一种基于低时延物联网技术的密集烤房远程监控装置的制作方法

1.本实用新型涉及烤烟烤房的技术领域，尤其涉及一种基于低时延物联网技术的密集烤房远程监控装置。


背景技术：

2.我国烟叶烘烤所用的密集烤房推广起步较晚，发展过程中烤房联网水平较低，智能控制技术开发等方面发展缓慢，造成烟农人工控制劳动强度较大且控制效果难以把握，进而造成烟叶烘烤效果不理想等现象，且当前自控设备与烘烤工艺的匹配度较低，自控水平较低，烤房烘烤状态反馈较差，严重制约了现代烟草农业的专业化和管理信息化发展。
3.申请号为201821164027.4的一种基于物联网技术的密集烤房群监控装置，利用现场监控模块的数据控制处理单元，能够根据烤房的历史数据控制烤房的温湿度变化，同时，还可使用人机交互单元进行现场控制，大大增强了密集烤房群的自动化和信息化水平；且还利用远程监控模块和传输模块，使用户还可远程监控烤房的温湿度数据变化，简单快捷。但是，受到当时网络技术条件的制约，数据实时更新较慢，网络稳定性较差，用户受网络条件制约较大。


技术实现要素：

4.针对现有烤房群监控装置自动化程度低，不能实现密集监控的技术问题，本实用新型提出一种基于低时延物联网技术的密集烤房远程监控装置，旨在实现用户5g通讯设备结合物联网技术平台对烤房远程实时监控和操作，减少了用户往返于烤房现场操作的时间，能够根据烤房的历史数据和现阶段的烘烤状况远程低时延调控烤房的温湿度变化，极大增强了密集烤房的自动化和信息化水平。
5.为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种基于低时延物联网技术的密集烤房远程监控装置，包括远程监控模块、传输模块和设备模块，所述远程监控模块通过无线网络与传输模块相连接，所述传输模块与移动终端相连接，传输模块通过无线网络与云服务器相连接，云服务器通过无线局域网模块与设备模块相连接，设备模块包括现场监控模块和主控单元，现场监控模块和主控单元均设置在烤房内，现场监控模块与主控单元相连接，主控单元与无线局域网模块相连接。
6.所述传输模块包括公众号平台、短信平台和app平台，公众号平台、短信平台和app平台均通过无线网络与远程监控模块相连接，公众号平台、短信平台和app平台均通过无线网络与云服务器相连接。
7.所述云服务器上设有应用模块和平台模块，应用模块为低时延烤房监测系统，低时延烤房监测系统包括烤房运行子系统、用户管理子系统和信息管理子系统，烤房运行子系统、用户管理子系统和信息管理子系统均与传输模块相连接，烤房运行子系统、用户管理子系统和信息管理子系统均与平台模块相连接，平台模块为物联网平台。
8.所述平台模块通过无线局域网模块与设备模块相连接，平台模块包括数据收集单
元、数据分析单元、信息推送单元、安全负载单元、设备管理单元和协议转换单元。
9.所述无线局域网模块包括物联网、公众网和以太网。
10.所述远程监控模块为移动终端，移动终端为5g手机、平板或电脑，现场监控模块上集成有5g网关和4g网关协议。
11.所述现场监控模块包括组网单元、5g通讯模块、温湿度传感器、电源单元、显示单元、重量传感器、热红外摄像头和风机控制单元，组网单元、5g通讯模块、电源单元、显示单元和风机控制单元均设置在烤房控制室，温湿度传感器、重量传感器和热红外摄像头均设置在烤房内；所述组网单元、5g通讯模块、温湿度传感器、电源单元、重量传感器、热红外摄像头和风机控制单元均与电源单元相连接；所述5g通讯模块与主控单元相连接。
12.所述风机控制单元包括风机驱动器、循环风机和进风口，风机驱动器通过变频器与循环风机相连接，风机驱动器和进风口均设置在烤房的下部，循环风机设置在烤房的上部，循环风机和变频器均与电源单元相连接。
13.所述主控单元包括微控制器、存储器、通信单元、安全检测单元、语音告警单元和低压电源，微控制器分别与存储器、通信单元、安全检测单元、告警单元和低压电源，通信单元分别与无线局域网模块、5g通讯模块相配合。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：用户利用远程监控模块，根据烤房的历史数据和现阶段的烘烤实时数据低时延调控烤房的温湿度变化，实现了用户对烤房的远程实时监控，并且仍保留了现场监控模块，用户拥有多种烤房的控制模式，极大增强了密集烤房的自动化和信息化水平，为用户提供更为方便快捷的使用体验。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型的流程示意图。
