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CN104914855A - 基于ZigBee的中药仓库内环境参数控制系统 - Google Patents

基于ZigBee的中药仓库内环境参数控制系统 Download PDF

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CN104914855A
CN104914855A CN201510328497.4A CN201510328497A CN104914855A CN 104914855 A CN104914855 A CN 104914855A CN 201510328497 A CN201510328497 A CN 201510328497A CN 104914855 A CN104914855 A CN 104914855A
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CN
China
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controller
warehouse
zigbee
control system
module
Prior art date
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Pending
Application number
CN201510328497.4A
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English (en)
Inventor
高翔
王新新
李传锋
李志先
舒云星
陈锋杰
孟凡晴
卢慧娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luoyang Institute of Science and Technology
Original Assignee
Luoyang Institute of Science and Technology
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Publication date
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Publication of CN104914855A publication Critical patent/CN104914855A/zh
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
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Abstract

基于ZigBee的中药仓库内环境参数控制系统，包括控制器，整个仓库内划分为多个数据采集区，在每个采集区内均设有数据采集模块和设备终端，数据采集模块由温度传感器、湿度传感器和光照传感器组成，各传感器通过分布在仓库内的ZigBee通讯模块与控制器连接，设备终端通过驱动模块与控制器连接，控制器上还通过串口转换器连接有ARM显示终端；本发明能对管理的地方进行温度、湿度、光照强度进行采集、传输、处理以及控制，使得仓库信息一目了然。

Description

基于ZigBee的中药仓库内环境参数控制系统
技术领域
本发明涉及仓库管理系统，具体的说是涉及一种基于ZigBee的中药仓库内环境参数控制系统。
背景技术
在现代化的中药药仓药物存储中，影响药材质量的因素较多，但中药本身质量控制是主要的。中药的存储不当将大大降低中药的药性。比如说温度、湿度，光照等等，都会影响药材的内在质量。这些环境参数调整不当将会导致药材虫蛀、霉变、变色、或者走油等危害。
国内采用人员管理的方式具有很大的局限性和不确定性。比如，中药管理员需要具有一定层度的专业知识。人员有时无法及时发现隐患，以及在第一时间内对出现隐患的仓库做出管控。此外有的部门或企业直接使用粮仓的检测设备，这在一定程度上大大提高了药仓不可监控的风险。
发明内容
本发明涉及一种基于ZigBee的中药仓库内环境参数控制系统，其能对管理的地方进行温度、湿度、光照强度进行采集、传输、处理以及控制，使得仓库信息一目了然。
本发明所采用的技术方案是：基于ZigBee的中药仓库内环境参数控制系统，包括存储有中药仓库内环境设定参数的控制器，整个仓库内划分为多个数据采集区，在每个采集区内均设有数据采集模块以及分布在该设备采集区内用于调整环境参数的设备终端，其中，数据采集模块由温度传感器、湿度传感器和光照传感器组成，各传感器通过分布在仓库内的ZigBee通讯模块与控制器连接，设备终端通过驱动模块与控制器连接，所述控制器上还通过串口转换器连接有用于显示仓库环境参数的ARM显示终端，温度传感器、湿度传感器和光照传感器检测仓库环境信息，并将检测的信息通过ZigBee通讯模块传递给控制器处理，控制器将接收到的数据参数与内部设定的参数对比后通过驱动模块控制相应的设备终端启闭，以实现调整仓库内的环境参数并将调整后的环境信息输出至ARM显示终端显示。
所述终端设备包括风扇、制冷器、制暖器和LED灯，所述驱动模块由继电器模块和LED驱动器组成，其中，风扇、制冷器和制暖器通过继电器模块与控制器连接，LED灯通过LED驱动器与控制器连接。
所述控制器采用STM32单片机。
所述数据采集模块采用USB、直流电源或电池供电。
所述控制器和数据采集模块之间设有电压稳压器。
本发明的有益效果：
1、本发明结构简单，能对管理的地方进行温度、湿度、光照强度进行采集、传输、处理以及控制，使得仓库信息一目了然。
2、本发明设有继电器模块，可以安全的实现控制器控制大功率、高压的设备终端；且LED驱动器的设置能够有效实现LED灯的高调光比。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为ZigBee通讯模块电源电路图；
图3为ZigBee通讯模块JTAG接口电路图；
图4为ZigBee通讯模块传感器IO外接电路图。
具体实施方式
如图所示，基于ZigBee的中药仓库内环境参数控制系统，包括存储有中药仓库内环境设定参数的控制器，整个仓库内划分为多个数据采集区，在每个采集区内均设有数据采集模块以及分布在该设备采集区内用于调整环境参数的设备终端，其中，数据采集模块由温度传感器、湿度传感器和光照传感器组成，各传感器通过分布在仓库内的ZigBee通讯模块与控制器连接，设备终端通过驱动模块与控制器连接，所述控制器上还通过串口转换器连接有用于显示仓库环境参数的ARM显示终端，温度传感器、湿度传感器和光照传感器检测仓库环境信息，并将检测的信息通过ZigBee通讯模块传递给控制器处理，控制器将接收到的数据参数与内部设定的参数对比后通过驱动模块控制相应的设备终端启闭，以实现调整仓库内的环境参数并将调整后的环境信息输出至ARM显示终端显示。
进一步，所述终端设备包括风扇、制冷器、制暖器和LED灯，所述驱动模块由继电器模块和LED驱动器组成，其中，风扇、制冷器和制暖器通过继电器模块与控制器连接，LED灯通过LED驱动器与控制器连接。
更进一步，所述控制器采用STM32单片机，所述数据采集模块采用USB、直流电源或电池供电，所述控制器和数据采集模块之间设有电压稳压器。
本发明的工作原理：
1、ZigBee通讯模块
ZigBee通讯模块上设有与个传感器连接的采集节点，采集节点电路主要包括电源电路、JTAG接口电路和传感器IO外接电路。
电源电路：本发明中采用直流电源供电、USB或电池供电，其中，USB和直流电源供电时，一般都是5V，而采集节点工作电压为3.3V，因此需要将5V电压转换成3.3V。这里本系统选择了常用的AMS1117 3.3V电压稳压器件。AMS1117系列稳压器有多种固定的电压版，设计用于提供1A输出电流且工作压差可达到很低，将近1V。在最大输出电流时，AMS1117器件的压差保证最大不超过1.3V，并随负载电流的减少而慢慢降低，本电路是低功耗电路，负载电流足够小。AMS1117片上微调可以把基准电压调整到1.5%的误差以内，而且电流限制也得到调整，以尽量减小因稳压器和电源电路超载造成的压力。在使用电池供电时，电源不经过AMS1117稳压，直接给系统供电（如图2所示）。
JTAG接口电路：本发明使用10脚的JTAG接口，如图3所示。
传感器IO外接电路：本发明中P0_7 IO口与各传感器连接，如图4所示。
2、继电器模块
本发明主要控制仓库环境中温湿度计光照强度环境参数，这就需要控制器能控制相应的制冷产热和调光设备。而这部分设备终端一般都是高电压，大功率的用电器。因此用继电器可以安全的实现控制器控制大功率、高压的外设。此外，本发明使用恒流驱动器PT4115能轻松实现LED高调光比。
继电器模块电路设计：本发明继电器分为两种一种最大能承受10A的电流，一种最大能承受30A的大电流。根据外设的额定功率选择相应的继电器接口。
PWM调光电路设计：PT4115是一款连续电感电流导通模式的降压恒流源，用于驱动一颗或多颗串联LED灯。PT4115输入电压范围从6伏到30伏，输出电流可调，最大可达1.2安培。根据不同的输入电压和外部器件，PT4115可以驱动高达数十瓦的LED。 PT4115 内置功率开关，采用高端电流采样设置LED平均电流，并通过DIM引脚可以接受模拟调光和很宽范围的PWM调光。当DIM的电压低于0.3伏时，功率开关关断，PT4115进入待机状态。 由于该款IC具有外围需要极少的元器件、宽输入电压、LED开路自然保护、高效率等优势。因此本发明选用该款恒流LED驱动器。
光照强度测试电路:为了更加节省成本，本发明可选用5537光敏电阻作为普通光照传感器的替代品，其暗电阻>>3M，亮电阻为25K~50K。当光照强度不同时，光敏电阻的电阻会发生变化。根据亮电阻可知IN+最小的输入电压能达到0.55 V。所以OP07放大器放大倍数不能太大，本发明放大3倍。虽然使用OP07放大器在这里作用不是很大，不过这为以后的传感器的更新留下了必要接口。
3、控制器
本发明的控制器采用STM32单片机，该单片机终端电路包括FSMC接口电路、Flash存储器接口电路、SD卡接口电路、串口电路、按键电路、JTAG电路。其中FSMC接口电路是为外接彩屏模块引出的。
Flash接口：由于本系统代码量很大，为了有足够的存储空间来存储数据，系统在单片机外挂载了一个256K的FLASH 芯片 AT24C256。该存储芯片使用IIC总线驱动。由于该款芯片使用5V驱动而ARM显示终端使用3.3V驱动，所以加了一个串口转换器。
本发明在工作过程中，通过温度传感器、湿度传感器和光照传感器检测仓库环境信息，并将检测的信息通过ZigBee通讯模块递给控制器处理，控制器通过串口转换器把信息发送给ARM显示终端，ARM显示终端将数据已曲线形式动态显示出来。同时，控制器根据接收的信息控制相应的设备终端开启或关闭。

