CN105334788A - 智能冷链监测综合管理*** - Google Patents

智能冷链监测综合管理*** Download PDF

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张放
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Abstract

本发明公开了一种智能冷链监测综合管理***，包括测温终端和远程控制终端。所述测温终端包括一微控制器，微控制器分别与GPS模块、GPRS模块、WiFi模块、显示模块、存储芯片、第一温度传感器、第二温度传感器、切换开关、报警模块相连；所述远程控制终端由服务器、上位机(PC)和手机(APP)构成，测温终端的微控制器通过GPRS模块和WiFi模块与远程控制终端的服务器进行无线通讯，服务器分别与上位机(PC)和手机(APP)相连进行通讯。本发明有效的解决温度监控过程中的实时传输数据问题，并可通过上位机应用程序或APP应用程序进行异地实时查看监控数据等信息。

Description

智能冷链监测综合管理***
技术领域
本发明属于远程温度监控***技术领域，具体来说涉及一种智能冷链监测综合管理***。
背景技术
冷链是指在低温环境下对产品的加工、贮藏、运输及配送，以保证产品质量安全，防止污染的供应链***，而温度监测的准确性和实时性是设计冷链监测设备的重要依据，也是评价冷链产品保存的重要指标。传统的冷链监测方法主要是投入人力成本，以人工巡查方式进行记录，这种方法效果不佳，且劳动效率低，不能24小时监测。因此，为了解决这一问题，本公司自主研发智能冷链监测综合管理***，本***进行24小时环境监测，并将数据实时传输，节省了大量人力，从而降低成本，也可减少冷链在贮藏、运输等过程中的损耗。
目前冷链温度监测设备的主要数据传输方式有：有线传输和单一无线传输。有线方式需有中继设备的辅助进行数据传输，且需要现场布线，传输距离短，如果中继设备产生故障，则所有设备都无法进行数据通讯，使用效果较差且设备运行不稳定；单一无线传输方式可提高冷链流通率，但设备受地理位置空间的影响，设备超出无线信号区域覆盖后，监测设备无法进行网络连接，不能进行数据传输。因此这两种传输方式在应用上受到很大限制。随着互联网的普及和无线通讯技术的发展，冷链设备监测***趋于无线化和网络化发展，综上所述，开发智能冷链监测综合管理***。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能冷链监测综合管理***。本发明有效的解决温度监控过程中的实时传输数据问题，并可通过上位机应用程序或APP应用程序进行异地实时查看监控数据等信息。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种智能冷链监测综合管理***，包括测温终端和远程控制终端，所述测温终端包括一微控制器，微控制器分别与GPS模块、GPRS模块、WiFi模块、显示模块、存储芯片、第一温度传感器、第二温度传感器、切换开关、报警模块相连；所述远程控制终端由服务器、上位机和手机构成，测温终端的微控制器通过GPRS模块和WiFi模块与远程控制终端的服务器进行无线通讯，服务器分别与上位机和手机相连进行通讯。
在上述技术方案中，微控制器型号为MB9AF156R。
在上述技术方案中，所述GPRS模块型号为G3524，G3524与MB9AF156R通过串口连接进行通讯。
在上述技术方案中，所述WIFI模块型号为T3118，T3118与MB9AF156R通过串口连接进行通讯。
在上述技术方案中，所述GPS模块型号为N0616。
在上述技术方案中，所述显示模块选用HT1622芯片，HT1622芯片连接LCD显示屏。
在上述技术方案中，测温终端还包括供电模块，供电模块包括一主控芯片MCP73871，MCP73871与锂离子/锂聚合物电池相连，MCP73871还与ac-dc墙式电源适配器或USB端口相连；供电模块的主控芯片MCP73871分别与稳压芯片MCP1702、MCP1755、MCP1826连接。进一步MCP1702与微控制器相连，MCP1755与GPS模块相连，MCP1826与WIFI模块相连。
在上述技术方案中，所述微控制器还连接有USB—TTL转换模块。
智能冷链监测综合管理***的运行方法如下：
