CN109029587A - 密集烤房的温湿度监控装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了密集烤房的温湿度监控装置及系统，涉及烟叶烘烤技术领域，包括：温湿度传感器采用四线制连接方式与密集烤房控制模块相连，密集烤房控制模块通过LoRa无线通信模块与计算终端相连；温湿度传感器采集温湿度电压信息；密集烤房控制模块根据温湿度电压信息生成温湿度数值，并将温湿度数值和预设的烘烤阶段信息发送至LoRa无线通信模块；LoRa无线通信模块将温湿度数值和烘烤阶段信息汇总后发送至计算终端；计算终端根据烘烤阶段信息对温湿度数值进行分析，并将生成的烘烤控制数字信息反馈至密集烤房控制模块。本发明可以提高温湿度测量的精确性，并缓解了架线和拆除的问题，大幅降低了人力成本。
Description
技术领域
本发明涉及烟叶烘烤技术领域，尤其是涉及密集烤房的温湿度监控装置及系统。
背景技术
目前密集烤房控制系统是烟叶烘烤的主要装置，密集烤房系统通过测量烤房内的干球和湿球温度，并根据干湿球温度的测量值和烘烤温控曲线的目标值，自动跳转到烘烤温控曲线的各个阶段。
市面上绝大多数的密集烤房控制器的测温系统采用DS18B20(数字温度传感器)，该芯片的测温误差在1℃。而烘烤温控曲线中，从一个阶段到下一个阶段的很多温差在2℃。由此看见，阶段之间的温度测量误差在50％左右，整个系统的温度控制精度太低，导致烟叶烘烤质量受到严重影响。
绝大多数的密集烤房控制系统内部的干湿球温度测量点一般为两处，分别处于上棚和下棚，测量点较少，不能反映整个烤房的温湿度情况。
另外，各烤房控制系统之间采用RS485通信，数据汇总后传给计算机。由于密集烤房控制系统每年在烟叶烘烤结束后，都会拆下回收到仓库中，传统的RS485数据传输方法由于需要架设和拆除RS485通信线，造成很大的人力浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供密集烤房的温湿度监控装置及系统，以提高温湿度测量的精确性，并采用LoRa数据传输方法缓解了架线和拆除的问题，大幅降低了人力成本。
第一方面，本发明实施例提供了一种密集烤房的温湿度监控装置，其中，所述装置包括：温湿度传感器、所述温湿度传感器采用四线制连接方式与密集烤房控制模块相连，所述密集烤房控制模块通过LoRa无线通信模块与计算终端相连；
所述温湿度传感器，用于实时采集烤房内的温湿度电压信息，并将所述温湿度电压信息发送至所述密集烤房控制模块；
所述密集烤房控制模块，用于根据所述温湿度电压信息生成温湿度数值，并将所述温湿度数值和预设的烘烤阶段信息发送至所述LoRa无线通信模块；
所述LoRa无线通信模块，用于将所述温湿度数值和所述烘烤阶段信息进行汇总后采用LoRa无线通信发送至所述计算终端；
所述计算终端，用于根据所述烘烤阶段信息对所述温湿度数值进行分析，生成烘烤控制数字信息，并将所述烘烤控制数字信息通过所述LoRa无线通信模块反馈至所述密集烤房控制模块。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述温湿度传感器包括：铂热电阻和恒流源；
所述铂热电阻的根部两端分别通过第一导线和第二导线与所述恒流源相连，所述铂热电阻的根部两端还分别通过第三导线和第四导线与所述密集烤房控制模块相连。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述密集烤房控制模块包括：单片机以及与所述单片机分别相连的ADC芯片和液晶屏；
所述ADC芯片，用于将所述温湿度电压信息转换为温湿度数字信息；
所述单片机，用于将所述温湿度数字信息转换为干湿球的温湿度数值，并将所述温湿度数值发送至所述液晶屏进行展示。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述密集烤房控制模块还包括与所述单片机相连的继电器；
所述单片机，还用于根据所述烘烤控制数字信息生成开关控制指令，并将所述开关控制指令发送至匹配的继电器，以使所述继电器断开或闭合。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述装置还包括与所述继电器相连的执行器；
