一种液态商品的监测系统的制作方法

1.本实用新型属于监测技术领域，特别涉及一种液态商品的监测系统。


背景技术：

2.液态商品包括各种饮料等液态食品、油类、奶制品等，特别是酒类商品在中国相当受欢迎，酒类商品消费一年就能达到万亿元，国内某知名白酒厂家一年的产值就高达近千亿元人民币。酒类商品的生产和流通周期都比较长，目前还不能实现在其生命周期内对酒类等商品的在包装等容器内的存量、质量和成分等进行自动监测。
3.特别是，在酒类商品的消费过程中，假酒始终是一个不可避免的问题，尤其是对于高端白酒和葡萄酒，由于其价格高，利润大，导致假酒的大量产生，这些假酒逼真度非常高，从外观上一般用户无法分辨。目前很多酒厂主要采用rfid的技术从生产源头上保证了商品是真品，消费者用手机扫描酒瓶上的二维码就能知道该商品的生产信息。然而，用rfid技术或者其他防伪标识只能从生产端确保商品的真实性，无法保证该商品在流通的过程中是否被替换或者被重复利用。
4.另外，在流通环过程中，酒类消费品与其他消费品最大的不同之处是保质期较长，并且最近几年酒类消费品价格稳步上升，因此很多用户购买酒类消费品不是为了消费而是收藏。收藏数量超过一定限度，对酒类生产厂家来说是一个风险。因为收藏就是为了升值，一旦市场预期出现翻转，那些收藏的酒类商品就会涌入市场，加上当时在售的此类商品，容易形成踩踏效应，这对其价格和品牌价值将是一个巨大的冲击。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本实用新型公开了一种液态商品的监测系统，通过对液态商品特别是对酒类商品的状态进行自动监测，实时获取状态信息，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.本实用新型一方面提供了一种液态商品的监测系统，所述监测系统包括微波发生装置、微波传感装置、微波接收装置、控制装置和信息输出装置；其中，
8.所述微波发生装置，用于产生微波信号；
9.所述微波传感装置与所述微波发生装置连接，用于向液态商品输出微波监测信号；
10.所述微波接收装置，用于接收液态商品反射回的微波信号和/或接收经过液态商品容器表面后返回的微波信号；
11.所述控制装置，用于根据所述微波监测信号和所述微波反射信号确定液态商品的存量和/或成分的信息；
12.所述信息输出装置，用于将所述控制装置确定的所述信息向外部输出。
13.可选的，所述监测系统设置在盛放液态商品的非金属容器的底部、侧壁或顶盖上，
用于监测并获取液态商品在生产或流通环节的信息。
14.可选的，所述微波发生装置为发射芯片，和/或，所述微波传感装置为微带贴片天线、标签天线或微波传输线，和/或，所述微波接收装置为微波幅相检测芯片或者反射计芯片，和/或，所述控制装置为mcu芯片。
15.可选的，所述微波传感装置在盛放液态商品的容器上的设置具体包括如下的任一种：
16.所述微波传感装置为带定向耦合器的单条线，该单条线紧贴在所述容器的底部设置，所述微波发生装置通过定向耦合器后与所述单条线相连，所述定向耦合器的另外两个端口与所述微波接收装置连接，所述微波发生装置产生的微波信号经过所述定向耦合器后由所述单条线向液态商品辐射，部分微波信号经过液态商品后反射回来，反射回来的微波信号经过所述定向耦合器后到达所述微波接收装置，通过分析反射回来的微波信号相位和幅度变化，确定所述容器内液态商品的信息；
17.所述微波传感装置为单条线，紧贴所述容器的外表面设置，从所述容器一侧的底部以之字形盘旋至所述容器顶部，然后从所述容器顶部从另一侧以对称的方式盘旋回容器底部，通过分析传输中微波信号的相位变化，确定所述容器内液态商品的信息；
18.所述微波传感装置为两条线，分别为发射天线和接收天线，分别紧贴所述容器的不同侧设置，所述发射天线与所述微波发生装置相连，所述接收天线与所述微波接收装置相连，所述发射天线穿过所述容器向所述接收天线辐射微波，通过分析微波接收信号的幅度和相位变化，确定所述容器内液态商品的信息。
19.可选的，所述信息输出装置包括：
20.包含通信芯片和天线的无线通信模块，用于通过无线网络将所述信息发送出去，能够接收所述信息的设备包括云端和/或用户终端；
21.和/或，
