摘要：介紹基于物聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)氮吹風(fēng)機(jī)、硬件組成、軟件框架和原型機(jī)的工作原理。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；氮吹風(fēng)機(jī)；原型機(jī)Auto tic Termovap Sample Concentrator Based on Internet of thingsAbstract： In this paper,theauto tic termovap sample concentrator based on internet of things（IoT）was presented,whichinclued its theory,hardware ,software,and prototype.Key words: Internet of things; Termovap SampleConcentrator；Prototype氮?dú)獯蹈蓛x（Termovap Sample Concentrator），氮?dú)獯碉L(fēng)機(jī)。氮?dú)馔ǔ４等爰訜針悠繁砻妫谷軇┛焖俜蛛x，實(shí)現(xiàn)無氧濃縮。氮?dú)獯碉L(fēng)機(jī)操作簡單，可同時(shí)處理多個(gè)樣品，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)殘留分析、食品、環(huán)境監(jiān)測等行業(yè)的樣品制備[1、2]。(Internet of Things)它是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)和其他信息載體的網(wǎng)絡(luò)，允許所有可以獨(dú)立找到的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。它具有三個(gè)重要特點(diǎn)：普通對(duì)象設(shè)備、自主終端互聯(lián)和智能普通服務(wù)[3]。本文介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)氮吹器，智能云采用物聯(lián)網(wǎng)智能硬件自助開發(fā)和云服務(wù)平臺(tái)GoKit 3.開發(fā)套件[4]。氮吹儀的液位傳感器通過物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)智能云開發(fā)套件與互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)氮吹儀的自動(dòng)控制和智能管理。自動(dòng)氮吹儀的工作原理圖（圖1）。高壓氮通過雙渦流裝置產(chǎn)生雙渦流氣流，渦流氣流作用于試管樣品表面，溶劑蒸發(fā)在試管中部通過頂部排出，濃縮過程通過液位傳感器自動(dòng)控制。氮?dú)饬髁?.6-1.2L/min,在濃縮管中形成雙螺旋氣流后，根據(jù)目標(biāo)和氮吹時(shí)間選擇不同的流量，根據(jù)流量調(diào)整氣流吹向溶劑表面的切入角，使溶劑蒸發(fā)均勻，沖洗管壁，減少目標(biāo)損失，提高目標(biāo)回收率。

2.自動(dòng)氮吹器的硬件組成如圖2所示：主要包括主控制器、流量控制模塊、雙漩渦裝置、液位傳感器模塊、電源模塊和APP終端。流量控制模塊負(fù)責(zé)控制氮?dú)獾膲毫土髁?。雙渦旋裝置負(fù)責(zé)將氮?dú)廪D(zhuǎn)換為雙渦旋氣流，并控制吹向液位的切入角。液位傳感器負(fù)責(zé)向主控制器發(fā)送液位信號(hào)。電源模塊主要負(fù)責(zé)電壓轉(zhuǎn)換和電流驅(qū)動(dòng)。APP終端負(fù)責(zé)軟件操作，顯示氮吹器狀態(tài)。主控器采用智能云GoKit 3，底層為Arduino平臺(tái)，通過ESP8266接入網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)主控器APP終端指令和液位傳感器模塊信號(hào)控制流量控制模塊，并將流量控制模塊和傳感器模塊的狀態(tài)發(fā)送到APP終端顯示。

3.軟件架自動(dòng)氮吹儀軟件架如圖3所示，主要包括設(shè)備端和客戶端[5]。設(shè)備端基于Arduino平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)通信采用機(jī)智云GAgent，MCU自動(dòng)生成代碼；客戶端用于客戶端；APP開源框架，包裝Android SDK。設(shè)備端和客戶端通過智能云遠(yuǎn)程交互或局域網(wǎng)直接交互。

4.原型機(jī)原型機(jī)開發(fā)流程如圖4所示：首先注冊智能云開發(fā)人員賬戶，點(diǎn)擊物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)智能云開發(fā)人員中心創(chuàng)建新產(chǎn)品，輸入自動(dòng)氮吹機(jī)，選擇自動(dòng)氮吹機(jī)接入方案MCU Arduino，完成新產(chǎn)品的創(chuàng)建。然后創(chuàng)建自動(dòng)氮吹器的數(shù)據(jù)點(diǎn)。數(shù)據(jù)點(diǎn)是產(chǎn)品的重要屬性很明顯，產(chǎn)品功能是產(chǎn)品智能化的第一步。自動(dòng)氮吹器定義了兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)：繼電器控制和傳感器狀態(tài)。然后根據(jù)創(chuàng)建的數(shù)據(jù)點(diǎn)自動(dòng)生成Arduino開發(fā)的MCU協(xié)議。根據(jù)自動(dòng)生成的協(xié)議，設(shè)備端，加入對(duì)傳感器狀態(tài)的讀入和對(duì)繼電器的控制，即可完成智能設(shè)備的開發(fā)。智能硬件上嵌入寫好機(jī)智云連接協(xié)議GAgent通過連網(wǎng)和智能化可以通過智能云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。原型機(jī)連網(wǎng)模塊采用Wifi接入網(wǎng)絡(luò)方案。應(yīng)用端，氮吹儀APP內(nèi)集成機(jī)智云提供APP SDK，可以連接到智能智能平臺(tái)APP在產(chǎn)品調(diào)試過程中，開發(fā)調(diào)試設(shè)備將連接智能云Sandbox服務(wù)器（服務(wù)器）為開發(fā)者提供了一個(gè)完整的環(huán)境。虛擬設(shè)備是一種模擬智能硬件，可以模擬要開發(fā)或正在開發(fā)的智能硬件來控制云設(shè)備和移動(dòng)電話APP控制、報(bào)告數(shù)據(jù)等需求。首先，通過虛擬設(shè)備產(chǎn)品的功能是否可行，APP軟件功能是否完整。設(shè)備開發(fā)和應(yīng)用開發(fā)可以同時(shí)獨(dú)立進(jìn)行，最后將設(shè)備與應(yīng)用統(tǒng)一調(diào)試，形成原型機(jī)。

