CN104808621B - 一种用于炊事车的无线智能监控***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炊事车无线智能监控***和监控方法，该***包括信息感知单元、信息汇聚单元、信息传输单元、中心节点响应单元和控制单元。本发明使用无线通信技术将传感器组组成的信息感知单元采集到的有关炊事车的各种信息传输到中心节点响应单元，中心节点响应单元根据预置算法生成控制命令，以实现对压力和温度的控制功能。本发明的无线压力智能监控***和相应的方法能够提高炊事车内压力监控的便利性和灵活性，简化了有线压力监控***，具有更高的可扩展性。
Description
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及的是一种用于炊事车的无线智能监控***和方法。
背景技术
现有的军队炊事车中的炊事装备是通过有线线缆连接的技术，军队炊事车内一般配备有压力锅。在炊事车工作时，需要对压力锅内的压力和温度以及炊事车车厢内的压力和温度等信息进行采集，根据预先设定的压力阈值，由控制端实现对压力锅内压力和温度的控制等功能。但是，这种有线的连接方式大大限制了炊事装备调度和控制的便利性、可操作性和可扩展性，不利于军队在突击和推进阶段的作战，特别是在高海拔低气温的极端环境下，用于检测压力锅内的压力的压力传感器检测到的信号会漂移失真，无法实现精准的控制，勤务的需求不能及时反馈，无法形成保障质量好、效率高、实战性强的饮食保障手段体系。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种能够用于炊事车的无线智能监控***和方法，以更加精确和有效率地控制压力锅的压力锅内的压力和温度。
本发明一方面提出一种炊事车无线智能监控***，包括信息感知单元、信息汇聚单元、信息传输单元、控制单元和中心节点响应单元，其中，所述信息感知单元用于采集有关炊事车的信息，并将所采集的信息转换成模拟电流信号；所述信息汇聚单元用于将所述信息感知单元传输过来的模拟电流信号进行汇聚，并将其调制成无线信号进行发射；所述信息传输单元用于接收所述信息汇聚单元发射的无线信号，对该无线信号进行解调后传送给所述中心节点响应单元，同时，通过网络接收来自所述中心节点响应单元传输的控制命令，对该控制命令进行调制后以无线信号的方式进行发射；所述中心节点响应单元用于通过网络接收来自所述信息传输单元传输的解调信息，并根据该解调信息生成控制命令后将控制命令传输给所述信息传输单元；所述控制单元用于接收由所述信息传输单元发射的无线信号，对该无线信号进行解调后生成控制信号，该控制信号是用于控制炊事车中的设备的。
根据本发明的一种优选实施方式，所述炊事车配备有压力锅，所述压力锅安装有燃烧器，该燃烧器通过加热与否来控制所述压力锅内的压力大小，且该燃烧器的工作状态由一个继电器控制；所述信息感知单元包括用于检测所述压力锅的压力的压力传感器；所述控制单元生成的控制信号是用于控制该继电器的继电器开关控制信号。
根据本发明的一种优选实施方式，所述信息汇聚单元由采集模块实现，所述信息传输单元由无线网关实现，所述无线网关与所述采集模块之间的无线信号传输基于ZigBee技术。
根据本发明的一种优选实施方式，所述无线网关通过天线接收所述采集模块发送的无线信号，解调后按照Modbus TCP协议进行编码，然后通过以太网的形式将其传输给所述智能控制面板。
根据本发明的一种优选实施方式，所述中心节点响应单元由一个智能控制面板实现，该智能控制面板具有可扩展的信息处理能力，其通过以太网接收来自所述无线网关传输的解调信息，并根据预置的算法对所述解调信息进行显示和/或反馈，并生成控制命令后将控制命令传输给所述无线网关。
根据本发明的一种优选实施方式，所述信息感知单元还包括测量据点述炊事车所处的环境的海拔和温度的传感器，并且，所述智能控制面板包括处理器和存储器，所述存储器中预置有压力传感器在不同海拔和温度情况下的零点漂移和失真情况的信息，以及执行零点自校准的程序；所述处理器根据当前检测的海拔和温度信息，利用该零点自校准程序计算出相应的零点漂移和失真并储存，在接收到所述压力传感器检测的压力信息后，进行压力信息进行二次处理，得到更为精确压力信息并生成更为准确的控制命令。
