基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的冷藏車智能監(jiān)控系統(tǒng)

李洋, 張永輝

(海南大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院,海南 海口 570228)

0 引言

近年來食品藥品安全事故不斷出現(xiàn),人們對日常生活中的食品藥品安全問題也格外重視,特別是水果、奶制品和肉類食品的保鮮問題更是廣受關(guān)注。冷藏車運(yùn)輸是冷鏈運(yùn)輸過程中的一個重要環(huán)節(jié),在這一環(huán)節(jié)中,有必要對冷藏車箱內(nèi)的溫濕度狀況、箱門的開關(guān)狀態(tài)和冷藏車所在位置做到實時監(jiān)控,以確保貨物的質(zhì)量安全,實現(xiàn)全程可追溯[1-2]。

物聯(lián)網(wǎng)概念近幾年得到迅速的發(fā)展與廣泛應(yīng)用,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將各種信息傳感設(shè)備,如 RFID裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來,形成一個巨大的網(wǎng)絡(luò),在物流運(yùn)輸行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用[3-4]。

系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)的概念,利用先進(jìn)的 RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)、GPRS/GPS技術(shù)等無線通信技術(shù)共同與互聯(lián)網(wǎng)組成一個冷藏車遠(yuǎn)程監(jiān)控的智能系統(tǒng),可以實時監(jiān)控冷藏車箱內(nèi)的溫濕度、門開關(guān)狀態(tài)、貨物信息及定位車輛位置,實現(xiàn)整個運(yùn)輸過程的全程監(jiān)控與可追溯。

1 智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案

圖 1 系統(tǒng)組成

冷藏車因其運(yùn)輸范圍廣,且有些還在環(huán)境較惡劣的地區(qū),導(dǎo)致運(yùn)輸過程中管理困難。運(yùn)輸?shù)呢浳镉执蠖际切迈r肉類、水果、蔬菜及乳制品、冷飲、保健食品等,對箱內(nèi)的環(huán)境要求很高。結(jié)合冷藏車運(yùn)輸過程的以上特點,設(shè)計出一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的冷藏車遠(yuǎn)程智能監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)實行模塊化設(shè)計,由多點溫濕度采集模塊、門開關(guān)監(jiān)控裝置、RFID模塊、車內(nèi)監(jiān)控模塊、GPRS/GPS模塊、無線通信網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心組成,系統(tǒng)組成框圖如圖 1。系統(tǒng)以先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托,結(jié)合現(xiàn)有的傳感器技術(shù)和無線通信技術(shù),達(dá)到實時準(zhǔn)確的監(jiān)控目的。通過高性能的溫濕度傳感器構(gòu)成溫濕度采集模塊用于實時讀取車箱內(nèi)的溫度、濕度數(shù)據(jù)。為測得箱內(nèi)分布溫濕度數(shù)據(jù),可以根據(jù)實際需要在箱內(nèi)不同地方放置多個溫濕度采集模塊。門開關(guān)監(jiān)控裝置用于監(jiān)控箱門開關(guān)狀態(tài),避免運(yùn)輸過程中的貨物流失。通過先進(jìn)的 RFID技術(shù),在貨物上貼電子標(biāo)簽,標(biāo)簽上錄入貨物的相關(guān)信息,箱門旁裝置RFID閱讀器,在貨物裝車或卸車時RFID閱讀器感應(yīng)貨物信息。溫濕度數(shù)據(jù)、門開關(guān)狀態(tài)和RFID信息都通過 RS-485總線發(fā)送到冷藏車駕駛艙內(nèi)監(jiān)控模塊顯示屏上,供駕駛艙內(nèi)隨車人員查看和管理,冷藏車位置由GPS定位衛(wèi)星定位跟蹤,將返回的定位信息同溫濕度數(shù)據(jù)、門開關(guān)狀態(tài)及貨物信息通過 GPRS網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心,在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心終端上利用智能分析軟件實時顯示冷藏車箱內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)、門開關(guān)狀態(tài)和貨物信息,對冷藏車所在位置進(jìn)行定位跟蹤,以實行智能監(jiān)控管理,整個系統(tǒng)構(gòu)成一個實時、智能的物聯(lián)網(wǎng)。

2 冷藏車內(nèi)監(jiān)控中心

冷藏車上多點溫濕度采集模塊、門開關(guān)監(jiān)控裝置和RFID閱讀器、GPRS/GPS模塊與車內(nèi)的監(jiān)控模塊組合在一起可以看作是冷藏車內(nèi)的監(jiān)控中心,系統(tǒng)框圖如圖 2。箱內(nèi)讀取的溫度、濕度數(shù)據(jù)、門開關(guān)狀態(tài)和貨物信息通過 RS-485總線發(fā)送到駕駛艙內(nèi)的監(jiān)控模塊上,同時通過GPS定位衛(wèi)星返回定位信息確定冷藏車所在位置,在監(jiān)控模塊液晶屏上實時顯示溫濕度數(shù)據(jù)、門開關(guān)狀態(tài)和貨物信息及冷藏車位置信息。并且監(jiān)控模塊上有報警裝置,當(dāng)車箱內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)超出預(yù)設(shè)數(shù)值上限或低于下限時,自動向隨車人員、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心報警,隨車人員做出相應(yīng)處理。車內(nèi)還安裝緊急求救開關(guān),遇到特殊事件時,只要車內(nèi)人員按下緊急開關(guān),遠(yuǎn)程監(jiān)控中心就知道該冷藏車需要援助。車內(nèi)監(jiān)控模塊讀取冷藏車上一切信息的同時,也通過 GPRS模塊把車內(nèi)的一切信息發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