测温终端上电后微控制器MB9AF156程序初始化，主程序运行，MB9AF156开始检测各个输入接口信号：MB9AF156读取GPS模块采集的GPS数据，同时MB9AF156通过检测切换开关的状态(高低电平状态)来选择第一温度传感器输入导通或选择第二温度传感器输入导通，并将读取的温度信号传送到显示模块上以显示温度数据，然后MB9AF156将读取的GPS数据和温度数据存储到存储芯片上，并将记录的GPS数据和温度数据通过WiFi模块或者GPRS模块传输至远程控制终端的服务器，然后服务器将接收到的数据发送至上位机(PC)和手机(APP)，当GPRS和WiFi网络信号同时存在时，可以通过按键选择任意一个网络环境，将存储的数据发送至远程控制终端的服务器；当只有GPRS或WiFi信号时，测温终端通过当前连接上的网络信号将存储的数据发送至远程控制终端的服务器；当测温终端没有连接上任何网络信号时，测温终端仍进行GPS数据和温度数据，并将记录的数据存储，当测温终端重新连接上任意网络信号时，可通过网络将之前在没有网络环境下存储的数据重新发送至远程控制终端的服务器。
本发明的优点和有益效果为：
第一，采用先进的ARMCortex-M3为内核的MB9AF156R处理器作控制核心，提高了整个测温终端的稳定性和灵敏性，增强存储能力，降低测温终端功耗。
第二，测温终端具有多种供电模式，包括电池供电，移动电源和电源适配器供电，可对内部电池进行充电，增加了测温终端的使用寿命，且可用于长时间远距离冷链监控。
第三，测温终端具有两路测温通道，可通过按键切换选择通道；内部具有GPS、GPRS和Wi-Fi模块，可将记录的温度数据和GPS坐标信息通过GPRS或Wi-Fi发送至远程控制终端，GPRS和Wi-Fi可根据网络环境选择。
第四，测温终端包括微控制器、温度传感器、液晶显示、存储芯片、GPS、GPRS和Wi-Fi等模块。该测温终端体积小，便于携带，且使用操作简单。
第五，本***具有现场报警和远程报警功能，当采集到的温度超过设定温度后，可在现场发出声光报警，同时发送报警信息至上位机(PC)和手机(APP)。
第六，本***具有上位机(PC)和手机(APP)，可以方便的查看监控数据。
第七，测微终端的微控制器通过USB—TTL转换模块可以在需要时方便的与外部设备进行有线连接，从而方便的将测温终端内的数据导出，以及对测温终端进行更新和设置。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的微控制器的电路图。
图3是本发明的GPRS模块的电路图。
图4是本发明的WIFI模块的电路图。
图5是本发明的GPS模块的电路图。
图6是本发明的显示模块的电路图。
图7是本发明的供电模块的主控芯片MCP73871的电路图。
图8是本发明的供电模块的稳压芯片MCP1702的电路图。
图9是本发明的供电模块的稳压芯片MCP1755的电路图。
图10是本发明的供电模块的稳压芯片MCP1826的电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明所涉及的智能冷链监测综合管理***包括测温终端和远程控制终端。
所述测温终端包括一微控制器，微控制器分别与GPS模块、GPRS模块、WiFi模块、显示模块、存储芯片、第一温度传感器、第二温度传感器、切换开关、报警模块相连；所述远程控制终端由服务器、上位机(PC)和手机(APP)构成，测温终端的微控制器通过GPRS模块和WiFi模块与远程控制终端的服务器进行无线通讯，服务器分别与上位机(PC)和手机(APP)相连进行通讯；所述微控制器还连接有USB—TTL转换模块，通过USB—TTL转换模块微控制器可以方便的与外部设备(PC客户端)进行连接通讯(需要时连接，不需要时可以断开连接)。测温终端可以通过切换开关(按键)选择测温通道(即通过切换开关选择是第一温度传感器工作还是选择第二温度传感器工作)，当测温通道确定后，温度传感器将采集到的温度数据存储到存储芯片上并在显示模块上显示，同时测温终端通过GPS模块记录当前GPS数据，并将记录的GPS数据和温度数据通过WiFi或者GPRS传输至远程控制终端的服务器(两种通信方式可依据实际情况选择，测温终端在测温过程中可以任意切换两路测温通道)，然后远程控制终端通过服务器将接收到的数据发送至上位机(PC)和手机(APP)，即可以实现实时监控和远距离监控；上位机(PC)将数据进行处理，生成温度曲线及对应终端的位置信息，并可将数据导出，同时可将收到数据进行打印，在上位机应用程序中可设置报警温度，若监测温度超过温度报警参数将产生报警提示；手机(APP)应用程序接收服务器传来的数据，通过APP应用程序，管理人员很方便的查询测温终端记录的数据信息。
所述服务器的配置如下：CPU：英特尔至强E3-1220v33.1GHz及以上；内存：8GB1600MHz及以上；硬盘：500G7200rpm及以上；网卡：1GB网络接口卡以及20M以上稳定的互联网接入环境。
