一种基于物联网的样品采集质量管理信息系统的制作方法

本实用新型涉及样品采集领域，具体为一种基于物联网的样品采集质量管理信息系统。

背景技术：

目前环境样品采集技术的质量管理方式，以人工质量控制方式，原始落后，不可控，容易造成主观影响，导致样品采集过程中质量出现问题的现象。而且有些采样工作量大，面对繁杂的样品种类和巨大的样品数量，样品的管理面临巨大的挑战，如一些固体样品采用传统的（试验）样品标识主要采用纸质标签、不干胶等传统方式，可记录字符有限。这种样品的标识方式无法反映样品试验的各个环节，而且这样的标签易损坏，易受人的主观判断影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于物联网的样品采集质量管理信息系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于物联网的样品采集质量管理信息系统，包括：

采样分析单元、RFID模块、LCD显示模块以及MCU模块和智能终端；所述采样分析单元通过无线发射模块通信连接至通信网关，所述RFID模块、LCD显示模块分别对应连接至MCU模块的GPIO接口，所述通信网关连接讯号切换器，并且该讯号切换器与A/D转换模块串接，所述MCU模块的串口内置连接GSM模块，所述A/D转换模块连接至MCU模块的GPIO接口，所述MCU模块通过GSM模块与智能终端无线通信连接。

进一步的，所述采样分析单元包括用于对样品PH值/水温实时采集的pH/温度传感器、样品溶氧量实时采集的溶氧量传感器以及样品浑浊度实时采集的浊度传感器，所述pH/温度传感器、溶氧量传感器和浊度传感器均分别串口连接至无线发射模块。

进一步的，所述通信网关包括ZigBee通信模块以及LoRa通信模块，所述ZigBee通信模块以及LoRa通信模块均连接到讯号切换器。

进一步的，所述MCU模块的SPI接口还连接有数据服务器，该数据服务器采用RAID磁盘阵列。

进一步的，所述MCU模块的SPI接口还连接有存储器，该存储器包括RAM存储器以及ROM存储器。

进一步的，还包括电源电路模块以及UPS电源模块，所述电源电路模块分别连接至MCU模块、UPS电源模块的电源端口，所述UPS电源模块连接至MCU模块的电源端口。

进一步的，所述MCU模块的I²C接口连接矩阵键盘以及触摸屏，所述矩阵键盘基于ME300B 4×4矩阵键盘。

进一步的，所述MCU模块采用ARM Cortex-A9，所述RFID模块选用B50FA-T模块、LCD显示模块选用LCD1602，所述讯号切换器采用LAN讯号切换器。

进一步的，所述智能终端为手机、PC、平板电脑或PDA。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

利用采样分析单元的多路、多种传感器实现对液体样品质量信息采集以及RFID 电子标签实现固体样品信息采集的数字化存储，并采用MCU模块实现样品质量信息的采集处理分析与管理。该系统的实现，降低了企业的管理方面的人力成本，提高了企业的效率，带来了一定的经济效益，基于物联网技术对液体、固体样品质量信息采集、管理，消除了人工管控的主观影响，避免了样品采集过程中质量出现问题的现象。本系统实现样品采集质量管理信息的信息上传、存贮、查询、统计等功能。

附图说明

图1为本实用新型结构的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上/下端”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置/套设有”、“套接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：

