本發(fā)明涉及原漿啤酒的保鮮設備技術領域，尤其涉及基于物聯網的原漿啤酒智能保鮮銷售終端控制系統(tǒng)。

背景技術：

原漿啤酒的存儲對環(huán)境要求十分苛刻，對二氧化碳壓力、環(huán)境溫度的要求很高?，F有的原漿啤酒保鮮設備普遍技術含量較低，大部分僅僅實現了壓力、溫度等參數的測量，測量精度不夠高，而且并沒有與物聯網技術相結合，不能做到遠程監(jiān)測和控制，更無法通過數據庫對銷售情況進行分析?，F有的原漿啤酒保鮮技術嚴重影響的原漿保鮮啤酒的推廣。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供基于物聯網的原漿啤酒智能保鮮銷售終端控制系統(tǒng)，可實現電壓、重量、壓力和溫度等參數的精確測量，可以實現本地控制以及遠程控制，很好的保證設備的安全有效運行，同時利用數據挖掘技術對銷售數據進行分析，為用戶制定合理的進貨和銷售方案。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

基于物聯網的原漿啤酒智能保鮮銷售終端控制系統(tǒng)，包括測量模塊，所述測量模塊將測量數據發(fā)送給主控模塊，所述主控模塊與功率模塊、顯示模塊及無線通信模塊連接，所述無線通信模塊與網絡監(jiān)控系統(tǒng)通信；所述功率模塊驅動制冷機及壓力調節(jié)器的工作；

所述網絡監(jiān)控系統(tǒng)包括權限管理模塊，所述權限管理模塊為參數設置模塊、密碼修改模塊及控制方式切換模塊提供權限服務，所述參數設置模塊對數據庫進行數據的讀寫，所述數據庫通過數據傳輸層與所述無線通信模塊和云服務器進行通信，所述數據庫為數據挖掘模塊提供數據，人機交互展示單元展示測量模塊測得的數據信息、參數設置的數據信息及數據挖掘模塊提供的銷售數據與天氣、地理位置的關聯關系。

所述測量模塊包括依次連接的傳感器單元、信號調理電路及AD轉化電路，傳感器單元包括電壓互感器、壓力變送器、稱重傳感器和溫度傳感器，電壓互感器安裝在PCB板上，測量控制系統(tǒng)的工作電壓；壓力變送器和溫度傳感器安裝在啤酒保鮮桶內，測量啤酒保鮮桶內的壓力和溫度，稱重傳感器安裝在啤酒保鮮桶的底座上，測量啤酒保鮮桶內啤酒的重量；信號調理電路將傳感器單元采集的信號進行濾波和放大。

所述功率模塊包括光電耦合器，所述光電耦合器的輸入端連接所述主控模塊的輸出端，光電耦合器的輸出端通過三極管連接制冷機控制繼電器和壓力控制繼電器，所述制冷機控制繼電器和壓力控制繼電器分別與制冷機和二氧化碳罐連接；

當桶內溫度高于設定的上限溫度時，主控模塊發(fā)送制冷機工作指令，功率模塊接收此指令，閉合制冷機控制繼電器，制冷機開始工作；當桶內溫度達到設定的下限溫度時，主控模塊發(fā)送制冷機停機指令，功率模塊接收此指令，斷開制冷機控制繼電器，制冷機停止工作；

當桶內壓力低于下限壓力時，主控模塊發(fā)送壓力調節(jié)器工作指令，功率模塊接收此指令，閉合壓力控制繼電器，連接二氧化碳罐的電磁閥動作，向桶內進氣，當桶內壓力達到設定的最高壓力時，主控模塊發(fā)送壓力調節(jié)器停機指令，功率模塊接收此指令，斷開壓力控制繼電器，連接二氧化碳罐的電磁閥閉合，停止往桶內進氣。

所述數據庫包括監(jiān)視數據數據庫和控制數據數據庫，所述監(jiān)視數據數據庫用于存儲測量模塊測得的數據，所述控制數據數據庫用于存儲控制過程產生的數據。

所述控制方式切換模塊包括本地控制模塊、遠程控制模塊和停機狀態(tài)，

本地控制模塊工作狀態(tài)下，主控模塊首先根據無線通信模塊發(fā)送的命令判斷屬于哪種控制方式，然后接收測量模塊發(fā)送的實時參數，由顯示模塊進行上下限參數的設定，主控模塊根據設定的上下限參數判斷是否啟動制冷機和壓力調節(jié)器；

遠程控制模塊工作狀態(tài)下，通過網絡監(jiān)控系統(tǒng)進行上下限參數設置，主控模塊根據設定的上下限參數判斷是否啟動制冷機和壓力調節(jié)器；