22.设置在盛放液态商品的容器或包装盒上的二维码，以使得用户能够通过扫描所述二维码获取所述信息；
23.和/或，
24.包括rfid标签和rfid写入器，通过所述rfid写入器将所述信息写入所述rfid标签，以使得用户能够通过读取所述rfid标签获取所述信息；
25.和/或，
26.包括墨水屏，通过所述墨水屏输出所述信息。
27.可选的，所述监测系统还包括电源电路、存储芯片、时钟电路和触发装置中的一个或多个。
28.可选的，所述触发装置用于被触发后使得所述监测系统开始工作，包括开关电路或感应装置；其中，
29.所述感应装置为光感器件、热感器件或姿态感知器件。
30.可选的，所述监测系统还包括柔性材料，所述监测系统设置在所述柔性材料内，所述柔性材料可设置成与盛放液态商品的容器的侧壁或底部相适配的形状。
31.可选的，所述液态商品为酒类商品，所述监测系统适用于酒类商品的生产和流通环节的监测。
32.可选的，所述微波接收装置中包括模数采样和转换模块，用于将微波的模拟信号转换为数字信号。
33.本实用新型的优点及有益效果是：
34.通过本监测系统，不仅可以对液态商品在制造过程进行质量监控，还能够获得该液态商品被销售流通后是否被替换或者其容器如酒瓶是否被重复利用，而且生产厂家或消费者还可以获得每一容器从生产到销售的所有相关信息，包括该商品是否被收藏还是被消费，从而解决了酒类等液态消费品在生产和流通环节的状态监测难题。
附图说明
35.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
36.图1为本实用新型的一个实施例中液态商品的监测系统的结构示意图；
37.图2为本实用新型的一个实施例中液态商品的监测系统的组成结构示意图；
38.图3为本实用新型的一个实施例中微波传感装置为带定向耦合器的单条天线的监测系统结构示意图；
39.图4为图3中监测系统的一种安装结构示意图；
40.图5为本实用新型的另一个实施例中微波传感装置为单条线的监测系统的结构示意图；
41.图6为图5中监测系统的一种安装结构示意图；
42.图7为本实用新型的再一个实施例中微波传感装置为两条天线的监测系统的结构示意图；
43.图8为本实用新型的一个实施例中液态商品的监测方法的流程示意图。
具体实施方式
44.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例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做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。
45.应当理解，术语“包括/包含”、“由
……
组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含
……”
、“由
……
组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
46.还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本实用新型的限制。
47.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
48.以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。
49.结合图1所示，本实用新型一个实施例中公开了一种液态商品的监测系统，该监测系统可应用在液态商品的原料准备、生产加工、销售以及商品容器的回收等全生命周期中的各环节，可手持或固定使用。
50.该监测系统包括微波发生装置、微波传感装置、微波接收装置、控制装置和信息输出装置。其中，所述微波发生装置比如微波发射芯片，用于产生射频微波信号。
51.所述微波传感装置通过耦合器等与所述微波发生装置连接，该微波传感装置包括天线、微波传输线如共面波导或者槽线等，可通过容器壁或者隔空向液态商品输出微波监测信号。
52.所述微波接收装置包括微波幅相检测芯片等，用于接收液态商品反射回的微波信号，优选的，该微波接收装置内包括a/d(模数)采样或转化电路，用于将微波信号转化成控制装置能够接收到数字信号，当然，所述微波发生装置、微波接收装置也可以直接与控制装置连接，所述a/d(模数)采样或转化电路设置在控制装置上，对此，在本实施例中可不做具体的限制。