17.图2为本实用新型的组网示意图。
18.图3为本实用新型的烤房的结构示意图。
19.图中，1为循环风机，2为温湿度传感器，3为重量传感器，4为热红外摄像头，5为主控单元，6为进风口，7为风机驱动器，8为5g通讯模块，9为组网单元，10为电源单元。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.如图1所示，一种基于低时延物联网技术的密集烤房远程监控装置，包括远程监控模块、传输模块和设备模块，所述远程监控模块通过无线网络与传输模块相连接，所述传输模块与移动终端相连接，传输模块通过无线网络与云服务器相连接，云服务器通过无线局
域网模块与设备模块相连接，设备模块包括现场监控模块和主控单元，现场监控模块和主控单元均设置在烤房内，现场监控模块与主控单元相连接，主控单元与无线局域网模块相连接。
22.远程监控模块为移动终端，移动终端为5g手机、平板或电脑，用户通过移动终端访问传输模块，从而远程监控烤房内信息。现场监控模块上集成有5g网关和4g网关协议。用户利用移动终端通过5g网关与传输模块和设备模块进行低时延无线通信操控，兼容4g网关与传输模块和设备模块无线通信连接。
23.所述传输模块包括公众号平台、短信平台和app平台，公众号平台、短信平台和app平台均通过无线网络与远程监控模块相连接，公众号平台、短信平台和app平台均通过无线网络与云服务器相连接。无线网络通过现有的5g网关设备实现。
24.所述云服务器上设有应用模块和平台模块，应用模块根据用户的权限等级判断用户允许访问的子系统，子系统根据用户的权限信息判别允许用户调用的信息数据和发送指令。平台模块根据用户在应用模块的需求发送的指令判别所属指令的适用模组处理进而发送指令通过网络模块即无线局域网模块迅速达到设备模块。应用模块为低时延烤房监测系统，低时延烤房监测系统包括烤房运行子系统、用户管理子系统和信息管理子系统，烤房运行子系统、用户管理子系统和信息管理子系统均与传输模块相连接，烤房运行子系统、用户管理子系统和信息管理子系统均与平台模块相连接，平台模块为物联网平台。低时延烤房监测系统根据用户的权限级别判别用户需要进入的子系统，一级权限用户为烟草公司，有权选择访问三个子系统的信息，二级权限用户为烟农只允许访问用户管理子系统，且只允许访问用户所用的子烤房，可观看用户所属之外的烤房信息。低时延烤房监测系统中的权限级别是通过java进行类别编程封装于前端访问端口的，通过改进现有的计算机程序即可实现。
25.所述平台模块包括数据收集单元、数据分析单元、信息推送单元、安全负载单元、设备管理单元和协议转换单元，数据收集单元用于收集各个烤房的数据采集设备采集的数据，数据分析单元分析用于所采集数据分类判别和错误评估；信息推送单元负责将用户所需数据信息推送给用户；安全负载单元负责将所采集的数据进行烤房运行安全评估，保证烤房工作安全；设备管理单元是对烤房现场监控模块设备统筹规划；协议转换单元的作用是转换各设备间工作协议差异。平台模块上还设有规则协议和ota，规则协议与协议转换单元相对应，规则协议是兼容设备的协议差异和ota负责系统软件日后的升级推送。远程监测模块通过发送指令至物联网平台，物联网平台根据用户的指令需求对后续的设备模块进行操作。
26.平台模块通过无线局域网模块与设备模块相连接。所述无线局域网模块包括物联网、公众网和以太网，物联网负责将用户与烤房进行相连，公众网负责用户与云服务器的云端平台的接入，以太网负责烤房现场监控设备相连的局域网。如图2所示，物联网平台即云服务器分别与烤房中的数据采集设备d、数据传输设备a、无线局域网模块b和兼容5g网关终端设备的移动终端c即手机、平板和电脑等相连接，实现密集烤房的设备与网络的连接，从而实现远程监控。其中，数据采集设备d包括温湿度传感器2、重量传感器3和热红外摄像头4，数据传输设备a为无线路由器，主控单元中的存储器等通过无线路由器与网络模块相连接。
