本实用新型涉及酿酒技术领域，特别涉及一种罐内酿酒发酵监测控制系统。
背景技术：
啤酒发酵其实是一个比较复杂的生化（生物和化学）反应过程，这个过程也是啤酒生产的关键环节。在啤酒发酵过程中，温度的变化能否符合发酵工艺的需求，将直接影响到酒液中二氧化碳、酒精和其它化合物含量是否达标，从而就会影响啤酒的口感和质量。所以在酿酒工业里，如何控制好温度成了一个核心话题。温度是工业生产中的一个重要参数，对温度的检测几乎遍及各个领域。酿酒技术自然也无法逃脱对温度的控制。
目前国内中小型啤酒生产企业基本上都是采用人工进行监控的，而人工监控的最大缺陷是不能实时的控制啤酒在发酵时温度的变化，导致啤酒在发酵时温度过高或者过低，影响后期的生产质量。并且人工监控劳动强度大、生产效率也不高。
有鉴于此，特提出本实用新型，以改正上述现有技术的不足之处。
技术实现要素：
针对上述现有技术，本实用新型要解决的技术问题是提供一种罐内酿酒发酵监测控制系统，该罐内酿酒发酵监测控制系统安装、使用方便，产品质量稳定，生产效率高，且能实现自动化控制，减少人工监控劳动强度，节约成本。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种罐内酿酒发酵监测控制系统，其包括罐ARM处理器、第一温度传感器、第一A/D转换模块、第二温度传感器、第二A/D转换模块、第三温度传感器、第三A/D转换模块、压力传感器、第四A/D转换模块、酒精浓度传感器、第五A/D转换模块、发酵罐顶部冷却阀门、发酵罐中部冷却阀门、发酵罐底部冷却阀门、发酵罐顶部泄压阀门、显示模块、警报模块，所述第一A/D转换模块、第二A/D转换模块、第三A/D转换模块、第四A/D转换模块、第五A/D转换模块、发酵罐顶部冷却阀门、发酵罐中部冷却阀门、发酵罐底部冷却阀门、发酵罐顶部泄压阀门、显示模块、警报模块分别与罐ARM处理器电连接，所述第一温度传感器与第一A/D转换模块电连接，所述第二温度传感器与第二A/D转换模块电连接，所述第三温度传感器与第三A/D转换模块电连接，所述压力传感器与第四A/D转换模块电连接，所述酒精浓度传感器与第五A/D转换模块电连接;所述第一温度传感器置于发酵罐顶部，所述第二温度传感器置于发酵罐中部，所述第三温度传感器置于发酵罐底部，所述压力传感器、酒精浓度传感器分别置于发酵罐内;所述第一温度传感器将采集的数据经第一A/D转换模块转换后传给罐ARM处理器，经罐ARM处理器处理后再传给显示模块显示，所述罐ARM处理器将检测到的温度值与预设的温度值进行比较，若超过预设的温度值则启动警报模块报警并控制发酵罐顶部冷却阀门开启进行冷媒冷却，冷却完成后关闭发酵罐顶部冷却阀门;所述第二温度传感器将采集的数据经第二A/D转换模块转换后传给罐ARM处理器，经罐ARM处理器处理后再传给显示模块显示，所述罐ARM处理器将检测到的温度值与预设的温度值进行比较，若超过预设的温度值则启动警报模块报警并控制发酵罐中部冷却阀门开启进行冷媒冷却，冷却完成后关闭发酵罐中部冷却阀门;所述第三温度传感器将采集的数据经第三A/D转换模块转换后传给罐ARM处理器，经罐ARM处理器处理后再传给显示模块显示，所述罐ARM处理器将检测到的温度值与预设的温度值进行比较，若超过预设的温度值则启动警报模块报警并控制发酵罐底部冷却阀门开启进行冷媒冷却，冷却完成后关闭发酵罐底部冷却阀门;所述压力传感器将采集的数据经第四A/D转换模块后传给罐ARM处理器，经罐ARM处理器处理后再传给显示模块显示，所述罐ARM处理器将检测到的压力值与预设的压力值进行比较，若超过预设的压力值则启动警报模块报警并控制发酵罐顶部泄压阀门开启进行泄压，泄压完成后关闭发酵罐顶部泄压阀门;所述酒精浓度传感器将采集的数据经第五A/D转换模块后传给罐ARM处理器，经罐ARM处理器处理后再传给显示模块显示。