本发明的另一方面提出一种炊事车无线智能监控方法，所述炊事车配备有压力锅，所述压力锅安装有燃烧器，该燃烧器通过加热与否来控制所述压力锅内的压力大小，且该燃烧器的工作状态由一个继电器控制，该方法包括如下步骤：通过压力传感器检测所述压力锅内的压力值，然后将其转换成模拟电流信号后传输给一个采集模块；所述采集模块将所述模拟电流信号进行调制，然后通过天线进行发射；一个无线网关接收所述采集模块发送的无线信号，将该无线信号解调后通过以太网的形式将其传输给一个智能控制面板；所述智能控制面板接收来自所述无线网关传输的解调信息后，根据该解调信息生成对压力锅的燃烧器的继电器开关的控制命令，通过以太网传输给所述无线网关；所述无线网关接收到来自所述智能控制面板的控制命令后，对该控制命令进行调制后通过天线进行发射，所述控制模块通过天线接收该控制命令，并将其解码成继电器开关控制信号，从而控制所述压力锅燃烧器的继电器。
根据本发明的一种优选实施方式，所述信息汇聚单元由采集模块实现，所述信息传输单元由无线网关实现，所述无线网关与所述采集模块之间的无线信号传输基于ZigBee技术。
根据本发明的一种优选实施方式，所述无线网关通过天线接收所述采集模块发送的无线信号，解调后按照Modbus TCP协议进行编码，然后通过以太网的形式将其传输给所述智能控制面板。
根据本发明的一种优选实施方式，还包括测量述炊事车所处的环境的海拔和温度的步骤，并且，所述智能控制面板根据当前测量的海拔和温度信息，利用零点自校准程序计算出所述压力传感器相应的零点漂移和失真并储存，在接收到所述压力传感器的压力信息后，对该进行压力信息进行二次处理，得到更为精确压力信息并生成更为准确的控制命令。
本发明可以大大简化压力监控***的复杂程度，增强***的可扩展性和可移植性，不受有线连接的长度和场景的限制。本发明的智能控制面板具有可扩展性，能对信息进行二次处理，从而利用算法进行压力传感器零点的自校准工作，提高传感器信息采集的精度。
附图说明
图1为本发明公开的用于炊事车的无线压力智能监控***和方法的***结构示意图。
图2为本发明公开的用于炊事车的无线压力智能监控***和方法的网络结构示意图。
图3为本发明公开的用于炊事车的无线压力智能监控***和方法的处理流程框图。
具体实施方式
本发明提出的是一种用于炊事车的无线压力智能监控***，炊事车例如是为军队提供后勤保障的炊事车。炊事车在使用时可能需要提供各种信息，包括炊事车所处的环境信息、炊事车自身的信息和炊事车内的各种设备的信息。
总体上说，本发明的用于炊事车的无线压力智能监控***包括信息感知单元、信息汇聚单元、信息传输单元、中心节点响应单元和控制单元。本发明使用无线通信技术将传感器组组成的信息感知单元采集到的有关炊事车的各种信息传输到中心节点响应单元，中心节点响应单元根据预置算法生成控制命令，以实现对压力和温度的控制功能。本发明的无线压力智能监控***和相应的方法能够提高炊事车内压力监控的便利性和灵活性，简化了有线压力监控***，具有更高的可扩展性。
信息感知单元用于采集有关炊事车的信息，包括炊事车的车厢内和/或车厢内的设备的压力和/或温度信息，并将所采集的信息转换成模拟电流信号。
具体来说，信息感知单元包括一个或多个传感器，各传感器用于检测炊事车内的各种信息，例如炊事车内的压力锅内的压力和温度信息，炊事车所处位置的海拔高度和气温等信息，并将这些信息转换成模拟电流信号，通过有线的形式传输给信息汇聚单元。
信息汇聚单元用于将信息感知单元的传输过来的模拟电流信号进行汇聚，并将其调制成无线信号进行发射。
信息传输单元用于接收信息汇聚单元发射的无线信号，对该无线信号进行解调后传送给所述的中心节点响应单元。一种实施方式是，信息传输单元包括无线网关，无线网关通过天线接收来自信息汇聚单元发射的无线信号，对该无线信号进行解调后产生解调信息，以及将该解调信息通过以太网的形式传输给中心节点响应单元。所述传输例如按照ModBus协议进行传输。
中心节点响应单元用于通过网络接收来自信息传输单元传输的解调信息，并根据预置的算法对所述解调信息进行显示和/或反馈，并根据该解调信息生成控制命令后将控制命令传输给信息传输单元。一种实施方式是，所述中心节点单元由智能控制面板实现，该智能控制面板能够处理和显示解调信息，同时能够在自动控制工作模式或手动控制工作模式下生成控制命令，并将控制命令通过以太网传输给信息传输单元。
