基于微信小程序的冷鏈物流監控管理系統設計

邵海龍，陳麗萍，董毓淇

（武夷學院 機電工程學院，福建 武夷山 354300）

0 引言

冷鏈物流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[1]。隨著人民生活水平的提高，冷鏈產品的市場需求迅速增長，營商環境不斷改善，推動冷鏈物流快速發展。隨著社會經濟的不斷發展，人們對優質的生活用品、市場主體對優質的物流服務的需求日益增加[2-3]，但我國冷鏈物流技術還處于原始低級階段，難以滿足當下冷鏈物流的發展。

1 總體設計

該冷鏈物流監控管理系統由多記錄終端、第三方平臺（微信小程序）以及相關軟件平臺組成。終端節點以單片機STM32F103C8T6作為主控，利用DTH11溫濕度傳感器采集冷鏈車內實時溫濕度數據，GPS定位模塊完成冷鏈車的時時位置定位，然后利用無線通訊模塊ESP8266將相關數據傳輸至云平臺，云平臺接收數據，實時上報至手機微信小程序。該系統可以完成：

（1）在線監控：隨時利用云端或者手機微信小程序查看當前冷鏈車廂內的溫濕度數值、冷鏈車的當前位置以及查看設備的運行狀況；

（2）歷史記錄查詢：可查詢3個月以內任何一天的冷鏈車的相關數據記錄；

（3）平臺報警：當設備斷電或超限，平臺會第一時間進行聲光報警，還可給監管人員發送遠程短信、振鈴報警；若冷鏈車輛進入隧道等造成信號中斷，設備會自動存儲，通信恢復后自動續傳；

（4）云端調節：若監控到冷鏈環境溫濕度過低或者過高，則可通過云端進行溫濕度調節，使車內溫濕度恢復到正常水平。

基于微信小程序的冷鏈物流監控管理系統的應用，可以監督物流企業的流程規范，確保冷凍食品在運輸途中符合溫濕度規范要求，避免出現因溫度上升導致食品變質的情況，以保證食品的安全。冷鏈物流企業可隨時隨地登錄冷鏈物流監控云平臺，實現對整個冷鏈運輸環節進行全程溫度與位置監控，保證冷藏運輸過程中的溫度受控，從而提高企業的溫度控制能力和可信度。系統總體設計框圖如圖1所示。

圖1 系統總體設計框圖

2 系統冷鏈車監控節點硬件電路設計

基于微信小程序的冷鏈物流監控管理系統硬件部分根據冷鏈車的實際情況進行設計。主要包括STM32F103C8T6主控電路、電源電路、SD卡存儲本地數據電路、溫濕度檢測電路、GPS定位電路以及信號無線傳輸電路。

系統進行數據采集時，溫濕度傳感器通過單總線雙向串行的方法采集數據，GPS模組采集經緯度數據，在采集結束后，由ESP8266 無線網絡設備接收數據，然后由ESP8266WiFi 模塊將消息推送到移動物聯網云平臺OneNET，并在云數據庫中存儲數據，最終實現了從服務器端到Web端的數據傳輸，并能實時地顯示和更新數據，實現對用戶的遠程訪問。系統下位機硬件框圖如圖2所示。

圖2 下位機硬件設計框圖

3 軟件設計

3.1 主程序設計

系統開始工作時，首先進行系統初始化，使各個模塊進入工作狀態。主程序的初始化主要包含了五個模塊的初始化工作，分別是MCU 初始化、串口初始化、WIFI 模塊初始化、定時器初始化、模數轉換初始化。當每次初始化都完成后就進入循環。單片機控制傳感器采集冷鏈車內部的環境參數以及冷鏈車的位置等數據，將所采集到的數據在小程序上進行實時顯示。若采集的數據超過設定的閾值時，則進行反饋調節至設定范圍，保證冷藏運輸過程中的溫度受控，以保證物品的安全。主程序流程圖如圖3所示。

