CN207798145U - 一种分布式果蔬冷害预警装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种分布式果蔬冷害预警装置，包括：多个无线传感器节点、微控制器、实时时钟发生器RTC、第一电源模块以及人机交互界面；所述第一电源模块分别与所述RTC以及所述微控制器连接，所述RTC通过I²C接口与所述微控制器连接，所述人机交互界面通过LCD控制器与所述微控制器连接。通过分布式布置的多个无线传感器节点对果蔬所处的低温储运环境中多个位置的二氧化碳浓度和温湿度进行监测，并将检测到的二氧化碳浓度数据和温湿度数据无线传输至微控制器，微控制器在二氧化碳浓度达到发生冷害的临界值的时刻控制装置发出告警，实现了对果蔬低温储运过程中冷害的精确预警，降低了果蔬低温储运过程中的损耗。

Description

一种分布式果蔬冷害预警装置

技术领域

本实用新型实施例涉及果蔬保鲜技术领域，更具体地，涉及一种分布式果蔬冷害预警装置。

背景技术

我国是果蔬生产和消费大国，人均果蔬消费量居世界第一。但大部分种类果蔬采摘后储存期较短，易腐败变质，口感和营养价值在较短时间内会急剧下降。目前，低温贮藏和冷链运输是最有效最安全的延长果蔬食用期和新鲜度的方法。适宜的低温可以明显降低新陈代谢和蒸腾作用，阻止病菌生长，延缓细胞衰老，更好的保持果蔬的营养价值和商品价值。但长时间的不适宜低温环境也会造成果蔬代谢紊乱、生理活动失调，从而导致冷害。果蔬的冷害症状因种类和品种的不同而有多种表现，如果实表面凹陷变色、组织变软降解、果实内部变黑、无法顺利后熟着色等。冷害的发生往往在低温环境下不易察觉，其冷害症状要在室温下才逐渐表现出来。若发觉较早，果蔬处于低温环境的时间较短，并及时回归室温，那么一些生理代谢可恢复正常，但若低温持续时间较长，则生理生化代谢发生不可逆变化，最终会产生不可逆的冷害状态。每年由于低温冷害造成的损失约占果蔬总储运量的30％左右，造成了极大的浪费和经济损失。因此，亟需提供一种果蔬冷害预警装置，以降低果蔬贮藏和冷链运输过程中的冷害损失。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的分布式果蔬冷害预警装置。

本实用新型实施例提供了一种果蔬冷害预警装置，所述装置包括：多个无线传感器节点、微控制器、实时时钟发生器RTC、第一电源模块以及人机交互界面；其中，

所述多个无线传感器节点中的每个无线传感器节点包括数据采集单元、数据收发单元和第二电源模块；所述数据采集单元包括二氧化碳传感器、温湿度传感器和A/D转换器，所述二氧化碳传感器和所述温湿度传感器分别与所述A/D转换器连接；所述数据收发单元为第二Zigbee数据收发模块，所述第二Zigbee数据收发模块与所述微控制器中的第一Zigbee数据收发模块无线连接；所述第二电源模块分别与所述采集单元和所述数据收发单元连接；

所述第一电源模块的输出端分别与所述RTC的电源接口以及所述微控制器的电源接口连接，所述RTC通过I²C接口与所述微控制器连接，所述人机交互界面通过LCD控制器与所述微控制器连接。

进一步地，每个无线传感器节点中还包括数据存储单元，所述数据存储单元包括微处理器和存储器。

进一步地，所述人机交互界面为触屏液晶显示器，且所述触屏液晶显示器的显示区包括温度显示区、湿度显示区以及冷害预警显示区。

进一步地，所述装置还包括警报器，所述警报器通过SMI接口与所述微控制器相连。

进一步地，所述警报器为声光警报器。

进一步地，所述二氧化碳传感器为固态电解质二氧化碳传感器。

进一步地，所述电源模块为可充电的锂电池。

本实用新型实施例提供的一种分布式果蔬冷害预警装置，通过分布式布置的多个无线传感器节点对果蔬所处的低温储运环境中多个位置的二氧化碳浓度和温湿度进行监测，并将检测到的二氧化碳浓度数据和温湿度数据无线传输至微控制器，微控制器在二氧化碳浓度达到发生冷害的临界值的时刻控制装置发出告警，实现了对果蔬低温储运过程中冷害的精确预警，降低了果蔬低温储运过程中的损耗。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种果蔬冷害预警装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中无线传感器节点的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

果蔬在低温储运过程中受到低温胁迫后，由于果蔬细胞内与呼吸有关的酶和代谢途径遭到破坏，会引起果蔬细胞呼吸代谢异常，一般表现为呼吸强度异常升高，且果蔬呼吸强度异常升高后再显著下降的临界点即为果蔬不可逆冷害的开始，只要在这一临界点到来之前，对果蔬所处的低温储运环境进行升温就可以阻止果蔬遭受不可逆冷害。为了对果蔬在低温储运中的不可逆冷害进行预警，本实用新型实施例提供了一种果蔬冷害预警装置。

图1为本实用新型实施例提供的一种分布式果蔬冷害预警装置的结构示意图，如图1所示，所述装置包括：多个无线传感器节点、微控制器、实时时钟发生器RTC、第一电源模块以及人机交互界面。其中：

所述多个无线传感器节点中的每个无线传感器节点包括数据采集单元、数据收发单元和第二电源模块；所述数据采集单元包括二氧化碳传感器、温湿度传感器和A/D转换器，所述二氧化碳传感器和所述温湿度传感器分别与所述A/D转换器连接；所述数据收发单元为第二Zigbee数据收发模块，所述第二Zigbee数据收发模块与所述微控制器中的第一Zigbee数据收发模块无线连接；所述第二电源模块分别与所述采集单元和所述数据收发单元连接。所述第一电源模块的输出端分别与所述RTC的电源接口以及所述微控制器的电源接口连接，所述RTC通过I²C接口与所述微控制器连接，所述人机交互界面通过LCD控制器与所述微控制器连接。

其中，如图2所示，每个无线传感器节点用于采集果蔬所处的低温储运环境中的二氧化碳浓度和温湿度，并将采集的数据通过Zigbee数据传输方式传输至微控制器。

在每个无线传感器节点中，所述二氧化碳传感器用于对果蔬所处的低温储运环境中的二氧化碳浓度进行探测，将低温储运环境中的二氧化碳的浓度作为输入，输出便于物理测量的电流或电压。当果蔬呼吸强度异常升高时，会释放大量的二氧化碳气体，当果蔬呼吸显著下降时，释放的二氧化碳气体会显著减少，这样就造成果蔬所处低温储运环境中的二氧化碳浓度的升高和降低，所述二氧化碳传感器响应值也会随之发生变化。

由于所述二氧化碳传感器输出的电压或电流都是模拟量，需要通过所述A/D转换器将所述二氧化碳传感器输出的模拟量转化为数字量后，再输入所述微控制器中作为所述二氧化碳传感器探测到的低温储运环境中的二氧化碳浓度数据。同时，所述温湿度传感器也将采集到的果蔬所处低温储运环境中的温湿度数据输入所述微控制器中。

第二电源模块用于为无线传感器节点中的其他模块提供电能和进行充电管理。

具体地，在实际使用时，多个无线传感器节点分别布置在果蔬所处低温储运环境中的多个位置，对低温储运环境中多个位置的二氧化碳含量数据和温湿度数据进行采集，并分别无线传输至微控制器。其中多个无线传感器节点布置的位置可根据储运空间大小和货物码放方式规划确定。所述装置中除了多个无线传感器外的其他装置可集中布置在便于操作者操作的位置，例如可以布置在冷库门外或冷链运输车辆的驾驶室等。

另外，所述实时时钟发生器(Real-Time Clock，RTC)通过I²C接口发送时间信息给所述微控制器，为所述微控制器的工作提供时间基准。第一电源模块用于为所述装置提供电源和进行充电管理。

所述微控制器根据每一时刻输入的二氧化碳浓度数据和温湿度数据，调用预先设置的基于呼吸强度建立的冷害预警模型，判断该时刻是否为果蔬不可逆冷害发生的临界点，并将判断结果发送至显示器并显示，以达到冷害预警的目的。当显示发生冷害时，操作人员可通过人机交互界面及时获知并采取相应措施，当未发生冷害时，也可通过人机交互界面获知当前低温储运环境中的二氧化碳浓度值。同时，可以根据果蔬种类选择新冷害预警模型的类型，并实时显示环境温度、环境湿度以及冷害预警。

可以理解地，基于呼吸强度建立的冷害预警模型为本领域的公知技术，可以预先根据果蔬种类将相应的冷害预警模型存储在所述微处理器之中用于判断是否达到冷害临界点。

本实用新型实施例提供的一种分布式果蔬冷害预警装置，通过分布式布置的多个无线传感器节点对果蔬所处的低温储运环境中多个位置的二氧化碳浓度和温湿度进行监测，并将检测到的二氧化碳浓度数据和温湿度数据无线传输至微控制器，微控制器在二氧化碳浓度达到发生冷害的临界值的时刻控制装置发出告警，实现了对果蔬低温储运过程中冷害的精确预警，降低了果蔬低温储运过程中的损耗。

基于上述实施例，所述人机交互界面为触屏液晶显示器，所述触屏液晶显示器的显示区包括温度显示区、湿度显示区以及冷害预警显示区。

具体地，所述人机交互界面为触屏液晶显示器，操作人员既可以观察冷害预警，又可以通过触摸操作选择冷害预警模型的类型。所述装置的触屏液晶显示器设置在操作人员能够直接观察到所示器面板的位置，其中所述触屏液晶显示器上可显示的信息包括显示在温度显示区的温度值、显示在湿度显示区的湿度值以及显示在冷害预警显示区的冷害预警信息，使得操作人员可以更加直观的获取果蔬所处储运环境的温湿度信息和冷害预警信息，其中在果蔬未发生冷害时，所述冷害预警显示区显示果蔬所处低温储运环境中的二氧化碳浓度值。同时，采用触屏液晶显示器体积小、重量轻，便于安装和操作。

基于上述实施例，所述装置还包括警报器，所述警报器通过SMI接口与所述微控制器相连。

具体地，所述装置不仅可以通过显示器的显示面板上的预警信息发出告警，还可以通过警报器发出冷害预警，警报器预警更加直接快捷。

进一步地，所述警报器为声光警报器。

具体地，一旦检测到果蔬所处储运环境中的二氧化碳浓度达到冷害发生的临界值，所述微处理器立即触发所述声光警报器发出蜂鸣声并伴随光线提醒，冷害告警更加令人警觉，使得操作人员能够在最短时间内开始对果蔬进行处理。

基于上述实施例，所述二氧化碳传感器为固态电解质二氧化碳传感器。

具体地，所述固态电解质二氧化碳传感器中的气敏材料在接触二氧化碳气体时产生离子，从而形成电势差，探测电势差从而探测二氧化碳浓度。采用固态电解质二氧化碳传感器，使得装置对二氧化碳浓度变化探测的灵敏度更高，使得冷害预警更加及时。

基于上述实施例，所述电源模块为可充电的锂电池。

具体地，所述电池模块采用可充电的锂电池，可以使整个装置体积更小，重量更轻，便于携带和安装。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种分布式果蔬冷害预警装置，其特征在于，所述装置包括：多个无线传感器节点、微控制器、实时时钟发生器RTC、第一电源模块以及人机交互界面；其中，

所述多个无线传感器节点中的每个无线传感器节点包括数据采集单元、数据收发单元和第二电源模块；所述数据采集单元包括二氧化碳传感器、温湿度传感器和A/D转换器，所述二氧化碳传感器和所述温湿度传感器分别与所述A/D转换器连接；所述数据收发单元为第二Zigbee数据收发模块，所述第二Zigbee数据收发模块与所述微控制器中的第一Zigbee数据收发模块无线连接；所述第二电源模块分别与所述采集单元和所述数据收发单元连接；

所述第一电源模块的输出端分别与所述RTC的电源接口以及所述微控制器的电源接口连接，所述RTC通过I²C接口与所述微控制器连接，所述人机交互界面通过LCD控制器与所述微控制器连接。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，每个无线传感器节点中还包括数据存储单元，所述数据存储单元包括微处理器和存储器。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述人机交互界面为触屏液晶显示器，且所述触屏液晶显示器的显示区包括温度显示区、湿度显示区以及冷害预警显示区。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述装置还包括警报器，所述警报器通过SMI接口与所述微控制器相连。

5.根据权利要求4所述装置，其特征在于，所述警报器为声光警报器。

6.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述二氧化碳传感器为固态电解质二氧化碳传感器。

7.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述电源模块为可充电的锂电池。