CN104503309A - 一种新型网络化冷藏车厢多环境参数检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冷藏车运输过程中车厢内部环境变化的实时检测与通讯装置及检测方法，检测装置包括主处理模块、云端通讯模块、传感单元通讯模块、GPS定位模块、RFID读写模块、条码扫描模块、存储模块；检测装置与检测方法用于冷藏货品运输中的装载、运输、卸载三个主要环节。本发明利用物联网技术，融合RS485、Zigbee、GPRS多种数据传输模块，可读取RFID标签、条码中所载信息，对冷藏车进行GPS定位，将传感器网络与无线通信网络进行联通，可实现冷藏车厢内温湿度、气体压力和压缩机出/回风口风速风量多种环境参数的检测，实时监测车厢内所载货品、车厢内环境参数变化和车辆位置，对冷藏运输过程进行全程实时监测。

Description

一种新型网络化冷藏车厢多环境参数检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于多环境参数检测技术领域，具体涉及一种用于冷藏车运输过程中车厢内部环境变化的实时检测与通讯装置及检测方法。

背景技术

随着冷链物流的不断发展，对冷藏车厢内环境参数的实时检测与控制是保证冷藏货品质量的重要技术保障。若不能及时监测冷藏车厢内的环境参数，信息上传反馈不及时或者监测不到位，可能导致冷藏货品的腐败损失。车厢内部温湿度是影响冷藏货品品质的主要环境参数，而气体压力与压缩机出/回风口风速风量是影响温湿度的间接变量，因此多环境参数的检测对冷藏货品的储存显得尤为重要。

通过检索，发现如下相关公开专利文献：

1、一种冷藏车厢温度场实测数据可视化处理方法及其***(CN103793581A)，首先采集各种货物包装以不同多层码垛方式的各层布局的温度参数，根据所获得的温度参数获取各层货物的温度等值线图形集合，最后根据各层货物的温度等值线图形集合确定下一货物包装的码垛方案；本发明利用地图等值线方法来绘制等温线，可清楚看到不同码垛方式，导致的温度场变化情况，实现数据可视化；无论什么方法，货物都是分层码垛的，将三维问题转化为二维问题，又不损失三维的特性。利用离散数据网格化和插值算法，可获得未采样区域的温度估值，基本符合实际情况。实测数据采用图层化的思想保存，在数据库中存储逻辑更清晰，有利于历史数据的建档和调阅使用。

2、一种基于GPRS多温区冷藏车实时监测装置(CN101174358)。该装置包括设于冷藏车各个温区的现场测量控制点和设于驾驶室中的嵌入控制平台，冷藏车分为常温区，冷藏区和冷冻区；设于各个温区的测量控制点包括温度传感器，环境温控设备和微控制器；嵌入式控制平台由控制主板分别与触摸屏、CF卡读取装置、GPRS通信模块、USB接口等到连接组成，通信网络采用RS485网络。装置通过GPRS模块与物流管理中心进行通信。本装置可实现现场环境温度的监测和制冷设备的控制，以保证现场环境温度达到冷藏要求，同时再通过GPRS发送到物流管理中心，实现运输过程的实时监控制。本发明高效、可靠、操作方便，实现了冷链控制中的运输过程的实时检测和控制。

3、一种智能冷藏车状态监测无线网络终端装置(CN203616634U)，主要包括主控处理模块、北斗导航模块、GPRS模块、RF通信模块。智能冷藏车状态监测无线网络终端装置由RF通信节点采集车内环境参数信息及货物信息，将采集的数据发送至主控处理模块的CC430通信模块，主控模块对获取数据进行解析，同时主控模块将从北斗导航模块获取的车辆定位参数信息与车内采集的数据打包，通过GPRS模块将数据发送至监控中心及管理人员手机中，方便管理人员在监控中心进行数据处理、分析以及直接观测。本实用新型一种基于LPC1788的智能冷藏车状态监测无线网络终端装置具有微型化、低成本、低功耗、便携化、高精度、智能化等优势。

