一种由电池供电的粮情测控系统的制作方法

本实用新型涉及粮食仓储技术领域，具体涉及一种由电池供电的粮情测控系统。

背景技术：

粮情测控系统是利用现代电子技术来实现粮食储藏过程中对粮情变化的实时检测、对检测数据进行分析与预测、对异常粮情提出处理建议和予以控制等的装置设备。它可以为科学及安全储粮提供技术保证和科学依据。

粮情测控系统按系统功能又可划分为：粮情检测、粮情分析与粮情控制三部分。粮情检测是对粮食储藏过程中粮堆温度、仓内温度、相对湿度和大气温度、相对湿度等基本检测参数变化的记录。粮情检测过程是把粮情传感器所感应到的粮堆内的温、湿度变化情况，通过测控分机、测控主机等反映到主控机房的计算机上，使库房保管人员可以随时观察到粮堆内的粮情变化，以便采取及时相应的处理措施，确保储粮的安全。

其中，目前市场上流通的测控分机采用2种供电方式，一是电源供电，二是太阳能加充电电池供电。

电源供电存在的问题是测控分机容易受电压波动影响，雷雨天气时容易导致测控分机和整个传感器网络损坏；以及在停电时候无法对粮食情况进行检测。

太阳能供电存在的问题是容易受天气以及灰尘的影响，天气长期处于阴雨天会导致测控分机供电不足而无法工作；由于粮库的粮食出入库时，灰尘特别多，太阳能板容易被覆盖，导致太阳能板逐渐降低充电电量，最终导致测控分机充电不足而无法工作。

对于粮情测控系统，目前国内主要存在如下专利文献：

中国专利授权公告号：CN205353824U，公开了一种无线数字粮情测控系统，包括：设于仓库内的多个分站，每个分站包括用于实时采集仓库内环境参数的检测装置、分站数传模块和分站控制器，检测装置将检测的参数发送给分站控制器；用于控制外部设备工作的分站控制器，其与分站数传模块交互式连接；设于仓库内的至少一个总站，总站包括总站数传模块和总站控制器，总站通过总站数传模块、分站数传模块与分站通讯；用户终端，与总站进行数据传输。本实用新型的无线测控系统实现了对储存在仓房中粮食、仓房内空间及环境温度、湿度等指标进行检测，并提供判断仓房内粮食是否处于正常状态的依据，实现对数据的远程监控，方便仓储管理人员的使用。然而，该专利所提及的粮情测控系统，只是对粮仓内温度、湿度等指标进行检测、判断，并未提及测控分机或者说分站控制器的供电体系。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种粮情测控，用以解决现有粮情测控系统中测控分机供电不稳定或供电不足的问题。

为实现上述目的，本实用新型所提供的一种由电池供电的粮情测控系统，所述测控系统供电体系脱离外界的影响，能够独立自行运转，避免因为电压波动、停电、天气、灰尘等各种外界因素导致系统无法工作或损坏。

具体地，本实用新型采用的技术方案是：

一种由电池供电的粮情测控系统，用于对粮库各粮仓内粮食情况的测控，包括：上位机，内装用于对粮情数据进行展示、查看及对测温地故障进行应急处理的粮情分析软件；测控主机，与所述上位机通信连接；若干测控分机，分别设置于粮库各粮仓外部或粮仓内部，采用一次电池进行供电，内设控制线路板及设置于控制线路板上并与控制线路板通信连接的无线模块，测控分机通过该无线模块与所述测控主机形成无线通信连接；若干粮温测量模块，包括若干根测温电缆及间隔设置于每根测温电缆上的若干温度传感器，测温电缆一端通过通讯电缆与所述测控分机控制线路板通信连接，另一端沿竖直方向插入所述粮库各粮仓内的粮堆内部，测温电缆长度与粮仓内粮堆深度相对应，形成对粮仓内粮食温度的测量；若干温湿度测量模块，对应所述粮仓，分别与所述测控分机控制线路板通信连接，包括至少一个设置于粮仓外部的仓外温湿度传感器，形成对粮仓外部温湿度的测量、采集；还包括若干分别设置于粮仓内部的仓内温湿度传感器，形成对粮仓内部温湿度的测量；测控分机无线模块接收测控主机发出的无线通讯信号，无线模块通信唤醒控制线路板，控制线路板分别驱动粮温测量模块和温湿度测量模块，形成对粮温及粮仓内外温湿度的测量；测控主机采集测控分机的测量数据上传至上位机，上位机通过粮情分析软件进行分析。

进一步，还包括一手持机，其上设有与所述测温电缆有线通信连接的接线端子、与所述仓内温湿度传感器或仓外温湿度传感器有线通信连接的温湿度接口以及与所述上位机有线通信连接的用于数据传输和充电的数据线接口，正面设有显示屏及操作面板；所述手持机与相应测控分机无线通信，发出无线通讯信号至测控分机无线模块，无线模块通信唤醒控制线路板，形成对相应测控分机的唤醒。

