发酵过程无线监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种监测发酵过程的系统，属于无线监测领域，该系统包括：检测模块，采集发酵罐中的参数信息；集中模块，检测模块通过电力线连接集中模块，集中模块接收检测模块传来的数据信号，并执行指令；监测中心，监测中心无线连接集中模块，向集中模块发出指令。本实用新型解决了现有技术中发酵过程监测需要现场的、逐个的检察发酵罐的问题，本实用新型提供的监测系统不仅能用传感器将衡量发酵过程的几个重要参数准确地检测出来并利用信号处理器进行处理和存储，采用电力线载波通信技术，把低压电力线作为监测通信的物理平台，将各个发酵罐连接起来，使管理人员能够同时远程监测到各个发酵罐的状态，提高了管理效率。
【专利说明】发酵过程无线监测系统
所属【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种监测发酵过程的系统，属于无线监测领域，尤其是利用DSP进行发酵数据信息处理和实时记录，利用现有的低压电力线和移动通信GSM/GPRS网络进行数据信息传输的发酵过程无线监测系统。
【背景技术】
[0002]目前,发酵技术和发酵工业的蓬勃发展,发酵工业中的发酵罐体积也越来越大,发酵过程中需要并行监测的发酵罐数量也越来越多。对发酵过程的管理，发酵过程的监测是前提。所以发酵过程的监测，已成为对发酵罐管理中的关键问题。而目前对发酵过程的管理，往往采用的是对发酵罐进行现场的、逐个的检察。这样不仅费时费力，而且容易造成失误，产生巨大的经济损失，给发酵过程的管理带来了许多麻烦。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术中的发酵过程监测需要现场的、逐个的检察发酵罐的不足，本实用新型提供一种发酵过程无线监测系统，这个监测系统不仅能用传感器将衡量发酵过程的几个重要参数准确地检测出来并利用信号处理器(DSP)进行处理和存储，而且能把厂房内的低压电力线利用起来，采用电力线载波通信技术，把低压电力线作为监测通信的物理平台，将各个发酵罐连接起来，同时通过现有的移动通信GSM/GPRS网络将检测到的参数信息实时的传送到监测中心，使管理人员能够同时远程监测到各个发酵罐的状态，避免了对发酵罐进行现场的、逐个的检察，提高了管理效率。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种发酵过程无线监测系统，该系统包括:检测模块，采集发酵罐中的参数信息；集中模块，检测模块通过电力线连接集中模块，集中模块接收检测模块传来的数据信号，并执行指令；监测中心，监测中心无线连接集中模块，向集中模块发出指令。
[0005]该系统包括若干个检测模块，每个检测模块对应于一个发酵罐。所述检测模块中设有传感器组、信号调整器、放大电路、转换器、第一信号处理器和第一电力载波调制解调器，传感器组连接到信号调整器，信号调整器依次电连接放大电路、转换器、第一信号处理器和第一电力载波调制解调器，第一电力载波调制解调器连接电力线。所述传感器组中包括有温度传感器、流量传感器、液位传感器、溶养电极和PH电极。
[0006]所述集中模块包括第二电力载波调制调制解调器、存储器、第二信号处理器和GSM单元，第二电力载波调制解调器和存储器连接第二信号处理器，第二信号处理器通过GSM单元实现无线通信。所述集中模块还设有时钟模块，时钟模块连接第二信号处理器。所述GSM单元中包括电源、GSM射频部分、和GSM射频部分连接的天线接口、GSM处理器、和GSM处理器连接的存储模块，GSM射频部分和GSM处理器均连接在电源。
[0007]所述电力载波调制解调器包括调制调制解调器、信号放大电路、信号耦合电路三者依次电连接，信号耦合电路通过电力线传输信号。
[0008]本实用新型的有益效果是:(I)采用不同功能的传感器对发酵罐中的各个参数进行精确的采集。(2)采用DSP对传感器采集的信息进行处理，同时利用DSP可以实时的记录采集数据信号，提高了数据的处理速率。(3)将厂房内现有的低压电力线利用起来，采用电力线载波通信技术，把低压电力线作为监测通信的物理平台，其自身构成的能源网络将发酵罐连接起来，可实现对多个发酵罐的并行监测。(4)同时在集中模块和监测中心之间利用现有的移动通信GSM/GPRS网络进行信息传输，无需另外搭建通信线路，从而可对发酵罐进行远程监测，节省了成本，提高了效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型的监测系统的工作示意；
