现对玻璃烘干器的远程控制。
优选地，所述主控MCU采用STM32F207VCT6或STM32F103C8T6；所述ZigBee无线通信模块采用CC2530、CC2430或PL-2303HX；所述GPRS无线通信模块采用SIM800C、SIM800H或SIM900。
优选地，供电单元包括变压稳压电路，变压稳压电路与电源相连，为主控MCU提供电压为5V的直流电，为ZigBee无线通信模块提供电压为3.3V的直流电，为GPRS无线通信模块提供4V的直流电。
优选地，温湿度传感器包括单片机，以及分别与单片机交互的温度感应单元、湿度感应单元及传感器用ZigBee无线通信模块，传感器用ZigBee无线通信模块能够通过射频天线将采集到的温湿度数据信号发射给ZigBee无线通信模块。
优选地，玻璃烘干器上设有智能控制板，中央控制单元搭载于所述智能控制板上；温湿度传感器设置于玻璃烘干器的烘干管内，烘干管焊接于玻璃烘干器的上端壳体上，烘干管的上端开设有热风导出口，下端开设有热风进入口。
优选地，玻璃烘干器的上端壳体分为壳体外层和壳体内层，在壳体内层上垂直设置有螺旋导风板和若干根烘干管，若干根烘干管布设螺旋导风板相邻的板壁之间，且在该螺旋导风板的内侧还布设若干用于增强扰动的舌型凸板，待烘干的玻璃器皿插设在烘干管上。
优选地，远程移动终端采用PAD、智能手机或PC，支持Android平台或IOS平台。
本发明还公开了采用上述的基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置进行烘干的方法，包括以下步骤：
1)温湿度传感器采集待烘干玻璃器皿的温湿度数据后，将温湿度数据传输至主控MCU；
2)主控MCU对温湿度数据进行运算处理后，通过GPRS无线通信模块、天线单元和GPRS基站与云端互联，最终在远程移动终端显示；
3)远程移动终端给主控MCU发出命令信号来控制执行单元，执行单元控制放置于风道内的电风扇及加热元件的开启和关闭，实现对玻璃烘干器的远程控制。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开的基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置，包括GPRS基站、云端和远程移动终端及智能玻璃烘干器终端，供电单元。所述智能玻璃烘干器终端由包含ZigBee无线通信模块、GPRS无线通信模块及主控MCU的中央控制单元，以及与中央控制单元相连接的温湿度传感器和执行单元。该智能玻璃烘干装置借助于温湿度传感器、ZigBee和GPRS无线通信模块和GPRS网络，用户可以方便地在任何地方实时查看玻璃仪器的干燥情况，并将监测到温湿度的数据进行无线传输，实现手机随时随地对玻璃烘干器的监测和远程控制，具有实时准确监测、科学管理、节约能源、运行可靠的优点。
进一步地，温湿度传感器设置于玻璃烘干器的烘干管内，烘干管焊接于玻璃烘干器的上端壳体上，烘干管的上端开设有热风导出口，下端开设有热风进入口。玻璃烘干器的上端壳体分为壳体外层和壳体内层，在壳体内层上垂直设置有螺旋导风板和若干根烘干管，若干根烘干管布设螺旋导风板相邻的板壁之间，且在该螺旋导风板的内侧还布设若干用于增强扰动的舌型凸板，待烘干的玻璃器皿插设在烘干管上。使用时，空气从入风口进入，经加压和加热后变成热风进入烘干气室，再顺着螺旋导风板从烘干管下端的热风进入口进入烘干管，从烘干管上端的热风导出口排出，达到干燥玻璃器皿的目的。
附图说明
图1为本发明的控制系统结构框图；
图1中：01为温度感应单元；02为湿度感应单元；03为单片机；04为传感器用ZigBee无线通信模块；05为中央控制单元；06为ZigBee无线通信模块；07为主控MCU；08为GPRS无线通信模块；09为GPRS基站；010为云端；011为PAD；012为智能手机；013为PC；014为远程移动终端；015供电单元；016为执行单元；
图2为本发明的结构主视图；
图3为本发明的结构俯视图；
图4为本发明的零部件和接线图。
图2～图4中，1为壳体外层；2为壳体内层；3为烘干管；4为烘干气室；5为加热元件；6为电风扇；7为入风口；8为支架；9为风扇开关；10为电源开关；11为温控开关；21为热风导出口；22为螺旋导风板；23为热风进入口；24舌形凸板；31为温湿度传感器；32为智能控制板；33为继电器；34为电源；35为变压稳压电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明公开的一种基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置，包括GPRS基站09、云端010、远程移动终端014、供电单元015及设置在玻璃烘干器壳体内的智能玻璃烘干器终端，远程移动终端014通过GPRS基站09和云端010，与智能玻璃烘干器终端通信互联；
所述智能玻璃烘干器终端包括中央控制单元05，以及分别与中央控制单元05连接的温湿度传感器31和执行单元016；其中：中央控制单元05，用于对环境的温湿度进行运算处理，并根据运算处理结果控制执行单元016；温湿度传感器31，用于检测玻璃器皿的温湿度，并将检测的温湿度信号输送给中央控制单元05；执行单元016，用于控制加热元件和电风扇的开启和关闭；供电单元015，能够为中央控制单元05、执行单元016和温湿度传感器31提供电源；
