一种烟叶仓储环境的电子鼻检测系统的制作方法

1.本技术涉及卷烟技术领域，更具体地，涉及一种烟叶仓储环境的电子鼻检测系统。


背景技术：

2.烟叶是比较娇气的商品，尤其在仓储环境中容易发生变质现象，它具有怕潮、怕干、易霉变、易吸收异味等特点。因此有效监控仓库温度、湿度和空气品质，保证烟叶发酵醇化质量，防止烟包“烧包”和“受潮”，是烟叶仓库的主要目标。
3.烟叶经过初烤、复烤工序后将其贮存在仓库中，在存储过程中烟叶会发生自然醇化，醇化后的烟叶品质在燃吸性、香味、颜色等方面得到了一定的改善。但是由于烟叶自然醇化周期较长，烟叶在储藏过程中容易发生霉变、碳化、冲烧等，霉变后的烟叶品质大大降低，失去其使用价值，每年因烟叶霉变带来了巨大的经济损失。
4.烟叶经过初烤、复烤工序后将其贮存在仓库中，在存储过程中烟叶会发生自然醇化，醇化后的烟叶品质在燃吸性、香味、颜色等方面得到了一定的改善。但是由于烟叶自然醇化周期较长，烟叶在储藏过程中容易发生霉变、碳化、冲烧等，霉变后的烟叶品质大大降低，失去其使用价值，每年因烟叶霉变给公司带来了巨大的经济损失。
5.gb/t23220-2008中对霉情检测的规定为：对抽样的每件(箱)采用感官检验的方法，叶面有白、青色绒毛状物或鼻闻有霉味的即为霉变烟叶。目前烟草行业传统的烟叶霉变主要依靠人工进行检测，通常采用眼看、手捏、鼻闻等方式判断烟叶的霉变程度，即检测人员观测烟叶外观情况做出霉变判断。在仓储环境下烟叶霉变的位置相对隐蔽，并且烟叶堆放贮藏，因此仓库管理人员并不能及时发现烟叶霉变的迹象，从而导致霉变在烟堆中扩散。同时，生产线上的检查受人员工作状态和生产环境等方面制约,难以全部发现和杜绝，难免会出现霉变烟叶混入卷烟生产线中的情况。因此单一靠人工监控很难完全避免霉变烟叶进入产品。另一方面人工检测会消耗较多的劳动力。