本实用新型的进一步改进为，所述罐内酿酒发酵监测控制系统还包括电脑、打印机，所述罐ARM处理器、打印机分别与电脑电连接，所述电脑读取罐ARM处理器的数据并向罐ARM处理器发送数据、指令，所述打印机用于打印。
本实用新型的进一步改进为，所述第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器都采用DS18B20温度传感器。
本实用新型的进一步改进为，所述第一A/D转换模块、第二A/D转换模块、第三A/D转换模块、第四A/D转换模块、第五A/D转换模块都采用ADC0809模/数转换器。
本实用新型的进一步改进为，所述压力传感器采用HM29数字化智能压力传感器。
本实用新型的进一步改进为，所述酒精浓度传感器采用VES80系列酒精浓度传感器。
本实用新型的进一步改进为，所述显示模块采用LCD1602液晶显示器。
本实用新型的进一步改进为，所述警报模块采用声光报警器。
相较于现有技术，本实用新型采用三个DS18B20温度传感器安装于发酵罐的顶部、中部和底部，三个DS18B20温度传感器将采集的数据经三个ADC0809模/数转换器转换后传给ARM处理器处理后再传给LCD1602液晶显示器显示，ARM处理器将检测到的温度值与预设的温度值进行比较，若超过预设的温度值则启动警报模块报警并控制发酵罐顶部、中部和底部的三个冷却阀门开启进行冷媒冷却，冷却完成后关闭冷却阀门;HM29数字化智能压力传感器将采集的数据经ADC0809模/数转换器后传给ARM处理器处理后再传给LCD1602液晶显示器显示，ARM处理器将检测到的压力值与预设的压力值进行比较，若超过预设的压力值则启动警报模块报警并控制泄压阀门开启进行泄压，泄压完成后关闭泄压阀门;酒精浓度传感器将采集的数据经ADC0809模/数转换器后传给ARM处理器处理后再传给LCD1602液晶显示器显示。本实用新型的罐内酿酒发酵监测控制系统安装、使用方便，产品质量稳定，生产效率高，且能实现自动化控制，减少人工监控劳动强度，节约成本。
附图说明
图1是本实用新型的原理结构框图。
图中各部件名称如下：
1—罐ARM处理器;
2—第一温度传感器;
3—第一A/D转换模块;
4—第二温度传感器;
5—第二A/D转换模块;
6—第三温度传感器;
7—第三A/D转换模块;
8—压力传感器;
9—第四A/D转换模块;
10—酒精浓度传感器;
11—第五A/D转换模块;
12—发酵罐顶部冷却阀门;
13—发酵罐中部冷却阀门;
14—发酵罐底部冷却阀门;
15—发酵罐顶部泄压阀门;
16—显示模块;
17—警报模块;
18—电脑;
19—打印机。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本实用新型进一步说明，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
下面以啤酒的发酵为例来进行说明。
啤酒的发酵过程其实就是酵母与麦芽汁的生化反应，在这个过程中会产生二氧化碳和酒精，但前提是必须控制好发酵的温度。如何智能的控制发酵过程，减少人工直接参与发酵控制是本课题研究的一个重点。在发酵过程中，需要控制的参数主要有：温度和压力，一般加热的时间越长，发酵罐内的温度就越高，而发酵罐内产生的二氧化碳越多，罐内的压力就越大。当发酵罐内的压力超过工业标准值时，就需要从罐顶排出多余的二氧化碳来减少罐内的压强，否则发酵罐会炸开。由此可知，啤酒在发酵过程中，不仅仅是对温度进行实时监控，罐内的压力也需要实时监控。