所述中央控制单元05，包括主控MCU07以及与主控MCU07分别交互的ZigBee无线通信模块06和GPRS无线通信模块08；其中：主控MCU07，用于对输入的环境温湿度信息进行分析处理；ZigBee无线通信模块06，用于传送温湿度传感器31采集的数据；GPRS无线通信模块08，通过天线单元发射无线信号连接远程移动终端014，与远程移动终端014通信并将远程移动终端014产生的命令信号转换成数字信号后传给主控MCU07。
作为本实施例的一种优选方式，执行单元016包括分别与主控MCU07相连的温控开关11和风扇开关9，温控开关11，用于控制加热元件5的开启和关闭；风扇开关9，用于控制电风扇6的开启和关闭，风扇开关9和温控开关11各通过一个继电器33与主控MCU07相连，分别实现对玻璃烘干器的电风扇6和加热元件5的控制；远程移动终端014能够给继电器33发出命令信号，来控制放置于风道内的电风扇6及加热元件5，实现对玻璃烘干器的远程控制。
作为本实施例的一种优选方式，温湿度传感器31包括单片机03，以及分别与单片机03交互的温度感应单元01、湿度感应单元02及传感器用ZigBee无线通信模块04，传感器用ZigBee无线通信模块04能够通过射频天线将采集到的温湿度数据信号发射给ZigBee无线通信模块06。
参见图2和图4，为本发明的基于Zigbee和GPRS技术的智能玻璃烘干器的结构示意图，如图所示的玻璃烘干器中，壳体的上端分为壳体外层1和壳体内层2；3为烘干管，待烘干的玻璃器皿插设在烘干管3上，烘干管3分别跟壳体外层1和壳体内层2焊接相连。烘干管3的上端开设有热风导出口21，下端开设有热风进入口23。4为烘干气室；5为加热元件，受温控开关11控制，6为电风扇，受风扇开关9控制；还包括电源开关10。玻璃烘干器的入风口为7，8为支架，可以用于固定中央控制单元05。参见图4，所述温湿度传感器31置于烘干管3中，并接入智能控制板32。
作为本实施例的一种优选方式，参见图3，为本发明的玻璃烘干器实验装置的俯视图，上端壳体分为壳体外层1和壳体内层2，在壳体内层2上垂直焊接设置有一个螺旋导风板22，若干根烘干管3也垂直焊接于壳体内层2上，且布设在螺旋导风板22相邻的板壁之间，且在该螺旋导风板22的板壁内侧还布设若干用于增强扰动的舌型凸板24。螺旋导风板22的设置能够引导热风旋转起来，并且使风速加大，风压加大，从而加强传热传质，加速干燥。舌型凸板24的设置能够起到增强扰动的作用。
使用时，空气从入风口7进入，经电风扇6和加热元件5加压和加热后变成热风进入烘干气室4中，再顺着螺旋导风板22从烘干管3下端的热风进入口23进入烘干管3，从烘干管3上端的热风导出口21排出，达到干燥玻璃器皿的目的。
作为本实施例的一种优选方式，主控MCU07采用STM32F207VCT6或STM32F103C8T6；所述ZigBee无线通信模块06采用CC2530、CC2430或PL-2303HX；所述GPRS无线通信模块08采用SIM800C、SIM800H或SIM900。
供电单元015包括变压稳压电路35，变压稳压电路35与电源34相连，为主控MCU07提供电压为5V的直流电，为ZigBee无线通信模块06提供电压为3.3V的直流电，为GPRS无线通信模块08提供4V的直流电，以达到节能和安全目的。
作为本实施例的一种优选方式，远程移动终端014采用PAD011、智能手机012或PC013，支持Android平台或IOS平台，通过客户端实现对玻璃烘干器的远程控制。
本发明的基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置，在使用时：
温湿度传感器31采集数据后通过传感器用ZigBee无线通信模块04将数据通过射频天线发射，中央控制单元05的ZigBee无线通信模块06接受到数据后以串口传递给主控MCU 07，经主控MCU 07运算处理后，通过GPRS无线通信模块08、天线单元和GPRS基站09与云端010相互联，最终在远程移动终端014显示，之后，对与主控MCU 07相连的继电器33发出命令信号，来控制放置于风道内的电风扇6及电热元件5，从而实现对玻璃烘干器的远程控制。
Claims (10)
1.一种基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置，其特征在于，包括GPRS基站(09)、云端(10)、远程移动终端(014)、供电单元(015)及设置在玻璃烘干器壳体内的智能玻璃烘干器终端，远程移动终端(014)通过GPRS基站(09)和云端(010)，与智能玻璃烘干器终端通信互联；
所述智能玻璃烘干器终端包括中央控制单元(05)，以及分别与中央控制单元(05)连接的温湿度传感器(31)和执行单元(016)；其中：中央控制单元(05)，用于对环境的温湿度进行运算处理，并根据运算处理结果控制执行单元(016)；温湿度传感器(31)，用于检测玻璃器皿的温湿度，并将检测的温湿度信号输送给中央控制单元(05)；执行单元(016)，用于控制加热元件和电风扇的开启和关闭；供电单元(015)，能够为中央控制单元(05)、执行单元(016)和温湿度传感器(31)提供电源；