一种基于物联网的样品采集质量管理信息系统，包括：

采样分析单元、RFID模块、LCD显示模块以及MCU模块和智能终端；所述采样分析单元通过无线发射模块通信连接至通信网关，所述采样分析单元，主要包括对液体样品水质的信息采样采集，其包括用于对样品PH值/水温实时采集的pH/温度传感器、样品溶氧量实时采集的溶氧量传感器以及样品浑浊度实时采集的浊度传感器，所述pH/温度传感器、溶氧量传感器和浊度传感器均分别串口连接至无线发射模块，利用具有测温和温度补偿功能的PH10、TS10、DO10四类智能传感器来对液体样品的pH值/温度、浊度、溶氧量、温度等三项参数进行监测，这种传感器均可通过RS485总线接收来自外部MCU模块的控制指令，然后返回测量原始值、温度值、工程值等三个参数，因而可以大大简化采样分析环境的结构层设计工作，且可以做到广泛应用于石油化工、钢铁冶金、给水排水、水利灌溉、水处理、环保污水控制、造纸、医药、食品等工农业的生产工艺过程中液体流量Ph/温度溶氧量以及浊度等相关参数的检测，做到液体样品信息的有效采集，所述通信网关包括ZigBee通信模块以及LoRa通信模块，所述ZigBee通信模块以及LoRa通信模块均连接到讯号切换器，所述RFID模块、LCD显示模块分别对应连接至MCU模块的GPIO接口，所述MCU模块采用ARM Cortex-A9，所述RFID模块选用B50FA-T模块，所述LCD显示模块选用LCD1602，所述讯号切换器采用LAN讯号切换器；所述通信网关连接讯号切换器，并且该讯号切换器与A/D转换模块串接，本实施例，运用ZigBee或LoRa或者ZigBee+LoRa无线网关通信方式，做到了将采样分析单元将液体样品采集的信息通过ZigBee Endpoint、LoRa Endpoint或者二者叠加的方式通过讯号切换器再将采集信息进A/D转换模块把模拟信号转换成数字信号上传到MCU模块，ARM Cortex-A9实现对数据进行分析处理、并且存储，此过程中LAN讯号切换器可以根据传输距离远近、数据量大小来智能选择是采用ZigBee无线通信还是LoRa还是二者共同通信，这样一方面，提高了通信效率，而且混合通信方式使通信距离得到有效拓展，在系统通信出现一个故障还可以继续通信，降低了通信失灵的概率；在对已检测合格且繁杂的样品种类和巨大的样品数量的固体样品信息采集时，选用防水，抗金属的射频标签贴附在固体样品上；射频标签工作频率选用13.56 MHz 的高频，保证了读写距离在5cm以内，以防止多标签的误读；存储容量为2Kb，用来存储样品的基本信息及试验信息；标签读写速度在1.2s内分别完成读和写工作，这样采用RFID模块对样品标签读写特有的信息操作，实现了固体样品信息的采集，其中B50FA-T模块采用搭载Android 操作系统的高性能、高可靠的工业级手持终端，具有RFID 模块和与其它设备进行串口通讯的GPIO接口，支持ISO15693 和ISO14443 两种标签协议，读写稳定、安全防暴等特点；所述MCU模块的串口内置连接GSM模块，所述A/D转换模块连接至MCU模块的GPIO接口，所述MCU模块通过GSM模块与智能终端无线通信连接，所述智能终端为手机、PC、平板电脑或PDA，管理人员则可通过手机、PC、平板电脑或PDA等方式获取实时样品质量采集信息的数据，实现并对样品质量采集信息进行远程视控，本系统实现样品采集质量管理信息的信息上传、存贮、查询、统计等功能。

所述MCU模块的SPI接口还连接有数据服务器，该数据服务器采用RAID磁盘阵列，用于存储MCU模块所分析处理的数据以及便于MCU模块调集已存储的历史数据；所述MCU模块的SPI接口还连接有存储器，该存储器包括RAM存储器以及ROM存储器，MCU模块将采样分析单元上传的液体样品信息数据以及RFID模块对固体样品信息的采集数据括入到ROM存储器中保存，然后将B/S软件架构存在RAM存储器中，以实现ARM Cortex-A9系统的开发保证其正常工作运转；所述MCU模块的I²C接口连接矩阵键盘以及触摸屏，所述矩阵键盘基于ME300B 4×4矩阵键盘，将矩阵键盘与触摸屏结合具有3.5寸触摸屏和按键的操作，实现了对系统采集参数以及固体样品射频标签增加减少的调整。

系统还包括电源电路模块以及UPS电源模块，所述电源电路模块分别连接至MCU模块、UPS电源模块的电源端口，所述UPS电源模块连接至MCU模块的电源端口，利用电源电路模块接入为MCU模块的工作电压，在外部电源出现故障导致停电的情况下，UPS电源模块可以及时为MCU模块供电，避免其因掉电而产生的系统采集数据丢失，可以保证系统继续工作一段时间。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。