停機工作狀態(tài)下，所述控制系統(tǒng)進入死機狀態(tài)，不起調節(jié)作用。

所述無線通信模塊包括GPRS模塊、3G模塊和WiFi模塊，無線通信模塊接收主控模塊發(fā)送的實時數據，并通過http方式將數據發(fā)送到云服務器中；無線通信模塊還能夠接收網絡監(jiān)控系統(tǒng)返回的控制命令并發(fā)送給主控模塊。

所述GPRS模塊包括單片機和SIM900，所述單片機與所述主控模塊通信，同時所述單片機與所述SIM900連接；

單片機獲取主控模塊發(fā)送的數據，并進行數據校驗，若校驗不正確，將數據舍棄，若數據校驗正確，則把數據發(fā)送至所述網絡監(jiān)控系統(tǒng)；數據發(fā)送成功后，網絡監(jiān)控系統(tǒng)返回相應的控制指令，單片機接收此命令，并對數據進行校驗，若校驗通過，則把控制指令發(fā)送到主控模塊。

所述SIM900獲取經緯度信息進行定位，基于聚類分析技術的數據挖掘算法，數據挖掘模塊找出銷售數據與天氣、地理位置影響因素的聯系，為用戶提供一個進貨和銷售建議。

所述顯示模塊包括與所述主控模塊連接的單片機，所述單片機與液晶面板、按鍵和EEPROM數據存儲單元連接，所述顯示模塊上電后先從EEPROM數據存儲單元中讀取上次設置的參數，然后接收主控模塊發(fā)送的實時測量數據，并在液晶面板上進行顯示；

設置的參數包括：溫度上下限、壓力上下限、制冷機延遲時間、制冷機最長運行時間、壓力調節(jié)器最長運行時間及數據上傳網絡間隔時間。

所述顯示模塊上電后還能夠進行參數校準，參數校準包括：重量一次校準、重量二次校準及溫度校準；當參數修改了以后，會把數據存儲在EEPROM中，并發(fā)送至主控模塊；

其中，稱重一次校準為無酒狀態(tài)下通過標準砝碼進行稱重校準，稱重二次校準為有酒狀態(tài)下通過標準砝碼進行稱重校準，溫度校準為通過標準溫度計進行校準，有效保證傳感器的精度。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明采用了物聯網技術、智能控制技術和數據挖掘技術，實現對啤酒保鮮桶工作電壓、溫度、重量和壓力等參數的精確測量，保證設備安全有效運行，根據最優(yōu)閾值進行精確控制，有效保證啤酒的新鮮度，重量變化可以反映銷售數據能夠對銷售數據進行數據挖掘，從而為用戶制定合理的進貨和銷售方案，提高用戶的經濟效益。

本發(fā)明的網絡監(jiān)控系統(tǒng)，能夠實現云共享，利于遠程控制，可以隨時隨地進行參數修改，在本地控制工作狀態(tài)、遠程控制工作狀態(tài)和停機狀態(tài)之間進行切換。

附圖說明

圖1(a)為本發(fā)明的整體結構圖；圖1(b)為網絡監(jiān)控系統(tǒng)的結構圖；

圖2(a)為電壓互感器工作的電路圖，圖2(b)為稱重傳感器工作的電路圖，圖2(c)為溫度傳感器工作的電路圖；

圖3是功率模塊電路圖；

圖4(a)是顯示模塊的單片機部分電路圖；圖4(b)是顯示模塊除單片機以外的電路圖；

圖5(a)為SIM900模塊電路圖；圖5(b)為GPRS模塊中單片機的電路結構圖；

圖6是主控模塊電路圖；

圖7是監(jiān)視數據接收與存儲的過程；

圖8是控制數據發(fā)送與存儲的過程；

圖9是顯示模塊工作流程圖；

圖10是無線通信模塊工作流程圖；

圖11是主控模塊工作流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1(a)-圖1(b)所示，基于物聯網的原漿啤酒智能保鮮銷售終端控制系統(tǒng)，包括測量模塊，所述測量模塊將測量數據發(fā)送給主控模塊(如圖5所示主控模塊的電路圖)，所述主控模塊與功率模塊、顯示模塊及無線通信模塊連接，所述無線通信模塊與網絡監(jiān)控系統(tǒng)通信；所述功率模塊驅動制冷機及壓力調節(jié)器的工作；

所述網絡監(jiān)控系統(tǒng)包括權限管理模塊，所述權限管理模塊為參數設置模塊、密碼修改模塊及控制方式切換模塊提供權限服務，所述參數設置模塊對數據庫進行數據的讀寫，所述數據庫通過數據傳輸層與所述無線通信模塊和云服務器進行通信，所述數據庫為數據挖掘模塊提供數據，人機交互展示單元展示測量模塊測得的數據信息、參數設置的數據信息及數據挖掘模塊提供的銷售數據與天氣、地理位置的關聯關系。

