北斗精確定位和5G傳輸技術在GSP溫濕度云監控系統研究中的應用

廣東工程職業技術學院人工智能學院 李南安

本文提出一種基于北斗精確定位和5G移動通信技術的GSP溫濕度云監控系統，通過高精度溫濕度傳感器和北斗定位系統獲取溫濕度信息和位置信息，并將所采集數據通過5G通信技術上傳到阿里IOT云平臺。在電腦或移動終端通過IE能夠實現監控。

隨著國民經濟的發展，國家對藥品安全日益重視，《藥品經營質量管理規范（GSP）認證管理辦法（試行）》（國藥管市〔2000〕527號，以下簡稱《辦法（試行）》）自2000年11月發布實施。2003年4月24日國家食品藥品監管局頒布了《藥品經營質量管理規范認證管理辦法》，強制推行GSP認證；《藥品經營質量管理規范》（Good SupplyPractice，GSP）（2016年6月修正）于2016年7月20日實施，它是藥品經營管理和質量控制的基本準則，是國家強化對藥品流通監督管理的有力措施之一，它的實施對于國內藥品經營企業和藥品生產企業（銷售藥品以及藥品流通過程中其他涉及藥品儲存、運輸的行為）以及第三方藥品現代物流企業健康發展、藥品質量的保證起到了重要作用。根據GSP認證的要求，在儲存藥品的倉庫中和運輸冷藏、冷凍藥品的設備中配備溫濕度自動監測系統（以下簡稱系統）。系統應當對藥品儲存過程的溫濕度狀況和冷藏、冷凍藥品運輸過程的溫度狀況進行實時自動監測和記錄，有效防范儲存運輸過程中可能發生的影響藥品質量安全的風險，確保藥品質量安全。因此，溫濕度記錄和運輸過程的軌跡記錄成為必須，溫濕度監控系統具有廣闊的市場前景。

1 系統設計

基于北斗精確定位和5G移動通信技術的GSP溫濕度云監控系統研究采用高精度溫度傳感器，滿足GSP認證要求；北斗衛星導航系統是由我國自主研制并獨立運行的全球衛星導航定位系統，具有實時導航、快速定位、精確授時、位置報告和短報文通信服務五大功能，北斗三號系統2020年建網完成，面向全球提供服務。北斗精確定位能夠滿足對應冷凍藥品運輸過程的軌跡記錄；5G是4G的延伸，是第五代移動通信標準，也稱第五代移動通信術，其具有高速率、低時延、大容量等特征，中國移動、中國聯通、中國電信2020年已經開始商用。采用5G移動數據通信技術更能保準數據的可靠性和及時性；所有數據本地備份，同時根據要求通過5G移動數據通信技術上傳到IOT云平臺，在云平臺進行數據處理和匯總；使用者可以通過手機或者電腦對設備進行設置，查看數據記錄并生成報表。整個系統框圖如圖1所示。

圖1 系統框圖

1.1 溫濕度及定位信息采集器

采集器采用NXP公司推出的基于ARM Cortex-M3內核的微控制器LPC1768，該處理器用于處理要求高度集成和低功耗的嵌入式應用。操作頻率可達100MHz,具有3級流水線和哈佛結構；具有高達512KB的flash存儲器、64KB的數據存儲器、以太網MAC、USB主機/從機/OTG接口4個UART、2個SSP控制器、SPI接口、3個IIC接口、2輸入和2輸出的IIS接口、8 通道的12位ADC、10位DAC、多達70個的通用IO管腳。溫濕度傳感器采用瑞士盛思瑞公司的高精度溫濕度傳感器SHT15，完全滿足新版的GSP標準。位置信息由5G-DTU中的北斗定位獲取，整個采集器硬件框圖如圖2所示。

圖2 采集器硬件系統框圖

1.2 數字溫濕度傳感器SHT15

SHT15屬于Sensirion溫濕度傳感器家族，用專利的CMOSens?技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。該產品具有品質卓越、響應迅速、抗干擾能力強、性價比高等優點。其相對濕度工作范圍（濕度0～100%），濕度最大誤差：±2%RH；溫度工作范圍溫度（-40～+125°C (-40～+257°F)），溫度最大誤差：±0.3°C。

1.3 5G-DTU

AR7088H ROUTER是基于2G/3G/4G/5G、WIFI、虛擬專網等技術開發的無線路由器。該產品采用高性能的工業級32位通信處理器和工業級無線模塊，以嵌入式實時操作系統為軟件支撐平臺，同時支持1個以太網WAN（可配置為LAN口）、2個以太網LAN、1個RS232/RS485接口和1個WIFI接口，能滿足工業現場通信的需求。AR7088H ROUTER全面支持中國移動、中國聯通、中國電信三大運營商的2G（GPRS/CDMA）、3G（WCDMA/HUUPA/HSPA+/CDMA 2000 1x EVDO）、4G（TDD-LTE/FDDLTE）、5G網絡網絡。內部集成了北斗精確定位系統，滿足系統要求。

1.4 IOT云平臺

各IoT平臺功能有了極大的豐富和優化，行業頭部玩家也逐漸浮出水面，目前市場的排名如下：阿里、小米、京東、百度、涂鴉，這幾家以開放的生態接入了千萬甚至億級設備，傳統設備廠家如美的、海爾也在積極搭建自己的物聯網平臺，物聯網已然步入爆發的軌道。為了便于以后的商業化發展需要，本系統采用阿里IOT云平臺，提供全托管的實例服務，無需自建物聯網的基礎設施即可便捷地接入和管理設備，具有低成本、高可靠、高性能、易運維的優勢，強大的數據處理能力可以更好地對設備數據進行分析和可視化展示，實時的安全威脅檢測可以保證每個實例都是安全可靠的。

2 展望

本系統完成溫濕度和位置信息的采集，能夠保存到本地U盤設備，并通過5G網絡將數據上傳到阿里IOT云平臺，如圖3所示。在以后研究進一步完善在云平臺進行數據處理和匯總；使用者可以通過手機或者電腦對設備進行設置，實現查看數據記錄并生成報表這些功能。

圖3 云監控系統界面