[0010]图2是本实用新型的监测系统中检测模块的结构框图；
[0011]图3是本实用新型的监测系统中电力载波调制解调器的结构框图；
[0012]图4是本实用新型的监测系统中集中模块的结构框图；
[0013]图5是本实用新型的监测系统中GSM调制解调器的结构框图。
【具体实施方式】
[0014]下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的【具体实施方式】如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0015]如图1所示，本系统由:发酵罐、检测模块、集中模块和监测中心四部分组成。系统每个发酵罐上面都加有一个检测模块对发酵罐中的几个主要参数进行精确的检测，将每个检测模块通过厂房内现有的低压电力线连接起来，然后将低压电力线中的数据信息汇集到集中模块中，集中模块通过现有的移动通信GSM/GPRS网络将数据信息传到监测中心。通过利用低压电力线，可以同时监测多个发酵罐，每个发酵罐配置一个检测模块，检测模块通过低压电力线连接到集中模块，采用电力线载波通信技术，把低压电力线作为监测通信的物理平台,其自身构成的能源网络将发酵罐连接起来,实现对多个发酵罐的并行监测。
[0016]如图2所示为检测模块的结构框图，检测模块的主要作用是采集发酵罐中的参数信息。检测模块中设有传感器组、信号调整器、放大电路、转换器、第一信号处理器和第一电力载波调制解调器，传感器组连接到信号调整器，信号调整器依次电连接放大电路、转换器、第一信号处理器和第一电力载波调制解调器，第一电力载波调制解调器连接电力线。传感器组中包括有多个温度传感器、流量传感器、液位传感器、溶养电极和PH电极。先用温度传感器、流量传感器、液位传感器、溶氧电极、PH电极对发酵罐中发酵液温度、空气流量、泡沫高度、溶解氧浓度、酸碱度PH进行检测，由于传感器检测参数信息为模拟信号且很微弱，经过信号调整器(本文是模拟信号调整器)调整后通过放大电路进行增强，再通过A/D转换器后将检测到的模拟信号转换为数字信号，数字化后的数据信号再传入第一信号处理器(即DSP)中，各个传感器检测到的数据信号被存于DSP的存储器的不同地址中，同时DSP中的时钟模块记下数据存储的时间。
[0017]检测模块当接到集中模块的读取数据的命令后，检测模块将各个参数数据通过低压电力线上传至集中模块，DSP中的数据信号的输出时须经过电力载波调制解调器(即电力载波Modem)，电力载波调制解调器是用来将数据信号调制和功率放大后，由信号藕合网络加载到低压电力线上。检测模块和集中模块之间通过厂房内现有的低压电力线进行连接，采用电力线载波通信技术，把低压电力线作为监测通信的物理平台，进行数据信号的传输。
[0018]低压电力线载波的原理是将数据信号通过信号处理器(DSP)，经过调制和功率放大后，由信号藕合网络加载到低压电力线上，而在低压电力线的另一端，同样通过信号藕合网络将低压电力线上的调制信号送到相应的载波通信设备，经解调后复原。
[0019]在图3中，其为电力载波Modem的结构框图，主要由调制解调器、信号放大电路、信号耦合电路组成。DSP可以向电力线发送一连串数字控制信号，并且能够接收识别电力线返回的数字代码信号。调制解调器可以进行频谱搬移，把调制信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将调制信号转换成适合于信道传输或便于信道多路复用的已调信号。信号放大电路是对数据信号进行功率放大，因为电力线的衰减和损耗非常严重，保证接收端能可靠地接收。信号耦合电路是将已调信号耦合到低压电力线上，能将载波发送和接收电路与电力网隔离，可提高系统的抗干扰能力。
