一种马铃薯贮藏环境监测的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于农业设备【技术领域】，特别公开了一种马铃薯贮藏环境监测的装置，其包括：电源模块；采集模块，分别与存储模块、时钟模块、通讯模块和处理模块相连，根据现场传感器采集监测环境的各种监测数据；存储模块，存储采集数据；时钟模块，为监测装置提供时间信息；通讯模块，与外界进行数据交互；显示模块，在监测现场显示监测数据；输入输出控制模块，在监测现场对监测装置进行控制；处理模块，以预设程序对监测装置进行数据处理和维护管理。通过本实用新型的技术方案可以实时监控贮藏现场的各种环境指标，保障监测数据传输的有效性和准确性。
【专利说明】一种马铃薯贮藏环境监测的装置
【技术领域】
[0001]本申请属于农业设备【技术领域】，特别涉及一种马铃薯储藏环境监测的装置。
【背景技术】
[0002]马铃薯是世界第三，我国第五大粮食作物，其营养丰富，粮菜饲兼用，加工用途多，产业链条长，增产增收潜力大。已成为保证粮食安全、促进农村经济发展的重要作物之一。马铃薯保存期较长，一般5?6个月，且对贮藏温湿度要求较高，温度和湿度过高或过低都会影响马铃薯的品质，严重的甚至导致发芽和腐烂。
[0003]传统马铃薯贮藏手段主要采用人工管理的方式，人工管理的方式不仅表现在人员成本和难于管理的问题，而且对贮藏环境数据的了解无法做到准确及时，控制也不能做到精准，主要表现为:
[0004]采集环境数据精度低:人工方管理方式一般采用模拟计量(温度计、湿度计等)和手持仪表两种方式记录环境数据，常见的温度计(水银温度计、酒精温度计等)精度一般都在I摄氏度左右，干湿球湿度计比较好的也在5?7个相对湿度值之间；手持仪器在固定地点稳定采集时间短，并且移动所带来的气流变化也会对环境值产生影响，所以也不是最佳米集手段。
[0005]数据不够实时全面:人工方式一般采用人工查看和记录当前贮藏窖内环境数据，高频率的情况下也只能做到一天几次的记录，甚至是几天一次的记录，这就造成了数据不够线性与实时。
[0006]环境调节不合理:人工控制贮藏窖能环境很难做到合适，因为这要求贮藏窖管理人员拥有很高马铃薯贮藏科学知识，这很难做到，而且人工控制的随机性大，如当前窖内环境温度过高，需要开启风机通风，而管理人员并没有发现；还有就是贮藏窖内调节环境设备已经开启，经过一段时间之后，已经恢复合适的范围，但因为疏忽缺没能及时停止环境调节设备的运行，即浪费能源，也对马铃薯的存储不利。
[0007]由以上可见，现有技术中存在缺陷，亟待解决。
实用新型内容
[0008]有鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种高可靠性的马铃薯储藏监控
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[0009]一种马铃薯贮藏环境监测的装置，其包括:
[0010]电源模块，用于为监测装置提供电力供应；
[0011]采集模块，分别与存储模块、时钟模块、通讯模块和处理模块相连，用于根据现场传感器采集监测环境的各种监测数据；
[0012]存储模块，分别与采集模块和处理模块相连，用于存储采集数据；
[0013]时钟模块，分别与采集模块、处理模块和通讯模块相连，用于为监测装置提供时间信息；
[0014]通讯模块，分别与采集模块、时钟模块和处理模块相连，用于与外界进行数据交互；
[0015]显示模块，与处理模块相连，用于在监测现场显示监测数据；
[0016]输入输出控制模块，与处理模块相连，用于在监测现场对监测装置进行控制；
[0017]处理模块，分别与上述各模块相连，用于以预设程序对监测装置进行数据处理和维护管理。
[0018]较佳地，所述电源模块包括:开关电源、电源切换单元和备用电源；
[0019]其中，所述开关电源，分别与电源切换单元和备用电源相连，用于将外界供电转换为监测装置所需的稳定直流供电，还实时为备用电源充电；
[0020]所述电源切换单元，分别与开关电源和备用电源相连，用于无缝切换开关电源供电和备用电源供电，以及监控用电情况，将用电信息发送至处理单元；
[0021]所述备用电源，用于在开关电源无法供电时，为监测装置提供备用电力供应。
