CN205302043U - 一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于红外测温的无人机式冷藏库内温度控制系统，包括第一无人机、第二无人机、第N无人机、上位机、上位机电源、报警装置、第一制冷机、第二制冷机、第N制冷机和外部电源；所述上位机与第一无人机、第二无人机、第N无人机无线连接，上位机与上位机电源、报警装置、第一制冷机、第二制冷机、第N制冷机均电性连接，第一制冷机、第二制冷机、第N制冷机均与外部电源电性连接；所述第一无人机、第二无人机、第N无人机均包括超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、微处理器、无人机电池模块、ZigBee模块、螺旋翼电机组。本实用新型能够实现温度检测，并根据所测温度进行相应的控制且发出报警。

Description

一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统

【技术领域】

本发明涉及冷藏库内温度控制系统的技术领域，特别是一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统的技术领域。

【背景技术】

冷藏库是利用降温设施创造适宜的湿度和低温条件的仓库引，又称冷库，是加工、贮存农畜产品的场所。从上世纪70年代起，各地冷藏库容量增长较快，至2008年底，全国冷藏库总量已突破1100万吨/次，其中畜肉类冷库容量为550万吨/次，水产冷库为262万吨/次、全国供销系统的果蔬冷库为210万吨、冷冻饮品类冷库10万吨/次。

在微处理器(MCU)技术、无线网络技术和智能传感器技术快速发展的基础上,由微处理器、传感器模块、无线通信模块组成的无线传感器网络WSN(WirelessSensorNetwork)应运而生,并得到空前的发展。各种类型的传感器子节点通过自组织方式建成网络,子节点间通过预定的协议自动协同地采集和监测各种被测物理信息,以无线通信的方式将所采集的数据传送给本地(或远端)用户。

有些应用场合,不仅需要实时采集监测被测物理信息,同时需要根据所测数据按预定算法和规则去控制被检测的设备。无线传感器网络(WSN)和自动化控制技术有机结合的远程监控系统,实现了对设备的实时监测与控制。

ZigBee是基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的有关组网、应用和安全方面的无线通信技术。ZigBee提供了一个低成本、低功耗、低复杂度、适中的数据传输速率、高容量以及短距离通信等特性的技术平台。它满足了无线传感器网络自组织、低功耗、组网协议简单等要求。可嵌入到各种设备当中,广泛应用在远程监控系统之中。具有较强的鲁棒性、高容错性和低成本等独特的优点。十分适合短距离无线组网之需要。

在冷藏库中，所储存的物品不同，所需控制的温度也不同，基本温度范围在-18℃～20℃。随着我们远洋渔业的快速发展，特别是金枪鱼围网、垂钓业的崛起，“超低温冷库”建设已有发展。为了保证金枪鱼的品质和色泽，在捕捉后需立即进行冻结加工-55℃～-60℃和-60℃的冷藏舱贮藏。

除了冷藏库内需检测的温度范围外，由于冷藏库所放置物品的不同，因而内部货架、布局也会发生改变。固定的接触式传感检测已经不再适用。现有的非接触测温中，红外测温应用较广。

非接触式红外测温也叫辐射测温，一般使用热电型或光电探测器作为检测元件。此温度测量系统比较简单，可以实现大面积的测温，也可以是被测物体上某一点的温度测量；可以是便携式，也可以是固定式，并且使用方便；它的制造工艺简单，成木较低，测温时不接触被测物体，具有响应时间短、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点，但利用红外辐射测量温度，也必然受到物体发射率、测温距离、烟尘和水蒸气等外界因素的影响，其测量误差较大。