信息传输单元还用于通过网络接收来自中心节点响应单元传输的控制命令，对该控制命令进行调制后以无线信号的方式进行发射。
控制单元用于接收由信息传输单元发射的无线信号，对该无线信号进行解调后生成控制信号，该控制信号是用于控制炊事车中的设备的。一种实施方式是，信息传输单元的无线网关对所接收的控制命令进行解析后进行调制生成无线信号，以无线信号的方式传送给控制单元。控制单元包括控制模块，控制模块对接收的由信息传输单元发射的无线信号进行解调，解调后生成一个或多个控制信号，例如继电器控制信号用于控制炊事车内的压力锅的燃烧器的开关，以改变压力锅内的压力和温度状态。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明的用于炊事车的无线压力智能监控***的模块图。如图1所示，本发明的无线压力智能监控***包括信息感知单元1、信息汇聚单元2、信息传输单元3、控制单元4和中心节点响应单元5，图中的线条表示信号传输路径，箭头表示信号的流向。
信息感知单元1用于采集有关炊事车的信息，包括炊事车的环境信息、炊事车本身的信息和炊事车内的设备的信息等。信息汇聚单元2用于将信息感知单元1传输过来的模拟电流信号进行汇聚，并将其调制成无线信号进行发射。信息传输单元3用于接收信息汇聚单元2发射的无线信号，对该无线信号进行解调后传送给所述的中心节点响应单元5，同时接收来自中心节点响应单元5的反馈信号，并以无线信号进行发射。中心节点响应单元用于接收来自信息传输单元3传输的解调信息，并根据预置的算法对所述解调信息进行显示和/或反馈，并根据该解调信息生成控制命令后将控制命令传输给信息传输单元3。信息传输单元3还用于接收来自中心响应单元传输的控制命令(通过网络)，对该控制命令进行调制后以无线信号的方式进行发射。控制单元4用于接收由信息传输单元发射的无线信号，对该无线信号进行解调后生成控制信号，该控制信号传送到控制炊事车内的设备的控制部件，以控制炊事车中的设备。
图2是本发明的一个具体实施例的网络结构示意图。如图2所示，在该实施例中，信息感知单元1包括多个传感器11、12、13、14、15，中心节点响应单元5实现为一个智能控制面板51，信息传输单元3实现为无线网关31，信息感知单元1、中心节点响应单元5和信息传输单元3之间通过天线实现无线通信。信息传输单元3是信息感知单元1和中心节点响应单元5的通信中枢，负责将信息感知单元1采集到的信号进行调制，然后传输给中心节点响应单元5，同时，将来自中心节点响应单元5的信号解调后传输给信息感知单元1，实现控制功能。
图3是本发明的用于炊事车的无线压力智能监控***的一个实施例的具体结构图。如图3所示，该实施例的***实现为对炊事车内的压力锅的温度和压力的控制。如图所示，该***包括压力传感器11、12，一个采集模块21，一个无线网关31，一个智能控制面板51，一个控制模块41。还可以包括一台直流电源(未示出)用于给上述设备供电。
所述压力锅采用不锈钢材质，可进行密封。压力锅锅盖顶部安装有可供压力传感器11、12采集锅内压力值信息的信息采集孔，压力锅底部安装有燃烧器，通过加热与否来控制压力锅内的压力大小，燃烧器的工作状态由一个继电器控制。
所述压力传感器11、12采用扩散硅压力变送器，测量范围是0～200kPa，供电电压范围为DC 10～32V，其采集到的信号转换成电流信号传输给采集模块21。
所述采集模块21是信息汇聚单元2的具体实现方式，其最多可接入四路传感器返回的模拟电流/电压信号，供电电压为+24V。采集模块的主要功能是将接入的模拟电流/电压信号转换成数字信号，并通过天线发送出去。
所述无线网关31是信息传输单元(3)的具体实现方式，用于接收采集模块21发射的无线信号，对该无线信号进行解调后通过以太网传送给智能控制面板51，同时通过以太网接收来自智能控制面板51的反馈信号。无线网关与采集模块21之间的信号传输基于ZigBee技术，从而将ZigBee网络连接到局域网或者互联网中，采用Modbus TCP协议进行通信。