[0022]较佳地，包括所述时钟模块还包括网络校对模块，用于按照预设规则对时钟模块进行网络实时校对。
[0023]较佳地，所述处理模块根据所述时钟模块的系统时钟信息对监测数据进行时间戳
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[0024]其中，所述通讯模块为GPRS无线通信方式。
[0025]较佳地，所述通讯模块至少包括数据通道和升级通道两条数据通信通道；
[0026]其中，所述数据通道，采用TCP Socket连接，永久保持在线，用于与外界同步监测数据和远程命令交互；
[0027]所述升级通道，采用TCP Socket连接，用于经外界通知后，远程进行监测装置预设程序的升级及维护。
[0028]其中，所述数据通道还用于对储藏现场状态和报警信息上报至外界数据中心。
[0029]其中，所述处理模块还用于监测所述通讯模块的连接状态；
[0030]若无法连接，则控制所述采集模块，将采集到的监测数据储存在所述存储模块中；
[0031]若连接正常，则提取所述存储模块中的监测数据，通过所述通讯模块与外界进行数据同步。
[0032]其中，所述采集模块含有6路UART接口和8路I/O接口。
[0033]其中，所述处理模块还用于对监测数据进行数据封装，且对所述监测数据的正确性按照预设程序进行校验；
[0034]校验通过，则通过所述通讯模块进行远程数据同步；
[0035]校验失败，则重新提取监测数据进行封装。
[0036]采用本实用新型的马铃薯贮藏环境监测的装置，可以实时的保障监测数据传输的有效性和准确性，从而可以实时监控马铃薯储藏的环境，极大的保障了马铃薯的合理储藏，降低了由于储藏环境情况不稳定造成的马铃薯腐烂、水分过度流失等的损耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]图1是本实用新型实施例的监测装置结构示意图；
[0038]图2是本实用新型实施例的电源结构示意图；
[0039]图3是本实用新型实施例的系统时钟结构示意图。
【具体实施方式】
[0040]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本申请作进一步详细的说明。
[0041]参照图1，为本实用新型实施例的一种马铃薯储藏环境的监测装置。所
[0042]述监
[0043]测装置包括如下模块:
[0044]参照图2，电源模块，用于为监测装置提供电力供应；其中，所述电源模块包括:开关电源、电源切换单元和备用电源；
[0045]所述开关电源，分别与电源切换单元和备用电源相连，用于将外界供电转换为监测装置所需的稳定直流供电，还实时为备用电源充电；本实施例中，市电220V通过开关电源转成稳定的24V直流输出，市电输入允许宽压176?264V交流，其中，开关电源除了为监测装置供电外还为后备电池充电，电池浮充技术确保后备电池永久处于一个饱和状态。
[0046]所述电源切换单元，分别与开关电源和备用电源相连，用于无缝切换开关电源供电和备用电源供电，以及监控用电情况，将用电信息发送至处理单元。较佳地，本实施中电源切换单元采用双路继电器加大电容放电原理，在切换供电方式时的空档期由电容放电弥补。通过电源切换单元的设置，解决了切换供电类型造成监测装置重启，达到了实时对现场环境监测的目的。
[0047]所述备用电源，用于在开关电源无法供电时，为监测装置提供备用电力供应。本实施例中，所述备用电源具有一路充电接口和一路连接电源切换单元的输出接口，锂离子电池支持浮充技术，市电停电时主要依靠后备锂离子电池为监测装置供电。
[0048]采用上述电源模块，可以较好的保障监测装置电力供应，避免了市电和备用电源切换过程中的电力空窗期，保证了监测装置的运行的稳定性；同时采用备用电源的设计也为市电出现停电或故障时，仍然可以有效的为监测装置提供备用电力，保证了监测数据的实时性。
[0049]采集模块，分别与存储模块、时钟模块、通讯模块和处理模块相连，用于根据现场各传感器采集监测环境的各种监测数据；其有六路UART接口和八路I/O接口，丰富的接口数量为马铃薯监测现场内的环境参数类型和传感器数据的扩展提供可能，可连接温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器和重量传感器等，并通过处理模块控制，读取各类传感器的当前值。