红外测温会受到测温距离的影响，因而不能仅仅考虑将红外测温传感器安装于冷藏库内壁上。随着近年来航模的发展，小型无人机技术越来越成熟，应用于各种领域中。如授权公告号为CN204831555的中国专利公开了一种基于无人机的非接触式露天煤场测温装置，包括无人机本体，无人机本体的外壳上设置有声光报警器、用于无线感应露天煤场煤炭温度数据的红外温度传感器、用于探测无人机与煤炭间距的超声波发射探头、以及用于无线接收超声波发射探头感应的数据的超声波接收探头，无人机本体的内部设置有电子线路板；电子线路板上集成有微控制器、供电电源和与微控制器相接且与计算机无线数据传输的无线收发器，微控制器的输出端接有超声波发射电路，微控制器的输入端接有定位器和超声波接收电路；微控制器包括ARM芯片STM32F103C8T6。上述方案适用于煤场测温，对测温后也只能做报警的措施。在冷藏库中，需要对冷藏库内温度进行控制，就必须同时能控制制冷机工作。

在冷藏库的应用中,采用基于红外测温的无人机后，装置所带的ZigBee模块的位置会发生改变，必须设法确定位置信息,只有结合位置信息,所获取的温度数据才有实际应用价值。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统，能够实现温度检测，并根据所测温度进行相应的控制且发出报警。

为实现上述目的，本发明提出了一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统，包括第一无人机、第二无人机、第N无人机、上位机、上位机电源、报警装置、第一制冷机、第二制冷机、第N制冷机和外部电源；所述上位机与第一无人机、第二无人机、第N无人机无线连接，上位机与上位机电源、报警装置、第一制冷机、第二制冷机、第N制冷机均电性连接，第一制冷机、第二制冷机、第N制冷机均与外部电源电性连接；所述第一无人机、第二无人机、第N无人机均包括超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、微处理器、无人机电池模块、ZigBee模块、螺旋翼电机组，所述无人机电池模块与超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、微处理器、ZigBee模块、螺旋翼电机组均电性连接，所述微处理器与超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、ZigBee模块、螺旋翼电机组均电性连接。

作为优选，所述微处理器为STM8S207微控制器，微处理器用于接收超声测距模块的距离信号、红外测温模块的温度信号、GPS模块的位置信号，通过ZigBee模块与上位机进行通讯，发送控制信号至螺旋翼电机组；所述无人机电池模块为锂电池，无人机电池模块用于给超声测距模块、红外测温模块、GPS模块、微处理器、ZigBee模块、螺旋翼电机组供电；所述ZigBee模块为CC2530型微控制器，ZigBee模块用于与上位机进行通讯；所述螺旋翼电机组包括若干电机，螺旋翼电机组用于接收微处理器的控制信号并进行相应动作。

作为优选，所述上位机，用于接收第一无人机、第二无人机、第N无人机的数据并发送控制信号至报警装置、第一制冷机、第二制冷机、第N制冷机、第一无人机、第二无人机、第N无人机；所述上位机为工控机。

作为优选，所述报警装置、第一制冷机、第二制冷机、第N制冷机，用于接收上位机的控制信号并进行相应动作。

作为优选，所述第一无人机、第二无人机、第N无人机通过ZigBee模块与上位机无线连接；所述第一无人机、第二无人机、第N无人机，用于传送数据至上位机。

本发明的有益效果：

1、本发明通过超声测距模块、螺旋翼电机组及写入微处理器中控制无人机的程序，实现无人机在冷藏库内的飞行；在飞行过程中，利用红外测温模块进行温度检测，并将温度信号传至微处理器，当温度信号不在预设范围时，微处理器能通过ZigBee模块将GPS模块的位置信息和红外测温模块的温度信息传至上位机；从而实现冷藏库内的温度检测。

2、本发明通过上位机接收无人机的数据，并对数据进行分析后，控制报警装置报警并控制温度异常区域的制冷机动作，从而实现对温度异常区域的温度调节，以达到温度控制的目的。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统的系统组成图；