Claims (5)

1.基于ZigBee的中药仓库内环境参数控制系统，包括存储有中药仓库内环境设定参数的控制器，其特征在于：整个仓库内划分为多个数据采集区，在每个采集区内均设有数据采集模块以及分布在该设备采集区内用于调整环境参数的设备终端，其中，数据采集模块由温度传感器、湿度传感器和光照传感器组成，各传感器通过分布在仓库内的ZigBee通讯模块与控制器连接，设备终端通过驱动模块与控制器连接，所述控制器上还通过串口转换器连接有用于显示仓库环境参数的ARM显示终端，温度传感器、湿度传感器和光照传感器检测仓库环境信息，并将检测的信息通过ZigBee通讯模块传递给控制器处理，控制器将接收到的数据参数与内部设定的参数对比后通过驱动模块控制相应的设备终端启闭，以实现调整仓库内的环境参数并将调整后的环境信息输出至ARM显示终端显示。
2.如权利要求1所述的基于ZigBee的中药仓库内环境参数控制系统，其特征在于：所述终端设备包括风扇、制冷器、制暖器和LED灯，所述驱动模块由继电器模块和LED驱动器组成，其中，风扇、制冷器和制暖器通过继电器模块与控制器连接，LED灯通过LED驱动器与控制器连接。
3.如权利要求1所述的基于ZigBee的中药仓库内环境参数控制系统，其特征在于：所述控制器采用STM32单片机。
4.如权利要求1所述的基于ZigBee的中药仓库内环境参数控制系统，其特征在于：所述数据采集模块采用USB、直流电源或电池供电。
5.如权利要求1所述的基于ZigBee的中药仓库内环境参数控制系统，其特征在于：所述控制器和数据采集模块之间设有电压稳压器。
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