CN111811625A - 一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器 - Google Patents

一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器，包括模拟称重单元、数据处理单元、太阳能电源单元、智能称重控制器；所述模拟称重单元用于检测承载的压力信号，并将压力信号转换为模拟电信号；所述数据处理单元包括A/D模数转换模块、微处理器MCU、无线接收发射模块、数据加密单元、数据存储单元；所述A/D模数转换模块将模拟电信号转换为数字信号；所述微处理器MCU将数字信号进行处理和计算得到变换数字信号；所述数据加密单元将变换数字信号进行加密得到加密数字信号；所述无线接收发射模块用于将数据存储单元存储的加密数字信号通过无线传输的方式实时发送给智能称重控制器；所述太阳能电源单元负责模拟称重单元、数据处理单元的电源供给。

Description

一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器
技术领域
本发明涉及一种数字称重传感器，具体涉及一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器。
背景技术
随着养殖行业规模化、集团化发展，各类养殖场的养殖规模也不断增大，同时占地面积也较大幅度的增长。反之，随着企业降本增效的压力，养殖场的养殖人员却不断减少。这对养殖场的信息化建设、改造提出了更高的要求。
目前养殖场安装的饲料塔称重系统，主要为单个料塔安装一套称重系统，因安装环境、使用、数据准确等因素限制，智能称重控制器配置为每个饲料塔一台，大致安装位置位于饲料塔附近。
在该应用场景下，存在多方面的弊端：1、养殖人员不便于查看数据；2、采用线缆连接，因线缆均存在电阻，又因现有的称重采集电路均采用电压方式传输，故线缆长度、线缆材质、线缆质量对称重数据的准确性影响较大。3、传感器供电方式常采用有线供电方式，或者无线供电方式复杂，现场实施难度较大。
中国实用新型专利CN206019815U公开了一种基于无线充电技术的无线传输数字称重传感器，涉及无线数字称重传感器技术领域，通过在数字称重传感器中附加无线充电装置和无线传输装置，使得该数字称重传感器能够更加灵活可靠的传递信息。但还是存在养殖场现场不便于安装充电线圈，以及无线供电方式复杂，现场实施难度较大等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中的无线传输数字称重传感器存在养殖场现场不便于安装充电线圈，以及无线供电方式复杂，现场实施难度较大；模拟称重传感器输出的模拟电信号，受传输距离影响大，易受环境影响；数据传输安全性得不到保障等问题，目的在于提供一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器，解决上述问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器，包括模拟称重单元、数据处理单元、太阳能电源单元、智能称重控制器；
所述模拟称重单元用于检测承载的压力信号，并将压力信号转换为模拟电信号；
所述数据处理单元包括A/D模数转换模块、微处理器MCU、无线接收发射模块、数据加密单元、数据存储单元；
所述A/D模数转换模块将模拟电信号转换为数字信号；
所述微处理器MCU将数字信号进行处理和计算得到变换数字信号；
微处理器MCU还负责进行加密、存储、解密、采集等运算；
所述数据加密单元将变换数字信号进行加密得到加密数字信号；
数据加密单元还负责智能称重控制器下发指令的解密；
所述数据存储单元用于存储加密数字信号；
所述无线接收发射模块用于将数据存储单元存储的加密数字信号通过无线传输的方式实时发送给智能称重控制器；
所述智能称重控制器对加密数字信号进行解密得到解密数字信号并将解密数字信号进行展示；
所述太阳能电源单元负责模拟称重单元、数据处理单元的电源供给。
本发明主要用于养殖行业，如养猪。由于猪舍现场不便于安装充电线圈，而基于zigbee技术的无线数据传输可以省去有线电缆，还具有超低功耗的优点，故本发明采用ZigBee组网和LoRa传输技术作为无线传输的方式，LoRa无线技术不仅可以实现远距离传输，并且同时兼具低功耗、低成本的优点。本发明使用太阳能充电，采用太阳能电池板作为本发明传感器的供电电源，方便安装，使用年限更长，太阳能充电相对于电感无线充电而言，降低了实施成本和维护成本，同时避免了猪舍现场充电线圈的使用。本发明对现有饲料塔称重系统进行了优化，通过无线传输方式，将传感器数据传输至智能称重控制器。本发明通过对数据进行存储加密、传输加密，有效保证数据安全性，避免作弊、偷料等现象，降低养殖户、饲料厂的损失。本发明可以安装于方便查看、管理的位置，同时对于有多栋猪舍的养殖场，可以有效减少饲养工作人员的查看饲料塔余料的工作量。
进一步地，一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器，所述太阳能电源单元包括太阳能电池板、太阳能充电电路、电池；
所述太阳能电池板用于将太阳能转化为电能，并将电能通过太阳能充电电路对模拟称重单元、数据处理单元供电以及对所述电池充电；
所述电池，主要负责存储电能，并在太阳能电池板电压过低时，为模拟称重单元、数据处理单元提供电力补充。
进一步地，一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器，所述无线传输方式是采用ZigBee组网和LoRa传输技术。
数字称重传感器数据传输到智能称重控制器采用ZigBee组网和LoRa传输技术。每台智能称重控制器根据实际情况配置传感器，如：4-8只传感器较为普遍。称重时，称重传感器将采集的重量数据加密传输至智能称重控制器，由智能称重控制器对数据进行解密后，进行展示和加密上传云端。