通过技术特征对比，上述公开专利文献与本发明申请有较大不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种能够对货品信息、车厢环境参数、车厢位置等状态信息进行实时监测并将数据信息及时发送至云端服务器以实现车载监测装置多功能、网络化、智能化的新型网络化冷藏车厢多环境参数检测装置及检测方法。

本发明实现目的所采用的技术方案是：

一种新型网络化冷藏车厢多环境参数检测装置，包括主处理模块、云端通讯模块、传感单元通讯模块、GPS定位模块、RFID读写模块、条码扫描模块、存储模块，其特征在于：所述主处理模块是检测装置的控制核心，用于向传感单元发送数据采集与上传指令、控制与云端的数据通讯、GPS定位、控制RFID读写模块和条码扫描模块的有序工作；所述云端通讯模块，通过GPRS网络与云端服务器通信，接收云端服务器发来的控制指令并及时上传车厢内各个环境参数数据、GPS定位信息以及RFID、条码标签所载信息；所述传感单元通讯模块，包含RS485模块和ZigBee模块实现与传感网络进行有线或无线数据通信；所述GPS定位模块，用于接收卫星信号，定位冷藏车具体行车位置；所述RFID读写模块和条码扫描模块，用于冷藏车内货品RFID标签和条码标签信息的读取录入，方便记录冷藏车内货品信息；所述存储模块，用于存储从RFID标签和条码标签读取的货物信息、GPS定位信息和从传感单元采集的车厢内部环境参数数据。

而且，所述传感网络包括温湿度传感器、气体压力传感器及风速风量传感器。

而且，所述检测装置与传感网络的连接包括RS485有线网络，选用MODBUS通信协议；Zigbee无线网络，选用基于IEEE 802.15.4的Zigbee协议；所述检测装置与云端服务器的通信，采用的是GPRS通信网络。

而且，所述主处理模块采用ST公司的STM32芯片；所述云端通讯模块采用华为公司的SIM5216E WCDMA 3G模块；所述传感单元通讯模块包含RS485模块和ZigBee模块，其中RS485模块采用Maxim公司的MAX485芯片，ZigBee模块采用TI公司的CC2530芯片；所述GPS定位模块选用ATMEL公司的超高灵敏度SL GPS作为GPS模块，主控芯片为SDT11；所述RFID读写模块采用NXP公司的MF RC522芯片；所述条码扫描模块采用Honeywell公司的5180SF扫描模组；所述存储模块采用Ramtron公司的FM24c64芯片。

一种新型网络化冷藏车厢多环境参数检测装置检测的方法，冷藏货品的运输全程可分为装载、运输、卸载三个主要环节，其特征在于：步骤是：

⑴装载：

步骤①：装载货品；

步骤②：利用RFID读写模块对货品自带的RFID标签进行信息读取；

步骤③：利用条码扫描模块对货品外包装上的条形码进行信息读取；

步骤④：快速获取装载货品的名称、数量、适宜存储条件等产品信息，生成货品信息表单；

步骤⑤：根据货品适宜存储条件参数及时调控车厢内部环境，保证货品在装载环节就处于适宜存储环境下；

⑵运输：

步骤⑥：运输过程中，车厢内要保持货品适宜存储的环境；

步骤⑦：检测装置通过传感单元通讯模块定时地向传感单元发送检测环境参数的指令，及时获得车厢内部环境参数，通过云端通讯模块向服务器发送监测数据；

步骤⑧：若车厢内部环境发生变化，监控人员可及时从服务器上得到异常信息并发送调整指令，使车厢内部稳定在适宜环境下；

步骤⑨：检测装置的GPS定位模块可随时通过卫星定位***确定冷藏车所处的位置，同时通过云端通讯模块向服务器发送位置信息，监控人员可从服务器了解到冷藏车到达的位置与运输过程的行车路线；

