CN218567878U - 智慧粮仓气体检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智慧粮仓气体检测系统，克服了粮仓内低氧环境对工作人员身体健康造成损坏的问题；一种智慧粮仓气体检测系统包括控制器(1)、手机(2)、人员检测装置(3)、气体检测装置(4)、通风装置(5)与报警装置(6)；控制器(1)通过其中的4G模块U3和手机(2)无线连接；控制器(1)通过其中的RF模块U2与人员检测装置(3)的RF模块U5之间无线连接；控制器(1)通过其中的RF模块U2与气体检测装置(4)的RF模块U8之间无线连接；控制器(1)通过其中的RF模块U2与通风装置(5)的RF模块U15之间无线连接；控制器(1)通过其中RF模块U2与报警装置(6)的RF模块U12之间无线连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种工作人员进入仓内之前气体检测的管理系统，更确切地说，本实用新型涉及一种智慧粮仓气体检测系统。
背景技术
为了破坏害虫和霉菌的生态环境，抑制粮食的呼吸，延缓了粮食质量老化现在粮食存储技术中大多采用填充CO2或氮气改变空气成分的方法，这种方法更安全也更环保，但是如果期间有人员进入仓内，因为其低氧环境会对人员的身体健康造成损坏，因此,为了确保工作人员每次入仓的安全性,本实用新型提供了入仓前的氧气和二氧化碳含量的检测系统。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在粮仓内低氧环境对工作人员身体健康造成损坏的问题，提供了一种智慧粮仓气体检测系统。
为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：
所述的智慧粮仓气体检测系统包括控制器、手机、人员检测装、气体检测装置、通风装置与报警装置；
所述的控制器通过其中的4G模块U3和手机内的无线收发模块之间无线连接；控制器通过其中RF模块U2与人员检测装置中的RF模块U5之间无线连接；控制器通过其中RF模块U2与气体检测装置中的RF模块U8之间无线连接；控制器通过其中RF模块U2与通风装置中的RF模块U15之间无线连接；控制器通过其中RF模块U2与报警装置中的RF模块U12之间无线连接。
技术方案中所述的控制器还包括MCU U1；所述的MCU U1采用型号为STC8A8K32AS4A12的单片机；所述的RF模块U2的型号为灵-TR；所述的4G模块 U3的型号为EC200N-CN；MCU U1的TX1引脚与RF模块U2的RX引脚通过信号线连接，MCU U1的RX1引脚与RF模块U2的TX引脚通过信号线连接，MCU U1的 TX2引脚与4G模块U3的RX引脚通过信号线连接，MCU U1的RX2引脚与4G模块U3的TX引脚通过信号线连接。
技术方案中所述的人员检测装置还包括MCU U4与红外开关U6；所述的MCU U4的型号是STC8G1K08-TSSOP20；所述的RF模块U5的型号为灵-TR；所述的红外开关U6的型号为LXDJ-31NC，红外开关U6包括发射器和接收器，发射器和接收器分别安装在仓门两侧相对应的的墙体上；MCU U4的TX与RF模块U5的RX 引脚通过信号线连接，MCU U4的RX与RF模块U5的TX引脚通过信号线连接， MCU U4的GPIO与红外开关U6的OUT引脚信号线连接。
技术方案中所述的气体检测装置还包括MCU U7、氧气传感器U9与二氧化碳传感器U10；所述的MCU U7的型号是STC8G1K08-TSSOP20；所述的RF模块U8 的型号为灵-TR；所述的氧气传感器U9的型号为PR300-O2,检测范围0-25％vol，分辨率0.1％VOL；所述的二氧化碳传感器U10的型号为PR300-CO2,检测范围 0-5000ppm；MCU U7的TX1与RF模块U8的RX引脚通过信号线连接，MCU U7的 RX1与RF模块U8的TX引脚通过信号线连接，MCU U7的TX2与氧气传感器U9 的RX引脚和二氧化碳传感器U10的RX引脚通过信号线连接，MCU U7的RX2与氧气传感器U9的TX引脚和二氧化碳传感器U10的TX引脚通过信号线连接。
