發布日期：2022-04-20 點擊率：30
引言
冷鏈物流(ColdChainLogistics)泛指冷藏冷凍類食品在生產、貯藏運輸、銷售，直到消費前的各個環節中始終處于規定的低溫環境下，以保證食品質量，減少食品損耗的一項系統工程。它是隨著科學技術的進步、制冷技術的發展而建立起來的，是以冷凍工藝學為基礎、以制冷技術為手段的低溫物流過程。
由于易腐食品的時效性，要求冷鏈能夠進行實時的低溫環境監測功能，保持冷鏈的低溫運輸環境，因此保持低溫環境是冷鏈系統的核心要求。如果對溫度的控制不夠準確的話,將會導致產品一系列品質降低。
冷鏈的每一個環節，從產品被采摘開始一直到被銷售出去，都需要參與控制。鏈中的每個環節都會出錯而使冷鏈斷裂,或是在倉庫的月臺上，或在運輸途中，或在存儲過程中，或是在零售超市里，都很容易產生問題，影響到最終消費者的需求。當前，我國的冷鏈監測系統比較健全，在生產、貯藏和銷售方面都采取了完善的監控措施。但是在運輸方面的冷鏈監測較為薄弱，基于物聯網的冷鏈系統使食品在規定的低溫環境下進行運輸，最大限度保持食品原有的新鮮程度、色澤及營養,保證食品質量安全叫
1冷鏈系統整體設計
1.1系統結構
物聯網結構可分為感知層、網絡層和應用層。感知層的通信范圍與傳統互聯網不同。物流冷鏈系統的感知層是信息采集的最底層，是對貨物數據采集的終端。在感知層運用GPS模塊和車載溫濕度傳感器模塊對車輛位置、運輸環境的溫濕度數據進行感知和采集。
網絡層的主要功能是把感知層感知到數據利用處理器單元對數據分析處理，把相應數據通過GPRS射頻收發模塊遠距離、可靠的傳輸到服務器端，使數據通過網絡進入上位機系統。
應用層主要是對網絡層發送過來的數據的處理與分析,通過Web客戶端操作界面或手機客戶端操作界面，實現對結點的遠程監控和管理功能。如可以通過手機終端設置設備的溫度報警上下限，獲取車輛位置信息，查看運營車輛信息。
根據感知層、網絡層和應用層的實現功能，冷鏈系統的結構圖如圖1所示。
圖1冷鏈系統結構
1.2系統部署
硬件部署
設備放置在運輸車輛的駕駛室內，通過車載蓄電池長期供電，實現24小時的實時在線監控，溫濕度傳感器通過5~10m的引線安裝在后備運輸車箱。
軟件部署
VC的C/S系統只需將服務程序安裝到服務器，運行即可提供服務。JSP的B/S系統采用Tomcat7.0為Web端和手機端程序的發布服務，服務器端需要安裝Java虛擬機平臺,SQL2008數據庫不屬于同一臺服務器中。
2硬件的組成和原理
硬件系統負責感知層溫濕度和車輛位置信號的采集，以及傳輸信息到網絡層，硬件的組成如圖2所示。
圖2系統下位機的硬件結構圖
放置在運輸車廂中的溫濕度傳感器采集實時的溫濕度數據，通過串口把溫濕度傳輸到單片機，同時GPS模塊會自動輸出車輛的經緯度到單片機。下位機硬件設備將數據準備好后，主動向主機發出鏈接請求，此請求通過設備內部的SIM卡并利用3G網絡訪問服務器IP,然后建立SOCKET握手連接，把采集到的溫濕度信息和車輛位置信息上傳到遠程服務器，從而實現實時的冷鏈監控。
在通信鏈路異常的情況下，提示通信異常警報，并把相應的數據存儲到本地SD卡中。待到鏈接正常，下位機將首先發送積壓數據到上位機，當積壓數據全部傳送完畢后，再傳送剛剛監測到的數據。
2.1硬件模塊
(1)系統供電
系統供電環境是24V車載蓄電池，系統最大耗電流在2A左右，需要5V和3.3V供電電壓。采用輸入電壓范圍為7~40V、輸出電壓5V、輸出電流最大支持3A的LM2596-5開關電源芯片為一級電源。5V電壓輸入到AMS1117-3.3芯片作為二級電源，提供3.3V供電電壓。
