CN110834853A - 一种基于云平台的货物称重系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种基于云平台的货物称重系统及其检测方法。本发明能够自动检测货架重量、支持大量设备数据的远程传输、实时监测环境温度、实时检测供电系统、远距离无线传输，具有高精度、低功耗、实时性、稳定性强等特点。主要包括货架整体结构的搭建，硬件电路的设计以及软件编程部分的设计。其中货架结构的搭建包括对货架结构的设计，采用4个高精度的应变电阻式传感器通过搭建惠斯登电桥来减少温漂，从而提高测量的稳定性，在托盘底部四个角摆放称重传感器的位置尽量使称重模块的受力均衡来提高称重的准确性了。本发明主要用于实时监测货架重量并远程传输到服务器，通过登录可查看货架状态以及对货架做相应的指示灯提示功能来指定货架。
Description
技术领域
本发明涉及货物称重技术领域，是一种基于云平台的货物称重系统及其检测方法。
背景技术
近年来，近年来国内物流业的迅速发展，货运的物流量不断增大，使得货物的仓库管理问题层出不穷，既有仓库管理设备很难满足新时代的物流需求。传统模式下以人力来进行仓库货物的数据统计很容易会造成管理数据的出错和延迟，导致了仓储管理效率不高，而智能货架作为一种计算机技术和互联网技术在仓储方向上的产物，正在逐步取代传统的货架。基于互联网技术改进的称重货架能够提高仓储效率，实现货物计件和货位管理功能。目前在国内的物流行业被广泛使用。
传统的仓库管理模式主要以人力来进行货物的物流数据记录，而随着物流行业的飞速发展，传统管理模式对于企业发展形成了制约。所以人们提出了智能货架这一概念，智能货架应该具备以下要求：能够自动上传物流的数据并在云平台进行存储，能够通过数据库来对某一种货物的存储数量以及存储位置进行查询，能够在云平台对智能货架使用状态进行设置，能够对一些特定情况进行判断和提示。目前应用物联网技术设计的智能货架能够大大提高仓储效率，并且能够提供自动化的计件和货位管理功能。仓储货架的智能化改进对于物流业的发展进步具有重要意义。
发明内容
本发明针对传统物流行业以人力来进行仓库货物的数据统计很容易会造成管理数据的出错和延迟，导致了仓储管理效率不高等问题，本发明提供了一种基于云平台的货物称重系统及其检测方法，本发明提供了以下技术方案：
一种基于云平台的货物称重系统，所述系统包括：MCU主控单元、四个称重传感器、数据采集模块、LoRa无线传输模块、温度传感器、指示灯、基站和云平台，所述数据采集模块包括放大模块和AD转换模块；
所述四个称重传感器构成惠斯通全桥，所述称重传感器安装在货架托盘下，所述四个称重传感器的数据信号输出端连接放大模块，所述放大模块连接AD转换模块，所述AD转换模块连接MCU主控单元，所述MCU主控单元连接指示灯、温度传感器和LoRa无线传输模块，所述LoRa无线传输模块通过基站无线传输至云平台。
优选地，所述MCU主控单元采用STM32L051C8T6型单片机。
优选地，所述LoRa无线传输模块采用SX1278型无线收发模块。
优选地，所述称重传感器采用HX711型称重传感器。
一种基于云平台的货物称重检测方法，包括以下步骤：
步骤1：所述数据采集模块将采集称重传感器因重量的变化而产生的数据，通过放大模块称重传感器的电压值，并通过AD转换模块转换为数字信号，并传输给MCU主控单元；
步骤三：所述MCU主控单元将数字信号转换为实际重量值，所述MCU主控单元将实际重量至传输至LoRa无线传输模块；
步骤四：所述LoRa无线传输模块将接收到MCU主控单元传输过来的重量数据通过基站转发到云平台；当重量数据发生变化时，通过指示灯的闪烁提示物流发生变化；
步骤五：所述温度传感器将实时检测当前温度状态，通过MCU主控单元检测数据，通过 LoRa无线传输模块传输至云平台；当温度变化超过阈值时，指示灯闪烁提示；通过云平台查看温度值；
步骤六：所述云平台下发指令，进而使对应货架的指示灯通过闪烁来提醒远程的货架工作人员操作指定货架货物。
优选地，所述称重传感器使用128倍频，采样时序大于等于25。