所述測量模塊包括依次連接的傳感器單元、信號調理電路及AD轉化電路，傳感器單元包括電壓互感器、壓力變送器、稱重傳感器和Pt100熱電偶溫度傳感器，電壓互感器安裝在PCB板上，測量控制系統(tǒng)的工作電壓；壓力變送器和Pt100熱電偶溫度傳感器安裝在啤酒保鮮桶內，測量啤酒保鮮桶內的壓力和溫度，稱重傳感器安裝在啤酒保鮮桶的底座上，測量啤酒保鮮桶內啤酒的重量；信號調理電路將傳感器單元采集的信號進行濾波和放大。

如圖2(a)-圖2(c)所示，測量模塊由電壓檢測、溫度檢測、壓力檢測、重量檢測四部分構成，檢測信號經過信號調理電路調理后，進入主控模塊，進行進一步分析處理。

電壓檢測單元

如圖2(a)所示，電壓檢測單元包括，一個電壓互感器和信號調理電路。信號調理電路包括：放大電路、整流電路、濾波電路。電壓互感器得到一個平均值大約為2MA的交流信號，經過放大和整流后，得到一個直流電壓，進入單片機進行AD轉化，進而計算出實際電壓。

溫度檢測單元

如圖2(c)所示，溫度檢測設計單元包括：一個溫度傳感器、信號調理電路和ADC芯片。傳感器采用三線制的熱電偶溫度傳感器Pt100，在調理電路中使用低溫票的高精密電阻。ADC芯片采用的亞諾德半導體公司的極低功耗的24位模數轉換器AD7780，測量誤差可以控制在0.2℃之內。

壓力檢測單元設計

壓力檢測設計單元包括：一個壓力變送器和信號調理電路。壓力變送器輸出電壓為0-5V，可以直接進入單片機進入AD轉化。

重量檢測設計

如圖2(b)所示，重量檢測設計電路包括一個重量傳感器、信號調理電路和ADC芯片。重量傳感器輸出信號為0-15mv電壓信號，可以直接進入ADC芯片進行AD轉化。ADC芯片采用亞諾德半導體公司的極低功耗的24位模數轉換器AD7780，實際測量精度可以達到0.01Kg。

如圖3所示，所述功率模塊包括光電耦合器，所述光電耦合器的輸入端連接所述主控模塊的輸出端，光電耦合器的輸出端通過三極管連接制冷機控制繼電器和壓力控制繼電器，所述制冷機控制繼電器和壓力控制繼電器分別與制冷機和二氧化碳罐連接；

當設備工作電壓過低或過高時，功率模塊將停止工作，有效保護制冷機的使用壽命。

當桶內溫度高于設定的上限溫度時，主控模塊發(fā)送制冷機工作指令，功率模塊接收此指令，閉合制冷機控制繼電器，制冷機開始工作；當桶內溫度達到設定的下限溫度時，主控模塊發(fā)送制冷機停機指令，功率模塊接收此指令，斷開制冷機控制繼電器，制冷機停止工作；

當桶內壓力低于下限壓力時，主控模塊發(fā)送壓力調節(jié)器工作指令，功率模塊接收此指令，閉合壓力控制繼電器，連接二氧化碳罐的電磁閥動作，向桶內進氣，當桶內壓力達到設定的最高壓力時，主控模塊發(fā)送壓力調節(jié)器停機指令，功率模塊接收此指令，斷開壓力控制繼電器，連接二氧化碳罐的電磁閥閉合，停止往桶內進氣。

精確測量桶內啤酒的實時重量，直接反映銷售數據。

制冷機控制繼電器和壓力控制繼電器所在的電路類似，如圖3所示為其中一個的電路示意圖，繼電器采用12V供電的電磁繼電器，在硬件設計上裝有壓敏電阻，光耦等器件提高系統(tǒng)的為穩(wěn)定性。

所述數據庫包括監(jiān)視數據數據庫和控制數據數據庫，所述監(jiān)視數據數據庫用于存儲測量模塊測得的數據，所述控制數據數據庫用于存儲控制過程產生的數據。

如圖7為監(jiān)視數據接收與存儲的過程，監(jiān)視數據數據庫接受無線通信模塊的數據，首先驗證有效性，若無效則丟棄該數據，若有效則分解數據并寫入監(jiān)視數據數據庫，結合設置的參數進行智能判斷，在溫度過高、重量過低、重量變化時做出相應的控制指令。

如圖8為控制數據發(fā)送與存儲的過程，網絡監(jiān)控系統(tǒng)可以封裝為手機或電腦登錄客戶端，用戶通過手機或電腦登錄客戶端，發(fā)送鏈接請求，從而與云服務器建立鏈接，并發(fā)送控制參數，云服務器接收到控制參數后對其進行分析，若符合控制邏輯，將其存儲在數據庫中，從而實現遠程控制。