⑶卸载：

步骤⑩：在冷藏货品的运输全程中，检测装置将货品信息、车厢环境参数、车厢位置等状态信息存于存储模块中，或者根据云端服务器指令随时上传相应的数据信息，保证数据信息传递通畅；

步骤：到达目的地后，收货人员可通过云端服务器收到相应冷藏车所运输的货品信息表单、运输过程中车厢环境变化的信息表单，确认冷藏货品在运输过程中得到妥善保存。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明将车厢内传感器网络采集的环境变化数据通过GPRS通信网络发送至云端服务器，利用RFID和条码技术快速掌握冷藏货品的相关信息，利用GPS定位车辆行驶位置与速度，实现了对货品信息、车厢环境参数、车厢位置等状态信息的实时监测，保证冷藏货品在运输过程中的处于适宜的存储环境，在冷链物流中有着广阔的应用前景。

2、本发明利用物联网技术，融合RS485、Zigbee、GPRS多种数据传输模块，可读取RFID标签、条码中所载信息，对冷藏车进行全程定位，将传感器网络与无线通信网络进行联通，可实现冷藏车厢内温湿度、气体压力和压缩机出/回风口风速风量多种环境参数的检测，实时监测车厢内所载货品、车厢内环境变化和车辆位置，对冷藏运输过程进行全程实时监控。

3、本发明的传感单元通讯模块具有RS485和ZigBee两种模块，可方便检测装置与传感器网络进行有线或无线通讯；通过RFID读写模块和条码扫描模块可对货品信息进行快速录入，方便货品的装卸；通过GPS定位模块可对冷藏运输车厢进行准确定位，监控货品是否及时有效送达；通过云端通讯模块，将货品信息、车厢环境参数、车厢位置等状态信息的及时发送至云端服务器，监控人员可通过服务器对整个运输过程进行全程监管。

附图说明

图1为本发明的组成模块示意图；

图2为本发明在装载货品环节的监测流程示意图；

图3为本发明在运输货品环节的监测流程示意图；

图4为本发明在卸载货品环节的监测流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例做进一步详述；本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。

一种新型网络化冷藏车厢多环境参数检测装置，包括主处理模块、云端通讯模块、传感单元通讯模块、GPS定位模块、RFID读写模块、条码扫描模块、存储模块，其中：所述主处理模块是检测装置的控制核心，用于向传感单元发送数据采集与上传指令、控制与云端的数据通讯、GPS定位、控制RFID读写模块和条码扫描模块的有序工作；所述云端通讯模块，通过GPRS网络与云端服务器通信，接收云端服务器发来的控制指令并及时上传车厢内各个环境参数数据、GPS定位信息以及RFID、条码标签所载信息；所述传感单元通讯模块，包含RS485模块和ZigBee模块，可以方便地与传感网络(温湿度传感器、气体压力传感器及风速风量传感器等)进行有线或无线数据通信；所述GPS定位模块，用于接收卫星信号，定位冷藏车具体行车位置；所述RFID读写模块和条码扫描模块，用于冷藏车内货品RFID标签和条码标签信息的读取录入，方便记录冷藏车内货品信息；所述存储模块，用于存储从RFID标签和条码标签读取的货物信息、GPS定位信息和从传感单元采集的车厢内部环境参数数据等。