如图2所示，测温终端以MB9AF156R单片机作为微控制器来构建嵌入式***总控制平台。MB9AF156R单片机负责控制测温终端的运作。所述MB9AF156R是基于ARMCortex-M3，高度集成的32位微控制器，其工作频率为40MHz，具有100管脚，其突出的优点是具有8路串口，以满足MB9AF156R与GPS模块、GPRS模块和WIFI模块的串口通信要求(GPS模块、GPRS模块和WIFI模块与MB9AF156R单片机均采用串口连接)。
如图3所示，所述GPRS模块型号为G3524，G3524与MB9AF156R通过串口连接进行通讯，参见图2和图3，其具体连接方式如下：
MB9AF156，P53连接G3524，TXD(21管脚)；
MB9AF156，P54连接G3524，RXD(22管脚)；
MB9AF156，P36连接G3524，DBG-TXD(15管脚)；
MB9AF156，P37连接G3524，DBG-RXD(14管脚)；
MB9AF156，P30连接G3524，EMERG-OFF(11管脚)；
MB9AF156，P31连接G3524，DTR(20管脚)。
如图4所示，所述WIFI模块型号为T3118，T3118与MB9AF156R通过串口连接进行通讯，参见图2和图4，其具体连接方式如下：
MB9AF156，P3D连接T3118，AT_UART_RXD(T3118-33管脚)；
MB9AF156，P3C连接T3118，AT_UART_TXD(T3118-34管脚)；
MB9AF156，P3A连接T3118，DBG_RXD(T3118-35管脚)；
MB9AF156，P39连接T3118，DBG_TXD(T3118-36管脚)。
如图5所示，所述GPS模块型号为N0616，GPS模块负责采集位置信息，N0616与MB9AF156R通过串口连接，参见图2和图5，其具体连接方式如下：
MB9AF156，87连接N0616，RXD1(N0616-21管脚)；
MB9AF156，88连接N0616，TXD1(N0616-20管脚)。
如图6所示，所述显示模块选用HT1622芯片，HT1622芯片连接LCD显示屏，参见图2和图6，HT1622与MB9AF156R具体连接方式如下其：
MB9AF156，P61连接HT1622-1管脚；
MB9AF156，P62连接HT1622-3管脚；
MB9AF156，P63连接HT1622-4管脚。
所述第一温度传感器和第二传感器的型号为DS18B20。
所述报警模块包括一声光报警灯。
本发明中的测温终端还包括供电模块，如图7所示，供电模块包括一主控芯片MCP73871，MCP73871与锂离子/锂聚合物电池相连(图中BA+连接离子/锂聚合物电池的正极)，MCP73871还与ac-dc墙式电源适配器或USB端口相连，通过ac-dc墙式电源适配器或USB端口对锂离子/锂聚合物电池充电，通过ac-dc墙式电源适配器或USB端口也可以为***负载供电。
MCP73871可以自动选择提供给***负载供电的电源，即MCP73871可以自动选择锂离子/锂聚合物电池或输入电源(ac-dc墙式电源适配器或USB端口)为***负载供电。其中，MCP73871完全满足USB规范规定的电流消耗限制；且在MCP73871采用ac-dc墙式电源适配器给***供电时，外部电阻会将充电电流的最大幅值设置为1A，能够支持***负载和电池充电电流之和小于等于1.8A的电流。
如图8-10所示，供电模块的主控芯片MCP73871分别与稳压芯片MCP1702、MCP1755、MCP1826连接，MCP1702、MCP1755、MCP1826分别与微控制器(MCU)、GPS模块、WIFI模块相连，从而实现为微控制器(MCU)、GPS模块、WIFI模块供电。
电路图7-10标号说明：VIN：ac-dc墙式电源适配器正极，BA+：电池正极，MCUVDD：微控制器(MCU)电源正极，WIFIVDD：WIFI模块电源正极，GPSVDD：GPS模块电源正极。
本发明的运行原理如下：