根据上面的分析可知，要想真正做到智能控制发酵过程，那么监测控制系统要有以下功能：（1）能够实时的显示出发酵罐内的温度和压力，当这两个参数中有一个没有达到工业标准值时，则启动相应调节阀门做相应的控制，使其满足要求;上位机需要做的是显示出发酵液的温度和压力以及阀门的工作状态。（2）有保存数据和打印的功能。（3）有掉电保护的功能 。
啤酒发酵罐的顶部、中部、底部都设有自动控制的冷却阀门，用于冷媒进行冷却;啤酒发酵罐的顶部还设有自动控制的泄压阀门，用于泄压。啤酒发酵过程中对温度的控制方法是：先在嵌入式系统中设定好发酵罐内各指定位置的温度值，然后将指定的温度值传送至ARM处理器中。温度传感器将对发酵罐内的液体进行取样采集，将采集到的数据进行模数转换后存放进ARM处理器中，ARM处理器会对实际检测到的温度值与之前设定好的温度值进行比较，并通过相应的控制算法计算出阀门的开度值。阀门的开度值再经过数模转换电路变成电流在4~20mA的电流信号，用来控制阀门的开启范围，这样就可以控制冷媒流量了，从而做到智能调节发酵罐内的温度。压力的控制原理与温度的控制原理本质上是是一样的，只是传感元件不一样而已，也就是说，只要将传感元件交换就可以做到相应的控制。在测量发酵罐内部液体的温度时，为了使测量的温度更加精确，一般会选择三个位置进行温度测量，即发酵罐的表面位置、中间位置和底部，而压力检测只要选择一个测控点就行了。系统原理结构框图如1所示。
如图1所示，一种罐内酿酒发酵监测控制系统，其包括ARM处理器1、第一温度传感器2、第一A/D转换模块3、第二温度传感器4、第二A/D转换模块5、第三温度传感器6、第三A/D转换模块7、压力传感器8、第四A/D转换模块9、酒精浓度传感器10、第五A/D转换模块11、发酵罐顶部冷却阀门12、发酵罐中部冷却阀门13、发酵罐底部冷却阀门14、发酵罐顶部泄压阀门15、显示模块16、警报模块17，所述第一A/D转换模块3、第二A/D转换模块5、第三A/D转换模块7、第四A/D转换模块9、第五A/D转换模块11、发酵罐顶部冷却阀门12、发酵罐中部冷却阀门13、发酵罐底部冷却阀门14、发酵罐顶部泄压阀门15、显示模块16、警报模块17分别与ARM处理器1电连接，所述第一温度传感器2与第一A/D转换模块3电连接，所述第二温度传感器4与第二A/D转换模块5电连接，所述第三温度传感器6与第三A/D转换模块7电连接，所述压力传感器8与第四A/D转换模块9电连接，所述酒精浓度传感器10与第五A/D转换模块11电连接;所述第一温度传感器2置于发酵罐顶部，所述第二温度传感器4置于发酵罐中部，所述第三温度传感器6置于发酵罐底部，所述压力传感器8、酒精浓度传感器10分别置于发酵罐内;所述第一温度传感器2将采集的数据经第一A/D转换模块3转换后传给ARM处理器1，经ARM处理器1处理后再传给显示模块16显示，所述ARM处理器1将检测到的温度值与预设的温度值进行比较，若超过预设的温度值则启动警报模块17报警并控制发酵罐顶部冷却阀门12开启进行冷媒冷却，冷却完成后关闭发酵罐顶部冷却阀门12;所述第二温度传感器4将采集的数据经第二A/D转换模块5转换后传给ARM处理器1，经ARM处理器1处理后再传给显示模块16显示，所述ARM处理器1将检测到的温度值与预设的温度值进行比较，若超过预设的温度值则启动警报模块17报警并控制发酵罐中部冷却阀门13开启进行冷媒冷却，冷却完成后关闭发酵罐中部冷却阀门13;所述第三温度传感器6将采集的数据经第三A/D转换模块7转换后传给ARM处理器1，经ARM处理器1处理后再传给显示模块16显示，所述ARM处理器1将检测到的温度值与预设的温度值进行比较，若超过预设的温度值则启动警报模块17报警并控制发酵罐底部冷却阀门14开启进行冷媒冷却，冷却完成后关闭发酵罐底部冷却阀门14;所述压力传感器8将采集的数据经第四A/D转换模块9后传给ARM处理器1，经ARM处理器1处理后再传给显示模块16显示，所述ARM处理器1将检测到的压力值与预设的压力值进行比较，若超过预设的压力值则启动警报模块17报警并控制发酵罐顶部泄压阀门15开启进行泄压，泄压完成后关闭发酵罐顶部泄压阀门15;所述酒精浓度传感器10将采集的数据经第五A/D转换模块11后传给ARM处理器1，经ARM处理器1处理后再传给显示模块16显示。