所述执行器包括：循环风机、助燃风机、进风装置和/或排湿装置。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述烘烤阶段信息包括：烘烤阶段数量、各烘烤阶段运行时间、各烘烤阶段温湿度参数阈值。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述LoRa无线通信模块包括单片机STM8L151G4U6与射频芯片SX1278。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述温湿度传感器为多个，分布于所述密集烤房内的上棚和下棚处。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述铂热电阻为PT1000或PT100铂热电阻。
第二方面，本发明实施例还提供一种密集烤房的温湿度监控系统，其中，包括：服务器和如上任一项所述密集烤房的温湿度监控装置，所述密集烤房的温湿度监控装置中的计算终端通过以太网络或者移动通信网络与所述服务器相连。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明提供了密集烤房的温湿度监控装置及系统，包括：温湿度传感器采用四线制连接方式与密集烤房控制模块相连，密集烤房控制模块通过LoRa无线通信模块与计算终端相连；温湿度传感器，用于实时采集烤房内的温湿度电压信息，并将温湿度电压信息发送至密集烤房控制模块；密集烤房控制模块，用于根据温湿度电压信息生成温湿度数值，并将温湿度数值和预设的烘烤阶段信息发送至LoRa无线通信模块；LoRa无线通信模块，用于将温湿度数值和烘烤阶段信息进行汇总后采用LoRa无线通信发送至计算终端；计算终端，用于根据烘烤阶段信息对温湿度数值进行分析，生成烘烤控制数字信息，并将烘烤控制数字信息通过LoRa无线通信模块反馈至密集烤房控制模块。本发明可以提高温湿度测量的精确性，并采用LoRa数据传输方法缓解了架线和拆除的问题，大幅降低了人力成本。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例一提供的密集烤房的温湿度监控装置示意图；
图2为本发明实施例一提供的温湿度传感器结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的密集烤房控制模块的示意图；
图4为本发明实施例二提供的密集烤房的温湿度监控系统示意图。
图标：
100-温湿度传感器；200-密集烤房控制模块；210-ADC芯片；220-单片机；230-液晶屏；240-继电器；300-LoRa无线通信模块；400-计算终端。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前，市面上绝大多数的密集烤房控制器的测温系统采用DS18B20，该芯片的测温误差在1℃。而烘烤温控曲线中，从一个阶段到下一个阶段的很多温差在2℃。由此看见，阶段之间的温度测量误差在50％左右，整个系统的温度控制精度太低，导致烟叶烘烤质量受到严重影响。绝大多数的密集烤房控制系统内部的干湿球温度测量点一般为两处，分别处于上棚和下棚，测量点较少，不能反映整个烤房的温湿度情况。另外，各烤房控制系统之间采用RS485通信，数据汇总后传给计算机。由于密集烤房控制系统每年在烟叶烘烤结束后，都会拆下回收到仓库中，传统的RS485数据传输方法由于需要架设和拆除RS485通信线，造成很大的人力浪费。
基于此，本发明实施例提供的密集烤房的温湿度监控装置及系统，可以提高温湿度测量的精确性，并采用LoRa数据传输方法缓解了架线和拆除的问题，大幅降低了人力成本。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种密集烤房的温湿度监控装置进行详细介绍。
实施例一：
图1为本发明实施例一提供的密集烤房的温湿度监控装置示意图。
参照图1，一种密集烤房的温湿度监控装置，主要包括：设置于密集烤房内的温湿度传感器100、密集烤房控制模块200和LoRa无线通信模块300，以及设置于烘烤点控制室内的计算终端400。
其中，温湿度传感器100为多个，分布于密集烤房内的上棚和下棚处，比如在上棚和下棚各设三个温湿度传感器100作为监测点；温湿度传感器100采用四线制连接方式与密集烤房控制模块200相连。密集烤房控制模块200采用UART(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步收发传输器)与LoRa无线通信模块300相连，LoRa无线通信模块300与计算终端400相连；这里计算终端400可以为计算机或者中间件等。