硬件方面，原型機(jī)主控器采用物聯(lián)網(wǎng)硬件機(jī)智云Git 3.0模塊，液位傳感器采用電容傳感器，一種是貼片電容傳感器，另一種是柱式電容傳感器，靜態(tài)試驗(yàn)后采用貼片電容傳感器。貼片電容傳感器型號(hào)為XXC-Y26-V，輸入為5-24V，輸出為高低電平；節(jié)流閥和電磁閥用于流量控制。節(jié)流閥調(diào)節(jié)流量。電磁閥與繼電器驅(qū)動(dòng)模塊相結(jié)合，控制氣路的開閉。繼電器空氣模塊采用光電隔離，避免主控制器和電磁閥之間的電信號(hào)相互影響。空氣壓縮機(jī)用于靜態(tài)。雙漩渦裝置為6mm快速魯爾接頭配19g不銹鋼針，180度雙向配置。所有零件和機(jī)器加工都來自互聯(lián)網(wǎng)。在軟件方面，原型氮吹儀APP采用智能云開源框架生成相應(yīng)的APK安裝文件。氮吹器APP如圖5所示，包括配置入網(wǎng)、設(shè)備綁定和登錄，設(shè)備搜索、設(shè)備遠(yuǎn)程控制和局域控制、設(shè)備狀態(tài)更新顯示。Arduino按鍵配置入網(wǎng)修改為默認(rèn)Wifi自動(dòng)入網(wǎng)模式，首次啟動(dòng)自動(dòng)氮吹器，ESP通過路由器和氮吹66APP這樣建立連接APP的ID還有氮吹儀的設(shè)備ID就互聯(lián)互通而言，設(shè)備發(fā)現(xiàn)和綁定只需一次配置即可實(shí)現(xiàn)。只要設(shè)備啟動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)暢通，氮吹儀APP可以找到設(shè)備，并發(fā)送相關(guān)指令與設(shè)備互動(dòng)。本地和遠(yuǎn)程控制開關(guān)僅取決于連接到設(shè)備端的路由器是否接入互聯(lián)網(wǎng)。如果路由器接入互聯(lián)網(wǎng)，自動(dòng)氮吹器可以接受遠(yuǎn)程控制和局域網(wǎng)控制；如果路由器不接入互聯(lián)網(wǎng)，則設(shè)備只接受局域網(wǎng)控制。

5.結(jié)語原型機(jī)采用機(jī)智云Git3.0硬件開發(fā)套裝和貼片電容傳感器基本可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)濃縮功能。貼片電容傳感器抗干擾能力差，原型機(jī)無加熱裝置，濃縮過程管壁產(chǎn)生冷凝水，靜態(tài)判斷終點(diǎn)1mL在此范圍內(nèi)，動(dòng)態(tài)效果不佳。下一步，考慮使用機(jī)器視覺控制液位[6、7]，增加加熱裝置和廢氣回收裝置，并計(jì)劃使用智能云Git 3.二次開發(fā)硬件和軟件。參考文獻(xiàn):[1]于洪帥. 氮?dú)獯祾邼饪s器自動(dòng)液位跟蹤研發(fā)創(chuàng)新[A]. 中國化學(xué)會(huì).第七屆全國儀器分析與樣品預(yù)處理研討會(huì)論文集[C].中國化學(xué)會(huì)：，2013:2.[2].氮吹儀的原理及應(yīng)用[J].2010(12)食品安全導(dǎo)刊54-55.[3].物聯(lián)網(wǎng)的概念.https://baike.baidu.com/item2048181[4]. GoKit 3 硬件手冊[EB/OL].硬件手冊.html.2018.5.14.[5].智能云平臺(tái)概述[EB/OL].http://docs.gizwits.com/zh-cn/overview/overview.html.2018.5.14[6]黃志煌.研究基于相機(jī)技術(shù)的液位自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)[J].測量與技術(shù)，2014,41(07):4-5 9.[7]黃玲、張葉林、胡波、馬兆敏.基于機(jī)器視覺的透明瓶裝液位自動(dòng)檢測[J].2012年27日(02)自動(dòng)化與儀表:57-60.

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