CN103868551B - 一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***的数据采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***及方法，包括设置在保温箱上的温湿度感应记录箱体设备、手持终端设备，温湿度感应记录箱体设备上内置有温湿度感应模块，该模块包括MCU微控制器、温湿度传感器、第一收发模块、存储器模块、RTC模块、RFID标签。该箱体设备支持间歇式休眠数据传输机制与数据补传功能，手持设备通过周期性轮询所监控箱体设备的温湿度数据，将所接收数据记录，并周期性批量上载或于运输完成后将数据整体上载至服务器，基于433MHz无线射频半双工无线通信低功率、低成本的特点，本发明降低了箱体设备成本及数据传输功耗，延长了箱体设备电池使用时间，降低了物流人员批量数据采集的工作量。

Description

一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***的数据采 集方法

技术领域

本发明涉及冷链物流设备温湿度数据采集***，具体涉及一种低成本、扩展性强、低功耗、设备电池使用时间长的基于RF技术的保温箱实时温湿度数据采集***及数据采集方法。

背景技术

保温箱是我国医药冷链物流行业普遍使用的最基本物流单元，需要冷链运储的药品对温湿度的要求非常苛刻，因而保温箱内温湿度监控记录也就显得相当重要。目前市场上具备温湿度数据采集记录功能的保温箱产品的数据采集方式基本上可以概括为两类，离线型与实时型。两种方式均是先根据一定的时间间隔，通过箱体内部温湿度感应探头读取温湿度，并将数据记录在嵌于保温箱体外的储存器中。由于箱体内温湿度的变化是一个渐进的过程，市场上相关产品的温湿度数据感应记录间隔均为一分钟或以上。离线型数据采集采取在物流完成时，物流人员通过有线传输的方式依次将每个箱体的在途记录数据批量传输到电脑；实时型数据采集设备除了具有离线型的基本功能外，还添加了一个GPRS模块，在运输过程中，箱体设备可根据所选定的时间间隔将实时感应记录的温湿度数据周期性地直接通过移动互联骨干网传输到数据监控***中。相较于离线型，实时型采集方式不仅实现了实时监控在途保温箱温湿度数据，还避免了物流完成时人工依次操作每一个保温箱上传数据的工序，大大提高了效率，节省了时间。然而，基于GPRS无线传输模式的实时型数据采集方式有如下缺陷，从而影响了其大规模 应用于冷链物流行业：

1、基于GPRS无线通信技术的数据传输功耗很大，周期性地通过移动网基站发送数据，对保温箱箱体温湿度数据采集设备而言耗电量很高，从制造成本考虑，作为冷链物流最基本单元的保温箱上嵌入的温湿度数据采集设备不适合选用大容量充电电池。而电池一次充电后设备无法支持频繁或长时间的连续数据上传，频密的电池充电也降低了运输的效率，加大了电池损耗。

2、通过GPRS通信技术每传一个数据包都要付费，以每一个保温箱体设备为单位通过GPRS周期性地传输一个小数据包至服务器的累积成本很高。即使是在物流运输过程中的人员想实时查看所运输的保温箱体内温湿度数据也无法避免此传输费用，且此传输费用非一次性的。

3、每一台应用GPRS通信技术的设备就需配备一张SIM卡，在大规模应用时，SIM卡群的管理将更困难，一旦管理不善，就会造成数据错配或丢失。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于RF技术的冷链在途保温箱实时温湿度数据采集***及数据采集方法。

本发明通过以下技术方案加以实现：

所述的一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***，其特征在于包括设置在保温箱上的用于对冷藏设备进行信息采集上传的温湿度感应记录箱体设备、用于发射及接收信号给多个温湿度感应记录箱体设备并进行温湿度数据监控管理的手持终端设备，所述温湿度感应记录箱体设备上内置有温湿度感应模块，所述温湿度感应模块包括MCU微控制器、温湿度传感器、第一收发模块、存储器模块、RTC模块、RFID标签，MCU微控制器分别与温湿度传感器、第一收发模块、存储器模块、RTC模块、RFID标签连接，所述手持终端设备包括集成有RFID读取模块及第二收发模块的核心模块。

所述的一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***，其特征在于所述手持终端设备采用周期性轮询数据采集方式，所述温湿度感应记录箱体设备第一收发模块采用间歇式休眠工作模式，所述温湿度感应记录箱体设备支持数据补传功能。

所述的一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***，其特征在于所述第一收发模块和第二收发模块均为433MHz RF射频半双工收发模块。