温湿度传感器100，用于实时采集烤房内的温湿度电压信息，并将温湿度电压信息发送至密集烤房控制模块200。
具体的，每个温湿度传感器100主要是由PT1000或PT100铂热电阻组成的干湿球水壶，它与密集烤房控制模块200相连所采用的的四线制接线方式可参照图2。铂热电阻的根部两端分别通过第一导线和第二导线与恒流源相连，其等效电阻值分别为r2和r3；铂热电阻的根部两端还分别通过第三导线和第四导线与密集烤房控制模块200相连，其等效电阻值分别为r1和r4。恒流源通过这两根导线向铂热电阻提供恒定电流I，再利用铂热电阻的电阻值随着温度的变化而变化的这一特性，根据铂热电阻的实时阻值R得到电压信号U，该电压信号U即为实时采集到的烤房内的温湿度电压信息。
采用四线制接线方式可以完全消除导线电阻的影响，提高对烤房温度检测的精准度；同时，在上下棚处均设置多个温湿度传感器100可以更全面的反映整个烤房的温湿度情况。
密集烤房控制模块200，用于根据温湿度电压信息生成温湿度数值，并将温湿度数值和预设的烘烤阶段信息发送至LoRa无线通信模块300。
具体的，烘烤阶段信息包括：烘烤阶段数量、各烘烤阶段运行时间、各烘烤阶段温湿度参数阈值等。比如，烟叶变黄阶段，其温湿度参数阈值为相对温度35～42℃、相对湿度为85％～75％。
LoRa无线通信模块300，用于将温湿度数值和烘烤阶段信息进行汇总后采用LoRa无线通信发送至每个烘烤点控制室的计算终端400。
具体的，LoRa无线通信模块300主要包括单片机STM8L151G4U6与射频芯片SX1278。采用LoRa无线通信，解决了传统RS485数据传输方法需要布线和拆除的问题，大幅降低了人力成本。
计算终端400，用于根据烘烤阶段信息对温湿度数值进行分析，生成烘烤控制数字信息，并将烘烤控制数字信息通过LoRa无线通信模块300反馈至密集烤房控制模块200。
进一步的，参照图3，密集烤房控制模块200包括：ADC芯片210、与ADC芯片210相连的单片机220、以及与单片机220分别相连的液晶屏230和继电器240。
密集烤房控制模块200生成温湿度数值的具体过程如下。
ADC芯片210，用于将温湿度电压信息转换为温湿度数字信息；
单片机220，用于将温湿度数字信息转换为干湿球的温湿度数值，并将温湿度数值发送至液晶屏230进行展示。
进一步的，密集烤房控制模块200接收到计算终端400反馈的烘烤控制数字信息后，将执行如下操作。
单片机220，还用于根据烘烤控制数字信息生成开关控制指令，并将开关控制指令发送至匹配的继电器240，以使继电器240断开或闭合。
这里，与继电器240相连有执行器，执行器包括：循环风机、助燃风机、进风装置和/或排湿装置等。
比如，计算终端400根据温湿度参数阈值判断实时采集的湿度数值偏高，那么将生成降低湿度的排湿控制数字信息；单片机220根据排湿控制数字信息生成针对排湿装置的开关控制指令，并将该开关控制指令发送给排湿装置的继电器240，以使继电器240闭合，排湿装置接通电源并开始执行排湿工作，直至烤房内湿度满足预设的湿度阈值。
进一步的，密集烤房控制模块200中的单片机220可以采用STM8L151G4U6，ADC芯片210为24位高精度ADC芯片，可采用ADS1248。采用四线制接线方式并结合使用24位高精度ADC芯片，可以大幅提高密集烤房内温度测量的精确性。
实施例二：
图4为本发明实施例二提供的密集烤房的温湿度监控系统示意图。
参照图4，密集烤房的温湿度监控系统包括：服务器和上述实施例所提供的密集烤房的温湿度监控装置，密集烤房的温湿度监控装置中的计算终端400通过以太网络或者移动通信网络与服务器相连。
