CN109916130A - 一种基于nfc的冷库自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于NFC的冷库自动控制系统，所述基于NFC的冷库自动控制系统包括NFC核心模块、调试模块和智能移动终端，所述调试模块和所述智能移动终端分别与所述NFC核心模块通信连接；该系统可以达到库内温湿度智能调控、智能除霜、事故报警、自动喷淋灭火以及与消防部门的联网的目的，满足冷库的安全性与监测性要求。

Description

一种基于NFC的冷库自动控制系统

技术领域

本发明属于冷库控制技术领域，具体涉及一种基于NFC的冷库自动控制系统。

背景技术

冷库，是利用降温设施创造适宜的湿度和低温条件的仓库,又称冷藏库,是加工、贮存农畜产品的场所；它能摆脱气候的影响，延长农畜产品的贮存保鲜期限，以调节市场供应；冷库主要用作对食品、乳制品、肉类、水产、禽类、果蔬、冷饮、花卉、绿植、茶叶、药品、化工原料、电子仪表仪器等的恒温贮藏，冷库实际上是一种低温联合起来的冷气设备，冷库(冷藏库)也属于制冷设备的一种与冰箱相比较，其制冷面积要大很多，但他们有相通的制冷原理。

近年来，随着时代的发展，对于冷库的自动化的技术要求越来越高，NFC技术在移动钱包、移动票据、智能展板、卡片标签等方面广泛应用，但在冷库控制系统中应用NFC技术未曾有先例，目前存在的很多冷库使用温度控制器对压缩机、风机、电磁阀等设备进行操控，控制器所设置的参数项大多由英文代码组成，现场修改参数比较繁琐。

为了使得控制操作更加便利准确，需要更加先进的技术用于冷库控制，从而使得冷库控制达到合理的控制与调节。而利用定制的手机APP软件通过NFC近距离通讯可方便修改控制器参数，

因此需要提供一种基于NFC的冷库自动控制系统，能够高效的实现数据信息的相互传输。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于NFC的冷库自动控制系统，利用定制的手机APP软件通过NFC近距离通讯可方便修改控制器参数，从而达到合理的控制与调节，而后利用移动终端GPRS网络将数据上传到指定的数据平台上，供客户端使用，在冷库的控制系统中采用NFC技术，具有安全、简单、低功耗的优势，能够高效的实现数据信息的相互传输。

一种基于NFC的冷库自动控制系统，所述基于NFC的冷库自动控制系统包括NFC核心模块、调试模块和智能移动终端，所述调试模块和所述智能移动终端分别与所述NFC核心模块通信连接。

优选地，所述调试模块包括MCU控制单元、温湿度测量电路、压缩机保护电路、控制电路以及检测点，所述温湿度测量电路和所述压缩机保护电路连接至所述MCU控制单元，所述MCU控制单元输出信号至所述控制电路，所述检测点与所述MCU控制单元通过RS485总线进行数据传输。

优选地，所述NFC核心模块的运行频率为13.56MHz、传输速度为106bps到848kbps、其最小的有效传输距离为4厘米以内。

优选地，所述NFC核心模块采用PN512芯片。

优选地，所述智能移动终端通过近距离通讯NFC技术与所述MCU控制单元进行数据交互，并通过GPRS网络上传到系统平台，以便供客户终端查询。

优选地，所述基于NFC的冷库自动控制系统采用的智能控制算法包括模糊逻辑控制、人工神经网络或遗传算法。

优选地，所述温湿度测量电路通过温度传感器和湿度传感器来采集系统的温度以及湿度信息。

优选地，所述基于NFC的冷库自动控制系统采用5V的直流电源，工作温度为-20℃以上。

和最接近的现有技术比，本发明的有益效果为：

本发明提供的一种基于NFC的冷库自动控制系统，利用NFC技术为基础，设计一套安全智能的控制系统，实现了对库内温湿度和压力的检测、压缩机和风机的联动控制、智能除霜、压缩机能量调节并同时可实现安全防护自动化；通过实验测试，该系统可以达到库内温湿度智能调控、智能除霜、事故报警、自动喷淋灭火以及与消防部门的联网的目的，满足冷库的安全性与监测性要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明基于NFC的冷库自动控制系统的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

NFC技术在移动钱包、移动票据、智能展板、卡片标签等方面广泛应用，但在冷库控制系统中应用NFC技术未曾有先例。目前很多冷库使用温度控制器对压缩机、风机、电磁阀等设备进行操控，控制器所设置的参数项大多由英文代码组成，现场修改参数比较繁琐。本实施例利用定制的手机APP软件通过NFC近距离通讯可方便修改控制器参数，从而达到合理的控制与调节；利用移动终端GPRS网络将数据上传到指定的数据平台上，供客户端使用；NFC技术具有安全、简单、低功耗等特点，因此，本实施例中在冷库的控制系统中采用NFC技术，能高效的相互传输数据信息。