技术方案中所述的报警装置还包括MCU U11与语音播报模块U13；所述的 MCU U11的型号是STC8G1K08-TSSOP20；所述的RF模块U12的型号为灵-TR；所述的语音播报模块U13的型号为ASR02；MCU U11的TX1与RF模块U12的RX引脚通过信号线连接，MCU U11的RX1与RF模块U12的TX引脚通过信号线连接， MCU U11的TX2与语音播报模块U13的RX引脚通过信号线连接，MCU U11的RX2 与语音播报模块U13的TX引脚通过信号线连接。
技术方案中所述的通风装置还包括MCU U14与执行机构U16；所述的MCU U14 的型号是STC8G1K08-TSSOP20；所述的RF模块U15的型号为灵-TR；MCU U14的 TX与RF模块U15的RX引脚通过信号线连接，MCU U14的RX与RF模块U15的 TX引脚通过信号线连接，MCU U14的GPIO引脚连接执行机构U16的IN引脚。
技术方案中所述的执行机构U16包括电阻R1、三极管Q1、继电器K1、交流接触器KM1与轴流风机M1；所述的交流接触器KM1采用型号CJX2-09-10的交流接触器；所述的轴流风机M1采用型号为SUN-NHL-FJXTS的3KW的三相交流电机；交流接触器KM1包括3组常开主触头与交流线圈，其中主触头1、主触头3、主触头5的触点分别连接电网的火线L1线、L2线、L3线；主触头2、主触头4、主触头6与轴流风机M1的供电端相连接；交流线圈的A2引脚连接电网的N线， A1引脚连接继电器K1触点开关的4引脚，继电器K1的触点开关的3脚连接电网的火线L1线,继电器K1的驱动线圈2脚连接直流电源VCC，继电器K1的驱动线圈的1引脚连接三极管Q1的集电极，三级管Q1的发射极连接GND,三极管Q1 的基极连接电阻R1的一个引脚，电阻R1的另一个引脚作为执行机构的IN引脚。
与现有技术相比本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型所述的智慧粮仓气体检测系统在工作人员入仓前检测仓内氧气和二氧化碳含量，并提示是否存在风险，确保人身安全；
2.本实用新型所述的智慧粮仓气体检测系统在测到有人通过仓门入口时，自动提示仓内气体含量是否对人员有危险，避免人员因为疏忽忘记查询气体含量带来的安全隐患，进一步提高了安全性；
3.本实用新型所述的智慧粮仓气体检测系统使工作人员可以通过手机查询当前仓内气体含量，并且可以在入仓前开启通风，改善仓内环境，在进入仓内，增加了灵活性和自主性。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
图1为本实用新型所述的智慧粮仓气体检测系统结构组成的示意框图；
图2为本实用新型所述的智慧粮仓气体检测系统中控制器结构组成示意图；
图3为本实用新型所述的智慧粮仓气体检测系统中人员检测装置结构组成示意图；
图4为本实用新型所述的智慧粮仓气体检测系统中气体检测装置结构组成示意图；
图5为本实用新型所述的智慧粮仓气体检测系统中报警装置结构组成示意图；
图6为本实用新型所述的智慧粮仓气体检测系统中通风装置结构组成示意图；
图7为本实用新型所述的智慧粮仓气体检测系统中通风装置中的执行机构连线图；
图中：1.控制器，2.手机，3.人员检测装置，4.气体检测装置，5.通风装置，6.报警装置。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细的描述：
参阅图1，本实用新型所述的智慧粮仓气体检测系统包括控制器1、手机2、人员检测装置3、气体检测装置4、通风装置5与报警装置6。
