發(fā)酵過(guò)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)測(cè)發(fā)酵過(guò)程的系統(tǒng)，屬于無(wú)線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括：檢測(cè)模塊，采集發(fā)酵罐中的參數(shù)信息；集中模塊，檢測(cè)模塊通過(guò)電力線連接集中模塊，集中模塊接收檢測(cè)模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)，并執(zhí)行指令；監(jiān)測(cè)中心，監(jiān)測(cè)中心無(wú)線連接集中模塊，向集中模塊發(fā)出指令。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)酵過(guò)程監(jiān)測(cè)需要現(xiàn)場(chǎng)的、逐個(gè)的檢察發(fā)酵罐的問題，本實(shí)用新型提供的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅能用傳感器將衡量發(fā)酵過(guò)程的幾個(gè)重要參數(shù)準(zhǔn)確地檢測(cè)出來(lái)并利用信號(hào)處理器進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，采用電力線載波通信技術(shù)，把低壓電力線作為監(jiān)測(cè)通信的物理平臺(tái)，將各個(gè)發(fā)酵罐連接起來(lái)，使管理人員能夠同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)到各個(gè)發(fā)酵罐的狀態(tài)，提高了管理效率。
【專利說(shuō)明】發(fā)酵過(guò)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種監(jiān)測(cè)發(fā)酵過(guò)程的系統(tǒng)，屬于無(wú)線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，尤其是利用DSP進(jìn)行發(fā)酵數(shù)據(jù)信息處理和實(shí)時(shí)記錄，利用現(xiàn)有的低壓電力線和移動(dòng)通信GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)陌l(fā)酵過(guò)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前,發(fā)酵技術(shù)和發(fā)酵工業(yè)的蓬勃發(fā)展,發(fā)酵工業(yè)中的發(fā)酵罐體積也越來(lái)越大,發(fā)酵過(guò)程中需要并行監(jiān)測(cè)的發(fā)酵罐數(shù)量也越來(lái)越多。對(duì)發(fā)酵過(guò)程的管理，發(fā)酵過(guò)程的監(jiān)測(cè)是前提。所以發(fā)酵過(guò)程的監(jiān)測(cè)，已成為對(duì)發(fā)酵罐管理中的關(guān)鍵問題。而目前對(duì)發(fā)酵過(guò)程的管理，往往采用的是對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的、逐個(gè)的檢察。這樣不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且容易造成失誤，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失，給發(fā)酵過(guò)程的管理帶來(lái)了許多麻煩。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)酵過(guò)程監(jiān)測(cè)需要現(xiàn)場(chǎng)的、逐個(gè)的檢察發(fā)酵罐的不足，本實(shí)用新型提供一種發(fā)酵過(guò)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅能用傳感器將衡量發(fā)酵過(guò)程的幾個(gè)重要參數(shù)準(zhǔn)確地檢測(cè)出來(lái)并利用信號(hào)處理器(DSP)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，而且能把廠房?jī)?nèi)的低壓電力線利用起來(lái)，采用電力線載波通信技術(shù)，把低壓電力線作為監(jiān)測(cè)通信的物理平臺(tái)，將各個(gè)發(fā)酵罐連接起來(lái)，同時(shí)通過(guò)現(xiàn)有的移動(dòng)通信GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)將檢測(cè)到的參數(shù)信息實(shí)時(shí)的傳送到監(jiān)測(cè)中心，使管理人員能夠同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)到各個(gè)發(fā)酵罐的狀態(tài)，避免了對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的、逐個(gè)的檢察，提高了管理效率。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種發(fā)酵過(guò)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:檢測(cè)模塊，采集發(fā)酵罐中的參數(shù)信息；集中模塊，檢測(cè)模塊通過(guò)電力線連接集中模塊，集中模塊接收檢測(cè)模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)，并執(zhí)行指令；監(jiān)測(cè)中心，監(jiān)測(cè)中心無(wú)線連接集中模塊，向集中模塊發(fā)出指令。
[0005]該系統(tǒng)包括若干個(gè)檢測(cè)模塊，每個(gè)檢測(cè)模塊對(duì)應(yīng)于一個(gè)發(fā)酵罐。所述檢測(cè)模塊中設(shè)有傳感器組、信號(hào)調(diào)整器、放大電路、轉(zhuǎn)換器、第一信號(hào)處理器和第一電力載波調(diào)制解調(diào)器，傳感器組連接到信號(hào)調(diào)整器，信號(hào)調(diào)整器依次電連接放大電路、轉(zhuǎn)換器、第一信號(hào)處理器和第一電力載波調(diào)制解調(diào)器，第一電力載波調(diào)制解調(diào)器連接電力線。所述傳感器組中包括有溫度傳感器、流量傳感器、液位傳感器、溶養(yǎng)電極和PH電極。