进一步地，一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器，所述数据处理单元还包括温度传感器和压强传感器；所述温度传感器用于采集温度数据并将温度数据由数据处理单元进行处理、加密和存储然后通过无线传输的方式发送给智能称重控制器；所述压强传感器用于采集压强数据并将压强数据由数据处理单元进行处理、加密和存储然后通过无线传输的方式发送给智能称重控制器。
数据处理单元，即将模拟称重单元输出的模拟电信号转换成数字信号，同时采集环境变量，如温度、压强等，然后由MCU单元按照系统存储加密规则，统一数据加密后，编组存储至数据存储单元内。根据智能称重控制器数据传输请求，由无线接收发射模块负责将加密的数据，按照系统传输加密规则进行加密传输。
进一步地，一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器，所述模拟称重单元包括弹性体、应变片、惠斯登电桥。
模拟称重单元，由弹性体检测饲料塔的压力，然后由应变片、普斯登电桥组成的模拟电路，将压力转换为电压信号后输出。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明具有结构简单、现场实施难度低、供电方式简单、超低功耗的优点，本发明本地组网更为安全、便捷，可实现大规模养殖的称重系统无线组网，更有利于养殖人员查看余料、上报饲料需求等工作。
2、本发明采用太阳能充电可以有效解决传感器供电问题，安装方便、使用年限更长。
3、本发明通过对数据进行存储加密、传输加密，有效保证数据安全性，避免作弊、偷料等现象，降低养殖户、饲料厂的损失。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明系统原理图。
图2为本发明应用场景图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器，包括模拟称重单元、数据处理单元、太阳能电源单元、智能称重控制器；
所述模拟称重单元用于检测承载的压力信号，并将压力信号转换为模拟电信号；
所述数据处理单元包括A/D模数转换模块、微处理器MCU、无线接收发射模块、数据加密单元、数据存储单元；
所述A/D模数转换模块将模拟电信号转换为数字信号；
所述微处理器MCU将数字信号进行处理和计算得到变换数字信号；
所述数据加密单元将变换数字信号进行加密得到加密数字信号；
所述数据存储单元用于存储加密数字信号；
所述无线接收发射模块用于将数据存储单元存储的加密数字信号通过无线传输的方式实时发送给智能称重控制器；
所述智能称重控制器对加密数字信号进行解密得到解密数字信号并将解密数字信号进行展示；
所述太阳能电源单元负责模拟称重单元、数据处理单元的电源供给。
所述太阳能电源单元包括太阳能电池板、太阳能充电电路、电池；
所述太阳能电池板用于将太阳能转化为电能，并将电能通过太阳能充电电路对模拟称重单元、数据处理单元供电以及对所述电池充电；
所述电池，主要负责存储电能，并在太阳能电池板电压过低时，为模拟称重单元、数据处理单元提供电力补充。
所述无线传输方式是采用ZigBee组网和LoRa传输技术。
所述数据处理单元还包括温度传感器和压强传感器；所述温度传感器用于采集温度数据并将温度数据由数据处理单元进行处理、加密和存储然后通过无线传输的方式发送给智能称重控制器；所述压强传感器用于采集压强数据并将压强数据由数据处理单元进行处理、加密和存储然后通过无线传输的方式发送给智能称重控制器。
所述模拟称重单元包括弹性体、应变片、惠斯登电桥。
本发明主要用于养殖行业，除了猪饲料在养殖场现场称重相关问题可以得到很好地解决，同时类似于猪饲料，如鸡饲料、鸭饲料、鱼饲料等与饲料称重相关联的，此类问题均可得到有效解决。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器，其特征在于，包括模拟称重单元、数据处理单元、太阳能电源单元、智能称重控制器；
所述模拟称重单元用于检测承载的压力信号，并将压力信号转换为模拟电信号；
所述数据处理单元包括A/D模数转换模块、微处理器MCU、无线接收发射模块、数据加密单元、数据存储单元；
所述A/D模数转换模块将模拟电信号转换为数字信号；
所述微处理器MCU将数字信号进行处理和计算得到变换数字信号；
所述数据加密单元将变换数字信号进行加密得到加密数字信号；
所述数据存储单元用于存储加密数字信号；
所述无线接收发射模块用于将数据存储单元存储的加密数字信号通过无线传输的方式实时发送给智能称重控制器；
所述智能称重控制器对加密数字信号进行解密得到解密数字信号并将解密数字信号进行展示；
所述太阳能电源单元负责模拟称重单元、数据处理单元的电源供给。
2.根据权利要求1所述的一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器，其特征在于，
所述太阳能电源单元包括太阳能电池板、太阳能充电电路、电池；
所述太阳能电池板用于将太阳能转化为电能，并将电能通过太阳能充电电路对模拟称重单元、数据处理单元供电以及对所述电池充电；
所述电池，主要负责存储电能，并在太阳能电池板电压过低时，为模拟称重单元、数据处理单元提供电力补充。
3.根据权利要求1所述的一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器，其特征在于，所述无线传输方式是采用ZigBee组网和LoRa传输技术。
4.根据权利要求1所述的一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器，其特征在于，所述数据处理单元还包括温度传感器和压强传感器；所述温度传感器用于采集温度数据并将温度数据由数据处理单元进行处理、加密和存储然后通过无线传输的方式发送给智能称重控制器；所述压强传感器用于采集压强数据并将压强数据由数据处理单元进行处理、加密和存储然后通过无线传输的方式发送给智能称重控制器。
5.根据权利要求1所述的一种基于低功耗无线传输的数字称重传感器，其特征在于，所述模拟称重单元包括弹性体、应变片、惠斯登电桥。
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