本发明所涉及的检测装置与传感网络(温湿度传感器、气体压力传感器及风速风量传感器等)的连接有两种选择：

1、RS485有线网络，选用MODBUS通信协议；

2、Zigbee无线网络，选用基于IEEE 802.15.4的Zigbee协议。

本发明所涉及的检测装置与云端服务器的通信，采用的是GPRS通信网络。

本实施例中，所述主处理模块采用ST公司的内核为ARM Cortex-M3的32位微控制器STM32，具有高性能、低成本、低功耗的技术特点，2.0V到3.6V的工作电压范围兼容主流的电池技术，六个超低功耗模式，可工作于-40℃至+85℃(或105℃)，片内集成工作频率高达72MHz的CPU、多个A/D、D/A转换器、定时器，多达13个通信接口。本发明一种新型网络化冷藏车厢多环境参数检测装置以嵌入式***微控制器作为主处理模块，可达到软硬件可裁剪、功能强大、可靠性高、成本低、体积小、功耗小、低温工作等严格要求，可处理来自云端通讯模块、传感单元通讯模块、GPS定位模块、RFID读写模块、条码扫描模块、存储模块的大量数据，同时依据装载、运输、卸载三个运输环节的车厢多环境参数检测方法可设计合理可靠的控制与处理算法。

本实施例中，所述云端通讯模块采用华为公司的SIM5216E WCDMA 3G模块，下行速率最大可达85.6Kbps，上行速率最大可达42.8Kbps。高效快速可靠的数据传输为监控人员及时的从云端服务器获取冷藏车信息提供了信息通道。

本实施例中，所述传感单元通讯模块包含RS485模块和ZigBee模块，其中RS485模块采用Maxim公司的MAX485芯片，ZigBee模块采用TI公司的CC2530芯片。MAX485芯片最高传输速率为2.5Mbps，抗共模干扰能力强，抗噪声干扰性好，最大支持32个节点。CC2530芯片工作于2.4G免费频段，数据传输速率250Kbps，具有近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率的特点。利用RS485模块和ZigBee模块可在冷藏车厢内搭建有线或无线传感网络，搭建形式灵活，可适应不同的车厢环境。

本实施例中，所述GPS定位模块选用ATMEL公司的超高灵敏度SL GPS作为GPS模块，主控芯片为SDT11。该模块支持NMEA0183协议，可通过串口将GPS接收机采集到的信息传输给主处理模块，在本检测装置中只解析￥GPRMC协议语句帧格式的数据，其定位精度可达到2.5米。准确的定位信息可方便快捷的获取冷藏车所处位置与行车路线。

本实施例中，所述RFID读写模块采用NXP公司的MF RC522芯片。MFRC522是一款应用于13.56MHz非接触式通信的高集成度读写卡芯片，支持ISO/IEC 14443 TypeA通信协议，通信传输速率可选212kbit/s和424kbit/s，可快速读取RFID标签内所载信息。

本实施例中，所述条码扫描模块采用Honeywell公司的5180SF扫描模组。该模组采用即点即扫的扫描方式，具有高亮度LED以及激光瞄准版本，全方位读取式引擎能够读取所有标准的一维条码、堆叠式线性及其合成条码，抗抖动，能承受零度以下的极端低温。

本实施例中，所述存储模块采用Ramtron公司的FM24c64芯片。该芯片是用先进的铁电技术制造的64K位非易失性的随机存储器，可像RAM一样快速读写，数据在掉电情况下可以保存十年，且比EEPROM或其他非易失性存储器可靠性更高，功耗更低。

一种新型网络化冷藏车厢多环境参数检测方法，冷藏货品的运输全程可分为装载、运输、卸载三个主要环节。如图2、3、4所示。

⑴装载：

步骤①：装载货品；

步骤②：利用RFID读写模块对货品自带的RFID标签进行信息读取；

步骤③：利用条码扫描模块对货品外包装上的条形码进行信息读取；

步骤④：快速获取装载货品的名称、数量、适宜存储条件等产品信息，生成货品信息表单；

步骤⑤：根据货品适宜存储条件参数及时调控车厢内部环境，保证货品在装载环节就处于适宜存储环境下；

⑵运输：

步骤⑥：运输过程中，车厢内要保持货品适宜存储的环境；

步骤⑦：检测装置通过传感单元通讯模块定时地向传感单元发送检测环境参数的指令，及时获得车厢内部环境参数，通过云端通讯模块向服务器发送监测数据。

步骤⑧：若车厢内部环境发生变化，监控人员可及时从服务器上得到异常信息并发送调整指令，使车厢内部稳定在适宜环境下。

步骤⑨：检测装置的GPS定位模块可随时通过卫星定位***确定冷藏车所处的位置，同时通过云端通讯模块向服务器发送位置信息，监控人员可从服务器了解到冷藏车到达的位置与运输过程的行车路线；