[0006]所述集中模塊包括第二電力載波調(diào)制調(diào)制解調(diào)器、存儲(chǔ)器、第二信號(hào)處理器和GSM單元，第二電力載波調(diào)制解調(diào)器和存儲(chǔ)器連接第二信號(hào)處理器，第二信號(hào)處理器通過(guò)GSM單元實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。所述集中模塊還設(shè)有時(shí)鐘模塊，時(shí)鐘模塊連接第二信號(hào)處理器。所述GSM單元中包括電源、GSM射頻部分、和GSM射頻部分連接的天線接口、GSM處理器、和GSM處理器連接的存儲(chǔ)模塊，GSM射頻部分和GSM處理器均連接在電源。
[0007]所述電力載波調(diào)制解調(diào)器包括調(diào)制調(diào)制解調(diào)器、信號(hào)放大電路、信號(hào)耦合電路三者依次電連接，信號(hào)耦合電路通過(guò)電力線傳輸信號(hào)。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果是:(I)采用不同功能的傳感器對(duì)發(fā)酵罐中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行精確的采集。(2)采用DSP對(duì)傳感器采集的信息進(jìn)行處理，同時(shí)利用DSP可以實(shí)時(shí)的記錄采集數(shù)據(jù)信號(hào)，提高了數(shù)據(jù)的處理速率。(3)將廠房?jī)?nèi)現(xiàn)有的低壓電力線利用起來(lái)，采用電力線載波通信技術(shù)，把低壓電力線作為監(jiān)測(cè)通信的物理平臺(tái)，其自身構(gòu)成的能源網(wǎng)絡(luò)將發(fā)酵罐連接起來(lái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)發(fā)酵罐的并行監(jiān)測(cè)。(4)同時(shí)在集中模塊和監(jiān)測(cè)中心之間利用現(xiàn)有的移動(dòng)通信GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳輸，無(wú)需另外搭建通信線路，從而可對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，節(jié)省了成本，提高了效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作示意；
[0010]圖2是本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0011]圖3是本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中電力載波調(diào)制解調(diào)器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖4是本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中集中模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖5是本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中GSM調(diào)制解調(diào)器的結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0015]如圖1所示，本系統(tǒng)由:發(fā)酵罐、檢測(cè)模塊、集中模塊和監(jiān)測(cè)中心四部分組成。系統(tǒng)每個(gè)發(fā)酵罐上面都加有一個(gè)檢測(cè)模塊對(duì)發(fā)酵罐中的幾個(gè)主要參數(shù)進(jìn)行精確的檢測(cè)，將每個(gè)檢測(cè)模塊通過(guò)廠房?jī)?nèi)現(xiàn)有的低壓電力線連接起來(lái)，然后將低壓電力線中的數(shù)據(jù)信息匯集到集中模塊中，集中模塊通過(guò)現(xiàn)有的移動(dòng)通信GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)信息傳到監(jiān)測(cè)中心。通過(guò)利用低壓電力線，可以同時(shí)監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)酵罐，每個(gè)發(fā)酵罐配置一個(gè)檢測(cè)模塊，檢測(cè)模塊通過(guò)低壓電力線連接到集中模塊，采用電力線載波通信技術(shù)，把低壓電力線作為監(jiān)測(cè)通信的物理平臺(tái),其自身構(gòu)成的能源網(wǎng)絡(luò)將發(fā)酵罐連接起來(lái),實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)發(fā)酵罐的并行監(jiān)測(cè)。
[0016]如圖2所示為檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)框圖，檢測(cè)模塊的主要作用是采集發(fā)酵罐中的參數(shù)信息。檢測(cè)模塊中設(shè)有傳感器組、信號(hào)調(diào)整器、放大電路、轉(zhuǎn)換器、第一信號(hào)處理器和第一電力載波調(diào)制解調(diào)器，傳感器組連接到信號(hào)調(diào)整器，信號(hào)調(diào)整器依次電連接放大電路、轉(zhuǎn)換器、第一信號(hào)處理器和第一電力載波調(diào)制解調(diào)器，第一電力載波調(diào)制解調(diào)器連接電力線。傳感器組中包括有多個(gè)溫度傳感器、流量傳感器、液位傳感器、溶養(yǎng)電極和PH電極。