所述的一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***，其特征在于所述手持终端设备还包括与核心模块相连的LCD模块。

所述的一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***，其特征在于所述核心模块为具有内嵌式存储器，具有WIFI与GPRS通讯模块的手机模块。

所述的一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***，其特征在于所述核心模块为华禹工控的AP7700手机模块。

所述的一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***的数据采集方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1）运输开始前，手持终端设备创建初始任务数据库，其中包括通过LCD模块人工输入数据库元数据，通过RFID读取模块依次读取所监控保温箱的温湿度感应记录箱体设备内RFID标签创立任务数据库中保温箱信息，被RFID标签读取的温湿度感应记录箱体设备内的第一收发模块开始监听手持终端设备发送的信号指令；

2）运输开始后，手持终端设备通过第二收发模块发送设置指令信号至所有监控设备，该设置指令信号包括开始指令、温湿度数据感应记录时间间隔信息、保温箱温湿度感应记录箱体设备数据上传尝试最大次数、数据上传成功后第一收发模块的休眠时间，同时手持终端设备开始计时并周期性进行数据采集轮询请求；

3）被监控的保温箱温湿度感应记录箱体设备收到设置指令信号后，开始按照设置指令由温湿度传感器感应温度的具体数据并记录在存储器模块中，同时对该记录数据进行标识未传属性；

4）当手持终端设备达到下一数据采集时间，开始通过第二收发模块依此发送要求第k 个所监控保温箱数据上传指令，当第k个保温箱温湿度感应记录箱体设备接收到数据上传指令，将标识为未传的温湿度数据通过第一收发模块上传至手持终端设备，上传成功，对该数据进行标识已传属性，开始进入设定时长的休眠状态，休眠结束后，第一收发模块重新被MCU微控制器唤醒并进行监听；上传失败，则继续尝试传输，直至传输成功或已到达所设定的尝试上传最大次数；

5）当第k个保温箱温湿度感应记录箱体设备没有成功接收到手持终端设备发送上传指令、或没有成功上传温湿度记录数据时，手持终端设备开始通过第二收发模块再次发送要求第k个所监控保温箱数据上传指令，直至第k个保温箱温湿度感应记录箱体设备成功上传温湿度记录数据或已到达所默认的尝试发送上传指令的最大次数为止，手持终端设备成功接收的第k个保温箱温湿度数据被存储在数据库中；

6）运输结束后，手持终端设备通过第二收发模块发送结束指令信号至全部监控设备，保温箱温湿度感应记录箱体设备收到结束指令后终止温湿度感应记录并终止RF模块监听，手持终端设备上所采集的资料可一次性通过WIFI无线传输模式、或有线连接传输模式上载至服务器。

所述的一种保温箱实时温湿度数据采集***的数据采集方法，其特征在于步骤2）中温湿度数据感应记录时间间隔最低为一分钟。

所述的一种保温箱实时温湿度数据采集***的数据采集方法，其特征在于步骤4）中手持终端设备的数据采集时间间隔大于或等于所设定箱体内的温湿度感应记录间隔。

本发明一种冷链在途保温箱实时温湿度数据采集***及方法，设计合理，支持保温箱温湿度感应记录箱体设备数据补传功能，由于433MHz RF射频模块是以半双工的模式在运作，同时保温箱温湿度感应记录箱体设备的间歇式休眠机制以降低信号监听能耗，而手持设备的周期性数据采集轮询方式又可有效避免同一信道下多个保温箱温湿度感应记录箱体设备同时传输数据的信号冲突，进而降低了设备成本及传输能耗；该采集***还可支持大规模与长时间应用，通过将手持终端设备上所采集的资料一次性通过WIFI无线传输模式、或有线连接传输模式上载至服务器，降低了物流人员批量数据采集的工作量。

附图说明

图1为本发明温湿度数据采集***原理图；

图2为手持终端设备实时数据采集流程部；

图3为温湿度感应记录箱体设备数据采集传输流程图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步详细说明，并给出具体实施方式。

如图1所示，本发明一种冷链在途保温箱实时温湿度数据采集***，包括手持终端设备、嵌接在保温箱上的温湿度感应记录箱体设备，该温湿度感应记录箱体设备上内置有温湿度感应模块，温湿度感应模块包括MCU微控制器1、温湿度传感器2、第一收发模块3、存储器模块4、RTC模块5、RFID标签6，MCU微控制器1分别与温湿度传感器2、第一收发模块3、存储器模块4、RTC模块5、RFID标签6连接，手持终端设备作为数据采集的中短距离无线通信数据采集终端，包括集成有RFID读取模块7及第二收发模块8的核心模块9、与核心模块9相连的LCD模块10。核心模块9选用具有内嵌式存储器、具有WIFI和GPRS通讯模块的华禹工控AP7700手机模块，与核心模块9相连的LCD模块10选用电阻式触摸屏，从而实现对手持设备终端的触摸式操作以用于便捷的任务设置、数据库初始化与物流管理，其中第一收发模块3和第二收发模块8均为433MHz RF射频半双工收发模块。