[0050]存储模块，分别与采集模块和处理模块相连，用于存储采集数据；
[0051]参照图3，时钟模块，分别与采集模块、处理模块和通讯模块相连，用于为监测装置提供时间信息。现有技术中，传统的时钟解决方案采用本地时钟,本地时钟受本身两个组成因素的制约:
[0052]第一，时钟晶振:本地时钟是依靠本地时钟晶振的震荡频率来计时的，时钟晶振频率精度存在误差，这种无差在短时间不易察觉，随着工作时长的增加，误差会被逐渐放大；
[0053]第二，时钟电池:虽然RTC功耗低，但是从实际经验分析，一般一至两年左右的时间，电池就会存在电压降低，在设备断电时无法为本地时钟提供足够的电量维持计时，此时往往就会出现设备一旦重启，时钟就恢复到设备出厂默认时间。
[0054]本实施例中，所述时钟模块还包括网络校对模块，用于按照预设规则对时钟模块进行网络实时校对，例如可以设置为I天或2天，采用的是RFC5905标准协议，通过通讯模块与国家授时中心的服务器同步时间，保证了监测装置中的系统时钟的准确性。
[0055]通讯模块，分别与采集模块、时钟模块和处理模块相连，用于与外界进行数据交互；其中，所述通讯模块至少包括数据通道和升级通道两条数据通信通道。
[0056]较佳地，本实施例中，通讯模块采用GPRS无线分组移动业务数据网络，所述数据通道，采用TCP Socket连接，永久保持在线，用于与外界同步监测数据和远程命令交互；同步数据源来源于当前采集的实时环境数据或存储模块中的历史环境数据，为了确保传输有效性和可靠性，每一条数据的同步均采用应答机制，通讯模块每上报一条环境数据，数据中心收到数据之后，截取该条数据记录的时间戳作为数据域应答现场装置，装置收到确认后删除存储模块中的记录，否则认为超时，重新发送该条数据记录。
[0057]此外，该通道的第二个作用:现场状态和报警信息上报；中心远程设置参数、遥控现场装置设备的工作。实现命令的双向交互，对于分散在全国各地的马铃薯贮藏窖来说意义重大，因为马铃薯窖具有数量多、地域分散的特点，这些特点造成维护不便，而且维护成本高，通过该通道与处理模块的结合形成数据中心一点集中管理维护分散于全国各地贮藏窖的局势，彻底解决了传统维护必须到现场的固有弊端，做到了维护快速、响应及时、增强用户体验的效果，并且对于一些故障和状态可以做到预判。
[0058]所述升级通道，采用TCP Socket连接，用于经外界通知后，远程进行监测装置预设程序的升级及维护。传统的升级需要人员到现场本地升级，而且需要专业人员才能操作，空中升级功能的实现，极大的减少了调试和故障解决的现场服务，进一步降低了马铃薯贮藏环境(远程)监控系统方法推广的技术门槛，该通道无须长时在线，由数据中心通知连接。
[0059]显示模块，与处理模块相连，用于在监测现场显示监测数据。
[0060]输入输出控制模块，与处理模块相连，用于在监测现场对监测装置进行控制；本实施例中，所述输入输出控制模块可以分为输入状态(DI)和输出控制(DO)两个部分，输入状态主要作用是为了获取马铃薯贮藏环境监控系统中的设备工作情况，例如:电源管理模块中当前是采用市电供电还是备用电池供电可以同一个开关量介入到输入输出控制模块获知当前是市电还是备用电池供电，还可用于控制贮藏窖通风装置以及风道口的开关状态采集。
[0061]输出控制部分主要用于自动控制贮藏窖环境调节设备(如:风机、风道开关)的自动开启与关闭，一旦采集模块采集到的环境量超出预设的合理环境值，将通过输出控制部分自动开启贮藏窖环境调节设备，在贮藏窖环境恢复到合理值范围内时自动关闭环境调节设备。
[0062]处理模块，分别与上述各模块相连，用于以预设程序对监测装置进行数据处理和维护管理。本实施例中，所述处理模块根据所述时钟模块的系统时钟信息对监测数据进行时间戳标记。对于当前采集模块接收到的数据，所述处理模块预先根据系统时钟信息为该数据进行时间戳标记。马铃薯贮藏窖内环境数据记录的一个重要属性是时间属性，没有准确的时间戳数据记录就是无效的，通过本实施例中的时间戳标记，可以准确的标记数据的时间信息。
[0063]同时，所述处理模块还用于监测所述通讯模块的连接状态，确保数据通道的长时在线，并根据信号强度进行判断；若无法连接，则控制所述采集模块，将采集到的监测数据储存在所述存储模块中；若连接正常，则提取所述存储模块中的监测数据，通过所述通讯模块与外界进行数据同步。