本发明具有以下有益效果：
本发明将企业仓库中的货架进行智能化改造，使之能够更加智能化的收集和转发物流信息到云平台，方便仓库管理人员远程通过云平台对仓库物流进行管控。该货物称重系统具有功耗低、成本开销小、传感器体积小，减少智能模块的体积，便于组装在货架上且外界环境变化对测量数据影响小和实时重量的检测。通过硬件电路所应用的通过惠斯登全桥减少了检测误差，提高了测量精度。惠斯登电桥输出的是差分电信号，该信号受温度影响小，电桥输出稳定，适用于精密的重量检测。软件实现数据采集滤波算法，实现对货架称重系统工作过程中的偶然误差和周期性误差进行处理，提高重量检测的精度；实现对安装好的货架称重系统进行重量计算函数的标定，标定方法采用精度高一级的电子秤来对本课题设计的称重系统进行系统标定，提高系统检测的准确性，并通过SWD接口将程序烧写到货架内置的智能模块中，完成标定程序的更新；软件控制MCU对周围模块的休眠控制实现功耗的降低，延长了系统的正常工作时间；以及软件实现了货架称重系统和云平台的双向通信。该系统适用于当前物流行业等一些特别的定制领域。
附图说明
图1是基于云平台的货物称重系统结构图；
图2是MCU主控单元电路图；
图3是惠斯通全桥电路图；
图4为货架称重的电路图；
图5为AD转换的电路图；
图6为HX711称重模块的电路图；
图7为测温模块的电路图；
图8为设备启动流程图；
图9无线传输流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。
具体实施例一：
按照图1所示，本发明提供一种基于云平台的货物称重系统，包括MCU主控单元、四个称重传感器、数据采集模块、LoRa无线传输模块、温度传感器、指示灯、基站和云平台模块；所述MCU主控单元的串口输出端与LoRa无线传输模块的串口传输连接，所述称重传感器的输出端与数据采集模块的输入端连接，所述数据采集模块的输出端与MCU主控单元的数据连接，所述温度传感器与MCU主控单元输入端连接，所述指示灯的输出端与MCU主控单元的输入端连接。
实施例2
结合图2和实施例1来说明本实施例，如图2所示，所述MCU主控单元采用低功耗的
-MO+核心的STM32L051C8T6型号，MCU主控单元包括中央处理器、程序存储器、数据存储器、定时计数器、UART串口1、UART串口2、高速A/D转换等功能。
如图3、图4所示，将称重传感器搭建成电桥来进行阻值变化的间接检测，之后将称重传感器放置在称重托盘下方，这样施加在托盘上的货物的重力就会转化为称重传感器的阻值变化。应用了四个称重传感器来进行了电桥的搭建，在托盘上方放置货物时，由于货物通过托盘将力分给四个称重传感器，导致传感器受力产生应变，导致电桥输出电压变大。此时放置货物前后电桥输出电压的差值和受力成正比关系。通过对两次输出电压的检测，根据系统标定出来的称重函数能够间接计算出货物的重量。
如图5的电压转换电路是适应MCU主控单元和传感器的工作电压的需求，对电池供电电压进行稳压操作，让设备工作在稳定的电压环境当中。
如图7的温度传感器，通过MCU主控单元对DS18B20内部电压采集，转换为温度值，是为了满足设备对环境温度的需求，通过LoRa模块对温度进行实时上传，检测货架周围环境温度达到要求。
本发明提供一种基于云平台的货物称重检测方法，包括以下步骤：
步骤1：所述数据采集模块将采集称重传感器模块因重量的变化而产生的数据，通过放大模块称重传感器的电压值，并通过AD转换模块转换为数字信号，并传输给MCU主控单元；
步骤三：所述MCU主控单元将数字信号转换为实际重量值，所述MCU主控单元将实际重量至传输至LoRa无线传输模块；
步骤四：所述LoRa无线传输模块将接收到MCU主控单元传输过来的重量数据通过基站转发到云平台；当重量数据发生变化时，通过指示灯模块的闪烁提示物流发生变化；
步骤五：所述温度传感器模块将实时检测当前温度状态，通过MCU主控单元检测数据，通过LoRa无线传输模块传输至云平台；当温度变化超过阈值时，指示灯闪烁提示；通过云平台查看温度值；