所述中央控制单元(05)，包括主控MCU(07)以及与主控MCU(07)分别交互的ZigBee无线通信模块(06)和GPRS无线通信模块(08)；其中：主控MCU(07)，用于对输入的环境温湿度信息进行分析处理；ZigBee无线通信模块(06)，用于传送温湿度传感器(31)采集的数据；GPRS无线通信模块(08)，通过天线单元发射无线信号连接远程移动终端(014)，与远程移动终端(014)通信并将远程移动终端(014)产生的命令信号转换成数字信号后传给主控MCU(07)。
2.根据权利要求1所述的基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置，其特征在于，执行单元(016)包括分别与主控MCU(07)相连的温控开关(11)和风扇开关(9)，温控开关(11)，用于控制加热元件(5)的开启和关闭；风扇开关(9)，用于控制电风扇(6)的开启和关闭。
3.根据权利要求2所述的基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置，其特征在于，风扇开关(9)和温控开关(11)各通过一个继电器(33)与主控MCU(07)相连，分别实现对玻璃烘干器的电风扇(6)和加热元件(5)的控制；远程移动终端(014)能够给继电器(33)发出命令信号，来控制放置于风道内的电风扇(6)及加热元件(5)，实现对玻璃烘干器的远程控制。
4.根据权利要求1所述的基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置，其特征在于，所述主控MCU(07)采用STM32F207VCT6或STM32F103C8T6；所述ZigBee无线通信模块(06)采用CC2530、CC2430或PL-2303HX；所述GPRS无线通信模块(08)采用SIM800C、SIM800H或SIM900。
5.根据权利要求1所述的基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置，其特征在于，供电单元(015)包括变压稳压电路(35)，变压稳压电路(35)与电源(34)相连，为主控MCU(07)提供电压为5V的直流电，为ZigBee无线通信模块(06)提供电压为3.3V的直流电，为GPRS无线通信模块(08)提供4V的直流电。
6.根据权利要求1所述的基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置，其特征在于，温湿度传感器(31)包括单片机(03)，以及分别与单片机(03)交互的温度感应单元(01)、湿度感应单元(02)及传感器用ZigBee无线通信模块(04)，传感器用ZigBee无线通信模块(04)能够通过射频天线将采集到的温湿度数据信号发射给ZigBee无线通信模块(06)。
7.根据权利要求1所述的基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置，其特征在于，玻璃烘干器上设有智能控制板(32)，中央控制单元(05)搭载于所述智能控制板(32)上；温湿度传感器(31)设置于玻璃烘干器的烘干管(3)内，烘干管(3)焊接于玻璃烘干器的上端壳体上，烘干管(3)的上端开设有热风导出口(21)，下端开设有热风进入口(23)。
8.根据权利要求7所述的基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置，其特征在于，玻璃烘干器的上端壳体分为壳体外层(1)和壳体内层(2)，在壳体内层(2)上垂直设置有螺旋导风板(22)和若干根烘干管(3)，若干根烘干管(3)布设螺旋导风板(22)相邻的板壁之间，且在该螺旋导风板(22)的内侧还布设若干用于增强扰动的舌型凸板(24)，待烘干的玻璃器皿插设在烘干管(3)上。
9.根据权利要求1所述的基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置，其特征在于，远程移动终端(014)采用PAD(011)、智能手机(012)或PC(013)，支持Android平台或IOS平台。
10.采用权利要求1～9中任意一项所述的基于Zigbee和GPRS的智能玻璃烘干装置进行烘干的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)温湿度传感器(31)采集待烘干玻璃器皿的温湿度数据后，将温湿度数据传输至主控MCU(07)；
2)主控MCU(07)对温湿度数据进行运算处理后，通过GPRS无线通信模块(08)、天线单元和GPRS基站(09)与云端(010)互联，最终在远程移动终端(014)显示；
3)远程移动终端(014)给主控MCU(07)发出命令信号来控制执行单元(016)，执行单元(016)控制放置于风道内的电风扇(6)及加热元件(5)的开启和关闭，实现对玻璃烘干器的远程控制。
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