先用溫度傳感器、流量傳感器、液位傳感器、溶氧電極、PH電極對(duì)發(fā)酵罐中發(fā)酵液溫度、空氣流量、泡沫高度、溶解氧濃度、酸堿度PH進(jìn)行檢測(cè)，由于傳感器檢測(cè)參數(shù)信息為模擬信號(hào)且很微弱，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)整器(本文是模擬信號(hào)調(diào)整器)調(diào)整后通過(guò)放大電路進(jìn)行增強(qiáng)，再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器后將檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字化后的數(shù)據(jù)信號(hào)再傳入第一信號(hào)處理器(即DSP)中，各個(gè)傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信號(hào)被存于DSP的存儲(chǔ)器的不同地址中，同時(shí)DSP中的時(shí)鐘模塊記下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)間。
[0017]檢測(cè)模塊當(dāng)接到集中模塊的讀取數(shù)據(jù)的命令后，檢測(cè)模塊將各個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)通過(guò)低壓電力線上傳至集中模塊，DSP中的數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出時(shí)須經(jīng)過(guò)電力載波調(diào)制解調(diào)器(即電力載波Modem)，電力載波調(diào)制解調(diào)器是用來(lái)將數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制和功率放大后，由信號(hào)藕合網(wǎng)絡(luò)加載到低壓電力線上。檢測(cè)模塊和集中模塊之間通過(guò)廠房?jī)?nèi)現(xiàn)有的低壓電力線進(jìn)行連接，采用電力線載波通信技術(shù)，把低壓電力線作為監(jiān)測(cè)通信的物理平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸。
[0018]低壓電力線載波的原理是將數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)信號(hào)處理器(DSP)，經(jīng)過(guò)調(diào)制和功率放大后，由信號(hào)藕合網(wǎng)絡(luò)加載到低壓電力線上，而在低壓電力線的另一端，同樣通過(guò)信號(hào)藕合網(wǎng)絡(luò)將低壓電力線上的調(diào)制信號(hào)送到相應(yīng)的載波通信設(shè)備，經(jīng)解調(diào)后復(fù)原。
[0019]在圖3中，其為電力載波Modem的結(jié)構(gòu)框圖，主要由調(diào)制解調(diào)器、信號(hào)放大電路、信號(hào)耦合電路組成。DSP可以向電力線發(fā)送一連串?dāng)?shù)字控制信號(hào)，并且能夠接收識(shí)別電力線返回的數(shù)字代碼信號(hào)。調(diào)制解調(diào)器可以進(jìn)行頻譜搬移，把調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸或便于信道多路復(fù)用的已調(diào)信號(hào)。信號(hào)放大電路是對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行功率放大，因?yàn)殡娏€的衰減和損耗非常嚴(yán)重，保證接收端能可靠地接收。信號(hào)耦合電路是將已調(diào)信號(hào)耦合到低壓電力線上，能將載波發(fā)送和接收電路與電力網(wǎng)隔離，可提高系統(tǒng)的抗干擾能力。
[0020]如圖4所示是集中模塊的結(jié)構(gòu)框圖，集中模塊包括第二電力載波調(diào)制解調(diào)器、存儲(chǔ)器、第二信號(hào)處理器和GSM單元，第二電力載波調(diào)制解調(diào)器和存儲(chǔ)器連接第二信號(hào)處理器，第二信號(hào)處理器通過(guò)GSM單元實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。所述集中模塊還設(shè)有時(shí)鐘模塊，時(shí)鐘模塊連接第二信號(hào)處理器，集中模塊的主要作用是實(shí)時(shí)的記錄下檢測(cè)模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)，并等待監(jiān)測(cè)中心的指令。低壓電力線上傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)須經(jīng)過(guò)電力載波Modem，這時(shí)的電力載波Modem通過(guò)信號(hào)藕合網(wǎng)絡(luò)將低壓電力線上的調(diào)制信號(hào)經(jīng)解調(diào)后還原，還原后的數(shù)據(jù)信號(hào)被存于DSP的存儲(chǔ)器的不同地址中，同時(shí)DSP通過(guò)I2C總線接口讀取時(shí)鐘模塊信號(hào)來(lái)記下數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)間，從而可以實(shí)時(shí)的記錄下采集的數(shù)據(jù)信息。
[0021]當(dāng)接到監(jiān)測(cè)中心的讀取數(shù)據(jù)的命令后，DSP中的數(shù)據(jù)通過(guò)GSM Modem, GSM Modem將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在GSM中傳輸?shù)男盘?hào)，并通過(guò)其中的射頻部分將數(shù)據(jù)信號(hào)變?yōu)闊o(wú)線信號(hào)發(fā)送到移動(dòng)通信GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)。
