Demo分享：基于SIM7020C的飲料安全檢驗(yàn)儀

---本次Demo分享由世健國際貿(mào)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(guān)心。有研究資料表明，食品污染、變質(zhì)是引起疾病與死亡的重要原因。隨著大眾對食品安全檢驗(yàn)的重視，食品安全檢測類方案便成為主要行業(yè)解決方案之一，本次芯訊通為大家?guī)砘赟IM7020C開發(fā)，針對飲料、液態(tài)食品、食物添加劑等安全檢測解決方案。

NB-IoT作為近些年物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的新秀，具備覆蓋廣，支持海量連接，低功耗，低成本等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，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(kuò)展性，為產(chǎn)品開發(fā)提供了極大的便利性。相比較GSM，NB-IoT有很強(qiáng)增益，信號覆蓋廣。模塊支持PSM和eDRX低功耗模式，理論兩節(jié)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(fā)時間，加快客戶產(chǎn)品投放市場的速度。

眾所周知，因?yàn)闀r間帶來的積累性氧化是食品變質(zhì)的主要問題之一，以果汁、食用油為例，因?yàn)檠趸淖冾伾?、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。

食品安全檢測原理是由LED發(fā)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(shù)據(jù)，通過NB-IoT無線通信模塊上傳到阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺，經(jīng)過樣本學(xué)習(xí)及云計(jì)算來辨別種類。

LED：首爾半導(dǎo)體的SUNLIKE系列

在可見光范圍內(nèi)有高質(zhì)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(diǎn)，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(kuò)展性，是低延遲、低功耗、低吞吐量應(yīng)用的理想解決方案。

MCU：微芯科技MICROCHIP的SAML21

SAML21硬件架構(gòu)

超低功耗ARM Cortex-M0+ MCU架構(gòu)，運(yùn)行頻率高達(dá)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(shè)、高級PWM、靈活的SERCOM、USB、硬件觸摸PTC加密引擎等；

硬件架構(gòu)圖

硬件加密介紹

考慮到IOT的無線傳輸?shù)陌踩裕梢栽诖朔桨钢屑尤?u>Microchip的非對稱加密芯片-ATECC608A，實(shí)現(xiàn)硬件加密功能，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/p>

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

SAML21軟件架構(gòu)

SAML21支持TCP/IP與SSL等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以完美的運(yùn)行鏈接阿里云、谷歌云等。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸實(shí)例

鋰電池充電管理芯片：MCP73853

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

用戶可以通過芯訊通代理商--Excelpoint世健公司開發(fā)的軟件工具來設(shè)置NB-IoT無線通信模塊的參數(shù)、光譜數(shù)據(jù)及波形曲線。該軟件也可以與本地?cái)?shù)控庫進(jìn)行樣品相似度匹配，并且可以通過TCP/IP與用戶服務(wù)器內(nèi)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相似度計(jì)算之后將結(jié)果返回至模塊，通過SIM7020C通信模塊發(fā)送至阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺，當(dāng)然用戶也可以使用阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺的付費(fèi)計(jì)算功能獲得計(jì)算結(jié)果。

數(shù)據(jù)流程圖

阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺可以紀(jì)錄歷史數(shù)據(jù)及匹配結(jié)果

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NB-IoT所支持的應(yīng)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(yīng)和了我們生活的方方面面。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、交通、物流、安保等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的應(yīng)用，有效的推動了這些方面的智能化發(fā)展，使得有限的資源更加合理的使用分配，從而提高了行業(yè)效率、效益。在家居、醫(yī)療健康、教育、金融與服務(wù)業(yè)、旅游業(yè)等與生活息息相關(guān)的領(lǐng)域的應(yīng)用，從服務(wù)范圍、服務(wù)方式到服務(wù)的質(zhì)量等方面都有了極大的改進(jìn)，大大的提高了人們的生活質(zhì)量。