53.上述的控制装置，用于接收到上述的数字信号，并且根据所述微波监测信号和所述微波反射信号转化后的数字信号，其中包括幅度和相位等特征信息，然后通过相应运算后确定液态商品的存量和/或成分的信息，比如液态商品的容器内是否存在液态商品以及存量的多少，进一步的，还可以根据获取的数字信号，通过预先训练的数据模型判断成分以及各成分的大致比例等，从而判断液态商品的质量。
54.所述信息输出装置，用于将所述控制装置确定的所述信息通过无线通信等方式输出到云端服务器等，还可以通过扫描二维码从所述微控制器或云端服务器中获取上述的信息。
55.通过上述技术方案，利用微波的特性如介电常数等，实时获取液态商品的存量、成分等信息，从而对液态商品的状态进行监测，解决了现有技术中存在的问题。
56.以酒类商品为例，结合图2所示，当控制装置如微控制单元mcu芯片发送指令到发射芯片，使其产生射频信号，射频信号通过微波传感装置感应酒瓶内的液体，由于酒瓶通常为玻璃或者陶瓷，微波信号能够透过酒瓶本身，酒液在微波频段特性要复杂得多，酒液主要是纯净水和酒精的混合物，当然也包含其他微生物和极其微量的矿物质，这些其他微生物和极其微量的矿物质对微波信号的影响基本可以不予考虑。
57.不同白酒或者红酒的酒精度不一样，即纯净水和酒精的混合物的比例不同，这使得其在微波频段的介电常数和损耗系数有所不同。对于白酒在微波频段，随着频率的升高，介电常数逐渐降低，但整体都在10以上；另外，介电常数也与酒精度也关，酒精度越高，介电常数越低，对于常见的53
°
白酒在2.4ghz时，其相对介电常数约为35。
58.不同酒液的介电常数和损耗系数之间存在差别，而酒液和空气的介电常数和损耗
系数差别更大，从而根据上述数据上的差距，提取特征值，并结合预训练的模型或者微波传播上的相位差别等，识别酒液的成分或存量大小，实现对酒类商品的监控。
59.在一个实施方式中，所述监测系统特别是监测系统的主体，可设置在盛放液态商品的容器的底部、侧壁或者是顶盖上，其中的容器可以是生产过程中的桶，也可以是流通中的瓶等，从而实现监测并获取液态商品在生产或流通环节的信息。
60.在一个实施方式中，监测系统的主体采用多芯片组件构成，优选的，所述微波发生装置为发射芯片，所述微波传感装置为微带贴片天线、标签天线或微波传输线如共面波导或槽线，所述微波接收装置为微波幅相检测芯片，所述控制装置为mcu(微控制单元)芯片。
61.进一步的，上述监测系统还可以包括无线通信芯片，用于实现信息的输出。
62.在一个具体的实施方式中，所述微波传感装置如天线或微波传输线在盛放液态商品的容器如酒瓶上的设置具体包括如下的任一种：
63.比如，参见图3-4，所述微波传感装置为带定向耦合器的单条天线，该单条天线紧贴在所述容器的底部设置，所述微波发生装置通过定向耦合器后与所述单条天线相连，所述定向耦合器的另外两个端口与所述微波接收装置连接，所述微波发生装置产生的微波信号经过所述定向耦合器后由所述单条天线向液态商品辐射，部分微波信号经过液态商品后反射回来，反射回来的微波信号经过所述定向耦合器后到达所述微波接收装置，通过分析反射回来的微波信号相位和幅度变化，确定所述容器内液态商品的信息。
64.再如，参见图5-6，所述微波传感装置为单条线，包括天线或微波传输线，其紧贴所述容器的外表面，从所述容器一侧的底部以之字形盘旋至所述容器顶部，然后从所述容器顶部从另一侧以对称的方式盘旋回容器底部，由于有液体部分比无液体部分的传输波长长度不同，相位也不同，因此，可以通过分析传输中微波相位变化，确定所述容器内液态商品的信息。
65.又如，参见图7，所述微波传感装置为两条，分别为发射天线和接收天线，分别紧贴所述容器的不同侧设置，所述发射天线与所述微波发生装置相连，所述接收天线与所述微波接收装置相连，所述发射天线穿过所述容器向所述接收线传输微波，如上分析可知，由于液体的介电常数非常大，因此透射过的液体越多，微波信号传输的路径越长，而传输路径的长短与其信号的相位息息相关，所以液体多少将直接影响接收天线接收到的微波相位，通过分析其中的相位变化，确定所述容器内液态商品的信息。