[0020]如图4所示是集中模块的结构框图，集中模块包括第二电力载波调制解调器、存储器、第二信号处理器和GSM单元，第二电力载波调制解调器和存储器连接第二信号处理器，第二信号处理器通过GSM单元实现无线通信。所述集中模块还设有时钟模块，时钟模块连接第二信号处理器，集中模块的主要作用是实时的记录下检测模块传来的数据信号，并等待监测中心的指令。低压电力线上传输来的数据信号须经过电力载波Modem，这时的电力载波Modem通过信号藕合网络将低压电力线上的调制信号经解调后还原，还原后的数据信号被存于DSP的存储器的不同地址中，同时DSP通过I2C总线接口读取时钟模块信号来记下数据存储的时间，从而可以实时的记录下采集的数据信息。
[0021]当接到监测中心的读取数据的命令后，DSP中的数据通过GSM Modem, GSM Modem将数据信号转换成适合在GSM中传输的信号，并通过其中的射频部分将数据信号变为无线信号发送到移动通信GSM/GPRS网络。
[0022]如图5所示是GSM调制解调器的结构示意图,GSM单元中包括电源、GSM射频部分、和GSM射频部分连接的天线接口、GSM处理器、和GSM处理器连接的存储模块，GSM射频部分和GSM处理器均连接在电源。GSM Modem即无线调制解调器，其是利用短消息的方式传输数据，从而向GSM网络接收和发送数据。GSM Modem主要由四部分组成:GSM基带处理器、GSM射频部分、电源模块和存储模块。
[0023]GSM基带处理器是无线调制解调器的核心，它是一个DSP处理器内核，控制着模块内各类信号的传输、转换、放大等处理过程。GSM射频部分是个单片收发器，它由上变频调制环路发送器、外差式接收器、射频锁相环路和全集成中频合成器四个功能块组成，共同完成对射频信号的接收和发送等处理。电源模块采用线性电压调节器将外部输入的电源电压进行稳压处理后供GSM基带处理器和GSM射频部分使用，另外它还能为模块外的其他电路供电。存储模块用来存储一些其他的数据信息。
[0024]集中模块和监测中心之间是通过现有的移动通信GSM/GPRS网络进行连接的，只需在集中模块和监测中心各加装一个GSM Modem就能实现数据的远距离无线传输，并不需另外搭建通信线路，监测中心可通过移动无线网络实时的、在线的读取各个参数数据，从而实现对发酵罐进行远程监测。
[0025]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种发酵过程无线监测系统，其特征在于，该系统包括:检测模块，采集发酵罐中的参数信息；集中模块，检测模块通过电力线连接集中模块，集中模块接收检测模块传来的数据信号，并执行指令；监测中心，监测中心无线连接集中模块，向集中模块发出指令。
2.根据权利要求1所述的发酵过程无线监测系统，其特征在于，该系统包括若干个检测模块，每个检测模块对应于一个发酵罐。
3.根据权利要求1所述的发酵过程无线监测系统，其特征在于，所述检测模块中设有传感器组、信号调整器、放大电路、转换器、第一信号处理器和第一电力载波调制解调器，传感器组连接到信号调整器，信号调整器依次电连接放大电路、转换器、第一信号处理器和第一电力载波调制解调器，第一电力载波调制解调器连接电力线。
4.根据权利要求3所述的发酵过程无线监测系统，其特征在于，所述传感器组中包括有温度传感器、流量传感器、液位传感器、溶养电极和PH电极。
5.根据权利要求1所述的发酵过程无线监测系统，其特征在于，所述集中模块包括第二电力载波调制调制解调器、存储器、第二信号处理器和GSM单元，第二电力载波调制解调器和存储器连接第二信号处理器，第二信号处理器通过GSM单元实现无线通信。
6.根据权利要求5所述的发酵过程无线监测系统，其特征在于，所述集中模块中还设有时钟模块，时钟模块连接第二信号处理器。
7.根据权利要求5所述的发酵过程无线监测系统，其特征在于，所述GSM单元中包括电源、GSM射频部分、和GSM射频部分连接的天线接口、GSM处理器、和GSM处理器连接的存储模块，GSM射频部分和GSM处理器均连接在电源。
8.根据权利要求3或5任意一项所述的发酵过程无线监测系统，其特征在于，所述电力载波调制解调器包括调制调制解调器、信号放大电路、信号耦合电路三者依次电连接，信号耦合电路通过电力线传输信号。
【文档编号】G08C19/00GK204178535SQ201420581959
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】陈勇, 田丽, 包伟, 王勇, 钱兆刚, 周红艳 申请人:安徽工程大学