圖2 冷藏車內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 溫濕度采集模塊

溫濕度采集模塊用于讀取冷藏車箱內(nèi)的溫度、濕度。利用SHT10高性能溫濕度傳感器構(gòu)成的溫濕度采集模塊具有響應(yīng)時間快、采集數(shù)據(jù)精度高和采集范圍大的特點,其溫度測量范圍是-40℃～+123.8℃,溫度測量精度：±0.5℃,濕度測量范圍是 0%RH～100%RH,濕度測量精度：±4.5%RH,滿足測試?yán)洳剀囘\(yùn)輸過程中車箱內(nèi)環(huán)境狀況的要求。根據(jù)實際情況在車箱內(nèi)不同位置安裝多個溫濕度采集模塊,可以同時多點采集車箱內(nèi)溫濕度。各個模塊采集到的數(shù)據(jù)都通過RS-485總線傳到冷藏車內(nèi)監(jiān)控中心。

2.2 門開關(guān)監(jiān)控模塊

為了避免在運(yùn)輸過程中由于箱門的非正常開關(guān)造成的貨物損失,需要對車箱門開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行實時地監(jiān)控。門開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控裝置利用霍爾傳感器探測冷藏車箱門的開關(guān)狀態(tài),對冷藏車箱整個供應(yīng)過程中的每次車箱門開關(guān)的時間地點等相關(guān)信息進(jìn)行記錄,并隨時將這些關(guān)鍵信息傳送給到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

2.3 RFID模塊

RFID俗稱電子標(biāo)簽,是一種簡單的無線系統(tǒng),系統(tǒng)由一個閱讀器和很多標(biāo)簽組成,是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分,廣泛用于貨物的信息交換、檢測和跟蹤。該系統(tǒng)利用該技術(shù)在所運(yùn)貨物上貼電子標(biāo)簽,并將標(biāo)簽號、貨物相關(guān)信息錄入到標(biāo)簽上,在箱門旁裝 RFID閱讀器,在裝入或卸載貨物時,貨物都會被RFID閱讀器識別,從標(biāo)簽上讀取的信息通過 RS-485總線發(fā)送監(jiān)控模塊并傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心,遠(yuǎn)程監(jiān)控中心人員通過查看傳來的數(shù)據(jù)隨時了解箱內(nèi)貨物境況。

3 遠(yuǎn)程監(jiān)控中心

冷藏車內(nèi)監(jiān)控中心可經(jīng)無線通信網(wǎng)絡(luò)與Internet網(wǎng)連接到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心,遠(yuǎn)程監(jiān)控中心對冷藏車進(jìn)行實時監(jiān)控。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的監(jiān)控終端利用智能分析軟件設(shè)計人性化監(jiān)控界面,對傳來的數(shù)據(jù)在界面上輸出,對各輛冷藏車的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時顯示,報警、處理和記錄、打印,確定每輛冷藏車所在位置。同時監(jiān)控裝入和卸載貨物信息量,記錄裝入和卸載時間、貨物的信息,確定貨物運(yùn)輸過程中的安全狀況。當(dāng)冷藏車運(yùn)輸過程中有不正常操作時,遠(yuǎn)程監(jiān)控中心報警提示,整個系統(tǒng)做到智能化、信息化監(jiān)控。

4 結(jié)語

通過提出的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的冷藏車智能監(jiān)控系統(tǒng),整合先進(jìn)RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)和無線通信技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對冷藏車運(yùn)輸過程進(jìn)行智能監(jiān)控,達(dá)到提高冷藏車運(yùn)輸效率,防止貨物運(yùn)輸中變質(zhì),避免運(yùn)輸過程中的貨物流失等目的。

[1]賈保先,謝圣獻(xiàn),解方文,等.基于傳感器網(wǎng)絡(luò)和 RFID的現(xiàn)代物流監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J].聊城大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2008,21(01)：103-106.

[2]李金龍,王黎,高曉蓉.多點溫濕度遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].微計算機(jī)信息,2009(25)：31-32.

[3]戴連貴,張勇.RFID與 GPS技術(shù)在物流行業(yè)的結(jié)合應(yīng)用[D].中國：[s.n.],2005.

[4]張星,王向軍,文鵬程.基于 TCP/IP協(xié)議的無線遠(yuǎn)程溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2008(06)：44-46.