66.在一个实施方式中，所述信息输出装置包括多种形式，比如，
67.所述无线通信模块包括无线通信芯片和天线，能够用于将所述信息通过所述天线通过无线网络发送给云端服务器。
68.所述信息输出装置还可以是设置在盛放液态商品的容器或包装盒上的二维码，以使得用户能够通过扫描所述二维码访问云端或本地存储装置，从而获取所述信息。
69.所述信息输出装置还可以是rfid标签和rfid写入器，通过所述rfid写入器将所述信息写入所述rfid标签，以使得用户能够通过读取所述rfid标签获取所述信息。
70.所述信息输出装置还可以包括墨水屏，通过所述墨水屏输出所述信息，利用了墨水屏只有在显示数据刷新时才耗电的特点，既保证了信息长期显示，也节约了能源。
71.通过上述的方式，可以供消费者、商家或者厂家等获取从生产到销售的所有相关信息。
72.在一个实施方式中，所述监测系统还包括电源电路、存储芯片、时钟电路和触发装置中的一个或多个，当然，也不限于上述的芯片或电路，以满足监测系统的正常运行。
73.具体的，所述触发装置用于被触发后使得所述监测系统开始工作，可以是开关电路或者是感应装置；其中，
74.所述开关电路设置在盛放液态商品的容器和包装盒之间，包括设置在包装盒底部设置有底座，所述底座上设置有导电凸起，以及设置在所述容器底部，且与所述导电凸起相适配的凹槽，当所述容器离开所述包装盒时，接通电源电路与多芯片组件的连接，开启监测系统。
75.所述感应装置为光感器件或热感器件或者姿态感知器件，当感应到用户打开消费或进行其他操作时，启动监测。
76.当然，上述触发装置也可以用定时装置替代，通过一定时间间隔开启监测的方式启动。
77.上述触发装置的设置，能够避免监测系统一直开启，电源电路的电力不足以维持监测周期的情况。
78.在一个实施方式中，所述监测系统还包括柔性材料，该柔性组件可以是硅胶材料，也可以是上述的微带贴片天线，所述监测系统设置在所述柔性材料内，所述柔性材料可设置成与盛放液态商品的容器的侧壁或底部相适配的形状，比如设置成φ40-60mm*2-5mm(直径*厚度)圆盘或圆环形，并置于容器的底部。
79.结合图2-7所示，上述的监测系统尤其适用于酒类商品中，在一个优选的实施例中提供了这样一种酒类商品的监测系统，该监测系统包括微波传输线或天线、微波幅相检测芯片、发射芯片、mcu芯片、存储芯片、无线通信芯片、纽扣电池和触发装置。其中微波传输线的个数、设置方式和具体结构不限，微波幅相检测芯片、发射芯片、mcu芯片、存储芯片、无线通信芯片组成多芯片组件。
80.所述监测系统置于酒瓶的底部和/或侧面；所述微波传输线与所述反射计芯片和所述发射芯片连接，所述mcu芯片分别与微波幅相检测芯片、发射芯片、存储芯片、无线通信芯片电连接，所述纽扣电池在触发装置被触发后，为其中的多芯片组件提供电力。
81.所述触发装置设置在酒瓶和酒包装盒之间，当所述酒瓶放置在所述包装盒内时，所述监测系统不工作，当所述液态商品容器被取出所述包装盒后，所述触发装置被触发，所述监测系统开始工作。
82.上述酒类商品的监测系统主要用于流通环节，对流通中的状态信息进行监控，当然，通过简单改进用于其他场景也均在其保护范围内。
83.优选的，所述微波接收装置如微波幅相检测芯片内，还可以设置数模采样和转换模块，用于将微波的模拟信号转换为数字信号。
84.本实用新型实施例还公开了一种液态商品的容器，该容器可以是酒瓶等，具体包括容器本体，以及如上述中任一项所述的液态商品的监测系统；
85.其中，所述液态商品的监测系统设置在所述容器本体的底部、侧壁或顶盖上，用于监测并获取液态商品在生产或流通环节的信息。
86.参见图8，本实用新型的实施例还提供了一种根据监测系统进行监测的方法，用于酒类等液态商品的流通环节，其中，监测系统并不限于上述实施例公开,其他能够实现监测
功能的系统均在该实施例的保护范围内。
87.所述监测方法包括如下步骤：
88.步骤s1，将监测系统置于酒瓶底部或侧壁，所述检测系统包括但不限于上述任一项的监测系统，然后将所述酒瓶置于包装盒内；
89.步骤s2，当所述容器如酒瓶处于所述包装盒内的状态时，保持所述监测系统不工作；