[0064]所述处理模块还用于对监测数据进行数据封装和校验，且对所述监测数据的正确性按照预设程序进行校验；校验通过，则提取数据域，将该数据重新封装成具有功能码、时间戳和校验位的网络数据，并通过所述通讯模块进行远程数据同步；校验失败，则重新提取监测数据进行封装。通过数据的校验，可以保证数据传输的准确性，避免了因数据传输错误造成的误判。
[0065]采用本实用新型的马铃薯贮藏环境监测的装置，可以实时的保障监测数据传输的有效性和准确性，从而可以实时监控马铃薯储藏的环境，极大的保障了马铃薯的合理储藏，降低了由于储藏环境情况不稳定造成的马铃薯腐烂、水分流失等的损耗。
[0066]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种马铃薯贮藏环境监测的装置，其特征在于包括: 电源模块，为监测装置提供电力供应； 采集模块，分别与存储模块、时钟模块、通讯模块和处理模块相连，根据现场传感器采集监测环境的各种监测数据； 存储模块，分别与采集模块和处理模块相连，存储采集数据； 时钟模块，分别与采集模块、处理模块和通讯模块相连，为监测装置提供时间信息； 通讯模块，分别与采集模块、时钟模块和处理模块相连，与外界进行数据交互； 显示模块，与处理模块相连，在监测现场显示监测数据； 输入输出控制模块，与处理模块相连，在监测现场对监测装置进行控制； 处理模块，分别与上述各模块相连，以预设程序对监测装置进行数据处理和维护管理。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述电源模块包括:开关电源、电源切换单元和备用电源； 其中，所述开关电源，分别与电源切换单元和备用电源相连，用于将外界供电转换为监测装置所需的稳定直流供电，还实时为备用电源充电； 所述电源切换单元，分别与开关电源和备用电源相连，用于无缝切换开关电源供电和备用电源供电，以及监控用电情况，将用电信息发送至处理单元； 所述备用电源，用于在开关电源无法供电时，为监测装置提供备用电力供应。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括所述时钟模块还包括网络校对模块，用于按照预设规则对时钟模块进行网络实时校对。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理模块根据所述时钟模块的系统时钟信息对监测数据进行时间戳标记。
5.根据权利要求1至4任一所述的装置，其特征在于所述通讯模块为GPRS无线通信方式。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述通讯模块至少包括数据通道和升级通道两条数据通信通道； 其中，所述数据通道，采用TCP Socket连接，永久保持在线，用于与外界同步监测数据和远程命令交互； 所述升级通道，采用TCP Socket连接，用于经外界通知后，远程进行监测装置预设程序的升级及维护。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据通道还用于对储藏现场状态和报警信息上报至外界数据中心。
8.根据权利要求1至4任一所述的装置，其特征在于，所述处理模块还用于监测所述通讯模块的连接状态； 若无法连接，则控制所述采集模块，将采集到的监测数据储存在所述存储模块中；若连接正常，则提取所述存储模块中的监测数据，通过所述通讯模块与外界进行数据同步。
9.根据权利要求1至4任一所述的装置，其特征在于，所述采集模块含有6路UART接口和8路I/O接口。
10.根据权利要求1至4任一所述的装置，其特征在于，所述处理模块还用于对监测数据进行数据封装，且对所述监测数据的正确性按照预设程序进行校验； 校验通过，则通过所述通讯模块进行远程数据同步； 校验失败，则重新提取监测数据进行封装。
【文档编号】G05B19/042GK203941404SQ201420126606
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】蔡学斌, 王希卓, 沈瑾, 吴兴法, 孙洁, 朱旭, 孙海亭, 李玉权, 张凯 申请人:农业部规划设计研究院, 北京融诚互通科技有限公司