具体地，如1所示，所述罐内酿酒发酵监测控制系统还包括电脑18、打印机19，所述ARM处理器1、打印机19分别与电脑18电连接，所述电脑18读取ARM处理器1的数据并向ARM处理器1发送数据、指令，所述打印机19用于打印。所述第一温度传感器2、第二温度传感器4、第三温度传感器6都采用DS18B20温度传感器。所述第一A/D转换模块3、第二A/D转换模块5、第三A/D转换模块7、第四A/D转换模块9、第五A/D转换模块11都采用ADC0809模/数转换器。所述压力传感器8采用HM29数字化智能压力传感器。所述酒精浓度传感器10采用VES80系列酒精浓度传感器。所述显示模块16采用LCD1602液晶显示器。所述警报模块17采用声光报警器。
本实用新型的工作原理：第一温度传感器2将采集的数据经第一A/D转换模块3转换后传给ARM处理器1处理后再传给显示模块16显示， ARM处理器1将检测到的温度值与预设的温度值进行比较，若超过预设的温度值则启动警报模块17报警并控制发酵罐顶部冷却阀门12开启进行冷媒冷却，冷却完成后关闭发酵罐顶部冷却阀门12;第二温度传感器4将采集的数据经第二A/D转换模块5转换后传给ARM处理器1处理后再传给显示模块16显示，ARM处理器1将检测到的温度值与预设的温度值进行比较，若超过预设的温度值则启动警报模块17报警并控制发酵罐中部冷却阀门13开启进行冷媒冷却，冷却完成后关闭发酵罐中部冷却阀门13;第三温度传感器6将采集的数据经第三A/D转换模块7转换后传给ARM处理器1处理后再传给显示模块16显示， ARM处理器1将检测到的温度值与预设的温度值进行比较，若超过预设的温度值则启动警报模块17报警并控制发酵罐底部冷却阀门14开启进行冷媒冷却，冷却完成后关闭发酵罐底部冷却阀门14;压力传感器8将采集的数据经第四A/D转换模块9后传给ARM处理器1处理后再传给显示模块16显示， ARM处理器1将检测到的压力值与预设的压力值进行比较，若超过预设的压力值则启动警报模块17报警并控制发酵罐顶部泄压阀门15开启进行泄压，泄压完成后关闭发酵罐顶部泄压阀门15;酒精浓度传感器10将采集的数据经第五A/D转换模块11后传给ARM处理器1处理后再传给显示模块16显示。
本实用新型的优点在于，本实用新型采用三个DS18B20温度传感器安装于发酵罐的顶部、中部和底部，三个DS18B20温度传感器将采集的数据经三个ADC0809模/数转换器转换后传给ARM处理器处理后再传给LCD1602液晶显示器显示，ARM处理器将检测到的温度值与预设的温度值进行比较，若超过预设的温度值则启动警报模块报警并控制发酵罐顶部、中部和底部的三个冷却阀门开启进行冷媒冷却，冷却完成后关闭冷却阀门;HM29数字化智能压力传感器将采集的数据经ADC0809模/数转换器后传给ARM处理器处理后再传给LCD1602液晶显示器显示，ARM处理器将检测到的压力值与预设的压力值进行比较，若超过预设的压力值则启动警报模块报警并控制泄压阀门开启进行泄压，泄压完成后关闭泄压阀门;酒精浓度传感器将采集的数据经ADC0809模/数转换器后传给ARM处理器处理后再传给LCD1602液晶显示器显示。本实用新型的罐内酿酒发酵监测控制系统安装、使用方便，产品质量稳定，生产效率高，且能实现自动化控制，减少人工监控劳动强度，节约成本。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。