控制器1分别和手机2、人员检测装置3、气体检测装置4、通风装置5与报警装置6之间为无线连接。
参阅图2，所述的控制器1包括MCU U1、RF模块U2与4G模块U3。
所述的RF模块U2的型号为灵-TR，采用GFSK(高斯频移键控)调频技术，接收模块和发送模块一体并且能自动切换，本装置中采用433MHz频段进行通信，作用是建立仓内局域网络，RF模块U2与人员检测装置3、气体检测装置4、通风装置5、报警装置6中的RF模块U5、RF模块U8、RF模块U15、RF模块U12 之间无线连接；RF模块U2的TX引脚与MCU U1的RX1引脚通过信号线连接，RF 模块U2的RX引脚与MCU U1的TX1引脚通过信号线连接；
所述的4G模块U3的型号为EC200N-CN,具备全网通信功能，配置为透传模式，4G模块U3的TX引脚与MCU U1的RX2引脚连接，4G模块U3的RX引脚与 MCU U1的TX2引脚连接,4G模块U3和手机2内的无线收发模块之间无线连接；
所述的MCU U1采用型号为STC8A8K32AS4A12的单片机,内部集成了24M高精度振荡器，所需外围器件少，成本低等特点。MCU U1的TX1引脚与RF模块 U2的RX引脚通过信号线连接，MCU U1的RX1引脚与RF模块U2的TX引脚通过信号线连接，MCU U1与RF模块U2进行异步串行通信；MCU U1的TX2引脚与4G 模块U3的RX引脚通过信号线连接，MCU U1的RX2引脚与4G模块U3的TX引脚通过信号线连接，控制器1中的MCU U1与4G模块U3之间进行异步串行通信。
所述的手机2选用安卓系统的智能机，手机2内的无线收发模块和控制器1 中的4G模块U3之间无线通信，在手机2上安装指定的APP,在APP界面可以查询当前仓内氧气和二氧化碳气体含量，可以远程控制通风装置5。
参阅图3，所述的人员检测装置3包括MCU U4、RF模块U5与红外开关U6。
所述的RF模块U5的型号为灵-TR，采用GFSK(高斯频移键控)调频技术，接收模块和发送模块一体并且能自动切换，本装置中采用433MHz频段进行通信，作用是建立仓内局域网络，RF模块U5与控制器1中RF模块U2之间实现无线通信；RF模块U5的TX引脚与MCU U4的RX引脚通过信号线连接，RF模块U5的 RX引脚与MCU U4的TX引脚通过信号线连接；
所述的红外开关U6的型号为LXDJ-31NC，LXDJ-31NC为激光对射NPN常闭型开关，红外开关U6包括发射器和接收器，发射器和接收器分别安装在仓门两侧相对应的的墙体上，无人时，发射器发出的光线直接进入接收器,接收器导通，红外开关U6的OUT引脚输出低电平，当人员通过时，发射器和接收器之间的光线被阻断，接收器断开，红外开关U6的OUT引脚输出高电平。
所述的MCU U4的型号是STC8G1K08-TSSOP20，不需要外部晶振和外部复位，多达18个GPIO(通用输入输出口)口，所有GPIO(通用输入输出口)口支持准双向口模式、强推挽输出模式、开漏输出模式和高阻输入模式。
MCU U4的TX与RF模块U5的RX引脚通过信号线连接，MCU U4的RX与RF 模块U5的TX引脚通过信号线连接，MCU U4的GPIO与红外开关U6的OUT引脚通过信号线连接。
参阅图4，所述的气体检测装置4包括MCU U7、RF模块U8、氧气传感器U9 与二氧化碳传感器U10。
所述的RF模块U8的型号为灵-TR，采用GFSK(高斯频移键控)调频技术，接收模块和发送模块一体并且能自动切换，本装置中采用433MHz频段进行通信，作用是建立仓内局域网络，RF模块U8与控制器1中RF模块U2之间实现无线通信；RF模块U8的TX引脚与MCU U7的RX1引脚通过信号线连接，RF模块U8的 RX引脚与MCU U7的TX1引脚通过信号线连接；
