基于SIM7020C的饮料安全检验仪

人类离不开食物，食品问题为千万人所关心。有研究资料表明，食品污染、变质是引起疾病与死亡的重要原因。随着大众对食品安全检验的重视，食品安全检测类方案便成为主要行业解决方案之一，本次芯讯通为大家带来基于SIM7020C开发，针对饮料、液态食品、食物添加剂等安全检测解决方案。

图片来源：芯讯通

NB－IoT作为近些年物联网通信技术的新秀，具备覆盖广，支持海量连接，低功耗，低成本等多项优点，本次Demo选用的SIM7020C，是一款多频段NB－IoT 无线通信模块，采用42 PIN LCC封装。拥有丰富的硬件接口，包括串口，GPIO，ADC等，具备丰富的扩展性，为产品开发提供了极大的便利性。相比较GSM，NB－IoT有很强增益，信号覆盖广。模块支持PSM和eDRX低功耗模式，理论两节5号电池可支持10年。此外，SIM7020的封装和SIM800C模块兼容，可以尽可能缩短客户研发时间，加快客户产品投放市场的速度。

众所周知，因为时间带来的积累性氧化是食品变质的主要问题之一，以果汁、食用油为例，因为氧化而改变颜色、浓度和味道；食用油被污染或多次煎炸，会改变颜色和光谱谱线。

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食品安全检测原理是由LED发射出可见光，通过比色皿吸收后，在可见光部分有吸收，由传感器检测液体的光谱曲线，不同的液体在可见光普段有不同的光谱曲线，模块检测其光谱数据，通过NB－IoT无线通信模块上传到阿里云物联网平台，经过样本学习及云计算来辨别种类。

方案构成介绍：

LED：首尔半导体的SUNLIKE系列

在可见光范围内有高质量的光谱输出。AMS传感器在可见光到近红外部分（400nm－940nm）有18个检测点，每个波长的半峰宽是20nm。

NB－IoT：芯讯通SIM7020C

是多频段NB－IoT 无线通信模块，拥有丰富的硬件接口，使得模块具备丰富的扩展性，是低延迟、低功耗、低吞吐量应用的理想解决方案。

MCU：微芯科技MICROCHIP的SAML21

SAML21硬件架构

超低功耗ARM Cortex－M0＋ MCU架构，运行频率高达48MHz

工作模式下的功耗为35Ua／MHz，在睡眠模式下的功耗低于200nA。；

集成高级模拟外设、高级PWM、灵活的SERCOM、USB、硬件触摸PTC加密引擎等；

硬件架构图

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硬件加密介绍

考虑到IOT的无线传输的安全性，可以在此方案中加入Microchip的非对称加密芯片－ATECC608A，实现硬件加密功能，确保数据传输的安全性和可靠性。

SAML21软件架构

SAML21支持TCP／IP与SSL等多种网络协议，可以完美的运行链接阿里云、谷歌云等。

网络数据传输实例

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锂电池充电管理芯片：MCP73853

带有涓流式预充电、快速充电等模式，快速充电最大电流可以达到400mA，带有温度检测功能，温度过高会自动切断电源。

方案数据流程

用户可以通过软件工具来设置NB－IoT无线通信模块的参数、光谱数据及波形曲线。该软件也可以与本地数控库进行样品相似度匹配，并且可以通过TCP／IP与用户服务器内的数据库进行相似度计算之后将结果返回至模块，通过SIM7020C通信模块发送至阿里云物联网平台，当然用户也可以使用阿里云物联网平台的付费计算功能获得计算结果。

数据流程图

图片来源：芯讯通

阿里云物联网平台可以纪录历史数据及匹配结果

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NB－IoT所支持的应用场景通常具有低速率、高时延、低频次、弱移动性的属性，正应和了我们生活的方方面面。在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域的应用，有效的推动了这些方面的智能化发展，使得有限的资源更加合理的使用分配，从而提高了行业效率、效益。在家居、医疗健康、教育、金融与服务业、旅游业等与生活息息相关的领域的应用，从服务范围、服务方式到服务的质量等方面都有了极大的改进，大大的提高了人们的生活质量。