另，所述测温电缆信号线上串接有一电阻。

另有，还包括若干测控子机，分别与所述测控分机控制线路板无线通信连接，分别包括气体浓度测量模块和通风控制模块；所述测控分机控制线路板为单片机；所述温湿度测量模块与所述测控子机无线通信连接，并通过测控子机与所述测控分机控制线路板无线通信连接。

再，每个粮仓内设置一个仓内温湿度传感器。

再有，一台测控分机对应一个或多个粮仓，所述测控分机内一次电池选自但不限于锂亚硫酰氯电池、石墨烯电池、燃料电池中的一种。

且，一个粮仓对应多个测控分机；测控分机之间可互为中继路由。

另，与所述测控分机连接的通讯电缆包括总线及与总线连接的若干支线，每个测控分机连接总线的数量为1～5根，每根总线连接若干根支线，所述支线形状为环形或条形，若干测温电缆分别沿支线周向或沿支线长度方向间隔连接于支线上。

再，所述测控主机与上位机之间为有线通信连接或无线通信连接；测控主机通过数据线与上位机形成有线通信连接，测控主机内置充电电池，上位机通过数据线对测控主机充电电池充电。

另有，所述测控主机通过Wifi或网线直接与网页版粮情测控软件或粮情测控APP连接，并通过充电器进行充电。

本实用新型方法具有如下优点：

测控分机通过无线模块与测控主机形成无线通信连接，无线模块与控制线路板通信连接，粮温测量模块和温湿度测量模块分别与控制线路板通信连接，测控分机控制线路板平常处于低功耗的休眠状态，只有无线模块处于低功耗的工作状态，在接受到测控主机的无线通讯信号后，无线模块才唤醒控制线路板，进而通过控制线路板唤醒粮温测量模块和温湿度测量模块等所有元件，进入工作状态，用本方案大大的降低了测控分机的耗电量；

在测控分机中采用大容量长寿命的一次性电池(优选锂亚硫酰氯电池)供电，可让测控分机用一次性电池能连续工作5～8年，而且电池在休眠状态下耗电量低于工作状态3～4个数量级。在电池用完电量后，更换电池即可，成本低，测控效果好，使得所述测控系统供电体系脱离外界的影响，能够独立自行运转，避免因为电压波动、停电、天气、灰尘等各种外界因素导致系统无法工作或损坏；

所述测控系统对粮温的采集速度比其它厂家的无线系统快10至20倍；

测控主机支持每日、每周、每月定时自动采集，可设置5条自动采集规则。每次间隔应大于1小时，否则可能覆盖前面的数据。测控主机能保存990点容量的60个库，按每日1次的粮情数据一个月以上。采集的数据会在上位机(优选PC机)开启，并启动粮情分析软件后自动上传。

测控主机内有可充电电池供电，PC机工作时即可对电池充电。如果设置了自动采集，测控主机电池可支持30天以上；

测控主机可在无上位机的情况下工作，通过无线wifi或网线连接上网络。用户可在网页或APP上直接操作和查看数据，通过网页版的粮情测控软件或app直接下达指令。直接连接上网络时，没有上位机供电的情况下，可以用手机充电器充电。

根据粮仓容积的大小，搭配测控分机数量，一台测控分机对应一个或多个粮仓，或者一个粮仓对应多个测控分机，灵活性程度高。

测控系统对采集次数和累计工作时间，以及分机被唤醒的次数和开机时间都有记录，供维修查看。电池电量可随时采集查看，每个图标上均有电压指示。电池是一次性的，但用完后可以很方便地更换，当电池图标变红或闪烁时必须及时处理；

粮情分析软件对粮温数据有4种浏览方式：一是通过库房鸟瞰图观察总体情况；二是可转换为列表查看；三是通过单个仓房的三维数据和色点观察每个传感器的温度值；四是通过波形图观察粮情温度变化，分析可能存在的问题和原因；

粮情分析软件能对每个仓房的数据实现三维色温显示，红色表示温度偏高，绿色表示温度偏低，黄色适中。当出现蓝色时表示测温点故障，数据显示时可以看到短路、开路和转换失败三种故障。为维修提供方便，保障正常工作；

单组测温电缆或个别测温点出现故障，粮情分析软件可以应急处理，算出周边测温点温度的平均值，作为该故障点的温度；

一台测控分机可对应一个或多个粮仓，根据粮仓形状差别，支线设计成条形或环形，配合总线和支线的设计，每根支线上可以布设若干测温电缆，每个测控分机连接总线的数量为1～5根，每根总线连接若干根支线，所述支线形状为环形或条形，有效提升粮温测量精度和测量速度；

