一种基于分布式传感网络的茶叶加工厂监测系统的制作方法

本实用新型涉及一种对生产环境进行检测调控的设备，尤其涉及一种基于分布式传感网络的茶叶加工厂监测系统。

背景技术：

我国是传统茶叶生产、茶叶消费大国，茶叶是人们日常生活中的必需品之一。由于茶叶具有吸附性强、易吸收异味等特点，极易受到烟尘、废气、异味的污染，茶叶的生产和加工环境将直接影响到茶叶质量的优劣，但目前我国绝大多数的茶叶加工厂都存在一定的问题，部分企业直接将民用建筑改造成为加工厂，导致加工车间环境恶劣，地面、墙壁较为粗糙，缺少绿化建设，与我国绿色生态产业要求存在差距。

根据中华人民共和国国家标准GBT32744-2016《茶叶加工良好规范》中的规定，对茶叶加工厂厂区的环境，如空气、光照度、温度、湿度、噪声等提出了明确要求。但传统的茶叶加工过程中一般是采用人工不定期监控，这种模式经常导致加工厂的环境问题不能被及时发现，随着物联网技术的飞速发展，采用基于无线传感器网络的自动化监测系统已经成为必然趋势。相比于人工监控，自动化监测系统具有更高的准确性和工作效率。

因此，需要研发一种基于分布式传感网络的茶叶加工厂监测系统，能够监测茶叶加工厂的生产环境，对生产环境进行控制和调节，提升茶叶的生产安全性。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种基于分布式传感网络的茶叶加工厂监测系统，能够监测茶叶加工厂的生产环境，对生产环境进行控制和调节，提升茶叶的生产安全性。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种基于分布式传感网络的茶叶加工厂监测系统，采用分布式结构的无线传感器网络对整个茶叶加工厂进行监测，所述无线传感器网络包括网关、中继节点和传感节点；茶叶加工厂设置有至少1个网关，茶叶加工厂的每个车间内设置有至少1个中继节点，以及多个传感节点；中继节点由微处理器、Zigbee通信模块、电源、GPS模块组成，用于数据的收发、路由和定位；网关由ARM处理器、Zigbee协调器、GPS模块、GRPS模块、电源、I/O接口组成，负责和监控中心进行通信；传感节点由环境数据采集器、微处理器、Zigbee通信模块、电源组成；所述环境数据采集器的类型为温度传感器、湿度传感器、粉尘传感器、光照传感器中的一种或多种，负责环境参数的采集；所述传感节点与网关连接，所述网关与监控中心连接，所述监控中心与用户终端连接；监控中心还连接有控制模块。

本实用新型一个较佳实施例中，ARM处理器采用的型号是S3C2440。

本实用新型一个较佳实施例中，传感节点与中继节点之间的通信采用Zigbee通信模块实现，中继节点与网关同样采用Zigbee通信模块进行通信，网关与监控中心采用GRPS模块进行通信。

传感节点采用STM32F103作为主处理器；温度传感器用于温度信息的采集，温度传感器采用DS18B20型号，该型号具有体积小巧、测量精度高、抗干扰能力强等特点；湿度传感器主要负责湿度信息的采集，湿度传感器选用HS1101或HS1101LF型号，该型号测量精度高、响应速度快、输出稳定；光照传感器主要负责光照信息的采集，光照传感器选用BH1750FVI型号，它是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器，具有测量精度高、环境适应性好等特点。粉尘传感器主要负责空气粉尘信息的采集，粉尘传感器选用ZPH01型号，该型号灵敏度高，长期稳定性好。

Zigbee网络具有实用性强、功耗低、投入少、延时小等诸多优势，Zigbee通信模块主要选用CC2530型号的射频芯片来组建无线网络，该型号集低功耗、可编程、内存RAM、DMA、RF 收发器等功能于一体，可增强信号，减少噪声干扰，有效保障信号在传输过程中的抗干扰能力和速率。

本实用新型选中的GPS模块选用UBX-M8030型号或NV08C-CSM型号中的一种，本实用新型选中的GRPS模块选用DATA-6121型号。

本实用新型一个较佳实施例中，摄像头与监控中心相连接。

本实用新型一个较佳实施例中，控制模块连接有温控装置、湿控装置、除尘装置、光控装置。

本实用新型一个较佳实施例中，茶叶加工厂设置有1个网关；茶叶加工厂的每个车间内设置有1个中继节点，以及8个以上的传感节点。

本实用新型的工作原理：本实用新型设计了一种基于分布式传感网络的茶叶加工厂监测系统，通过分布式的传感器节点对茶叶加工厂多个车间的温度、湿度、粉尘、光照的数据进行实时采集和监测，并通过摄像头进行视频数据实时采集，监控中心根据数据调节控制装置，将茶叶加工车间的环境控制在合格的范围内，保证了茶叶加工厂的环境质量。

本实用新型解决了背景技术中存在的缺陷，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供了一种基于分布式传感网络的茶叶加工厂监测系统，能够监测茶叶加工厂的生产环境，对生产环境进行控制和调节，提升茶叶的生产安全性。

1、将传感器网络应用在茶叶加工厂，能实时监测茶叶加工厂的生产环境。

2、采用分布式结构，一个加工厂一个网关，每个车间一个中继节点和若干个传感节点。提升了传输的时效性；分布式传感网络能够实现全面覆盖，使得监测系统具有更高的准确性和工作效率。