计算终端400将收集到的温湿度数值和烘烤阶段信息通过以太网络或者移动通信网络传输至服务器，由服务器对上述信息进行存储和管理。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明提供了密集烤房的温湿度监控装置及系统，包括：温湿度传感器采用四线制连接方式与密集烤房控制模块相连，密集烤房控制模块通过LoRa无线通信模块与计算终端相连；温湿度传感器，用于实时采集烤房内的温湿度电压信息，并将温湿度电压信息发送至密集烤房控制模块；密集烤房控制模块，用于根据温湿度电压信息生成温湿度数值，并将温湿度数值和预设的烘烤阶段信息发送至LoRa无线通信模块；LoRa无线通信模块，用于将温湿度数值和烘烤阶段信息进行汇总后采用LoRa无线通信发送至计算终端；计算终端，用于根据烘烤阶段信息对温湿度数值进行分析，生成烘烤控制数字信息，并将烘烤控制数字信息通过LoRa无线通信模块反馈至密集烤房控制模块。本发明可以提高温湿度测量的精确性，并采用LoRa数据传输方法缓解了架线和拆除的问题，大幅降低了人力成本。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“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。
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，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种密集烤房的温湿度监控装置，其特征在于，所述装置包括：温湿度传感器、所述温湿度传感器采用四线制连接方式与密集烤房控制模块相连，所述密集烤房控制模块通过LoRa无线通信模块与计算终端相连；
所述温湿度传感器，用于实时采集烤房内的温湿度电压信息，并将所述温湿度电压信息发送至所述密集烤房控制模块；
所述密集烤房控制模块，用于根据所述温湿度电压信息生成温湿度数值，并将所述温湿度数值和预设的烘烤阶段信息发送至所述LoRa无线通信模块；
所述LoRa无线通信模块，用于将所述温湿度数值和所述烘烤阶段信息进行汇总后采用LoRa无线通信发送至所述计算终端；
所述计算终端，用于根据所述烘烤阶段信息对所述温湿度数值进行分析，生成烘烤控制数字信息，并将所述烘烤控制数字信息通过所述LoRa无线通信模块反馈至所述密集烤房控制模块。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温湿度传感器包括：铂热电阻和恒流源；
所述铂热电阻的根部两端分别通过第一导线和第二导线与所述恒流源相连，所述铂热电阻的根部两端还分别通过第三导线和第四导线与所述密集烤房控制模块相连。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密集烤房控制模块包括：单片机以及与所述单片机分别相连的ADC芯片和液晶屏；
所述ADC芯片，用于将所述温湿度电压信息转换为温湿度数字信息；
所述单片机，用于将所述温湿度数字信息转换为干湿球的温湿度数值，并将所述温湿度数值发送至所述液晶屏进行展示。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述密集烤房控制模块还包括与所述单片机相连的继电器；
所述单片机，还用于根据所述烘烤控制数字信息生成开关控制指令，并将所述开关控制指令发送至匹配的继电器，以使所述继电器断开或闭合。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述继电器相连的执行器；
所述执行器包括：循环风机、助燃风机、进风装置和/或排湿装置。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述烘烤阶段信息包括：烘烤阶段数量、各烘烤阶段运行时间、各烘烤阶段温湿度参数阈值。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述LoRa无线通信模块包括单片机STM8L151G4U6与射频芯片SX1278。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温湿度传感器为多个，分布于所述密集烤房内的上棚和下棚处。
9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述铂热电阻为PT1000或PT100铂热电阻。
10.一种密集烤房的温湿度监控系统，其特征在于，包括：服务器和如权利要求1～9任一项所述密集烤房的温湿度监控装置，所述密集烤房的温湿度监控装置中的计算终端通过以太网络或者移动通信网络与所述服务器相连。
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