本实施例公开了一种基于NFC的冷库自动控制系统，结合图1，图1为本发明基于NFC的冷库自动控制系统的系统结构图；所述基于NFC的冷库自动控制系统包括NFC核心模块、调试模块和智能移动终端，所述调试模块和所述智能移动终端分别与所述NFC核心模块通信连接，所述调试模块包括MCU控制单元、温湿度测量电路、压缩机保护电路、控制电路以及检测点，所述温湿度测量电路和所述压缩机保护电路连接至所述MCU控制单元，所述MCU控制单元输出信号至所述控制电路，所述检测点与所述MCU控制单元通过RS485总线进行数据传输。

本实施例以NFC功能为核心单元，包括基于PN512芯片的调试模块和支持终端模块的NFC终端平台，由于空间有限，要求核心模块的体积比传统的模块小、功耗也较低，并且设计时考虑了核心的供电方式，设计了功率控制和电源控制技术，同时为了使核心模块具较强的实用性和广泛性，设计时需要支持较多的终端接口。

该系统由几大部分组成，温湿度测量电路对冷库的数据参数进行收集、NFC核心模块用于数据传输、智能移动终端进行实时监控、控制电路输出控制部分，为了保证各个模块的正常运转可以对模块的传输信息进行判断，充分合理的利用系统保证其正常的运行；每个节点采用RS485总线技术与控制单元连接，及时有效的把数据传输到指定的数据平台上。

本实施例中NFC核心模块采用PN512芯片，NFC核心模块的运行频率为13.56MHz、传输速度为106bps到848kbps、其最小的有效传输距离为4厘米以内；具体地，NFC的运行频率为13.56MHz，传输速度为106bps到848kbps[3]，传输的距离为4厘米以内为其最小的有效的传输距离，较小的传输距离可以是读写长度使得通信的安全性较高，可以避免数据的丢失和偷窃，从而保证了数据的安全传输与交换。通信协议较为简单，不需要复杂的程序，可以利用NFC技术连接；NFC技术是一种短距离无线通信技术，现在已经运用到电脑和移动设备上，NFC技术是一种近距离数据传输技术，能够使两个设备在近距离互相传输，这就使数据能够互相共享比互联网传播技术来说，传递速度增加了，传输的稳定性变强了，安全性也大大增加了；冷库系统在刚开始启动的时候，很多设备互相协同工作，互相间的干扰特别严重，本实施例用NFC技术能够很好的解决这一问题。

本实施例采用了PN512芯片，该芯片高性能NFC芯片，集成了14.65MHz一下各种非接触型通信协议。高度集成的模拟电路，解调和译码响应；输出缓冲驱动器通过最少量的外部无源器件连接天线，集成了RF场检测器并集成了数据模式检测器；本实施例中以温湿度为例，温湿度测量电路通过温度传感器和湿度传感器来采集系统的温度以及湿度信息。

在冷库系统中，采用了多路传感技术，需要收集的信息较多，如温度、湿度、消防监测点、设备运行信息等等，这些信息需要分开采集、集中收集、处理等等算法处理；在本实施例的系统中，智能移动终端通过近距离通讯NFC技术与所述MCU控制单元进行数据交互，并通过GPRS网络上传到系统平台，以便供客户终端查询。

本实施例基于NFC的冷库自动控制系统采用的智能控制算法包括模糊逻辑控制、人工神经网络或遗传算法；冷库自动化中，进行任何一个制冷控制系统的设计时，首先建立被控系统或数学模型，它反映了系统输入、内部状态和输出之间的数量和逻辑关系，为计算机进行运算处理提供依据；然后根据适合的数学模型推出控制算法，所谓自动化就是计算机依照规定的控制算法进行系统或部件的控制；因此控制算法的正确选择是保证良好的控制系统品质的前提条件，甚至是决定因素；在采集信息时，需要通过各种传感器手段采集系统的温度、湿度等信息；在区分信息时，我们需要使用信息收集、集中和分析等算法来读取信息；智能终端的数据分析和交互界面的优化设计将考虑到实际的系统设备，希望实现智能终端上各种实时冷库数据的可视化数据交互；目前的智能设备可以用来分析目前智能终端人机界面的不足，通过手机系统可以弥补和改进，系统平台提供了丰富的控件来优化显示。本实施例系统采用的智能控制算法包括模糊逻辑控制、人工神经网络和遗传算法：

