基于物联网技术的葡萄酒自酿系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于酿酒技术领域，尤其涉及一种基于物联网技术的葡萄酒自酿系统及方法。
【背景技术】
[0002]葡萄酒制作工艺主要有工业酿制和家庭自酿，葡萄酒自酿由于工艺简单、可根据自己口味调节酸甜度、以及一定的娱乐性，深受大众喜爱。但由于葡萄酒自酿装置的限制，工艺粗糙，导致酿制的葡萄酒品质不佳。而且自酿过程中人工操作成分较多，例如，需要人工控制温度、不定期观察并进行倒灌和过滤等，给自酿过程也带来了诸多不便。
[0003]随着信息科学技术的迅速发展，物联网正逐步成为新一代信息技术的重要组成部分。虽然物联网这些年发展迅速，但是还未被用于自酿葡萄酒。
【发明内容】
[0004]针对葡萄酒自酿存在的工艺参数不易控制、需大量人工操作等弊端，本发明将物联网技术应用于葡萄酒自酿，提出了一种可实现全自动酿造的基于物联网技术的葡萄酒自酿系统及方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案:
[0006]一、基于物联网技术的葡萄酒自酿系统，包括:
[0007]容器、带有蜂鸣器的单片机、温度传感器、酒精传感器、红外传感器、脉冲电磁阀、加热模块、制冷模块和短信模块。温度传感器、酒精传感器、红外光电开关、加热模块、制冷模块、短信模块、脉冲电磁阀均与单片机相连；温度传感器、酒精传感器设于容器内；加热模块设于容器外，制冷模块设于容器内，分别用来给容器加热和制冷；设于容器出口处的龙头上设有红外感应窗，红外传感器安装于红外感应窗内；脉冲电磁阀设于容器出酒通道，其通过驱动电路连接单片机；其中:
[0008]加热模块主要包括继电器、热敏电阻和电热丝，低压电源、变阻器、热敏电阻、继电器中线圈依次串联构成低压控制支路，继电器触点簧片、电热丝、高压电源依次串联构成高压发热支路，继电器连接单片机，根据单片机指令接通或断开发热支路；
[0009]具脉冲电磁阀的驱动电路包括:①由二极管(Dl、D2)、电容(C2)、电磁线圈(L)串联而成的充电电路，②由电容(C2)、电磁线圈(L)串联后并联的晶闸管⑴门极⑵建立有触发管(NR)电阻(Rl)组成的触发回路，③由电阻(R1)、电容(Cl、C2)、电磁线圈(L)串联而成的稳压回路，④由电容(C2)、电磁线圈(L)、电阻(R3)、晶闸管(T)组成的放电回路；
[0010]制冷模块包括半导体制冷片和风扇，半导体制冷片电路包括依次串联的直流电源、半导体制冷片和继电器，继电器通过三极管驱动连接单片机；半导体制冷片包括交替排列的N型半导体、P型半导体、第一连接件、第二连接件和绝缘导热片，置于N型半导体和P型半导体上端的连接片即第一连接件，置于N型半导体和P型半导体下端的连接片即第二连接件，第一连接件上端和第二连接件下端均设有绝缘导热片；半导体制冷片冷效应面一端固定电机，电机由半导体制冷片电路中直流电压供电，电机动力输出轴上安装有风扇。
[0011]上述单片机优选为AT89C52单片机。
[0012]上述温度传感器优选为DS18B20温度传感器。
[0013]上述酒精传感器优选为MQ-3气体传感器。
[0014]上述短信模块优选为SMS短信模块。
[0015]上述第一连接件和第二连接件均为铜连接片
[0016]上述绝缘导热片为绝缘导热陶瓷片。
[0017]二、基于物联网就似乎的葡萄酒自酿方法，包括步骤:
[0018]步骤1，设置发酵温度范围和酒精浓度阈值；
[0019]步骤2，温度传感器实时监测容器内温度，并将温度数据传输至单片机；
[0020]步骤3，酒精传感器实时监测容器内酒精浓度，并将酒精浓度数据传输至单片机；
[0021]步骤4，单片机实时分析接收的温度数据，当温度低于发酵温度范围下限时，单片机控制加热模块对容器加热直至容器内温度达到发酵温度范围；当温度高于发酵温度范围上限时，单片机控制制冷模块对容器降温直至容器内温度达到发酵温度范围；
[0022]步骤5，单片机实时分析接收的酒精浓度数据，当酒精浓度达到酒精浓度阈值，单片机所带蜂鸣器发出警报，同时还通过短信模块向用户手机终端发送短信。
[0023]和现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果:
[0024]1、实现了酿制工艺参数的精确控制，从而可保证酿制葡萄酒的品质。
[0025]2、免去繁琐人工操作，使得葡萄酒自酿过程更为便利。
[0026]3、采用红外对射传感器装置，实现了感应取酒，更为时尚便利，迎合了方便快捷的现代生活方式。