3、车间中只有中继节点有GPS模块，通过中继节点的数据判断出异常车间号，进而由控制模块来控制对应车间的装置，对生产车间的生产环境进行调控。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的优选实施例的功能模块示意图。

图2是本实用新型的优选实施例的分布式传感网络结构示意图。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1、图2所示，一种基于分布式传感网络的茶叶加工厂监测系统，采用分布式结构的无线传感器网络对整个茶叶加工厂进行监测，无线传感器网络包括网关、中继节点和传感节点；茶叶加工厂设置有1个网关，茶叶加工厂的每个车间内设置有1个中继节点，以及至少8个传感节点；中继节点由微处理器、Zigbee通信模块、电源、GPS模块组成，用于数据的收发、路由和定位；网关由是ARM处理器、Zigbee协调器、GPS模块、GRPS模块、电源、I/O接口组成，负责和监控中心进行通信；传感节点由环境数据采集器、微处理器、Zigbee通信模块、电源组成；环境数据采集器的类型包括温度传感器、湿度传感器、粉尘传感器、光照传感器，负责环境参数的采集；传感节点与网关连接，网关与监控中心连接，监控中心与用户终端连接。

进一步的，ARM处理器采用的是ARM A9处理器。具体的，ARM处理器采用的型号是S3C2440。

本实用新型一个较佳实施例中，传感节点与中继节点之间的通信采用Zigbee通信模块实现，中继节点与网关同样采用Zigbee通信模块进行通信，网关与监控中心采用GRPS模块进行通信。

本实用新型一个较佳实施例中，摄像头与监控中心相连接，监控中心还连接有控制模块。控制模块连接有温控装置、湿控装置、除尘装置、光控装置。

传感节点采用STM32F103作为主处理器；温度传感器用于温度信息的采集，温度传感器采用DS18B20型号，该型号具有体积小巧、测量精度高、抗干扰能力强等特点；湿度传感器主要负责湿度信息的采集，湿度传感器选用HS1101或HS1101LF型号，该型号测量精度高、响应速度快、输出稳定；光照传感器主要负责光照信息的采集，光照传感器选用BH1750FVI型号，它是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器，具有测量精度高、环境适应性好等特点。粉尘传感器主要负责空气粉尘信息的采集，粉尘传感器选用ZPH01型号，该型号灵敏度高，长期稳定性好。

Zigbee网络具有实用性强、功耗低、投入少、延时小等诸多优势，Zigbee通信模块主要选用CC2530型号的射频芯片来组建无线网络，该型号集低功耗、可编程、内存RAM、DMA、RF 收发器等功能于一体，可增强信号，减少噪声干扰，有效保障信号在传输过程中的抗干扰能力和速率。

本实用新型中的GPS模块选用UBX-M8030型号或NV08C-CSM型号中的一种，本实用新型选中的GRPS模块选用DATA-6121型号。

本实用新型一个实施例中，监控中心采用的是PC机或IPC机（工控机），优选IPC机（工控机），控制模块采用的是工业级的NI CompactRIO嵌入式系统控制器，但不仅限于此，在其他实施例中还可以采用其他PLC控制器进行监测控制。

具体的，温控装置、湿控装置、除尘装置、光控装置，分别通过I/O接口与控制模块连接，控制模块与监控中心的信号输出端连接。当传感节点上的温度传感器、湿度传感器、粉尘传感器、光照传感器监测到茶叶加工厂内的环境参数，传送给监控中心，通过与监控中心的预设值由比较器进行参数比较，然后通过监控中心的信号输出端将控制信号传送给对应车间的控制模块，对应车间的控制模块的I/O接口的输出端口将控制信号传送给对应的温控装置、湿控装置、除尘装置、光控装置，进行环境的温度、湿度、光照、除尘调节。温控装置、湿控装置、除尘装置、光控装置均是采用现有技术中常用的控制设备。更进一步的，一个实施方案中，温控装置、湿控装置，可以采用最常用的是空调装置，但不仅限于此；除尘装置可以采用最常用的是空气净化器；光控装置采用调光灯，调光灯内设置有PMW控制器，控制模块输送给PMW控制器内的信号对调光灯的灯光明暗度进行调节。

传感节点定时采集车间的空气温湿度、光照度和粉尘浓度，并将采集到的数据通过，Zigbee通信模块发送给最近的中继节点，中继节点接收到数据后，通过，Zigbee通信模块定时将数据和自己的位置信息发送给网关，网关汇聚了各中继节点的数据后，定时将汇聚后的数据通过GPRS模块发送给监控中心进行处理。

监控中心对接收到的数据进行汇总和分析，若环境数据超过正常阈值，则根据异常数据的类型和中继节点的位置，得出有异常情况的车间号，监控人员可调取相应车间的视频查看现场情况，同时监控中心自动调用控制模块操控对应车间的控制模块，消除异常情况，将环境控制在合格的范围内。在一个实施例中，监控中心监测到异常数据后，通过4G网络或WIFI的方式将异常数据和车间号发送给用户终端，用户终端可在线查看对应车间的视频信息，并通过APP向监控中心发送指令，远程操作控制装置，消除异常情况。

以上依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。