所述的氧气传感器U9的型号为PR300-O2,检测范围0-25％vol，分辨率 0.1％VOL,通信方式为串口通信,氧气传感器U9的RX引脚与MCU U7的TX2引脚通过信号线连接，氧气传感器U9的TX引脚与MCU U7的RX2引脚通过信号线连接；
所述的二氧化碳传感器U10的型号为PR300-CO2,检测范围0-5000ppm，通信方式为串口通信,二氧化碳传感器U10的RX引脚与MCU U7的TX2引脚通过信号线连接，二氧化碳传感器U10的TX引脚与MCU U7的RX2引脚通过信号线连接；
所述的MCU U7的型号是STC8G1K08-TSSOP20，不需要外部晶振和外部复位，多达18个GPIO(通用输入输出口)口，所有GPIO(通用输入输出口)口支持准双向口模式、强推挽输出模式、开漏输出模式和高阻输入模式。
MCU U7的TX1与RF模块U8的RX引脚通过信号线连接，MCU U7的RX1与 RF模块U8的TX引脚通过信号线连接，MCU U7的TX2与氧气传感器U9的RX引脚和二氧化碳传感器U10的RX引脚通过信号线连接，MCU U7的RX2与氧气传感器U9的TX引脚和二氧化碳传感器U10的TX引脚通过信号线连接。
参阅图5，所述的报警装置6包括MCU U11、RF模块U12与语音播报模块 U13。
所述的RF模块U12的型号为灵-TR，采用GFSK(高斯频移键控)调频技术，接收模块和发送模块一体并且能自动切换，本装置中采用433MHz频段进行通信，作用是建立仓内局域网络，RF模块U12与控制器1中RF模块U2之间实现无线通信；RF模块U12的TX引脚与MCUU11的RX1引脚通过信号线连接，RF模块 U12的RX引脚与MCU U11的TX1引脚通过信号线连接；
所述的语音播报模块U13的型号为ASR02，串口通信，语音播报模块U13的 TX引脚与MCU U11的RX2引脚通过信号线连接，语音播报模块U13的RX引脚与 MCU U11的TX2引脚通过信号线连接；
所述的MCU U11的型号是STC8G1K08-TSSOP20，不需要外部晶振和外部复位，多达18个GPIO(通用输入输出口)口，所有GPIO(通用输入输出口)口支持准双向口模式、强推挽输出模式、开漏输出模式和高阻输入模式。
MCU U11的TX1与RF模块U12的RX引脚通过信号线连接，MCU U11的RX1 与RF模块U12的TX引脚通过信号线连接，MCU U11的TX2与语音播报模块U13 的RX引脚通过信号线连接，MCU U11的RX2与语音播报模块U13的TX引脚通过信号线连接。
参阅图6，所述的通风装置5包括MCU U14、RF模块U15与执行机构U16。
所述的RF模块U15的型号为灵-TR，采用GFSK(高斯频移键控)调频技术，接收模块和发送模块一体并且能自动切换，本装置中采用433MHz频段进行通信，作用是建立仓内局域网络，RF模块U15与控制器1中RF模块U2之间实现无线通信；RF模块U15的TX引脚与MCUU14的RX引脚通过信号线连接，RF模块U15 的RX引脚与MCU U15的TX引脚通过信号线连接；
所述的MCU U14的型号是STC8G1K08-TSSOP20，不需要外部晶振和外部复位，多达18个GPIO(通用输入输出口)口，所有GPIO(通用输入输出口)口支持准双向口模式、强推挽输出模式、开漏输出模式和高阻输入模式。
MCU U14的TX与RF模块U15的RX引脚通过信号线连接，MCU U14的RX与 RF模块U15的TX引脚通过信号线连接，MCU U14的GPIO引脚连接执行机构U16 的IN引脚；
参阅图7，所述的执行机构U16包括电阻R1、三极管Q1、继电器K1、交流接触器KM1与轴流风机M1。