⑶卸载：

步骤⑩：在冷藏货品的运输全程中，检测装置将货品信息、车厢环境参数、车厢位置等状态信息存于存储模块中，也可根据云端服务器指令随时上传相应的数据信息，保证数据信息传递通畅；

步骤：到达目的地后，收货人员可通过云端服务器收到相应冷藏车所运输的货品信息表单、运输过程中车厢环境变化的信息表单，确认冷藏货品在运输过程中得到妥善保存。

应用实例：

以金枪鱼的冷链运输为例，金枪鱼成品在-60℃下储藏保质期一般可达8个月，但在-20℃下储藏保质期一般不宜超过30天，因此准确快速的冷藏运输对保证金枪鱼的品质显的尤为重要。在运输的起始，叉车将金枪鱼成品保温箱从低温冷库装载到冷藏车(步骤①)，在冷藏车厢的车门处利用RFID读写模块对保温箱上自带的RFID标签进行信息读取(步骤②)，非接触式读取过程可在3秒内快速获取金枪鱼的数量、适宜存储条件等产品信息，生成货品信息表单(步骤④)，冷藏车根据金枪鱼适宜存储条件参数快速调控车厢内部环境(步骤⑤)，保证金枪鱼在装载环节就处于适宜存储环境下，从冷库到冷藏车装载过程无缝连接、快速简便。

在金枪鱼的运输过程中，冷藏车厢内要保持-20℃以下的低温环境(步骤⑥)，检测装置每分钟发送一次车厢环境检测指令与车厢位置定位指令，车厢内温湿度传感器、气体压力传感器及风速风量传感器通过RS485有线传感网络(或ZigBee无线传感网络)将环境参数返回给主处理模块(步骤⑦)，GPS定位模块同时将车厢位置信息返回给主处理模块(步骤⑨)。主处理模块将车厢环境参数、车厢位置以及检测时间三类信息打包，通过GPRS网络传送至云端服务器(步骤⑩)，同时将信息存储在检测装置的存储模块。监控人员可登录云端服务器查看金枪鱼在运输过程中所处环境信息与运输车所在位置，若车厢内部环境发生变化，监控人员可及时从服务器上得到异常信息并发送调整指令，使车厢内部稳定在适宜环境下(步骤⑧)。

到达目的地后，收货人员可通过云端服务器收到相应冷藏车所运输的货品信息表单、运输过程中车厢环境变化的信息表单，确认金枪鱼在运输过程中得到妥善保存(步骤)。在卸载出货的过程中，可利用车门处的RFID读写模块对保温箱上自带的RFID标签快速写入运输过程信息。

本发明一种新型网络化冷藏车厢多环境参数检测装置及检测方法，将金枪鱼冷藏运输全过程的信息进行实时检测、上传和记录，金枪鱼的品质在冷藏运输过程得到保证。同时，RFID标签与云端服务器记录的信息，可作为食品溯源与产品追踪***的信息源，为金枪鱼的食品溯源与产品追踪提供了极大的便利，保证食品安全。

以上结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员可在不脱离本发明宗旨的前提下做出变化。

Claims (5)