27.如图3所示，设备模块通过现场监控模块与主控单元电性连接，所述现场监控模块包括组网单元9、5g通讯模块8、温湿度传感器2、电源单元10、显示单元、重量传感器3、热红外摄像头4和风机控制单元，组网单元9、5g通讯模块8、电源单元10、显示单元和风机控制单元均设置在烤房控制室，温湿度传感器2、重量传感器3和热红外摄像头4均设置在烤房内，温湿度传感器2测量烤房内的温湿度数据，重量传感器3用于实时监测烤房烟叶的水分变化，热红外摄像头4用于采集烤房内烟叶的视频信息。温湿度传感器2采用ds18b20型温湿度传感器；ds18b20是常用的 数字温湿度传感器，具有体积小、硬件成本低、抗干扰能力强和精度高的特点，ds18b20数字温湿度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各类干燥设备数字测温和控制领域。组网单元9是对现场监控设备的数据实时获取和传输。5g通讯模块8是实现主控单元的软件对微控制器的远程无线控制、报警、维护等。显示单元用于显示烤房内的温湿度数据、烟叶水分变化数据和视频信息。显示单元采用hc
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suk9120型串口触摸屏；hc
‑
suk9120，12寸a9四核高端人机界面，配有5组独立的串口（2*rs232 3*rs485）和一路以太网接口；串口支持各种plc协议和标准的modbus协议以及用户高级自定义协议，可以方便的连接各种plc和智能仪表，同时也兼容与单片机进行通讯；网口可以支持大多数plc的以太网协议和标准的modbus tcp协议以及网口自定义协议，并可以实现远程下载监控功能（通过我们提供的手机app或者小程序）。风机控制单元与加热装置执行单元配合实现烤房内温度和湿度的调整。所述组网单元9、5g通讯模块8、温湿度传感器2、电源单元10、重量传感器3、热红外摄像头4和风机控制单元均与电源单元10相连接，电源单元10为现场监控模块提供电能支持；所述5g通讯模块8与主控单元5相连接。设备模块根据平台模块发来的控制指令通过主控单元的微控制器控制运行所需的设备单元，如收集烤房温湿度数据，微控制器通过温湿度传感器2收集数据并存储于自身的存储器中，并根据组网单元9和通信功能将其数据通过网络模块快速传输回到平台模块，平台模块将返回数据进行处理分析传输至应用模块的子系统中，用户便可根据传输模块的途径访问子系统对其进行查询和修改。
28.优选地，风机控制单元包括风机驱动器7、循环风机1和进风口6，风机驱动器7通过变频器与循环风机1相连接，风机驱动器7和进风口6均设置在烤房的下部，循环风机1设置在烤房的上部，循环风机1和变频器均与电源单元10相连接。变频器的型号为西门子m440，风机驱动器7通过变频器实现改变循环风机1的转速，进风口6与循环风机1相匹配，通过进风口6实现烤房内空气的流动。
29.优选地，所述主控单元5包括微控制器、存储器、通信单元、输入驱动、输出驱动、安全检测单元、告警单元和低压电源，微控制器分别与存储器、通信单元、输入驱动、输出驱动、安全检测单元、告警单元和低压电源，通信单元与5g通讯模块8相配合，实现将烤房内的数据与无线局域网模块的连接。主控单元采用低功耗模式、多外设功能集的微控制器实现。低压电源为烘烤出现突发状况后可实时监测烤房内状态，如突发停电状况后，低压电源仍可为主控单元进行工作电源的输入，保证用户在发生停电时仍可监控到烤房内部的实时信息，可及时做出下一步的挽救措施。组网单元、5g通讯模块、通信单元均通过网络模块、云服务器与远程监控模块无线通信连接。存储器负责将烤房数据存储于主控单元中，方便用户现场监控的直接调用查看；通信单元是控制与远端监控设备即移动终端连接的全部通信信道；输入驱动与输出驱动是主控单元各组件工作程序；安全检测单元是检测主控单元组件
间的运行错误，通过java进行编程封装。
30.告警单元为语音告警单元，语音告警单元与微控制器电性连接，语音告警单元实现烤房的危险报警，提醒用户。语音告警单元采用isd4004报警芯片；isd4004报警芯片是美国isd公司推出的产品，具有可多次重复录放、存储时间长、使用时不需扩充存储器、所需外围电路简单等特点。
31.本实用新型利用现场监控模块的主控单元，能够根据烤房的历史数据和现阶段的烘烤状况远程低时延调控烤房的温湿度变化，同时，还可使用显示单元进行现场控制，极大增强了密集烤房的自动化和信息化水平；并且本实用新型还利用远程监控模块和传输模块，使用户还可远程监测调控烤房的温湿度数据，方便快捷。
32.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。