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Demo分享:基于SIM7020C的飲料安全檢驗儀

2019年12月26日 09:57 ? 次閱讀

---本次Demo分享由世健國際貿易(上海)有限公司提供

人類離不開食物,食品問題為千萬人所關心。有研究資料表明,食品污染、變質是引起疾病與死亡的重要原因。隨著大眾對食品安全檢驗的重視,食品安全檢測類方案便成為主要行業解決方案之一,本次芯訊通為大家帶來基于SIM7020C開發,針對飲料、液態食品、食物添加劑等安全檢測解決方案。

Demo分享:基于SIM7020C的飲料安全檢驗儀

NB-IoT作為近些年物聯網通信技術的新秀,具備覆蓋廣,支持海量連接,低功耗,低成本等多項優點,本次Demo選用的SIM7020C,是一款多頻段NB-IoT 無線通信模塊,采用42 PIN LCC封裝。擁有豐富的硬件接口,包括串口,GPIO,ADC等,具備豐富的擴展性,為產品開發提供了極大的便利性。相比較GSM,NB-IoT有很強增益,信號覆蓋廣。模塊支持PSM和eDRX低功耗模式,理論兩節5號電池可支持10年。此外,SIM7020的封裝和SIM800C模塊兼容,可以盡可能縮短客戶研發時間,加快客戶產品投放市場的速度。

眾所周知,因為時間帶來的積累性氧化是食品變質的主要問題之一,以果汁、食用油為例,因為氧化而改變顏色、濃度和味道;食用油被污染或多次煎炸,會改變顏色和光譜譜線。

Demo分享:基于SIM7020C的飲料安全檢驗儀

食品安全檢測原理是由LED發射出可見光,通過比色皿吸收后,在可見光部分有吸收,由傳感器檢測液體的光譜曲線,不同的液體在可見光普段有不同的光譜曲線,模塊檢測其光譜數據,通過NB-IoT無線通信模塊上傳到阿里云物聯網平臺,經過樣本學習及云計算來辨別種類。

Demo方案構成介紹:

LED:首爾半導體的SUNLIKE系列

在可見光范圍內有高質量的光譜輸出。AMS傳感器在可見光到近紅外部分(400nm-940nm)有18個檢測點,每個波長的半峰寬是20nm。

NB-IoT:芯訊通SIM7020C

是多頻段NB-IoT 無線通信模塊,擁有豐富的硬件接口,使得模塊具備豐富的擴展性,是低延遲、低功耗、低吞吐量應用的理想解決方案。

MCU:微芯科技MICROCHIP的SAML21

SAML21硬件架構

超低功耗ARM Cortex-M0+ MCU架構,運行頻率高達48MHz

工作模式下的功耗為35Ua/MHz,在睡眠模式下的功耗低于200nA。;

集成高級模擬外設、高級PWM、靈活的SERCOM、USB、硬件觸摸PTC加密引擎等;

Demo分享:基于SIM7020C的飲料安全檢驗儀

硬件架構圖

硬件加密介紹

考慮到IOT的無線傳輸的安全性,可以在此方案中加入Microchip的非對稱加密芯片-ATECC608A,實現硬件加密功能,確保數據傳輸的安全性和可靠性。

ATECC608A-CryptoAuthenticaTIon-Device-Summary-Data-Sheet-DS40001977B.pdf

SAML21軟件架構

SAML21支持TCP/IP與SSL等多種網絡協議,可以完美的運行鏈接阿里云、谷歌云等。

Demo分享:基于SIM7020C的飲料安全檢驗儀

網絡數據傳輸實例

鋰電池充電管理芯片:MCP73853

帶有涓流式預充電、快速充電等模式,快速充電最大電流可以達到400mA,帶有溫度檢測功能,溫度過高會自動切斷電源。

方案數據流程

用戶可以通過芯訊通代理商--Excelpoint世健公司開發的軟件工具來設置NB-IoT無線通信模塊的參數、光譜數據及波形曲線。該軟件也可以與本地數控庫進行樣品相似度匹配,并且可以通過TCP/IP與用戶服務器內的數據庫進行相似度計算之后將結果返回至模塊,通過SIM7020C通信模塊發送至阿里云物聯網平臺,當然用戶也可以使用阿里云物聯網平臺的付費計算功能獲得計算結果。

Demo分享:基于SIM7020C的飲料安全檢驗儀

數據流程圖

Demo分享:基于SIM7020C的飲料安全檢驗儀

阿里云物聯網平臺可以紀錄歷史數據及匹配結果

https://v.qq.com/x/page/p3041b91uh8.html

方案演示視頻

NB-IoT所支持的應用場景通常具有低速率、高時延、低頻次、弱移動性的屬性,正應和了我們生活的方方面面。在工業、農業、環境、交通、物流、安保等基礎設施領域的應用,有效的推動了這些方面的智能化發展,使得有限的資源更加合理的使用分配,從而提高了行業效率、效益。在家居、醫療健康、教育、金融與服務業、旅游業等與生活息息相關的領域的應用,從服務范圍、服務方式到服務的質量等方面都有了極大的改進,大大的提高了人們的生活質量。

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