1.一种新型网络化冷藏车厢多环境参数检测装置，包括主处理模块、云端通讯模块、传感单元通讯模块、GPS定位模块、RFID读写模块、条码扫描模块、存储模块，其特征在于：所述主处理模块是检测装置的控制核心，用于向传感单元发送数据采集与上传指令、控制与云端的数据通讯、GPS定位、控制RFID读写模块和条码扫描模块的有序工作；所述云端通讯模块，通过GPRS网络与云端服务器通信，接收云端服务器发来的控制指令并及时上传车厢内各个环境参数数据、GPS定位信息以及RFID、条码标签所载信息；所述传感单元通讯模块，包含RS485模块和ZigBee模块实现与传感网络进行有线或无线数据通信；所述GPS定位模块，用于接收卫星信号，定位冷藏车具体行车位置；所述RFID读写模块和条码扫描模块，用于冷藏车内货品RFID标签和条码标签信息的读取录入，方便记录冷藏车内货品信息；所述存储模块，用于存储从RFID标签和条码标签读取的货物信息、GPS定位信息和从传感单元采集的车厢内部环境参数数据。

2.根据权利要求1所述的新型网络化冷藏车厢多环境参数检测装置，其特征在于：所述传感网络包括温湿度传感器、气体压力传感器及风速风量传感器。

3.根据权利要求1所述的新型网络化冷藏车厢多环境参数检测装置，其特征在于：所述检测装置与传感网络的连接包括RS485有线网络，选用MODBUS通信协议；Zigbee无线网络，选用基于IEEE 802.15.4的Zigbee协议；所述检测装置与云端服务器的通信，采用的是GPRS通信网络。

4.根据权利要求1所述的新型网络化冷藏车厢多环境参数检测装置，其特征在于：所述主处理模块采用ST公司的STM32芯片；所述云端通讯模块采用华为公司的SIM5216E WCDMA 3G模块；所述传感单元通讯模块包含RS485模块和ZigBee模块，其中RS485模块采用Maxim公司的MAX485芯片，ZigBee模块采用TI公司的CC2530芯片；所述GPS定位模块选用ATMEL公司的超高灵敏度SL GPS作为GPS模块，主控芯片为SDT11；所述RFID读写模块采用NXP公司的MF RC522芯片；所述条码扫描模块采用Honeywell公司的5180SF扫描模组；所述存储模块采用Ramtron公司的FM24c64芯片。

5.一种利用权利要求1所述的新型网络化冷藏车厢多环境参数检测装置检测的方法，冷藏货品的运输全程可分为装载、运输、卸载三个主要环节，其特征在于：步骤是：

⑴装载：

步骤①：装载货品；

步骤②：利用RFID读写模块对货品自带的RFID标签进行信息读取；

步骤③：利用条码扫描模块对货品外包装上的条形码进行信息读取；

步骤④：快速获取装载货品的名称、数量、适宜存储条件等产品信息，生成货品信息表单；

步骤⑤：根据货品适宜存储条件参数及时调控车厢内部环境，保证货品在装载环节就处于适宜存储环境下；

⑵运输：

步骤⑥：运输过程中，车厢内要保持货品适宜存储的环境；

步骤⑦：检测装置通过传感单元通讯模块定时地向传感单元发送检测环境参数的指令，及时获得车厢内部环境参数，通过云端通讯模块向服务器发送监测数据；

步骤⑧：若车厢内部环境发生变化，监控人员可及时从服务器上得到异常信息并发送调整指令，使车厢内部稳定在适宜环境下；

步骤⑨：检测装置的GPS定位模块可随时通过卫星定位***确定冷藏车所处的位置，同时通过云端通讯模块向服务器发送位置信息，监控人员可从服务器了解到冷藏车到达的位置与运输过程的行车路线；

⑶卸载：

步骤⑩：在冷藏货品的运输全程中，检测装置将货品信息、车厢环境参数、车厢位置等状态信息存于存储模块中，或者根据云端服务器指令随时上传相应的数据信息，保证数据信息传递通畅；

步骤到达目的地后，收货人员可通过云端服务器收到相应冷藏车所运输的货品信息表单、运输过程中车厢环境变化的信息表单，确认冷藏货品在运输过程中得到妥善保存。