[0022]如圖5所示是GSM調(diào)制解調(diào)器的結(jié)構(gòu)示意圖,GSM單元中包括電源、GSM射頻部分、和GSM射頻部分連接的天線接口、GSM處理器、和GSM處理器連接的存儲(chǔ)模塊，GSM射頻部分和GSM處理器均連接在電源。GSM Modem即無(wú)線調(diào)制解調(diào)器，其是利用短消息的方式傳輸數(shù)據(jù)，從而向GSM網(wǎng)絡(luò)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。GSM Modem主要由四部分組成:GSM基帶處理器、GSM射頻部分、電源模塊和存儲(chǔ)模塊。
[0023]GSM基帶處理器是無(wú)線調(diào)制解調(diào)器的核心，它是一個(gè)DSP處理器內(nèi)核，控制著模塊內(nèi)各類信號(hào)的傳輸、轉(zhuǎn)換、放大等處理過(guò)程。GSM射頻部分是個(gè)單片收發(fā)器，它由上變頻調(diào)制環(huán)路發(fā)送器、外差式接收器、射頻鎖相環(huán)路和全集成中頻合成器四個(gè)功能塊組成，共同完成對(duì)射頻信號(hào)的接收和發(fā)送等處理。電源模塊采用線性電壓調(diào)節(jié)器將外部輸入的電源電壓進(jìn)行穩(wěn)壓處理后供GSM基帶處理器和GSM射頻部分使用，另外它還能為模塊外的其他電路供電。存儲(chǔ)模塊用來(lái)存儲(chǔ)一些其他的數(shù)據(jù)信息。
[0024]集中模塊和監(jiān)測(cè)中心之間是通過(guò)現(xiàn)有的移動(dòng)通信GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接的，只需在集中模塊和監(jiān)測(cè)中心各加裝一個(gè)GSM Modem就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸，并不需另外搭建通信線路，監(jiān)測(cè)中心可通過(guò)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)的、在線的讀取各個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。
[0025]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)酵過(guò)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 檢測(cè)模塊，采集發(fā)酵罐中的參數(shù)信息； 集中模塊，檢測(cè)模塊通過(guò)電力線連接集中模塊，集中模塊接收檢測(cè)模塊傳來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)，并執(zhí)行指令； 監(jiān)測(cè)中心，監(jiān)測(cè)中心無(wú)線連接集中模塊，向集中模塊發(fā)出指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵過(guò)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括若干個(gè)檢測(cè)模塊，每個(gè)檢測(cè)模塊對(duì)應(yīng)于一個(gè)發(fā)酵罐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵過(guò)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測(cè)模塊中設(shè)有傳感器組、信號(hào)調(diào)整器、放大電路、轉(zhuǎn)換器、第一信號(hào)處理器和第一電力載波調(diào)制解調(diào)器，傳感器組連接到信號(hào)調(diào)整器，信號(hào)調(diào)整器依次電連接放大電路、轉(zhuǎn)換器、第一信號(hào)處理器和第一電力載波調(diào)制解調(diào)器，第一電力載波調(diào)制解調(diào)器連接電力線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)酵過(guò)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器組中包括有溫度傳感器、流量傳感器、液位傳感器、溶養(yǎng)電極和PH電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)酵過(guò)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述集中模塊包括第二電力載波調(diào)制調(diào)制解調(diào)器、存儲(chǔ)器、第二信號(hào)處理器和GSM單元，第二電力載波調(diào)制解調(diào)器和存儲(chǔ)器連接第二信號(hào)處理器，第二信號(hào)處理器通過(guò)GSM單元實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)酵過(guò)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述集中模塊中還設(shè)有時(shí)鐘模塊，時(shí)鐘模塊連接第二信號(hào)處理器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)酵過(guò)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述GSM單元中包括電源、GSM射頻部分、和GSM射頻部分連接的天線接口、GSM處理器、和GSM處理器連接的存儲(chǔ)模塊，GSM射頻部分和GSM處理器均連接在電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或5任意一項(xiàng)所述的發(fā)酵過(guò)程無(wú)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述電力載波調(diào)制解調(diào)器包括調(diào)制調(diào)制解調(diào)器、信號(hào)放大電路、信號(hào)耦合電路三者依次電連接，信號(hào)耦合電路通過(guò)電力線傳輸信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G08C19/00GK204178535SQ201420581959
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】陳勇, 田麗, 包偉, 王勇, 錢兆剛, 周紅艷 申請(qǐng)人:安徽工程大學(xué)