面向冷鏈物流品質感知的車載監控系統的研究

李瑞賢 趙青 趙中堂

[摘 要]本文針對貨物頻繁流通中的食品安全問題進行了研究，提出通過控制冷鏈物流的車載監控系統解決貨物流通中的食品安全問題。冷鏈物流監控系統不僅要實現車載監控系統的GPS 定位、數據傳輸功能、溫度監測功能、車輛軌跡和核對、車載設備數據管理功能及導航。

[關鍵詞]食品安全;冷鏈物流;實時監控;導航

[中圖分類號]TQ914 [文獻標識碼]A

1 引言

在經濟日益發展的今天，人們的生活水平不斷提高，人們已經不在局限當季和當地的食物，因此，食物的運輸和儲存就顯得非常必要。同時，在各種食物的運輸中，必須保持食物不會腐壞和保持新鮮，尤其像我國這樣的消費大國，因此，研究冷鏈物流運輸環境信息采集和處理方法，同時開發監遠程監控系統，對保障長時間和遠途運輸過程中食物質量具有重要意義。

在經濟和科技十分發達的今天，雖然冷鏈物流服務行業在當今社會中日益發展，但是，目前的發展還沒有統一標準和規模，基本上還是處于散亂無章、服務單一的階段，能夠形成一定規模的只有榮慶、安得物流兩個企業。因此，總結冷鏈物流發展趨勢可以看出，國內冷鏈物流有以下幾個特點：

（1）技術落后和基礎裝備差;

（2）市場化程度低，缺乏產業扶持，供應鏈不完善;

（3）信息化和自動化程度低，嚴重缺乏專業人才，研究及應用技術不先進。

2 研究內容及特點

冷鏈物流監控系統不僅要實現車載監控系統的GPS 定位、無線數據通信、RFID 射頻識別等基礎功能，還要對冷鏈物流過程中的車輛本身進行實時監督與控制，除了通過GPS定位對冷鏈物流所行走的路徑進行實時監控之外，還要對冷鏈物流中車輛隨車人員狀況信息、車輛的運輸功能狀況及信息、運輸物品的信息和環境信息等都要有足夠的監控。同時配合冷鏈物流總的監控中心系統，完成GPS定位的地理位置及車輛運行軌跡的導航功能、車載物品的環境信息（溫度、濕度、光照、空氣等）數據的傳送功能、環境信息的實時監測控制功能。

3 研究思路和方法

3.1 硬件電路部分

通過嵌入式方式設計主控系統，其他功能應用模塊化設計，包括GPS定位模塊、網絡通信終端（GPRS）模塊、無線射頻識別（RFID）模塊、LCD顯示模塊、SD 卡存儲模塊和內存擴展等，然后通過相應的模塊接口，集成所有模塊完成整體硬件系統的設計。

（1）嵌入式主控系統：基于ARM具有功耗低、成本低、性能高的特點，車載終端主控系統準備采用ARM處理器，電源模塊采用STM32標準電路設計，發熱小、噪聲小、抗干擾能力強;時鐘電路采用Pierce結構的RC振蕩電路作為系統時鐘電路設計，具有低功耗、低成本、穩定性高和精確度高的特點;采用JTAG協議進行在線編程。

（2）GPS模塊：選擇合適的車載監控系統GPS模塊接收芯片，要求芯片尺寸小，能夠在偏遠山區信號比較弱的地方接受到信號，脈沖時間精度能夠達到15ns，完整地接收GPS定位運行軌跡信號。

（3）GPRS網絡通信終端：通過嵌入式的主控系統控制GPRS模塊，利用GPRS的數據收集、合并和預處理工作業務，來控制數據的收發與處理。

（4）RFID射頻識別：選擇合適的IC卡，要求符合ISO/IEC14443標準，實現讀取距離5-10cm。

（5）LCD顯示模塊：顯示模塊利用ILI9341或者ILI9320控制器，基于它們的圖像存儲器系統接口來顯示圖像;基于電阻屏具有簡單的控制系統，低成本，適應惡劣環境的能力，采用電阻屏作為顯示和觸摸屏模塊;通過SPI接口與STM32通信，完成觸摸屏控制器的觸電電壓的測量。

（6）其他功能組件：基于SD卡容量非常高，較快的數據傳輸速率，可以靈活應用，外部存儲采用SD卡;擴展 FLASH采用合適的芯片類型實現擴展功能。

3.2 軟件設計

（1）系統軟件開發：基于Keil u Vision4，采用C語言編寫;軟件設計利用KEIL-ARM工具，實現GPS定位信息的接收、SD卡的存儲、LCD的顯示、GPRS網絡通信終端的數據收發、RFID無線射頻識別、GUI界面操作和 u-C/OSⅡ操作系統的編寫，整體程序運行流程圖如圖1所示。

（2）應用軟件設計：

應用軟件的設計主要包括以下幾個方面：

GPS定位模塊軟件設計;GPRS網絡通信組建的軟件設計;RFID無線射頻識別模塊的軟件設計;FLASH擴展和SD卡擴展的軟件設計;TFT-LCD顯示及輸入設計;u C/OS-Ⅱ系統移植。

4 系統的創新與特色

（1）對冷鏈車載物品的環境信息（包括溫度、濕度、光照、空氣等）進行采集和監控處理，同時監控車輛有沒有偏離既定的路線。

（2）通過網絡通信終端（GPRS）的無線與網絡結合，進行數據的端到端的無線與有限的結合傳輸，將實時的環境信息通過傳輸和控制兩個方面發送至監控中心的服務器上，由監控中心對信息進行統一處理。

（3）通過各種公用信息平臺，提供運輸過程的所有信息數據（包括運輸時間節點、運輸環境、運輸質量等）的查詢及驗證服務。

（4）在冷鏈物流的運輸工具上實現一個小型的自動控制系統，實時對車載的環境進行自動化控制，依據單片機和各種傳感器實現這個小型自動控制系統。

[參考文獻]

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