图2是本发明一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统的多无人机时的系统组成图；

图3是本发明一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统的无人机示意图；

图4是本发明一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统的实施例一示意图；

图5是本发明一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统的实施例二示意图。

图中：1-超声测距模块、2-红外测温模块、3-GPS模块、4-微处理器、5-无人机电池模块、6-ZigBee模块、7-螺旋翼电机组、8-上位机、9-上位机电源、10-报警装置、11-第一制冷机、12-第二制冷机、13-第N制冷机、14-外部电源、15-第一无人机、16-第二无人机、17-第N无人机、18-无人机、19-红外测温探头、20-超声测距探头、21-墙体、22-制冷机、23-货架。

【具体实施方式】

参阅图1、图2、图3、图4和图5，本发明，包括第一无人机15、第二无人机16、第N无人机17、上位机8、上位机电源9、报警装置10、第一制冷机11、第二制冷机12、第N制冷机13和外部电源14；所述上位机8与第一无人机15、第二无人机16、第N无人机17无线连接，上位机8与上位机电源9、报警装置10、第一制冷机11、第二制冷机12、第N制冷机13均电性连接，第一制冷机11、第二制冷机12、第N制冷机13均与外部电源14电性连接；所述第一无人机15、第二无人机16、第N无人机17均包括超声测距模块1、红外测温模块2、GPS模块3、微处理器4、无人机电池模块5、ZigBee模块6、螺旋翼电机组7，所述无人机电池模块5与超声测距模块1、红外测温模块2、GPS模块3、微处理器4、ZigBee模块6、螺旋翼电机组7均电性连接，所述微处理器4与超声测距模块1、红外测温模块2、GPS模块3、ZigBee模块6、螺旋翼电机组7均电性连接。

具体的，所述微处理器4为STM8S207微控制器，微处理器4用于接收超声测距模块1的距离信号、红外测温模块2的温度信号、GPS模块3的位置信号，通过ZigBee模块6与上位机8进行通讯，发送控制信号至螺旋翼电机组7；所述无人机电池模块5为锂电池，无人机电池模块5用于给超声测距模块1、红外测温模块2、GPS模块3、微处理器4、ZigBee模块6、螺旋翼电机组7供电；所述ZigBee模块6为CC2530型微控制器，ZigBee模块6用于与上位机8进行通讯；所述螺旋翼电机组7包括若干电机，螺旋翼电机组7用于接收微处理器4的控制信号并进行相应动作。

具体的，所述上位机8，用于接收第一无人机15、第二无人机16、第N无人机17的数据并发送控制信号至报警装置10、第一制冷机11、第二制冷机12、第N制冷机13、第一无人机15、第二无人机16、第N无人机17；所述上位机8为工控机。

具体的，所述报警装置10、第一制冷机11、第二制冷机12、第N制冷机13，用于接收上位机8的控制信号并进行相应动作。

具体的，所述第一无人机15、第二无人机16、第N无人机17通过ZigBee模块6与上位机8无线连接；所述第一无人机15、第二无人机16、第N无人机17，用于传送数据至上位机8。

本发明工作过程：

实施例一：

对于规模不大的冷藏库，如图4所示，其系统图如图1所示。墙体21内布置有制冷机22、货架23，当无人机18上电后，通过内部的超声测距探头20和内置的程序进行飞行，通过红外测温探头19检测温度。当温度高于预设温度值时，微处理器4将红外测温模块2的温度信号、GPS模块3的位置信号传送至上位机8，上位机8再发送控制信号至报警装置10、第一制冷机11、第二制冷机12、第N制冷机13，控制距离温度异常位置最近的制冷机22工作，当制冷机22已经工作时，则无动作发生；当温度低于预设温度值时，微处理器4将红外测温模块2的温度信号、GPS模块3的位置信号传送至上位机8，上位机8再发送控制信号至报警装置10、第一制冷机11、第二制冷机12、第N制冷机13，控制距离温度异常位置最近的制冷机22停止工作，当制冷机22已经停止工作时，则无动作发生。