设置手持机替代测控主机与测控分机进行无线通信，形成对测控分机的唤醒，方便测控人员随时随地对粮温及温湿度进行测控，提升灵活性；

增设测控子机，实现对磷化氢、二氧化碳、氧气等气体浓度的测量，并实现对粮仓内通风情况的控制，增加数据多样性，更好的实现对粮情的测控；

粮仓内外设置温湿度传感器，便于及时监控温湿度情况。

附图说明

图1为本实用新型所提供的一种由电池供电的粮情测控系统的结构示意图。

图2为本实用新型所提供的一种由电池供电的粮情测控系统中采用手持机替换测控主机的手持机结构示意图。

图3为本实用新型所提供的一种由电池供电的粮情测控系统中一台测控分机对应一个粮仓且支线形状为条形的结构示意图。

图4为本实用新型所提供的一种由电池供电的粮情测控系统中一台测控分机对应多个粮仓且支线形状为条形的结构示意图。

图5为本实用新型所提供的一种由电池供电的粮情测控系统中一台测控分机对应多个粮仓且支线形状为环形的结构示意图。

图6为本实用新型所提供的一种由电池供电的粮情测控系统中一台测控分机对应一个粮仓且支线形状为环形的结构示意图。

图中，实线表示有线通信，虚线表示无限通信，测控主机可通过一个测控分机通讯另一个测控分机。

具体实施方式

本实用新型所提供的一种由电池供电的粮情测控系统，整机性能指标及技术要求如下：

整机性能指标：

1、测控分机通讯距离：≥500米(开阔地≥2000米)

2、系统通讯距离：≥5000米

3、测控分机的路由最多10级。

4、测控分机最大数量：255台(＜100台时，通讯效率最高)

5、单台测控分机测温点：≤990个测温点(每个端子≤330个测温点，单组电缆≤63个测温点)

6、测控分机电池寿命：按每天采集1次，可连续工作5年；电池使用完后，可更换。

7、检测范围、误差、精度

技术要求：

1、测温电缆要求：在每根测温电缆头部20～40CM处左右，须在信号线上串联1个80～120Ω电阻；通讯支线和总线无需添加电阻。

2、通讯电缆长度最大可达100米，包含分总线和支线长度；测温电缆还可以有10米长度；通讯电缆(总线、支线)和测温电缆的长度最好≤100米。

3、温湿度传感器的通讯线≤15米，默认为3米；数据采集时间大约1秒。

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

参见图1、图3～6，本实用新型一个实施例中所提供的粮情测控系统，包括：上位机1，内装用于对粮情数据进行展示、查看及对测温地故障进行应急处理的粮情分析软件(未图示)；测控主机2，与所述上位机1通信连接；若干测控分机3，分别设置于粮库各粮仓100外部或粮仓100内部，采用一次电池进行供电，内设控制线路板(未图示)及设置于控制线路板上并与控制线路板通信连接的无线模块(未图示)，测控分机3通过该无线模块与所述测控主机2形成无线通信连接；若干粮温测量模块4，包括若干根测温电缆41及间隔设置于每根测温电缆41上的若干温度传感器42，测温电缆41一端通过通讯电缆43与所述测控分机3控制线路板通信连接，另一端沿竖直方向插入所述粮库各粮仓100内的粮堆内部，测温电缆41长度与粮仓100内粮堆深度相对应，形成对粮仓100内粮食温度的测量；若干温湿度测量模块5，对应所述粮仓100，分别与所述测控分机3控制线路板通信连接，包括至少一个设置于粮仓外部的仓外温湿度传感器(未图示)，形成对粮仓外部温湿度的测量、采集；还包括若干分别设置于粮仓内部的仓内温湿度传感器(未图示)，形成对粮仓内部温湿度的测量；测控分机3无线模块接收测控主机2发出的无线通讯信号，无线模块通信唤醒控制线路板，控制线路板分别驱动粮温测量模块4和温湿度测量模块5，形成对粮温及粮仓内外温湿度的测量；测控主机2采集测控分机3的测量数据上传至上位机1，上位机1通过粮情分析软件进行分析。

所述测控分机3控制线路板为单片机；测控分机3之间可为中继路由。

另，所述测温电缆41信号线上串接有一电阻(未图示)。

优选地，距离所述测温电缆41头部20～40cm处的测温电缆信号线上串联连接有一80～120Ω的电阻。

该电阻的接入目的是抗干扰，在测温电缆数量少的情况下，也可选择不接入该电阻。

另，所述测控主机2与上位机1之间为有线通信连接或无线通信连接；测控主机2通过数据线21与上位机1形成有线通信连接，测控主机2内置充电电池(未图示)，上位机1通过数据线21对测控主机充电电池充电。