技术实现要素：

6.本技术提供一种烟叶仓储环境的电子鼻检测系统，通过传感器阵列同时检测烟叶的温湿度和各种气体浓度，并通过远程监控中心实现烟叶环境参数和烟叶霉变状态的直观显示，方便实时掌控烟叶的状态，提高过程监测效率，保障烟叶生产安全。
7.本技术提供了一种烟叶仓储环境的电子鼻检测系统，包括传感器阵列、微控制器、窄带物联网服务器以及远程监控中心；
8.传感器阵列包括温湿度传感器和至少一个气体传感器；
9.微控制器分别与传感器阵列和窄带物联网服务器信号连接，窄带物联网服务器通过互联网与远程监控中心信号连接。
10.优选地，至少一个气体传感器包括用于采集二氧化碳浓度的第一气体传感器、采集酒精的第二气体传感器、采集硫化氢浓度的第三气体传感器、采集氨气浓度的第四气体传感器中的至少一者。
11.优选地，至少一个气体传感器还包括半导体气体浓度传感器，半导体气体浓度传感器与微控制器的adc接口连接。
12.优选地，远程监控中心采用b/s架构。
13.优选地，还包括移动终端，移动终端与远程监控中心通过互联网连接。
14.优选地，移动终端与窄带物联网服务器通过无线通信网络或互联网连接。
15.优选地，还包括手持无线中继器，手持无线中继器与传感器阵列通过无线射频信号通信，手持无线中继器与窄带物联网服务器通信连接。
16.优选地，还包括本地监控中心，本地监控中心分别与手持无线中继器和微控制器通信连接。
17.优选地，远程监控中心包括报警模块。
18.优选地，远程监控中心和本地监控中心均包括数据显示模块。
19.通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
20.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本技术的原理。
21.图1为本技术提供的烟叶仓储环境的电子鼻检测系统的结构示意图；
22.图2为本技术提供的远程监控中心的结构示意图。
具体实施方式
23.现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。
24.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。
25.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
26.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
27.烟叶在存储过程中受物理与生物影响，其内部会发生一些化学反应后释放出一些气体。烟叶仓储的初始阶段有着明显的青杂气味，随着存储时间的推移，青杂气味慢慢转变为烟叶的醇香气味。但如果烟叶发生霉变变质，也会有相应的霉味产生。不同阶段的烟叶释放的各气体含量是不同的。
28.基于上述烟叶的变化，如图1所示，本技术提供的烟叶仓储环境的电子鼻检测系统包括传感器阵列110、微控制器120、窄带物联网服务器130以及远程监控中心140。
29.传感器阵列110包括温湿度传感器和至少一个气体传感器，使得采集的环境监测数据更加全面，更具有针对性。
30.作为一个实施例，温湿度传感器选用奥松电子的am2320数字温湿度传感器。该传
感器的温度检测精度为是0.5℃、测量范围－40～ 80℃；湿度的检测精度为3％rh、测量范围0～99.9％rh，满足烟叶仓储环境监测的相关要求。该传感器可以通过标准i2c总线通讯方式输出温、湿度以及校验crc等数字信息。
31.作为一个实施例，至少一个气体传感器包括用于采集二氧化碳浓度的第一气体传感器、采集酒精的第二气体传感器、采集硫化氢浓度的第三气体传感器、采集氨气浓度的第四气体传感器中的至少一者。
32.作为一个实施例，第一气体传感器选用炜盛科技的mh－z19b传感器。该传感器是一个通用智能小型传感器，利用非色散红外(ndir)原理检测co2浓度，具有选择性良好、寿命长、功耗低、不依赖氧气等优点，适合应用在烟叶仓储环境co2浓度监测上。第二气体传感器、第三气体传感器、第四气体传感器分别选用ze31－c2h5oh电化学模组、ze03－h2s电化学模组、ze03－nh3电化学模组。这些传感器工作电压均为5v，可以通过usart接口输出相关气体的浓度值信息。
33.优选地，至少一个气体传感器还包括半导体气体浓度传感器，以增加系统的普适性与可靠性。半导体气体浓度传感器与微控制器的adc接口连接。作为一个实施例，半导体气体浓度传感器选用费加罗技研的tgs822、tgs2611半导体气体浓度传感器。这两种传感器以通过电阻的变化反映其敏感气体的浓度，经过配套电路转化为电压输出，需要利用微控制器的adc接口读取其电压值来判断相关气体浓度变化情况。
34.微控制器120与传感器阵列110信号连接，用于接收传感器阵列中各个传感器的信号。
35.作为一个实施例，微控制器120选用意法半导体公司的stm32f103rct6芯片。
36.烟叶是堆垛的方式存储在仓库中的，这种仓储方式有着一定的随机性，要求采集设备部署具有灵活性。有线的部署方式灵活性差，烟叶入库出库时也难以对设备进行安装与卸载。基于此，本技术采用无线的方式进行部署，设备管理更为便捷，按需进行投放与回收即可。
37.现有技术通过zigbee、gprs等无线技术进行数据传输，但是zigbee方案因其采用2.4g开放频段穿透性弱，抗干扰能力差，自组网变数大，难以保证复杂多变仓储环境下的传输稳定性；gprs方案采用900/1800mhz授权频段，穿透性尚可，但其功耗太高，需要频繁更换电池，与减轻仓库监管工作要求相悖。
38.基于上述考虑，本技术选用了窄带物联网(narrow band internet of things,nb-iot)无线通信技术进行数据传输，使得环境监测数据的传输更为便捷与稳定。
39.nb－iot是物联网领域的新兴技术，特别适用在传感、计量、监控等应用上，该技术有低功耗、低成本、大连接、广覆盖等优点，穿透能力强，无需自建网关，可以在烟叶仓库中灵活部署。采用nb－iot技术来传输数据。
40.由此，微控制器120与窄带物联网服务器130信号连接，用于将数据上传至窄带物联网服务器130。具体地，微控制器120设有窄带物联网(nb－iot)模块，nb－iot模块与窄带物联网服务器130信号连接，将微控制器的数据传输至窄带物联网服务器130。
41.作为一个实施例，nb－iot模块选用谷雨物联网公司的nb200通信模块，nb200通信模块是基于上海移远通信技术股份有限公司lpwa模组bc28研发的nb－iot核心板。
42.窄带物联网服务器130与远程监控中心140信号连接。远程监控中心140从窄带物
联网服务器130获取传感器数据。
43.具体地，如图2所示，远程监控中心140包括数据接收模块1401、数据存储模块1402、数据显示模块1403、数据分析模块1404以及报警模块1405。数据接收模块1401用于接收从来自窄带物联网服务器130的传感器数据并对其进行预处理。数据存储模块1402用于将传感器数据转储到数据库中，并与数据库交互。数据显示模块1403用于显示当前最新的数据值，并将历史数据以平滑曲线的形式表示。数据分析模块1404主要分析当前数据值，如果其中某项数值超标，则通过报警模块1405向用户发送报警信息，提醒用户处理。需要说明的是，数据分析模块1404的数据分析方法为现有技术。
44.优选地，为了方便用户访问远程监控中心140，远程监控中心采用b/s(浏览器/服务器)架构的模式。用户可随时随地访问监测平台以查询当前仓储烟叶的传感器数据以及历史数据。
45.优选地，电子鼻检测系统还包括移动终端150，移动终端150与远程监控中心140通过互联网连接，实现了烟叶仓储信息的实时采集、传输和发布。
46.在此基础上，移动终端150也可以直接访问窄带物联网服务器130，调用传感器数据。移动终端150与窄带物联网服务器130通过无线通信网络或互联网连接。
47.优选地，电子鼻检测系统还包括手持无线中继器160，手持无线中继器160与传感器阵列110通过无线射频信号通信，手持无线中继器160与窄带物联网服务器130通信连接。手持无线中继器160用于唤醒传感器阵列110，并利用无线射频传输的方式获取传感器阵列110采集的传感器数据，同时通过gprs等无线通信技术将数据发送到窄带物联网服务器130。
48.可以理解地，电子鼻检测系统包括本地监控中心170，本地监控中心170分别与手持无线中继器160和微控制器120通信连接，用于通过手持无线中继器160和微控制器120接收传感器数据。可以理解地，本地监控中心170包括数据显示模块，用于显示当前最新的数据值，并将历史数据以平滑曲线的形式表示。
49.本技术采用传感在线监测技术对仓储烟叶发酵过程中的水分、气味、温湿度进行远程定时检测监控，实时对烟叶的不同位置进行水分、气味、温湿度检测，实现终端数据自动采集与远程传输、智能分析、数据统计、信息反馈、报警等功能，并绘制水分、温度、气体的变化曲线，为烟叶储存管理提供数据支持，解决传统霉变检测手段流程复杂需要人工判定的问题，实现数字化和智能化仓储管理。
50.虽然已经通过例子对本技术的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本技术的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本技术的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本技术的范围由所附权利要求来限定。