步骤六：所述云平台下发指令，进而使对应货架的指示灯模块通过闪烁来提醒远程的货架工作人员操作指定货架货物。
所述称重传感器模块使用128倍频，采样时序大于等于25。
实施例3
结合实施例1和图9的流程图说明本实施例，在本实施例中，本实施例所涉及的一种基于货架称重系统及无线传输系统的检测方法，它包括以下步骤：
步骤一：货架通过内置的智能模块首先对各个模块进行初始化配置、网管配置和连接，进入工作状态后主动的对货架上方货物重量和周边温度信息进行检测，并通过数据处理和状态判断获得最终的物流数据，然后通过无线模块每隔一段时间主动上传到云平台进行数据的显示和保存；
步骤二：仓库管理员也可以通过云平台，在主动上传的时间间隔之间进行放置在同一个货架上的一类货物物流信息的查询操作，通过数据库中想要查询的货物检索到其放置货架托盘的ID号，其中一个货架有两层，两个智能模块。其中托盘的ID号码设置为智能模块内置的无线模块ID相同的数字。通过在云平台往查询到的ID对应的无线模块发送查询命令码，即可对当前货架的重量、温度、AD数据、运行状态进行查询，并且可以进行去皮和开关电源的操作；
步骤三：在工作模式下自动进行瞬间的数据采集和上传，之后进入到休眠模式，在休眠模式下整个系统都进入休眠模式，下一次的工作模式取决于上一次流程结束之前的模式配置。并且休眠模式下的只能被云平台的查询命令的串口中断和定时器的定时中断唤醒，通过切换工作模式来完成工作和节省电量。
以上所述仅是一种基于云平台的货物称重系统及其检测方法的优选实施方式，一种基于云平台的货物称重系统及其检测方法的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于云平台的货物称重系统，其特征是：所述系统包括：MCU主控单元、四个称重传感器、数据采集模块、LoRa无线传输模块、温度传感器、指示灯、基站和云平台，所述数据采集模块包括放大模块和AD转换模块；
所述四个称重传感器构成惠斯通全桥，所述称重传感器安装在货架托盘下，所述四个称重传感器的数据信号输出端连接放大模块，所述放大模块连接AD转换模块，所述AD转换模块连接MCU主控单元，所述MCU主控单元连接指示灯、温度传感器和LoRa无线传输模块，所述LoRa无线传输模块通过基站无线传输至云平台。
2.根据权利要求1所述的一种基于云平台的货物称重系统，其特征是：所述MCU主控单元采用STM32L051C8T6型单片机。
3.根据权利要求1所述的一种基于云平台的货物称重系统，其特征是：所述LoRa无线传输模块采用SX1278型无线收发模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于云平台的货物称重系统，其特征是：所述称重传感器采用HX711型称重传感器。
5.一种基于云平台的货物称重检测方法，所述方法基于如权利要求1所述的一种基于云平台的货物称重系统，其特征是：包括以下步骤：
步骤1：所述数据采集模块将采集称重传感器模块因重量的变化而产生的数据，通过放大模块称重传感器的电压值，并通过AD转换模块转换为数字信号，并传输给MCU主控单元；
步骤三：所述MCU主控单元将数字信号转换为实际重量值，所述MCU主控单元将实际重量至传输至LoRa无线传输模块；
步骤四：所述LoRa无线传输模块将接收到MCU主控单元传输过来的重量数据通过基站转发到云平台；当重量数据发生变化时，通过指示灯模块的闪烁提示物流发生变化；
步骤五：所述温度传感器模块将实时检测当前温度状态，通过MCU主控单元检测数据，通过LoRa无线传输模块传输至云平台；当温度变化超过阈值时，指示灯闪烁提示；通过云平台查看温度值；
步骤六：所述云平台下发指令，进而使对应货架的指示灯模块通过闪烁来提醒远程的货架工作人员操作指定货架货物。
6.根据权利要求5所述的一种基于云平台的货物称重检测方法，其特征是：所述称重传感器模块使用128倍频，采样时序大于等于25。
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