基于物聯網的冷藏車載監控系統的設計

韓天舒+關蕊+高艷+劉雪+肖嫻

摘 要 由于淘寶，微商等各種購買渠道讓消費者能夠購買到外地的食物，那么如何保證食物、藥品在運輸過程中的質量一直都是許多物流公司頭疼的問題。為此，我們設計了一款基于物聯網的冷藏車載監控系統。車輛位置、司機信息以及溫、濕度信息也會同步發送給我們手機端的用戶，方便遠程管理人員 及早發現并采取措施。

關鍵詞 物流 冷藏車 溫度 手機端

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

0引言

由于我國冷鏈物流行業尚未形成完整體系，很多方面發展不夠完善，導致事故頻發。面對運輸不當給個人甚至我國所帶來的損失比比皆是。我國在2012年逐步也開始加大對冷鏈運輸的重視，完善了相關的法律法規以及國家標準，同時加大了對冷鏈運輸過程中的資金投入。

針對目前國內冷鏈物流發展缺陷，本裝置重點在貨物運輸過程中的監控方面為冷鏈運輸進行了完善。

當貨物從工廠出發，進入到冷藏車中這一刻起，貨物配送信息、起始地、目的地、車輛編號，人員信息等就被我們所監測到，甚至包括車輛行駛的具體位置，車內的當前及歷史溫濕度信息都會引入查詢系統，實時時鐘部分可以輔助在運輸期間的實時溫濕度信息及車輛行駛過程中發生的人員變動、貨物變動等信息的存儲，并可對其進行查詢。本系統可以通過手機app既可保證冷鏈食品和物流方向正確，又可以充分利用現有冷藏鏈設施，最大限度降低冷鏈食品成本，使食品或者藥品在到達消費者手中時能保持一個新鮮的狀態。

1車載終端的硬件設計

車載終端由GPRS模塊、RFID模塊、GPS模塊、溫濕度檢測模塊、實時時鐘、FLASH模塊組成。將其放置在運輸車內，配備LCD顯示屏用于實時顯示各個模塊采集到的數據信息，并具有人機交互的功能，用于相關信息的錄入等。

1.1 GPRS通信模塊

采用GSM/GPRS模塊，通過發送AT指令對模塊進行開機、關機，設置GPRS模塊參數等操作、GPRS模塊用于無線數據的傳輸，將其采集的數據上載到服務器中，或接收來自服務器的指令。CPU與GPRS模塊之間使用UART口進行數據傳輸。

1.2 RFID射頻模塊

采用13.56MHz的射頻模塊，此模塊含有ISO15693協議，可直接對其進行操作，和微控制器之間采用SPI的通信方式進行標簽信息的讀取、查詢。RFID數據讀取步驟如下所示：

（1）首先由通過STM32 控制器向閱讀器發送指令，閱讀器通過天線發送一定頻率的電波信號，用于驅動射頻卡電路，使射頻卡接收無線電波獲取能量，以驅動器內部電路運行，標簽獲取能量之后被激活。

（2）標簽獲得能量，根據天線載波獲取指令。

（3）閱讀器接收標簽發送的信號，將其信號解調，然后通過串口或其它通信方式接入 CPU內部實現數據交互。

1.3 GPS全球定位系統

GPS全球定位系統通過UART口和微控制器進行通信，GPS內部模塊實時發送關于位置的相關信息，微控制器通過解析關于GPRMC的幀數據獲得經度、緯度的值。由于百度地圖自身還有加密算法，所以計算出的經緯度的信息通過優化算法將位置信息映射到終端用戶的百度地圖上。

1.4傳感器模塊

溫濕度傳感器AM2302，它包括一個電容式感濕元件和一個高精度測溫元件，與微控制器相連，通過一個I/O口就可實現設備間的數據傳輸。

1.5實時時鐘模塊+FLASH模塊

實時時鐘采用RX8025T芯片，IIC通信方式和Flash 存儲器相配合使用，存儲在運輸期間的實時溫濕度信息及車輛行駛過程中發生的人員變動、貨物變動等信息，并可對其進行查詢。

1.6車載終端的軟件設計

基于硬件的C語言設計，包括底層函數和頂層函數。底層函數主要包括各個模塊的驅動程序比如GPS、GPRS通信、RFID的讀寫、液晶的驅動等；頂層函數主要是用戶程序，需要設計主要是：（1）（RFID）信息的錄入工作；（2）車載系統如何跟移動客戶端通信實現信息上傳、下載（GPRS）；（3）人機交互系統（UCGUI）的幾面設計。

2移動手機客戶端設計

安卓系統的設計，首先通過注冊并登陸上傳用戶信息到后臺數據庫進行保存與驗證。

所有的采集的數據最終要上傳到服務器進行保存。利用Socket通信通過從服務器下載數據，從而實現移動終端用戶獲取車輛實時動態信息，當獲取到溫、濕度數據時，判斷是否超過預設值，超過則在數據后方顯示報警標志。還需要設計通用數據傳輸協議。

3整體系統流程

終端上電之后進行系統初始化：包括GPRS、GPS、RFID、實時時鐘、Flash模塊等相關的初始化程序，主要是I/O口的相關設置；GPRS模塊的開機；實時時鐘的初始時間設定。

初始化之后進入主循環之中，GPS模塊信息通過串口中斷通知CPU進行處理；GPRS的信息在連接好服務器之后，等待接收查詢信息，且接收查詢信息通過串口接收中斷實現的；對于RFID射頻卡，每500ms進行一次卡掃描，通過發送尋卡命令，來確認當前是否刷卡。

實時時鐘和Flash模塊都是輔助功能，每每隔10分鐘采集完溫濕度數據，調用實時時鐘的時間獲取函數，將時間和溫度存入Flash模塊里面，同時還需要編寫讀取函數，讀取某一時間段范圍內的溫濕度值。

4結語

通過冷藏車載跟蹤系統可以彌補目前冷藏車設備技術落后的缺陷，并形成有效的信息系統，使整個的冷鏈運輸可控、使消費者可以實時動態的了解產品的信息，可以采取適時調整路線等措施，把損失降到最低。

參考文獻

[1] 郭斌，錢建平，張太紅等. 基于ZigBee 的果蔬冷鏈配送環境信息采集系統[J].農業工程學報，2011.

[2] 朱銀龍.基于 GPS/GPRS/RFID的車載監控系統設計與開發[J].機電控制及自動化，2014.endprint