实施例二：

对于规模较大的冷藏库，如图5所示，其系统图如图2所示，其中无人机的系统图与图1中的无人机部分一致。相比于实施例一的区别在于：实施例二中的冷藏库为较大规模的冷藏库，因此冷藏库内设有多个无人机18，所述无人机18为第一无人机15、第二无人机16、第N无人机17，当有任一无人机18所检测到的温度值不在预设范围内，均执行对应实施例一中的操作。

本发明通过超声测距模块、螺旋翼电机组及写入微处理器中控制无人机的程序，实现无人机在冷藏库内的飞行；在飞行过程中，利用红外测温模块进行温度检测，并将温度信号传至微处理器，当温度信号不在预设范围时，微处理器能通过ZigBee模块将GPS模块的位置信息和红外测温模块的温度信息传至上位机；从而实现冷藏库内的温度检测；本发明通过上位机接收无人机的数据，并对数据进行分析后，控制报警装置报警并控制温度异常区域的制冷机动作，从而实现对温度异常区域的温度调节，以达到温度控制的目的。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统，其特征在于：包括第一无人机(15)、第二无人机(16)、第N无人机(17)、上位机(8)、上位机电源(9)、报警装置(10)、第一制冷机(11)、第二制冷机(12)、第N制冷机(13)和外部电源(14)；所述上位机(8)与第一无人机(15)、第二无人机(16)、第N无人机(17)无线连接，上位机(8)与上位机电源(9)、报警装置(10)、第一制冷机(11)、第二制冷机(12)、第N制冷机(13)均电性连接，第一制冷机(11)、第二制冷机(12)、第N制冷机(13)均与外部电源(14)电性连接；所述第一无人机(15)、第二无人机(16)、第N无人机(17)均包括超声测距模块(1)、红外测温模块(2)、GPS模块(3)、微处理器(4)、无人机电池模块(5)、ZigBee模块(6)、螺旋翼电机组(7)，所述无人机电池模块(5)与超声测距模块(1)、红外测温模块(2)、GPS模块(3)、微处理器(4)、ZigBee模块(6)、螺旋翼电机组(7)均电性连接，所述微处理器(4)与超声测距模块(1)、红外测温模块(2)、GPS模块(3)、ZigBee模块(6)、螺旋翼电机组(7)均电性连接。

2.如权利要求1所述的一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统，其特征在于：所述微处理器(4)为STM8S207微控制器，微处理器(4)用于接收超声测距模块(1)的距离信号、红外测温模块(2)的温度信号、GPS模块(3)的位置信号，通过ZigBee模块(6)与上位机(8)进行通讯，发送控制信号至螺旋翼电机组(7)；所述无人机电池模块(5)为锂电池，无人机电池模块(5)用于给超声测距模块(1)、红外测温模块(2)、GPS模块(3)、微处理器(4)、ZigBee模块(6)、螺旋翼电机组(7)供电；所述ZigBee模块(6)为CC2530型微控制器，ZigBee模块(6)用于与上位机(8)进行通讯；所述螺旋翼电机组(7)包括若干电机，螺旋翼电机组(7)用于接收微处理器(4)的控制信号并进行相应动作。

3.如权利要求1所述的一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统，其特征在于：所述上位机(8)，用于接收第一无人机(15)、第二无人机(16)、第N无人机(17)的数据并发送控制信号至报警装置(10)、第一制冷机(11)、第二制冷机(12)、第N制冷机(13)、第一无人机(15)、第二无人机(16)、第N无人机(17)；所述上位机(8)为工控机。

4.如权利要求1所述的一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统，其特征在于：所述报警装置(10)、第一制冷机(11)、第二制冷机(12)、第N制冷机(13)，用于接收上位机(8)的控制信号并进行相应动作。

5.如权利要求1所述的一种基于无人机红外测温的冷藏库温度控制系统，其特征在于：所述第一无人机(15)、第二无人机(16)、第N无人机(17)通过ZigBee模块(6)与上位机(8)无线连接；所述第一无人机(15)、第二无人机(16)、第N无人机(17)，用于传送数据至上位机(8)。