基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警系统及方法技术方案

本发明专利技术公开仓储环境检测领域中基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警系统及方法，固定气体浓度检测装置采集粮仓中的二氧化碳气体浓度和硫化氢气体浓度，温湿度传感器采集粮仓中的温度和湿度，通过ZigBee无线通信网络将采集的数据传递到ZigBee路由节点；ZigBee路由节点通过MAC地址通信方式转送至ZigBee协调器，ZigBee协调器通过网关将数据传输至云平台服务器；云平台服务器处理数据，若温湿度参数高，则风扇工作进行降温干燥，若气体浓度高，则移动探测器前往霉变源大致位置，核实霉变源准确位置，转送给云平台服务器报警，本发明专利技术采用ZigBee无线通信协议，通过环境及可能源头两方面检测食物变质情况并确定霉变源位置，防治食物变质更为精准、有效、快速。快速。快速。

【技术实现步骤摘要】
基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警系统及方法


[0001]本专利技术涉及仓储环境检测领域，具体是采用多参数传感器、云平台对仓储食物霉变作检测。

技术介绍

[0002]粮食变质时会释放二氧化碳、硫化氢等气体，并且变质概率与环境温湿度条件密切相关，目前的监测系统大多通过监测并控制环境条件来预防粮食的变质，但预防并不代表消除粮食变质的可能性，不能够做到提前发现变质的粮食并加以处理解决，无法对粮仓的食品进行精确有效的防腐防霉判定。传统的粮仓维护保养方式要求维护人员对粮仓进行全面或抽样检查，该方式需要耗费大量的人力和维护成本，无法提前预测粮仓食物会发生腐败霉变，无法做到有计划性的、有目的性的和有针对性的防腐防霉工作
[0003]近年来，无线通信技术应用广泛，其中ZigBee是以短距离、低功耗为特点的无线通信技术，适用于短距离的网络配置，最适合节点分布均匀的中距离物联网应用。伴随着移动互联网、云计算等技术的发展和智慧农业建设的日益深入，粮仓的食物安全系统的研究愈加迫切。由于以前无线通信技术的限制、移动互联网终端的匮乏及云平台的缺乏，从技术上无法实现大规模的使用多参数的无线传感器来采集粮仓食物的安全信息，导致至今为止还没有一个成熟有效的食品防腐防霉系统。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术为有效并及时监测粮仓内食物霉变情况，提前发现变质的粮食并加以处理，提出一种基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警系统及其方法。
[0005]本专利技术基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警系统采用的技术方案是：包括粮仓墙面内壁上设有的多个温湿度传感器和固定气体浓度检测装置，所述的多个固定气体浓度检测装置和多个温湿度传感器都以无线通信方式和ZigBee路由节点互联，ZigBee路由节点以无线通信方式和ZigBee协调器互联，所述的ZigBee协调器以无线通信方式和第一微处理器互联，所述的第一微处理器以无线通信方式和移动探测器互联，以控制线连接风扇；所述的移动探测器放置于粮仓地面，所述的风扇设置于粮仓墙壁处；所述的移动探测器内部内置一个与所述的第一微处理器以无线通信方式互联的固体气体浓度检测装置，所述的ZigBee协调器通过串口方式连接网关，网关连接云平台服务器。
[0006]进一步地，所述的固定气体浓度检测装置包括固定连接于粮仓墙壁的绝缘箱，绝缘箱内部设有电源模块、微型气泵、第二微处理器、网络模块、二氧化碳传感器和硫化氢传感器，绝缘箱顶壁上设置泄气阀，侧面上设有微型气泵，微型气泵经软管与外部相通；第二微处理器经控制线连接微型气泵，二氧化碳传感器和硫化氢传感器均经信号线分别连接网络模块和第二微处理器，第二微处理器以与网络模块互联。
[0007]本专利技术基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警方法采用的技术方案是：
[0008]步骤1)：固定气体浓度检测装置采集粮仓中的二氧化碳气体浓度和硫化氢气体浓
度，温湿度传感器采集粮仓中的温度和湿度，通过ZigBee无线通信网络将采集的数据传递到ZigBee路由节点；
[0009]步骤2)：ZigBee路由节点通过MAC地址通信方式转送至ZigBee协调器，ZigBee协调器通过网关将数据传输至云平台服务器；
[0010]步骤3)：云平台服务器处理数据，与内置的预测值模型进行比对，若温湿度参数高，则云平台服务器将指令经网关、ZigBee协调器传送到第一微处理器，第一微处理器控制风扇工作进行降温干燥；直到温湿度参数符合预测值模型；若气体浓度高，则云平台服务器根据内置的环境模型和霉变源位置规划移动探测器的移动路线，将霉变源大致位置信息、移动路线通过网关传递给ZigBee协调器，ZigBee协调器以MAC地址通信方式传递给移动探测器内置的固定气体浓度检测装置，移动探测器行驶，前往霉变源大致位置；
[0011]步骤4)：移动探测器通过内置的固定气体浓度检测装置在霉变源周边移动探测，以核实霉变源准确位置，通过MAC地址通信方式向ZigBee协调器传递霉变源准确位置信息，ZigBee协调器通过网关将转送给云平台服务器，云平台服务器发出预警。
[0012]本专利技术与已有方法和技术相比，具有以下优点：
[0013]1、结合使用固定气体浓度检测装置和温湿度传感器，通过环境及可能源头两方面检测食物变质情况并确定霉变源位置，防治食物变质更为精准、有效、快速。
[0014]2、采用移动探测器与固定气体浓度检测装置结合探测的方式，即先分析固定气体浓度检测装置收集的数据得到可能霉变源的大致方位，再由云平台通过ZigBee无线传输网络派出移动探测器进行移动式探测，最后汇总得到结果，相较于常规的固定环境式监测更具精确度。