(2)數據采集模塊
數據采集終端的溫濕度采集選用AM2302電容式數字溫濕度傳感器，該傳感器集成了溫度和濕度兩種傳感器，溫度測量范圍為-40~+80硬件體積小巧，接口簡單，方便集成和使用。位置信息的采集選用GstarGS-89集成模塊，上電后自動捜索衛星采集GPS信息，通過串口將信息送給MCU，傳輸速率4800b/s，衛星格式采用GPRMC標準格式。
(3)數據處理和傳輸
控制芯片采用宏晶公司的STC12C5A60S2系列，該款芯片集成雙串口，內置1KB的擴展RAM和60KB的ROM，并提供了1KB的E2PROM和SPI硬件接口，單片機通過兩個串口以及SPI接口和普通的IO口對溫濕度和位置信息進行處理。數據可以在駕駛室內的LCD實時顯示，駕駛員可以即時了解運輸狀況。
無線通信模塊采用SIM900B，該模塊內置TCP/IP傳輸協議，下行最大速率8KB，上行最大速率4KB，根據信號質量和傳輸編碼的自行調整，最差環境下速率為1KB。該模塊和MCU采用串口，通過AT命令進行通信，傳輸采集到的數據發送到遠程服務器口。
3系統軟件
C/S服務器端的軟件模塊主要有車輛信息管理模塊、任務信息管理模塊、查詢功能模塊、短信模塊和通信服務模塊。
車輛信息管理模塊負責車輛信息的錄入，車輛和上位機設備對應關系錄入，車輛信息主要包括：駕駛員姓名、駕駛員手機號、車牌、單位名稱等。
任務信息管理模塊把車輛的每次運輸作業作為任務處理，車輛在每次運輸作業之前需首先新建任務，每輛車只能在上次任務結束后才能新增新的任務。
查詢功能模塊通過對任務的查詢，實現對每次任務的溫度信息的查詢。
短信模塊短信設置完畢后可以實現收發短信功能，通過短信貓實現。
通信服務模塊完成上位機和下位機之間的通信功能。
B/S客戶服務終端的軟件模塊有：權限管理、任務管理、GIS跟蹤、溫濕度監測和車輛管理。用戶可以通過網絡設備，如：PC機，手機等，在任意地點登錄系統B/S的客戶端。通過客戶端用戶能夠進行設置任務，對下位機探測器的參數進行設置叫同時系統通過數據共享的方式實現軟件之間的互操作。用戶使用B/S的客戶端進行日常操作，當需要修改硬件參數時，通過數據共享由C/S服務執行修改命令，將硬件的參數進行修改。
本系統的軟件運行流程圖如圖3所示，軟件啟動后，同時開啟下位機監聽和短信收發功能。下位機監聽實現對下位連接的響應，當有下位機請求連接時，開始接受下位機數據并入庫。如果當前設備有任務時，進行溫度異常檢查，異常時軟件提示異常并給任務監察人員發送短息提示。當任務錄入完畢后，由任務管理人員發送短信通知服務器任務開始或結束，開始短信格式是：車牌+“裝貨完畢”；結束短信的格式是：車牌+“卸貨完畢”查詢功能針對車輛的任務進行查詢，查詢出指定任務的溫度信息。
4結語
本系統通過對冷鏈物流的溫濕度和運送路線信息進行采集，在網絡和信息平臺上對采集到的信息進行分析處理，并對冷鏈物流車輛信息進行管理，實現了對冷鏈物流的實時監測，當出現運輸異常時通過短信進行警報，保證了冷鏈物流的連續性和安全性。
基于物聯網的冷鏈物流監測系統的信息采集終端安裝簡便，通過管理平臺可以實現大量的冷鏈車輛管理，保證食品質量安全，降低冷鏈物流損耗，有很好的應用前景。
20211222_61c202ad878b6__基于物聯網的冷鏈物流監測系統設計
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： 基于分布式光纖的煤倉
