中国报告大厅网讯，在2025年，封口机行业正朝着智能化和网络化的方向快速发展。随着物联网技术的广泛应用，传统封口机的功能已经无法满足现代医疗和工业领域对高效、便捷和数据管理的需求。因此，开发一种基于物联网技术的网络型封口机控制系统成为行业发展的必然趋势。本文详细介绍了一种新型网络型小型医用封口机控制系统的开发过程，包括其功能需求、整体架构设计、硬件电路设计、软件设计以及系统功能测试，旨在为封口机行业的技术升级提供参考。
《2025-2030年中国封口机行业市场调查研究及投资前景分析报告》指出，近年来，随着医疗设备智能化水平的不断提升，封口机作为医疗器械包装过程中的重要设备，其性能优劣直接关系到医疗器械的安全性和有效性。然而，传统封口机在操作便捷性、远程状态监控以及数据追踪等方面存在明显的不足，难以满足现代医疗领域对高效包装的需求。针对这些问题，开发一种基于物联网技术的网络型封口机控制系统显得尤为重要。该系统不仅能够实现封口功能的智能化和网络化，还能通过可视化界面进行操作管理，为医疗器械的安全包装提供有力保障。
(一)封口机功能需求
网络型小型医用封口机主要用于小型医疗机构，如牙科诊所和社区卫生服务站等场所的消毒后小型医疗器械封口。该封口机包括嵌入式可视化控制平台(触控显示屏)、基于微控制器的硬件驱动平台(控制板)、电源电路以及相应的执行部件和传感部件等。其主要功能包括封口速度设定、封口温度设定、打印信息设定、状态显示和通信功能等。
(二)封口机整体架构设计
基于上述功能需求，封口机控制系统由基于微控制器的硬件驱动平台、可视化控制平台以及云端服务平台三部分构成。硬件驱动模块由嵌入式微控制器STM32F103、温度测量电路、加热与电机驱动电路、针式打印驱动电路、位置检测电路等构成。可视化控制平台基于Exynos4412搭载Linux操作系统实现对封口机图形化界面操作，实现封口机关键工作参数的设定并基于TCP/IP协议将其上传至云端服务器。云端服务平台以微软云为云服务器主机，主要完成封口过程中数据的存储、封口机的实时工作状态显示以及使用情况等功能。
(一)可视化控制平台硬件电路设计
基于Linux操作系统的可视化控制平台硬件电路包括采用三星Exynos4412的核心板电路以及与核心板连接的外围拓展电路两部分。核心板电路主要包括内存、存储器、电源管理以及USB HOST等。外围拓展电路通过板对板连接器与核心板进行连接，主要包括触摸LCD模块、串口通信模块、以太网通信模块以及USB模块。
(二)基于微控制器的硬件驱动平台设计
基于微控制器的硬件驱动平台总体结构包括加热与电机驱动电路、温度测量电路、针式打印驱动电路、位置检测电路等。加热电路和电机驱动电路均采用双向可控硅实现加热功率及电机转速的控制。温度测量电路采用两线制桥式测温电路，输出信号经过仪表放大器放大后送入微控制器的AD通道。针式打印驱动电路采用W25Q64芯片存储打印字库，该芯片以SPI方式与微控制器连接，最终实现对字模数据的读取控制。
(一)硬件驱动平台软件设计
硬件驱动平台软件设计包括各模块的初始化、数据接收与解析、PID温度控制、电机运行和打印信息等功能。系统软件执行流程为：各模块初始化后，根据标志位判断是否有对封口参数设定的数据接收并对其进行解析，然后机器采用PID算法实现加热温度控制。当有封口袋送入时，电机开始匀速运行，将封口袋平稳地传送过去。当封口袋传送到出袋传感器时，打印头在封口袋上打印相关操作信息。
(二)可视化控制平台软件设计
可视化控制平台软件系统总体架构从底层到上层应用主要分为硬件层、硬件驱动层、操作系统层、功能模块层以及应用层五个部分。系统层基于Linux操作系统开发，交叉编译运行可视化控制平台应用程序。可视化控制平台应用程序基于QtCreator进行程序设计，主要负责封口机相关参数的设定以及状态显示。软件功能结构包括打印内容设置与传输模块、封口参数设置模块和通信功能模块等。
(三)云端服务平台软件设计
云端服务平台基于微软云服务器进行搭建，运行在Linux操作系统上，通过构建Mysql数据库以及Web网页，将封口过程中的相关操作信息存储在数据库并网页显示，以便进行封口信息追踪和溯源。Web网页通过前端和后端的交互，采用Laravel框架构建动态响应式界面。用户进行WEB请求后，LaravelBlade把用户的请求封装为PJAX形式，经过框架过滤后进入业务逻辑操作数据库。
(一)硬件驱动及可视化控制平台功能测试
1.温度测量测试
对Pt100温度测量的精度进行测试，将测量得到的温度与实际温度进行对比，测试结果显示测量误差在1°C以内，表明系统的温度测量精度达到了较好的水平。
2.加热温度控制测试
封口机行业现状分析指出，对封口温度进行精准控制测试，采用高精度数字单通道温度表进行温度测量，连续测量取平均值，测试结果显示系统的封口温度控制达到了较好的水平，基本满足封口作业对封口袋的热封要求。
3.电机传动功能测试
利用光电开关检测始末位置，计算传动时间，从而计算传送带的传动速度，测试结果显示电机传动功能正常。
4.针式打印功能测试
预先设置打印内容，打印头打印效果清晰可见，符合设计要求。
5.可视化控制平台测试
可视化控制平台基于Qt应用程序开发，实际测试显示平台与STM32数据传输正常，能够实现控制功能。
(二)云端服务平台功能测试
1.网络通信功能测试
在不同执行时间往服务器发送数据包，记录请求速度与准确率。测试结果显示系统在单位时间内处理数据的能力较强，网络数据传输速度较快，传输稳定，符合网络通信功能的设计要求。
2.数据库性能测试
采用sysbench工具对数据库性能进行测试，评估数据库在不同系统参数下的负载情况。测试结果显示系统CPU速度较快，响应时间好;系统延迟非常低，吞吐量高;系统在处理线程切换和锁竞争时表现良好，能够快速响应线程的创建和切换。
3.状态监测与数据存储功能测试
Web网页主要实现封口机数据的记录以及状态的显示，测试结果显示系统能够将封口过程的数据进行记录并存储，并以表格和折线图的形式直观展现出来。
综上所述，本研究设计的基于物联网技术的网络型小型医用封口机控制系统不仅具备传统封口机的基本功能，还能够实现封口过程中的重要信息实时上传至云端数据库，确保包装物品的安全和可溯源。该系统通过动态曲线将封口温度、封口速度状态在WEB网页端进行显示，以便操作人员对封口机工作状态进行监测。经过测试，该控制系统具备功能完善、操作简便、监测便捷等优势，能够有效提高生产效率，实现网络化管理和追踪，为封口机行业的技术升级提供了重要的参考。
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