[0015]3、采用ZigBee无线通信协议，短距离信息传输效率高且功耗较低。可通过路由节点作为中继节点扩展覆盖范围，解决粮仓障碍物较多导致的信号有效传输距离小的问题。
[0016]4、无线通信传输节点采用星型拓扑结构，结构简单，便于理解，易于实现，具有操作简单的特点，在整个检验过程中实现了全自动化，实现仓储环境无人化监测，对于霉变精准定位、及时预警。
[0017]5、本专利技术通过微处理器控制微型气泵进行取样，通过泄气阀换气实现了气体样本的自动取样与换气，采取了气体检测方法，可避免对食物进行取样检测，避免对食物造成消耗。
附图说明
[0018]图1是本专利技术基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警系统在粮仓中的分布示意图；
[0019]图2是本专利技术基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警系统的结构框图；
[0020]图3是图2中一个固定气体浓度检测装置1的结构示意图；
[0021]图4是图3中的泄气阀20的结构放大图；
[0022]图5是图1中移动探测器7在粮仓中的移动路线图；
[0023]图6是图2中的云平台服务器10的结构框图；
[0024]附图中各部件的序号和名称：
[0025]1.固定气体浓度检测装置；2.温湿度传感器；3.粮仓储存食物；4.ZigBee路由节
点；5.粮仓；6.风扇；7.移动探测器；8.ZigBee协调器；9.网关；10.云平台服务器；11.第一微处理器；12.螺丝钉一；13.硫化氢传感器；14.绝缘箱；5.螺丝钉二；16.螺丝钉三；17.二氧化碳传感器；18.螺丝钉四；19.网络模块；20.泄气阀；21.软管；22.微型气泵；23.第二微处理器；24.电源模块；25.顶盖；26.密封胶垫；27.金属隔板；28.阀体；29.密封圈；30.固定杆；31.压力弹簧；32.通气孔；33.固定座。
具体实施方式
[0026]参见图1，本专利技术基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警系统与粮仓5相连接，在粮仓5的墙面内壁上利用螺丝固定安装多个固定气体浓度检测装置1，固定气体浓度检测装置1安装个数高度位置与粮仓5中的食物3摆放排列有关，如果食物3按行列布置，则对应于每行食物3安装一个固定气体浓度检测装置1，以便准确监测每一排储存的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警系统，包括粮仓墙面内壁上设有的多个温湿度传感器(2)和固定气体浓度检测装置(1)，其特征是：所述的多个固定气体浓度检测装置(1)和多个温湿度传感器都以无线通信方式和ZigBee路由节点(4)互联，ZigBee路由节点(4)以无线通信方式和ZigBee协调器(8)互联，所述的ZigBee协调器(8)以无线通信方式和第一微处理器(11)互联，所述的第一微处理器(11)以无线通信方式和移动探测器(7)互联，以控制线连接风扇(6)；所述的移动探测器(7)放置于粮仓地面，所述的风扇(6)设置于粮仓墙壁处；所述的移动探测器(7)内部内置一个与所述的第一微处理器(11)以无线通信方式互联的固体气体浓度检测装置(1)，所述的ZigBee协调器(8)通过串口方式连接网关(9)，网关(9)连接云平台服务器(10)。2.根据权利要求1所述的基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警系统，其特征是：所述的固定气体浓度检测装置(1)包括固定连接于粮仓墙壁的绝缘箱(14)，绝缘箱(14)内部设有电源模块(24)、微型气泵(22)、第二微处理器(23)、网络模块(19)、二氧化碳传感器(17)和硫化氢传感器(13)，绝缘箱(14)顶壁上设置泄气阀(20)，侧面上设有微型气泵(22)，微型气泵(22)经软管与外部相通；第二微处理器(23)经控制线连接微型气泵(22)，二氧化碳传感器(17)和硫化氢传感器(13)均经信号线分别连接网络模块(19)和第二微处理器(23)，第二微处理器(23)以与网络模块(19)互联。3.根据权利要求1所述的基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警系统，其特征是：所述的泄气阀(20)包括阀体(28)，阀体(28)顶部装有顶盖(25)，顶盖(25)上开有贯通的泄气孔，阀体(28)内部由金属隔板(27)将阀体(28)内隔开成上下两个腔室，金属隔板(27)的中间开有通气孔(32)，阀体(28)的上腔室内设有压力弹簧(31)和固定杆(30)，顶盖(25)中央固定连接固定杆(30)上端，固定杆(30)下端固定连接压力弹簧(31)上端，压力弹簧(31)下端固定连接密封胶垫(26)，标准大气压下密封胶垫(26)封住通气孔(32)。4.根据权利要求1所述的基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警系统，其特征是：固定气体浓度检测装置(1)和温湿度传感器(2)与ZigBee路由节点(4)采用星型网络拓扑结构。5.根据权利要求1所述的基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警系统，其特征是：有多个ZigBee路由节点(4)之间依次进行数据传输，数据传输到最后的一个ZigBee路由节点(4)将数据传递至ZigBee协调器8。6.根据权利要求1所述的基于仓储环境多参数传感器的食物霉变预警系统，其特征是：所述的云平台服务器(10)包括预测性管理模块、信息管理与存储中心和应用服务器，预测性管理模块包括数据转换模块和数据诊断分析模块，信息管理与存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：董梓柠，寻晓麒，曹俊毅，朱怡菲，杨宁，晏盘龙，程巍，方啸，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：