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率，据此协议组建的***成本低，灵活性高，时延短，容量高，免执照频段，具有广阔的应用前景。
Modbus TCP协议是开放的标准协议，目前已成为行业通用的主流标准协议，门槛低，硬件成本低，测试工具等资源多而且免费，方便用户实现各种网络之间的互联。
所述智能控制面板51具有可扩展的信息处理能力，其通过以太网接收来自无线网关31传输的解调信息，并根据预置的算法对所述解调信息进行显示和/或反馈，并根据该解调信息生成控制命令后将控制命令传输给无线网关31。该实施例中，其基于ARM7设计实现，使用深度精简和优化的Android 4.1***，1GHz双核CPU，512MB内存，4GB FLASH，屏幕为电容触摸屏，最多可实现5点触控，供电电压范围为5～24V。控制面板的应用软件分为自动控制和手动控制两种模式，自动控制模式下，整个***会按照软件预先设定的压力阈值范围进行燃烧器开关的自动控制；手动控制模式下，***只会实时显示压力锅内的压力值，并提供燃烧器开关命令的输入接口。
根据本发明的一种优选实施方式是，所述***还包括用于测量炊事车所处的环境的海拔和温度的传感器(图3中未示出)，该测量海拔和温度的传感器和检测压力锅的压力的压力传感器共同构成信息感知单元1。所述海拔和温度传感器的检测的信息与压力传感器检测的信息一并被传送到所述智能控制面板51，所述智能控制面板51具有处理器和存储器，且具有压力传感器的零点自校准功能。具体来说，智能控制面板51的存储器中预置有压力传感器在不同海拔和温度情况下的零点漂移和失真情况的信息(非连续)，以及零点自校准的程序。所述处理器能够执行该零点自校准程序(例如使用神经网络算法)，根据当前检测的海拔和温度信息，计算出压力传感器相应的零点漂移和失真并储存，在接收到压力传感器传送压力信息后，进行压力信息进行二次处理，得到更为精确压力信息并生成更为准确的控制命令。
所述控制模块41最多可引出四路继电器的开关控制信号，供电电压为+24V。控制模块41接收来自无线网关31的控制命令，并将其转换成继电器开关控制信号，从控制模块41中引出后接到燃烧器的继电器上，以控制压力锅内的温度和压力情况。
该***工作时，首先，两个压力传感器11、12会检测压力锅内的压力值，然后将其转换成模拟电流信号，通过有线的方式将信号传输给采集模块21；其次，采集模块21将模拟电流信号进行调制，然后通过天线进行发射；再者，无线网关31通过天线接收采集模块21发送的信号，解调后按照Modbus TCP协议进行编码，然后通过以太网的形式将其传输给智能控制面板51；然后，智能控制面板51按照预先设定的算法生成对压力锅的燃烧器的继电器开关的控制命令，通过以太网传输给无线网关31；最后，无线网关31接收到来自智能控制面板的控制命令后，对控制命令进行调制，并通过天线将该命令发送出去，而控制模块41则通过天线接收到该命令，并将其解码成可以控制所述继电器开关信号。
可见，该实施例把基于ZigBee协议的无线传感网技术引入到后勤炊事装备中，使用无线通信技术代替有线连接，简化了压力监控***的复杂程度，可以更为灵活的进行组网。
由上可以看出，本发明提供了一种用于炊事车的无线压力智能监控***和方法，使用无线通信技术将传感器组采集到的压力锅内的压力和温度信息，以及炊事车车厢内的压力和温度等信息，传输到中心节点响应单元，根据预置算法生成控制命令，以实现对压力锅内的压力和温度的控制功能。
本发明的***的智能控制面板具有便携性，可随意移动。且具有优良的可扩展性，可根据***的使用环境，对传感器在不同环境下的失真和漂移进行统计和分析，并储存在智能控制面板中，在环境变化时，能利用算法进行传感器零点的自校准工作，对信息进行二次处理，提高传感器信息采集的精度。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种炊事车无线智能监控***，包括信息感知单元（1）、信息汇聚单元（2）、信息传输单元（3）、控制单元（4）和中心节点响应单元（5），其中，
所述信息感知单元（1）用于采集有关炊事车的信息，并将所采集的信息转换成模拟电流信号；
所述信息汇聚单元（2）用于将所述信息感知单元（1）传输过来的模拟电流信号进行汇聚，并将其调制成无线信号进行发射；