本发明工作原理为：手持终端设备运输前通过读取在途所需监控保温箱温湿度感应记录箱体设备的RFID标签创立初始数据库，并向所监控保温箱温湿度感应记录箱体设备通过433MHz RF射频信号传送开始指令，当实时数据采集开始后，以433MHz RF射频信号周期性轮询所监控终端设备的温湿度数据，将所接收数据记录，并周期性批量上载至数据监控服务器或于运输完成后将数据整体上载至服务器。

如图2及图3所示：本发明保温箱温湿度数据的实时采集工作流程如下：

在开始运输前，手持终端设备创建初始任务数据库，其中包括通过LCD模块10人工输入数据库元数据，如运输任务起止地点、运送人姓名等，通过RFID读取模块7依次读取所监控保温箱的箱体设备内RFID标签6创立任务数据库中保温箱信息。被RFID标签6读取的箱体设备内的第一收发模块3开始监听手持设备发送的信号指令，当所有监控的K个保温箱初始信息都记录以后，手持设备通过第二收发模块8发送设置指令信号至所有监控设备，设置指令信息包括开始指令、温湿度数据感应记录时间间隔信息、以及箱体设备数据上传尝试最大次数与数据上传成功后第一收发模块3的休眠时间，同时手持终端设备开始计时，根据温湿度变化的特点，温湿度数据感应记录时间间隔最低为一分钟，每一个被监控保温箱体设备收到设置指令后，开始按照所设定的时间间隔由温湿度传感器2感应温湿度的具体数据并记录在存储器模块4中,该记录数据的标识属性为未传。

在运输途中，当手持终端设备到达下一数据采集时间，手持终端设备的数据采集间隔大于或等于所设定箱体内的温湿度感应记录间隔，开始通过第二收发模块8依次发送要求第k个所监控保温箱数据上传指令，当第k个保温箱温湿度感应记录箱体设备接收到数据上传指令时，开始将未标识为已传的温湿度记录数据通过第一收发模块3上传至手持终端设备，如上传成功，则将所传送的数据标识为已传，并随即开始进入休眠状态，待经过任务开始时设定的休眠时长后，第一收发模块3重新被MCU微控制器1唤醒并进行监听；如上传不成功，则继续尝试传输，直至传输成功或已到达所设定的尝试上传最大次数为止。当第k个保温箱温湿度感应记录箱体设备没有成功接收到手持终端设备发送上传指令、或没有成功上传温湿度记录数据时，手持终端设备开始通过第二收发模块8再次发送要求第k个所监控保温箱数据上传指令，直至第k个保温箱温湿度感应记录箱体设备成功上传温湿度记录数据或已到达所默认的尝试发送上传指令的最大次数为止，手持终端设备成功接收的第k个保温箱温湿度数据被存储在数据库中。

在本发明提出的温湿度实时数据采集的通信方案中，由于RF模块是以半双工的模式在运作，同时保温箱温湿度感应记录箱体设备中的RF模块在数据成功上传后会有一段休眠时间，而手持终端设备的数据周期性采集轮询方式又避免了同一信道下的信号冲突，采用本技术方案降低了设备成本以及传输能耗，增加了箱体设备电池使用时间。

当手持终端设备周期性接收到所监控保温箱的实时温湿度数据后，可进一步选择性地将所采集的批量数据打包通过GPRS或WIFI通讯模式传输到服务器，由于手持终端设备的传输能耗不是本***的瓶颈，此采集***可支持大规模与长时间应用。

在运输结束后，手持终端设备将通过第二收发模块8发送结束指令信号至全部监控设备，保温箱温湿度感应记录箱体设备收到结束指令后终止温湿度感应记录并终止RF模块监听，手持终端设备上所采集的资料可一次性通过WIFI无线传输模式、或有线连接传输模式上载至服务器，节省了物流人员对于每一个保温箱箱体设备存储数据的逐一有线传输。

Claims (8)