90.步骤s3，当所述酒瓶从所述包装盒取出后，所述监测系统被触发后开始工作，触发的方式可以是开关电路，也可以是通过感应装置，通过天线或射频传输线等方式向所述酒瓶内部发出射频微波；
91.步骤s4，在所述监测系统中通过其中的多组件芯片接收反射回来的微波信号，并经内部运算处理后得到酒瓶内酒液存量或成分的信息。
92.步骤s5，将所述信息进行存储或通过无线通信的方式发送到远端服务器等，以供后续查询。
93.以下通过两个具体的实施例做进一步的说明。
94.实施例1
95.参见图2-4所示，本实施例1以白酒这种液态商品为例，介绍整个监测系统的实现过程，发射芯片采用常用的2.4ghz发射芯片，天线采用经过优化设计的微带贴片天线，该天线采用两个射频端口，一个端口接监测射频信号，另一个端口接无线通信射频信号，这两个信号不同时工作，整个系统用mcu进行控制。电源电路采用纽扣电池，由于整个监测系统都采用的是低功耗器件，并且整个系统只有满足一定条件时才触发工作，绝大多数时间处于休眠状态，因此电源即纽扣电池可以保证整个系统工作较长时间。
96.整个监测系统的尺寸约为φ50mm*3mm，全部置于酒瓶底部，对酒瓶的外观和使用不会造成明显影响。
97.触发装置为一个开关电路，一种典型的触发装置结构为：通常酒类产品一般都有专门的酒盒进行包装，因此可以在酒盒底部设计一个金属底座，该金属底座是一个圆环凸起，酒瓶底部则设计成一个圆环凹槽，酒瓶放入酒盒时，刚好圆形凹槽对准金属圆环凸起，通过开关电路设计，酒瓶在酒盒时不触发监测子系统工作，当酒瓶离开酒盒时，开关电路将触发监测子系统工作，即对酒瓶内的液体有无以及多少进行监测，并且只要酒瓶离开酒盒，监测子系统每隔一定时间对液体高度进行监测，直到监测到酒瓶内无液体，这时mcu将对该状态进行记录，并通过无线网络上传云端。
98.如果监测到酒瓶内液体无变化，并且过一段时间酒瓶又放入酒盒，这时将停止进行监测，mcu也将对记录酒瓶离开酒盒时间。在此过程中可以通过二维码对瓶内状态进行实时监测。
99.实施例2
100.参见图5-7，本实施例的监测系统与实施例1的测试原理不同，实施例1是通过微波传感器(天线或者微波传输线)的回波信号的幅度和相位变化判断容器内液体的多少。该实施例2则是利用液体的介电常数比空气大很多的特点，通过判断紧贴在酒瓶上的微波传感器之间的传输相位大小来区分酒瓶内的液体多少。
101.结合图6所示，该监测系统包括：微波传输线(能紧贴酒瓶外表面的共面波导或者
槽线等)、多芯片组件、电源电路、天线、触发装置、二维码等。其中微波传输线呈“之”字形状绕从酒瓶底部盘旋至酒瓶上部靠瓶口附近再以类似形状从酒瓶侧面对称位置盘旋回到酒瓶底部。多芯片组件包括发射芯片、微波幅相检测芯片、微控制单元(mcu)、存储芯片、时钟电路和无线通信芯片等。
102.工作过程：触发装置、电源电路、无线通信过程与实施例1类似，这里重点介绍不同之处，当监测系统工作时，发射芯片产生的微波信号通过定向耦合器分成两个支路，其中一个能量较小的耦合支路直接去往接收芯片，作为参考支路。另一个能量较大的主支路接去往酒瓶的微波传输线，该传输线是能紧贴酒瓶外表面的共面波导或者槽线等。由于液体的介电常数比空气大很多，因此微波传输线经过有液体的地方时其电长度要明显比无液体的长很多，也就是有无液体对传输相位影响很大，这就可以通过判断相位变化的多少监测酒瓶内的液体多少。
103.当然，参见图7所示，也可以将紧贴酒瓶外表面的微波传输线更换成两个天线，其中一个天线与发射芯片相连，另一个天线与接收芯片相连。监测系统工作时，发射天线向接收天线发射微波信号，该微波信号将透过酒瓶本身(玻璃或陶瓷等非金属物质)和液体，如上所述，由于液体的介电常数非常大，因此透射过的液体越多，微波信号传输的路径越长，而传输路径的长短与其信号的相位息息相关，所以液体多少将直接影响接收天线接收到的微波相位信息。这种实现方式需要多两个天线，相比较而言，用一段紧贴酒瓶外表面的微波传输线更简单。
104.以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。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、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。