所述信息传输单元（3）用于接收所述信息汇聚单元（2）发射的无线信号，对该无线信号进行解调后传送给所述中心节点响应单元（5），同时，通过网络接收来自所述中心节点响应单元（5）传输的控制命令，对该控制命令进行调制后以无线信号的方式进行发射；
所述中心节点响应单元（5）用于通过网络接收来自所述信息传输单元（3）传输的解调信息，并根据该解调信息生成控制命令后将控制命令传输给所述信息传输单元（3）；
所述控制单元（4）用于接收由所述信息传输单元（3）发射的无线信号，对该无线信号进行解调后生成控制信号，该控制信号是用于控制炊事车中的设备的；
所述信息汇聚单元（2）由采集模块（21）实现，所述信息传输单元（3）由无线网关（31）实现，所述无线网关（31）与所述采集模块（21）之间的无线信号传输基于ZigBee技术；
所述无线网关（31）通过天线接收所述采集模块（21）发送的无线信号，解调后按照Modbus TCP协议进行编码，然后通过以太网的形式将其传输给所述智能控制面板（51），
所述中心节点响应单元（5）由一个智能控制面板（51）实现，该智能控制面板（51）具有可扩展的信息处理能力，其通过以太网接收来自所述无线网关（31）传输的解调信息，并根据预置的算法对所述解调信息进行显示和/或反馈，并生成控制命令后将控制命令传输给所述无线网关（31），
所述信息感知单元（1）还包括测量据点述炊事车所处的环境的海拔和温度的传感器，并且，所述智能控制面板（51）包括处理器和存储器，所述存储器中预置有压力传感器在不同海拔和温度情况下的零点漂移和失真情况的信息，以及执行零点自校准的程序；所述处理器根据当前检测的海拔和温度信息，利用该零点自校准程序计算出相应的零点漂移和失真并储存，在接收到所述压力传感器检测的压力信息后，进行压力信息进行二次处理，得到更为精确压力信息并生成更为准确的控制命令。
2.如权利要求1所述的炊事车无线智能监控***，其特征在于，
所述炊事车配备有压力锅，所述压力锅安装有燃烧器，该燃烧器通过加热与否来控制所述压力锅内的压力大小，且该燃烧器的工作状态由一个继电器控制；
所述信息感知单元（1）包括用于检测所述压力锅的压力的压力传感器（11、12）；
所述控制单元（4）生成的控制信号是用于控制该继电器的继电器开关控制信号。
3.一种炊事车无线智能监控方法，所述炊事车配备有压力锅，所述压力锅安装有燃烧器，该燃烧器通过加热与否来控制所述压力锅内的压力大小，且该燃烧器的工作状态由一个继电器控制，该方法包括如下步骤：
通过压力传感器检测所述压力锅内的压力值，然后将其转换成模拟电流信号后传输给一个采集模块（21）；
所述采集模块（21）将所述模拟电流信号进行调制，然后通过天线进行发射；
一个无线网关（31）接收所述采集模块（21）发送的无线信号，将该无线信号解调后通过以太网的形式将其传输给一个智能控制面板（51）；
所述智能控制面板（51）接收来自所述无线网关传输的解调信息后，根据该解调信息生成对压力锅的燃烧器的继电器开关的控制命令，通过以太网传输给所述无线网关（31）；
所述无线网关（31）接收到来自所述智能控制面板（51）的控制命令后，对该控制命令进行调制后通过天线进行发射，所述控制模块（41）通过天线接收该控制命令，并将其解码成继电器开关控制信号，从而控制所述压力锅燃烧器的继电器，所述信息汇聚单元（2）由采集模块（21）实现，所述信息传输单元（3）由无线网关（31）实现，所述无线网关（31）与所述采集模块（21）之间的无线信号传输基于ZigBee技术，所述无线网关（31）通过天线接收所述采集模块（21）发送的无线信号，解调后按照Modbus TCP协议进行编码，然后通过以太网的形式将其传输给所述智能控制面板（51），所述的炊事车无线智能监控方法还包括测量述炊事车所处的环境的海拔和温度的步骤，并且，
所述智能控制面板（51）根据当前测量的海拔和温度信息，利用零点自校准程序计算出所述压力传感器相应的零点漂移和失真并储存，在接收到所述压力传感器的压力信息后，对该进行压力信息进行二次处理，得到更为精确压力信息并生成更为准确的控制命令。
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