圖3 主程序流程圖

3.2 微信小程序設計

微信小程序系統主要是由界面前端和后臺數據交互組成。

（1）界面前端。界面前端主要是顯示小程序的各個控制頁面，讓用戶能夠直觀、方便地使用小程序。小程序頁面分為視圖層、邏輯層以及頁面配置文件[4]。

界面前端主要模塊有：實時監控模塊、設備詳情模塊、歷史數據模塊等，小程序界面設計框圖如圖4所示。

圖4 微信小程序界面設計框圖

（2）后臺數據。后臺數據的主要作用是進行數據交互和處理，并與界面前端進行良好的數據交互。后臺主要功能模塊有：數據存儲、數據處理與計算、提供數據等[5]。程序的數據源主要由API調用或者自動存儲提供。

所有數據服務，例如，數據包解析、數據庫檢索、排序和計算等，都在服務器端完成，微信小程序僅訪問我們定義的這些接口[6]。微信小程序中用于數據訪問的流程圖如圖5所示。

圖5 數據訪問流程圖

4 系統調試

4.1 溫濕度模塊調試

將溫濕度模塊通過CH340模塊USB轉TTL連接電腦，進入安信可串口調試工具查看是否可以傳送數據。

打開熱點，打開串口，溫濕度傳感器檢測到當前所處環境的溫度和濕度，安信可串口調試工具接收到數據后顯示，如圖6所示，數據傳送準確，模塊正常。

4.2 GPS模塊調試

將GPS模塊通過CH340模塊USB轉TTL連接電腦，進入GNSS工具進行GPS調試。打開串口，配置好交互命令后，文本窗口出現數據，如圖7所示。其中，$GPGGA和$GPRMC均存在經緯度等信息，但$GPGGA是GPS定位信息，而$GPRMC是推薦定位信息，所以用GPRMC會比較準確。

圖7 GPS調試文本窗口

點擊信息窗口出現當前時間經緯度等信息，如圖8所示。由圖8可知，當前經度為118°11.25589'E，當前緯度為26°10.66045'N。

圖8 GPS調試信息窗口

通過百度地圖坐標拾取工具，輸入當前經緯度，通過坐標反查定位到當前位置，如圖9所示。圖9右側顯示當前所處位置，如圖10所示，當前位置為福建省三明市尤溪縣，位置準確無誤，模塊正常。

圖9 GPS定位顯示

圖10 GPS定位詳情

4.3 云平臺數據傳送調試

打開設備電源，打開熱點，設備連接到熱點后上傳數據，OneNET平臺顯示，數據如圖11所示。由圖11可知，當前室內溫度為14.1°，濕度為50.2°，當前經度118.11252，緯度26.106699，數據精度校準，上傳正常，通信無誤。

圖11 云平臺調試數據

4.4 小程序調試

打開設備stm32_Cold_chain_car-1 和熱點。掃碼進入微信小程序，進入首頁，首頁顯示如圖12 所示。點擊設備列表，進入設備列表頁面，如圖13 所示，可知當前共有3 個設備，分別為stm32_Cold_chain_car-1、stm32_Cold_chain_car-2、stm32_Cold_chain_car-3。其中，設備1 的狀態為在線，設備2和設備3均為離線狀態，實時監控模塊正常。

圖12 微信小程序首頁

圖13 微信小程序設備列表界面

點擊設備stm32_Cold_chain_car-1，進入設備詳情界面，如圖14所示。可知當前室內溫度為30.8℃，濕度為64.9℃，經度為118.112512，緯度為26.106838，且經緯度在地圖上顯示位置，即為紅色標注點。通過地圖縮放可得，目前位置為福建省三明市尤溪縣，位置顯示正確無誤，設備詳情模塊正常。

點擊圖14中“查詢設備歷史數據”，進入歷史數據模塊，如圖15所示。根據微信小程序獲取的當前時間往前10個最新數據，可知當前時間為2022年04月28日14點19分，時間顯示準確無誤，歷史數據模塊正常。

圖15 微信小程序歷史數據界面

5 結語

基于微信小程序的冷鏈物流監控管理系統通過軟硬件調試，結果表明設計的系統能夠實現冷鏈車環境的智能檢測，進而及時改善冷鏈車環境，滿足冷鏈產品安全的要求。本項目采用微信小程序實現，更加便捷。對比傳統檢測方法，本系統設計能更安全、更便捷、更迅速地實現檢測。