1.一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***的数据采集方法，其中，该数据采集***包括设置在保温箱上的用于对冷藏设备进行信息采集上传的温湿度感应记录箱体设备、用于发射及接收信号给多个温湿度感应记录箱体设备并进行温湿度数据监控管理的手持终端设备，所述温湿度感应记录箱体设备上内置有温湿度感应模块，所述温湿度感应模块包括MCU微控制器（1）、温湿度传感器（2）、第一收发模块（3）、存储器模块（4）、RTC模块（5）、RFID标签（6），MCU微控制器（1）分别与温湿度传感器（2）、第一收发模块（3）、存储器模块（4）、RTC模块（5）、RFID标签（6）连接，所述手持终端设备包括集成有RFID读取模块（7）及第二收发模块（8）的核心模块（9）；其特征在于，所述数据采集方法包括以下步骤：

1）运输开始前，手持终端设备创建初始任务数据库，其中包括通过LCD模块（10）人工输入数据库原数据，通过RFID读取模块（7）依次读取所监控保温箱的温湿度感应记录箱体设备内RFID标签（6）创立任务数据库中保温箱信息，被RFID标签（6）读取的温湿度感应记录箱体设备内的第一收发模块（3）开始监听手持终端设备发送的信号指令；

2）运输开始后，手持终端设备通过第二收发模块（8）发送设置指令信号至温湿度感应记录箱体设备，该设置指令信号包括开始指令、温湿度数据感应记录时间间隔信息、保温箱的温湿度感应记录箱体设备数据上传尝试最大次数、数据上传成功后第一收发模块（3）的休眠时间，同时手持终端设备开始计时并周期性进行数据采集轮询请求；

3）被监控的保温箱的温湿度感应记录箱体设备收到设置指令信号后，开始按照设置指令由温湿度传感器（2）感应温度的具体数据并记录在存储器模块（4）中，同时对该记录数据进行标识未传属性；

4）当手持终端设备达到下一数据采集时间，开始通过第二收发模块（8）依次发送要求第k个所监控保温箱数据上传指令，当第k个保温箱的温湿度感应记录箱体设备接收到数据上传指令，将标识为未传的温湿度数据通过第一收发模块（3）上传至手持终端设备，上传成功，对该数据进行标识已传属性，开始进入设定时长的休眠状态，休眠结束后，第一收发模块（3）重新被MCU微控制器（1）唤醒并进行监听；上传失败，则继续尝试传输，直至传输成功或已到达所设定的上传尝试最大次数；

5）当第k个保温箱的温湿度感应记录箱体设备没有成功接收到手持终端设备发送上传指令、或没有成功上传温湿度记录数据时，手持终端设备开始通过第二收发模块（8）再次发送要求第k个所监控保温箱数据上传指令，直至第k个保温箱的温湿度感应记录箱体设备成功上传温湿度记录数据或已到达所默认的尝试发送上传指令的最大次数为止，手持终端设备成功接收的第k个保温箱温湿度数据被存储在数据库中；

6）运输结束后，手持终端设备通过第二收发模块（8）发送结束指令信号至温湿度感应记录箱体设备，保温箱的温湿度感应记录箱体设备收到结束指令后终止温湿度感应记录并终止RF模块监听，手持终端设备上所采集的资料可一次性通过WIFI无线传输模式或有线连接传输模式上载至服务器。

2.根据权利要求1所述的一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***的数据采集方法，其特征在于所述手持终端设备采用周期性轮询数据采集方式，所述温湿度感应记录箱体设备第一收发模块（3）采用间歇式休眠工作模式，所述温湿度感应记录箱体设备支持数据补传功能。

3.根据权利要求1所述的一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***的数据采集方法，其特征在于所述第一收发模块（3）和第二收发模块(8)均为433MHz RF射频半双工收发模块。

4.根据权利要求1所述的一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***的数据采集方法，其特征在于所述手持终端设备还包括与核心模块(9)相连的LCD模块(10)。

5.根据权利要求1所述的一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***的数据采集方法，其特征在于所述核心模块(9)为具有内嵌式存储器，具有WIFI与GPRS通讯模块的手机模块。

6.根据权利要求4所述的一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***的数据采集方法，其特征在于所述核心模块(9)为华禹工控的AP7700手机模块。

7.根据权利要求1所述的一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***的数据采集方法，其特征在于步骤2）中温湿度数据感应记录时间间隔最低为一分钟。

8.根据权利要求7所述的一种冷链物流在途保温箱实时温湿度数据采集***的数据采集方法，其特征在于步骤4）中手持终端设备的数据采集时间间隔大于或等于所设定箱体内的温湿度数据感应记录时间间隔。