再，每个粮仓100内设置一个仓内温湿度传感器。

再有，一台测控分机3对应一个或多个粮仓100，测控分机内一次电池选自但不限于锂亚硫酰氯电池、石墨烯电池、燃料电池中的一种。

如果出现性能更好的一次电池，则可替换现有的锂亚硫酰氯电池、石墨烯电池、燃料电池。

其中，所述测控分机3电池优选为锂亚硫酰氯电池或其他可替代电池；无线模块为Si4463无线模块、Si4432无线模块、NRF905无线模块或NRF9E5无线模块，优选Si4463无线模块；所述温度传感器为DS18B20传感器；当然，无线模块不限于Si4463无线模块、Si4432无线模块、NRF905无线模块或NRF9E5无线模块，当出现性能更加优越的无线模块时，可用其他无线模块替代。

每个温度传感器为一个测温点。

其中，测控分机3无线模块优选Si4463无线模块，发射效率高，传输距离远，通信可靠，使用方便。Si4463无线模块采用收发通道独立转换技术提高了发射效率和接收灵敏度。与Si4432无线模块、NRF905无线模块及NRF9E5无线模块相比，Si4463无线模块使无线通信不再是功率和距离两难的选择。

实施例2

参见图1，在本实用新型的一个优选实施例中，所述测控系统还包括若干测控子机7，分别与所述测控分机3控制线路板无线通信连接，分别包括气体浓度测量模块71和通风控制模块72，所述测控子机上还分别有线通信连接有其他参数测量模块73和其他控制模块74，其余同实施例1。

实施例3

参见图2，在本实用新型的一个优选实施例中，所述测控系统中采用手持机6替换测控主机2，其上设有与所述测温电缆43有线通信连接的接线端子61、与所述仓内温湿度传感器或仓外温湿度传感器有线通信连接的温湿度接口62以及与所述上位机1有线通信连接的用于数据传输和充电的数据线接口63，正面设有显示屏64及操作面板65；

而且，每台测控分机3都有相应编号，手持机6根据不同测控分机3的编号对测控分机3分别设置相应编码，所述手持机6通过相应编码选择相应测控分机3，并发出无线通讯信号至相应测控分机3无线模块，与测控分机3进行无线通信，无线模块通信唤醒控制线路板，形成对相应测控分机3的唤醒，其余同实施例1。

实施例4

参见图3，在本实用新型的一个优选实施例中，一台测控分机3对应一个粮仓100，与所述测控分机3连接的通讯电缆43包括总线431及与总线431连接的若干支线432，每个测控分机3连接总线431的数量为1～5根，本实施例中为2根，每根总线431连接支线432的数量在本实施中为5根，所述支线432形状为条形，若干测温电缆41分别沿支线432长度方向间隔连接于支线432上，其余同实施例1。

实施例5

参见图4，在本实用新型的一个优选实施例中，一台测控分机3对应多个粮仓100，与所述测控分机3连接的通讯电缆43包括总线431及与总线431连接的若干支线432，每个测控分机3连接总线431的数量为1～5根，本实施例中为5根，每根总线431连接支线432的数量在本实施中为4根，所述支线432形状为条形，若干测温电缆41分别沿支线432长度方向间隔连接于支线432上，其余同实施例1。

实施例6

参见图5和图6，在本实用新型的一个优选实施例中，一台测控分机3对应多个粮仓100，与所述测控分机3连接的通讯电缆43包括总线431及与总线431连接的若干支线432，每个测控分机3连接总线431的数量为1～5根，本实施例中为5根，每根总线431连接支线432的数量在本实施中为1根，所述支线432形状为环形，若干测温电缆41分别沿支线432周向向间隔连接于支线432上，其余同实施例1。

实施例7

参见图6，在本实用新型的一个优选实施例中，一台测控分机3对应一个粮仓100，与所述测控分机3连接的通讯电缆43包括总线431及与总线431连接的若干支线432，每个测控分机3连接总线431的数量为1～5根，本实施例中为1根，每根总线431连接支线432的数量在本实施中为1根，所述支线432形状为环形，若干测温电缆41分别沿支线432周向向间隔连接于支线432上，其余同实施例1。

实施例8

在本实用新型的一个优选实施例中，一个粮仓100对应多个测控分机3；测控分机3之间可互为中继路由，其余同实施例1。

实施例9

在本实用新型的一个优选实施例中，在无上位机1的情况下，所述测控主机2通过Wifi或网线直接与网页版粮情测控软件或粮情测控APP连接，用户可在网页或APP上直接操作和查看数据，通过网页版的粮情测控软件或粮情测控app直接下达指令。测控主机2直接连接上网络时，没有上位机供电的情况下，可以用手机充电器充电。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。