【附图说明】
[0027]图1为本发明系统结构框图；
[0028]图2为本发明系统的恒温控制流程示意图；
[0029]图3为本发明系统的酒精浓度控制流程示意图；
[0030]图4为AT89C52单片机引脚结构示意图；
[0031]图5为DS18B20温度传感器结构示意图；
[0032]图6为MQ-3气体传感器电路结构示意图；
[0033]图7为SMS短信模块结构示意图；
[0034]图8为半导体制冷片结构示意图；
[0035]图9为加热模块电路图；
[0036]图10为红外对射传感器结构示意图；
[0037]图11为红外传感器和脉冲电磁阀实现葡萄酒自动取用的原理框图；
[0038]图12为具体实施中脉冲电磁阀的驱动电路结构框图。
【具体实施方式】
[0039]下面将结合附图和【具体实施方式】进一步说明本发明技术方案。
[0040]见图1，本发明包括容器、带有蜂鸣器的单片机、温度传感器、酒精传感器、红外传感器、脉冲电磁阀、加热模块、制冷模块和短信模块，温度传感器、酒精传感器、红外光电开关、加热模块、制冷模块和短信模块均与单片机相连，温度传感器、酒精传感器设于容器内，加热模块设于容器底部，制冷模块固定于容器内侧壁，红外光电开关和脉冲电磁阀设于容器出口处。
[0041]单片机用来控制和处理各传感器的信号。温度传感器用来检测容器内温度并将温度数据传输到单片机，当容器内温度低于发酵温度时，单片机控制加热模块对容器加热；当温度高于发酵温度时，单片机控制制冷模块对容器降温。通过单片机控制加热模块和制冷模块使容器内温度维持在发酵温度。酒精传感器用来检测容器内酒精浓度，在酿造不同阶段可设置不同的酒精浓度阈值。酒精浓度阈值可根据用户需求设置，当容器内酒精浓度达到酒精浓度阈值时，单片机自带蜂鸣器发出报警，并通过短信模块向用户手机终端发送信息，以便用户及时品尝口味鲜美的葡萄酒。由于在容器出口处设置了红外传感器，用户仅需将杯子置于容器出口，单片机即控制脉冲电磁阀打开阀门，即可直接获得葡萄酒，使得葡萄酒的取用更为便捷。
[0042]图2为本发明系统的恒温控制方法流程，包括步骤:
[0043](I)设置发酵温度范围；
[0044](2)温度传感器实时监测容器内温度，并将实时温度数据传输至单片机；
[0045](3)单片机实时分析接收的温度数据，当容器内温度低于发酵温度范围下限时，单片机控制加热模块对容器加热直至容器内温度达到发酵温度范围；当容器内温度高于发酵温度范围上限时，单片机控制制冷模块片对容器降温直至容器内温度达到发酵温度范围。
[0046]为满足不同口味用户要求，达到私人定制效果，本发明采用了酒精浓度控制技术，图3为本发明系统的酒精浓度控制流程，包括步骤:
[0047](I)根据个人口味设置酒精浓度阈值；
[0048](2)酒精传感器实时监测容器内酒精浓度，并将酒精浓度数据传输至单片机；
[0049](3)单片机实时分析接收的酒精浓度数据，当容器内酒精浓度达到酒精浓度阈值，表示酿造完毕，单片机所带蜂鸣器发出警报；同时，单片机还通过短信模块向用户手机终端发送短信；
[0050](4)酿造完毕后，用户取酒时，将杯子置于容器出口即可。
[0051]具体实施中，单片机采用AT89C52单片机，AT89C52单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K的系统可编程Flash存储器，在工艺上与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。AT89C52芯片引脚图见图4，其中Pl.0、Pl.1和Pl.2三个引脚分别连接温度传感器、加热模块和制冷模块，Pl.4、Pl.5引脚连接酒精传感器，Pl.8、Pl.9引脚连接红外传感器和脉冲电磁阀。
[0052]具体实施中，温度传感器采用DS18B20温度传感器，其是美国DALLAS公司设计制造的数字温度传感器，具有微型化、低功耗、温度测量范围广、采用单总线连接、支持报警，抗干扰能力等优点，同时DS18B20温度传感器支持9-12位精度的温度测量和转换。DS18B20温度传感器结构见图5，由图可知，其包括三条引线，分别为高电平VCC、数据输出处DATA及接地端GND，DATA输出引线连接单片机芯片中引脚。
[0053]具体实施中，酒精传感器采用MQ-3气体传感器，当MQ-3气体传感器感应到酒精蒸汽时，其电导率随空气中酒精蒸汽浓度增大而增大，因此可根据电导率变化获得酒精蒸汽浓度情况。MQ-3气体传感器对酒精蒸汽具有优良的灵敏度高和选择性，可抵抗其他多种气体的干扰。MQ-3气体传感