测温终端上电后微控制器MB9AF156程序初始化，主程序运行，MB9AF156开始检测各个输入接口信号：MB9AF156读取GPS模块采集的GPS数据，同时MB9AF156通过检测切换开关的状态(高低电平状态)来选择第一温度传感器输入导通或选择第二温度传感器输入导通，并将读取的温度信号传送到显示模块上以显示温度数据，然后MB9AF156将读取的GPS数据和温度数据存储到存储芯片上，并将记录的GPS数据和温度数据通过WiFi模块或者GPRS模块传输至远程控制终端的服务器，然后服务器将接收到的数据发送至上位机(PC)和手机(APP)，当GPRS和WiFi网络信号同时存在时，可以通过按键选择任意一个网络环境，将存储的数据发送至远程控制终端的服务器；当只有GPRS或WiFi信号时，测温终端通过当前连接上的网络信号将存储的数据发送至远程控制终端的服务器；当测温终端没有连接上任何网络信号时，测温终端仍进行GPS数据和温度数据，并将记录的数据存储，当测温终端重新连接上任意网络信号时，可通过网络将之前在没有网络环境下存储的数据重新发送至远程控制终端的服务器。或者微控制器通过USB—TTL转换模块与外部设备进行有线连接(通过USB数据线连接)，从而方便的将测温终端内的数据导出。
在测温终端运行过程中，当MB9AF156检测到温度数据超过设定的阈值时，会控制报警模块产生声光报警，并通过WiFi模块或者GPRS模块传输当前温度数据。
上位机(PC)对接收传来的数据进行处理，生成温度曲线及对应终端的位置信息，并可将数据导出，同时可将收到数据进行打印，在上位机应用程序中可设置报警温度，若监测温度超过温度报警参数将产生报警提示。
手机(APP)对接收传来的数据进行处理并显示相关数据，管理人员很方便的查询测温终端记录的数据信息。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能冷链监测综合管理***，包括测温终端和远程控制终端，其特征在于：
所述测温终端包括一微控制器，微控制器分别与GPS模块、GPRS模块、WiFi模块、显示模块、存储芯片、第一温度传感器、第二温度传感器、切换开关、报警模块相连；所述远程控制终端由服务器、上位机和手机构成，测温终端的微控制器通过GPRS模块和WiFi模块与远程控制终端的服务器进行无线通讯，服务器分别与上位机和手机相连进行通讯。
2.根据权利要求1所述的智能冷链监测综合管理***，其特征在于：微控制器型号为MB9AF156R。
3.根据权利要求2所述的智能冷链监测综合管理***，其特征在于：所述GPRS模块型号为G3524，G3524与MB9AF156R通过串口连接进行通讯。
4.根据权利要求2所述的智能冷链监测综合管理***，其特征在于：所述WIFI模块型号为T3118，T3118与MB9AF156R通过串口连接进行通讯。
5.根据权利要求1所述的智能冷链监测综合管理***，其特征在于：所述GPS模块型号为N0616。
6.根据权利要求1所述的智能冷链监测综合管理***，其特征在于：所述显示模块选用HT1622芯片，HT1622芯片连接LCD显示屏。
7.根据权利要求1所述的智能冷链监测综合管理***，其特征在于：测温终端还包括供电模块，供电模块包括一主控芯片MCP73871，MCP73871与锂离子/锂聚合物电池相连，MCP73871还与ac-dc墙式电源适配器或USB端口相连；供电模块的主控芯片MCP73871分别与稳压芯片MCP1702、MCP1755、MCP1826连接。
8.根据权利要求7所述的智能冷链监测综合管理***，其特征在于：MCP1702与微控制器相连，MCP1755与GPS模块相连，MCP1826与WIFI模块相连。
9.根据权利要求1所述的智能冷链监测综合管理***，其特征在于：所述微控制器还连接有USB—TTL转换模块。
10.如权利要求1-9之一所述智能冷链监测综合管理***的运行方法，其特征在于：测温终端上电后微控制器MB9AF156程序初始化，主程序运行，MB9AF156开始检测各个输入接口信号，MB9AF156读取GPS模块采集的GPS数据，同时MB9AF156通过检测切换开关的状态来选择第一温度传感器输入导通或选择第二温度传感器输入导通，并将读取的温度信号传送到显示模块上以显示温度数据，然后MB9AF156将读取的GPS数据和温度数据存储到存储芯片上，并将记录的GPS数据和温度数据通过WiFi模块或者GPRS模块传输至远程控制终端的服务器，然后服务器将接收到的数据发送至上位机和手机，当GPRS和WiFi网络信号同时存在时，通过按键选择任意一个网络环境，将存储的数据发送至远程控制终端的服务器；当只有GPRS或WiFi信号时，测温终端通过当前连接上的网络信号将存储的数据发送至远程控制终端的服务器；当测温终端没有连接上任何网络信号时，测温终端仍进行GPS数据和温度数据，并将记录的数据存储，当测温终端重新连接上任意网络信号时，通过网络将之前在没有网络环境下存储的数据重新发送至远程控制终端的服务器。
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