所述控制方式切換模塊包括本地控制模塊、遠程控制模塊和停機狀態(tài)，

本地控制模塊工作狀態(tài)下，主控模塊首先根據無線通信模塊發(fā)送的命令判斷屬于哪種控制方式，然后接收測量模塊發(fā)送的實時參數，由顯示模塊進行上下限參數的設定，主控模塊根據設定的上下限參數判斷是否啟動制冷機和壓力調節(jié)器；

遠程控制模塊工作狀態(tài)下，通過網絡監(jiān)控系統(tǒng)進行上下限參數設置，主控模塊根據設定的上下限參數判斷是否啟動制冷機和壓力調節(jié)器；

停機工作狀態(tài)下，所述控制系統(tǒng)進入死機狀態(tài)，不起調節(jié)作用。

所述無線通信模塊包括GPRS模塊、3G模塊和WiFi模塊，無線通信模塊接收主控模塊發(fā)送的實時數據，并通過http方式將數據發(fā)送到云服務器中；無線通信模塊還能夠接收網絡監(jiān)控系統(tǒng)返回的控制命令并發(fā)送給主控模塊。

如圖5(a)-如圖5(b)所示，所述GPRS模塊包括單片機和SIM900，所述單片機與所述主控模塊通信，同時所述單片機與所述SIM900連接；

如圖10所示，單片機獲取主控模塊發(fā)送的數據，并進行數據校驗，若校驗不正確，將數據舍棄，若數據校驗正確，則把數據發(fā)送至所述網絡監(jiān)控系統(tǒng)；數據發(fā)送成功后，網絡監(jiān)控系統(tǒng)返回相應的控制指令，單片機接收此命令，并對數據進行校驗，若校驗通過，則把控制指令發(fā)送到主控模塊。

可以設置數據發(fā)送頻率，使系統(tǒng)調節(jié)更靈活，并能有效平衡服務器負載，節(jié)省數據流量。

靈活的看門狗及硬件復位設計，實現了網絡故障恢復的功能，可有效解決網絡故障引起的模塊死機現象，保證無線通信模塊永不掉線。

所述SIM900獲取經緯度信息進行定位，基于聚類分析技術的數據挖掘算法，數據挖掘模塊找出銷售數據與天氣、地理位置影響因素的聯系，為用戶提供一個進貨和銷售建議。

如圖4(a)-圖4(b)所示為顯示模塊的電路結構示意圖，所述顯示模塊包括與所述主控模塊連接的單片機，所述單片機與液晶面板、按鍵和EEPROM數據存儲單元連接，所述顯示模塊上電后先從EEPROM數據存儲單元中讀取上次設置的參數，然后接收主控模塊發(fā)送的實時測量數據，并在液晶面板上進行顯示；顯示模塊工作流程具體如圖9所示。

設置的參數包括：溫度上下限、壓力上下限、制冷機延遲時間(溫度達到上限后并持續(xù)一段時間，啟動制冷機，防止因溫度波動造成誤啟動)、制冷機最長運行時間、壓力調節(jié)器最長運行時間及數據上傳網絡間隔時間。

所述顯示模塊上電后還能夠進行參數校準，參數校準包括：稱重一次校準、稱重二次校準及溫度校準，其中，稱重一次校準為無酒狀態(tài)下通過標準砝碼進行稱重校準，稱重二次校準為有酒狀態(tài)下通過標準砝碼進行稱重校準，溫度校準為通過標準溫度計進行校準，可以有效保證傳感器的精度；當參數修改了以后，會把數據存儲在EEPROM中，并發(fā)送至主控模塊。

主控模塊的設計如圖6所示，整個主控模塊是本發(fā)明的核心，它將各個模塊聯系起來組成一個智能控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)上電后，主控模塊將上次系統(tǒng)斷電時間和本次系統(tǒng)開機時間記錄下來，發(fā)送給無線通信模塊，無線通信模塊將此時間上傳至網絡監(jiān)控系統(tǒng)，用戶登陸后可以看到這兩個時間。

主控模塊接收來自顯示模塊和無線通信模塊的控制命令，判斷出是本地控制、遠程控制還是停機狀態(tài)。然后根據實時測量數據判斷是否啟動制冷機或壓力調節(jié)器。

主控模塊的工作方法如圖11所示，系統(tǒng)上電后，首先從EEPROM中讀取存儲的參數。主控模塊可以分別接收顯示模塊和無線模塊發(fā)送的參數，并可以判斷系統(tǒng)的工作模式：本地控制、遠程控制或停機狀態(tài)。主控模塊將傳感器測量的數據與設定的閥值進行比較，若溫度過高，并且電壓正常，則啟動制冷機；若壓力過低，則啟動壓力調節(jié)器。

上述雖然結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內。