(a)模糊控制：模糊控制是通过计算机识别人们用自然语言所完成描述的控制活动，模糊控制里面有很多优点,比如在识别和控制之前不需要事先知道对象的数学模型,在这具有系统响应速度比较迅速、调节幅度较少、在过渡过程时间短等优点。在被控对象的模糊模型的基础上，运用模糊控制器才能进行推理控制，用模糊语言和规则去描述的一个系统动态的性能，用智能化机器去模拟人对系统的控制。

(b)人工神经网络：人工神经网络，它是由众多的神经元可调的连接权值连接而成，具有大规模并行处理、分布式信息存储、良好的自组织自学习能力等特点。BP神经网络算法在理论上可以逼近任意函数，基本的结构由非线性变化单元组成，具有很强的非线性映射能力。而且网络的中间层数、各层的处理单元数及网络的学习系数等参数可根据具体情况设定，灵活性很大，在优化、信号处理与模式识别、智能控制、故障诊断等许多领域都有着广泛的应用前景。

(c)遗传算法：遗传算法是一类借鉴生物界的进化规律演化而来的随机化搜索方法，其主要特点是直接对结构对象进行操作，不存在求导和函数连续性的限定；具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力；采用概率化的寻优方法，能自动获取和指导优化的搜索空间，自适应地调整搜索方向，不需要确定的规则。遗传算法的这些性质，已被广泛地应用于组合优化、机器学习、信号处理、自适应控制和人工生命等领域。

本实施例采用的供电电压为5V的直流电源，使其稳定电源保证，软件兼容系统Android3.0以上，可以使用在大多数的手机上，满足的功率少于5W，可以工作温度：-20℃以上。可以支持较多网络如NFC，Wifi，蓝牙4.0双模通信，4G网络；使用的感知范围：0-4CM，可以使读写正常，满足冷库自动化系统实际应用。

通过采用本实施例的基于NFC的冷库自动控制系统，控制各个小冷库系统，配套一台上位机监控电脑，通过该监控系统可以监视各个小冷库的温度、风机状态、报警故障的功能。各个冷库的数据如表1。

表1测试数据

由表可知，本设计的系统可以合理的收集冰库的数据和状态。利用NFC安全、简单、低功耗的特点，创新的把NFC技术引入到冷库控制系统中，因此该装置可以利用于实际安全生产中

本发明提供的一种基于NFC的冷库自动控制系统，利用NFC技术为基础，设计一套安全智能的控制系统，实现了对库内温湿度和压力的检测、压缩机和风机的联动控制、智能除霜、压缩机能量调节并同时可实现安全防护自动化；通过实验测试，该系统可以达到库内温湿度智能调控、智能除霜、事故报警、自动喷淋灭火以及与消防部门的联网的目的，满足冷库的安全性与监测性要求；NFC技术具有功耗极低、成本低、安全性好等优点，其速率基本能满足设备之间信息交换的需求，本实施例将NFC技术应用到冷库的控制系统中，使系统维护容易、快捷，对象大众化；成功的解决了现有控制系统的操作复杂，专业度强，普及率低，系统工作不协调等诸多问题。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于NFC的冷库自动控制系统，其特征在于，所述基于NFC的冷库自动控制系统包括NFC核心模块、调试模块和智能移动终端，所述调试模块和所述智能移动终端分别与所述NFC核心模块通信连接。

2.根据权利要求1所述的基于NFC的冷库自动控制系统，其特征在于，所述调试模块包括MCU控制单元、温湿度测量电路、压缩机保护电路、控制电路以及检测点，所述温湿度测量电路和所述压缩机保护电路连接至所述MCU控制单元，所述MCU控制单元输出信号至所述控制电路，所述检测点与所述MCU控制单元通过RS485总线进行数据传输。

3.根据权利要求2所述的基于NFC的冷库自动控制系统，其特征在于，所述NFC核心模块的运行频率为13.56MHz、传输速度为106bps到848kbps、其最小的有效传输距离为4厘米以内。

4.根据权利要求2述的所述的基于NFC的冷库自动控制系统，其特征在于，所述NFC核心模块采用PN512芯片。

5.根据权利要求3所述的基于NFC的冷库自动控制系统，其特征在于，所述智能移动终端通过近距离通讯NFC技术与所述MCU控制单元进行数据交互，并通过GPRS网络上传到系统平台，以便供客户终端查询。

6.根据权利要求3所述的基于NFC的冷库自动控制系统，其特征在于，所述基于NFC的冷库自动控制系统采用的智能控制算法包括模糊逻辑控制、人工神经网络或遗传算法。

7.根据权利要求1所述的基于NFC的冷库自动控制系统，其特征在于，所述温湿度测量电路通过温度传感器和湿度传感器来采集系统的温度以及湿度信息。

8.根据权利要求1所述的基于NFC的冷库自动控制系统，其特征在于，所述基于NFC的冷库自动控制系统采用5V的直流电源，工作温度为-20℃以上。