所述的交流接触器KM1采用型号CJX2-09-10的交流接触器,交流接触器KM1 主要用于50HZ(60HZ)交流380V电路中，交流接触器KM1包括3组常开主触头与交流线圈，其中主触头1、主触头3、主触头5的触点分别连接电网的火线L1 线、L2线、L3线；主触头2、主触头4、主触头6与轴流风机M1的供电端相连接；交流线圈的A2引脚连接电网的N线，A1引脚连接继电器K1触点开关的4 引脚，继电器K1的触点开关的3脚连接电网的火线L1线,继电器K1的驱动线圈2脚连接直流电源VCC，继电器K1的驱动线圈的1引脚连接三极管Q1的集电极，三级管Q1的发射极连接GND,三极管Q1的基极连接电阻R1的一个引脚，电阻R1的另一个引脚作为执行机构的IN引脚，连接MCU U14的GPIO引脚。
所述的轴流风机M1采用型号为SUN-NHL-FJXTS的3KW的三相交流电机。
所述的智慧粮仓气体检测系统的工作原理：
手机2通过APP可以设置氧气和二氧化碳含量的安全值范围，因为仓内作业属于有限空间作业，为了保证工作人员的人身安全，氧气含量设置在19.5％～ 20.9％，二氧化碳含量设置在不超过1000ppm，手机2通过其内部的无线收发模块与控制器1中4G模块U3之间的无线连接，将安全值范围发送给控制器1中 MCU U1,气体检测装置4至于粮仓内，气体检测装置4中的氧气传感器U9和二氧化碳传感器U10实时检测仓内氧气和二氧化碳含量，并将检测结果通过485 总线发送给气体检测装置4中的MCU U7,MCU U7通过RF模块U8与控制器1中 RF模块U2之间的无线通信将检测结果发送给控制器1中MCU U1；当有工作人员经过仓门时，人员检测装置3中红外开关U6输出高电平，人员检测装置3中的 MCU U4检测到电平变化，并将此结果通过RF模块U5与控制器1中的RF模块 U2之间的无线通信发送给控制器1中的MCU U1，MCU U1根据氧气和二氧化碳含量的安全范围值判断当前氧气和二氧化碳含量是否安全，如果安全，将相关数据通过RF模块U2与报警装置6之间RF模块U12之间的无线通信发送给报警装置6中的MCU U11,MCU U11将此数据发送给语音播报模块U13,播报，如果当前氧气含量或二氧化碳含量超出安全范围，控制器1中的MCU U1将通过RF模块 U2与报警装置6之间RF模块U12之间的无线通信将禁止进入的命令发送到报警装置6中的MCU U11，MCUU11将此命令发送给语音播报模块U13,播报。
工作人员可以在进入仓内前通过手机2查询当前仓内氧气含量和二氧化碳含量是否允许人员进入，如果不允许，手机2通过APP下发开启通风命令，控制器1中MCU U1通过4G模块U3通过联网功能接收到此命令，并将此命令通过 RF模块U2与通风装置5中RF模块U15之间的无线通信发送给通风装置5中MCU U14,MCU U14的GPIO口输出高电平，三极管Q1导通，继电器K1的驱动线圈通电，触点开关闭合，交流接触器吸合，交流接触器的主触头1、主触头3、主触头5分别与主触头2、主触头4、主触头6连接，轴流风机M1通电，直至控制器1中检测到仓内氧气含量和二氧化碳含量达到安全范围在停止通风。此时提示工作人员可以进入粮仓。
Claims (7)
1.一种智慧粮仓气体检测系统,其特征在于,所述的智慧粮仓气体检测系统包括控制器(1)、手机(2)、人员检测装置(3)、气体检测装置(4)、通风装置(5)与报警装置(6)；
所述的控制器(1)通过其中的4G模块U3和手机(2)内的无线收发模块之间无线连接；控制器(1)通过其中的RF模块U2与人员检测装置(3)中的RF模块U5之间无线连接；控制器(1)通过其中的RF模块U2与气体检测装置(4)中的RF模块U8之间无线连接；控制器(1)通过其中的RF模块U2与通风装置(5)中的RF模块U15之间无线连接；控制器(1)通过其中的RF模块U2与报警装置(6)中的RF模块U12之间无线连接。
2.根据权利要求1所述的智慧粮仓气体检测系统,其特征在于,所述的控制器(1)还包括MCU U1；
所述的MCU U1采用型号为STC8A8K32AS4A12的单片机；
所述的RF模块U2的型号为灵-TR；
所述的4G模块U3的型号为EC200N-CN；
MCU U1的TX1引脚与RF模块U2的RX引脚通过信号线连接，MCU U1的RX1引脚与RF模块U2的TX引脚通过信号线连接，MCU U1的TX2引脚与4G模块U3的RX引脚通过信号线连接，MCU U1的RX2引脚与4G模块U3的TX引脚通过信号线连接。
3.根据权利要求1所述的智慧粮仓气体检测系统,其特征在于,所述的人员检测装置(3)还包括MCU U4与红外开关U6；
所述的MCU U4的型号是STC8G1K08-TSSOP20；
所述的RF模块U5的型号为灵-TR；
所述的红外开关U6的型号为LXDJ-31NC，红外开关U6包括发射器和接收器，发射器和接收器分别安装在仓门两侧相对应的墙体上；
MCU U4的TX与RF模块U5的RX引脚通过信号线连接，MCU U4的RX与RF模块U5的TX引脚通过信号线连接，MCU U4的GPIO与红外开关U6的OUT引脚通过信号线连接。
4.根据权利要求1所述的智慧粮仓气体检测系统,其特征在于,所述的气体检测装置(4)还包括MCU U7、氧气传感器U9与二氧化碳传感器U10；
所述的MCU U7的型号是STC8G1K08-TSSOP20；
所述的RF模块U8的型号为灵-TR；
所述的氧气传感器U9的型号为PR300-O2,检测范围0-25％vol，分辨率0.1％VOL；
所述的二氧化碳传感器U10的型号为PR300-CO2,检测范围0-5000ppm；
MCU U7的TX1与RF模块U8的RX引脚通过信号线连接，MCU U7的RX1与RF模块U8的TX引脚通过信号线连接，MCU U7的TX2与氧气传感器U9的RX引脚和二氧化碳传感器U10的RX引脚通过信号线连接，MCU U7的RX2与氧气传感器U9的TX引脚和二氧化碳传感器U10的TX引脚通过信号线连接。
5.根据权利要求1所述的智慧粮仓气体检测系统,其特征在于,所述的报警装置(6)还包括MCU U11与语音播报模块U13；
所述的MCU U11的型号是STC8G1K08-TSSOP20；
所述的RF模块U12的型号为灵-TR；
所述的语音播报模块U13的型号为ASR02；
MCU U11的TX1与RF模块U12的RX引脚通过信号线连接，MCU U11的RX1与RF模块U12的TX引脚通过信号线连接，MCU U11的TX2与语音播报模块U13的RX引脚通过信号线连接，MCUU11的RX2与语音播报模块U13的TX引脚通过信号线连接。
6.根据权利要求1所述的智慧粮仓气体检测系统,其特征在于,所述的通风装置(5)还包括MCU U14与执行机构U16；
所述的MCU U14的型号是STC8G1K08-TSSOP20；
所述的RF模块U15的型号为灵-TR；
MCU U14的TX与RF模块U15的RX引脚通过信号线连接，MCU U14的RX与RF模块U15的TX引脚通过信号线连接，MCU U14的GPIO引脚连接执行机构U16的IN引脚。
7.根据权利要求6所述的智慧粮仓气体检测系统,其特征在于,所述的执行机构U16包括电阻R1、三极管Q1、继电器K1、交流接触器KM1与轴流风机M1；
所述的交流接触器KM1采用型号CJX2-09-10的交流接触器；
所述的轴流风机M1采用型号为SUN-NHL-FJXTS的3KW的三相交流电机；
交流接触器KM1包括3组常开主触头与交流线圈，其中主触头1、主触头3、主触头5的触点分别连接电网的火线L1线、L2线、L3线；主触头2、主触头4、主触头6与轴流风机M1的供电端相连接；交流线圈的A2引脚连接电网的N线，A1引脚连接继电器K1触点开关的4引脚，继电器K1的触点开关的3脚连接电网的火线L1线,继电器K1的驱动线圈2脚连接直流电源VCC，继电器K1的驱动线圈的1引脚连接三极管Q1的集电极，三级管Q1的发射极连接GND,三极管Q1的基极连接电阻R1的一个引脚，电阻R1的另一个引脚作为执行机构的IN引脚。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |