CN100488205C - 基于gprs的多温区冷藏车实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于温度监测技术领域，具体为一种基于GPRS多温区冷藏车实时监测装置。该装置包括设于冷藏车各个温区的现场测量控制点和设于驾驶室中的嵌入控制平台，冷藏车分为常温区，冷藏区和冷冻区；设于各个温区的测量控制点包括温度传感器，环境温控设备和微控制器；嵌入式控制平台由控制主板分别与触摸屏、CF卡读取装置、GPRS通信模块、USB接口等到连接组成，通信网络采用RS485网络。装置通过GPRS模块与物流管理中心进行通信。本装置可实现现场环境温度的监测和制冷设备的控制，以保证现场环境温度达到冷藏要求，同时再通过GPRS发送到物流管理中心，实现运输过程的实时监控制。本发明高效、可靠、操作方便，实现了冷链控制中的运输过程的实时检测和控制。

Description

基于GPRS的多温区冷藏车实时监测装置

技术领域

本发明属于温度监测技术领域，具体涉及一种用于食品冷藏运输过程的实时温度监测装置。

背景技术

实现冷链系统中车载和陆用温度实时监测、控制和记录设备的研发，实现在驾驶室内对车厢内温度进行显示、调控和记录，实现控制中心对不同车辆不同温区温度的适时监测与控制，是目前冷链控制中的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于食品运输过程中的实时温度监测装置，解决冷链控制中的运输过程的实时监测和控制难题。

本发明提供的用于食品运输过程中的实时温度监测装置，是基于GPRS的冷藏车多温区实时监测装置，包括设于冷藏车各个温区的现场测量控制点和设于驾驶室中的嵌入式控制平台，以及两者之间的通信网络，见图1和图2所示。其中，

冷藏车分为常温区、冷藏区和冷冻区三个区域，设于各个温区的现场测量控制点，包括温度传感器、环境温度控制设备、微控制器以及与温度传感器和各设备之间的电信号连接线，微控制器接收温度传感器送来的温度信号，并控制环境温度控制设备的工作；

所述的嵌入式控制平台，由基于EP9315的控制板分别与触摸屏、CF卡读取装置、GPRS通讯模块、USB接口、以太网接口、SDRAM、FLASH、语音报警装置和液晶显示屏连接组成；

所述的通信网络是RS485网络，并自定义网络通信协议。

本发明中，安装在驾驶室中的嵌入式控制平台通过GPRS通信模块与物流管理中心建立通信联系，接收来自物流管理中心的数据，并将现场实时数据发送到物流管理中心，便于系统对整个运输过程进行实时监控，并根据其货物所要求的储藏温度区域对冷藏区进行温度调节，从而实现监控多温区冷藏车的运输整个过程的三个温区的实时温度。多温区冷藏车设计了可精确控温的人工环境系统，使所有货物能存放的更久、更安全。专门设计了一个通信网络系统RS485总线网络，所有控制指令和数据通过RS485总线网络可安全可靠地传送到现场MCU，并提供语音控制功能，为驾驶人员提供了一个最人性化的控制平台。在多温区冷藏车的每个温区都设计独立的监测监控点，通过独立的微处理器现场处理温度测量值，并且对制冷设备进行控制，完成温区的精确控温。

附图说明

图1为本发明的组成模块示意图。

图2为本发明的硬件设计示意图。

图3为本发明的功能示意图。

图4为本发明的软件流程图。

图5为图4中解析数据并显示在屏幕上的流程图。

具体实施方式

以下结合附图及实例对本发明作进一步描述。

基于GPRS的多温区冷藏车实时监测装置(如图1)，包括设置在冷藏车各个温区的现场测量控制点和设置在驾驶室中的嵌入式控制平台以及两者之间的通信网络。其现场监控点，包括温度传感器、环境温度控制设备、微控制器以及温度传感器和设备之间的电信号连接；嵌入式控制平台包括基于EP9315的控制板、触摸屏装置、CF卡读取装置、GPRS通讯模块、USB接口、以太网接口、SDRAM、FLASH、语音报警装置和液晶显示屏等；通过RS485总线组成其通信网络，其硬件设计如图2所示。

首先，基于PC机的物流管理中心可以调度车辆，进行冷藏货物的装车处理，一旦装车完毕，物流管理中心会通过Internet发出出货指令，其记录了车辆号、温区号、货物编号、温度上限和温度下限。每一辆冷藏车的驾驶室都安装了带有GPRS模块的嵌入式控制平台，所有的车辆都会收到该信息，但只有对应的车辆(即指定车辆号的车辆)会将该条信息写入自己的嵌入式控制平台，并同时与下端的现场检测控制点通讯，实现采集多温区的现场实时温度。

嵌入式控制平台可以同时监测监控多个现场监控点，与现场监控点之间的通信是通过RS485总线组成网络结构，其现场温度测量值和控制平台的控制命令都是通过RS485总线进行传送，通过设计的通讯格式实现了可靠、准确的数据传输和解析。

每辆冷藏车分为常温区、冷藏区和冷冻区三个区域，本发明对于每一个温区建立各自独立的监控点，使用TI公司的MSP430F149作为现场监控点的微处理器，微处理器通过I/O通道连接温度传感器测量现场温度，通过继电开关控制制冷设备进行温度调节。一方面，现场可以实时检测其环境温度，并现场处理并保存，同时还通过RS485总线传输至嵌入式控制平台进行长期保存(保存历史数据)，并由嵌入式控制平台通过GPRS将实时测量数据发送至物流管理中心，提供系统对整个运输过程的进行实时监控。另一方面，如果温度超过了区域的控制值，嵌入式控制平台会立刻报警，并形成控制命令通过RS485总线发送至现场微处理器，下端的三个温区的微处理器同时收到控制命令并解析，只有解析出的区域号是本区域号的微处理器才会具体地执行本条命令，对制冷设备进行控制处理。

另外，嵌入式控制平台还包括触摸屏模块、USB接口、以太网接口、CF读卡器模块、SDRAM、FLASH，并且提供语音控制功能，为驾驶人员提供了一个最人性化的控制平台。

本发明装置采用的主要技术如下：

1、嵌入式技术

对于驾驶室的控制平台的设计，是基于嵌入式技术进行的。嵌入式的优点是可处理大量采集信号，主控制器采用Cirrus Logic公司EP9315处理器，EP9315是一个高度集成的基于ARM920T内核的SOC处理器，具有独立的16Kbyte Data Cache(数据缓存)和16KbyteInstrustion Cache(指令缓存)，可支持多种嵌入式操作系统如Linux、Windows CE的MMU(存储管理单元)，主频率200MHz，总线速度可达100MHz。内部都有的MaverickCrunch系统控制协处理器增加了浮点、整数和信号处理指令和优化的数字音频压缩算法。ARM920T微处理器以单独的16K字节、64路结合组(set-associative)指令以及数据高速缓存为核心。MaverickCrunch^TM协处理器更进一步增强了其性能。EP9315微处理器erickCrunch引擎是一种先进的混合模式数学协处理器，可大大提高ARM内核的单/双精度整数及浮点处理能力。当对数字音频和视频格式进行编码、通过以太网处理数据、或执行其它运算密集型计算和数据处理功能时，该引擎可为EP9315提供必需的速度和性能。采用2片32M的三星K4S511632C COMS SDRAM作为系统RAM，共计64M的RAM空间可以负担嵌入式操作系统、移动计算、数据融合和动态图形处理等相关数据处理事务；采用2片16M的Intel28F128J3FLASH，作为系统的主要存储，用于存放l inux操作系统、基本驱动程序、QT应用程序、移动数据库表单结构、数据融合处理的部分中间表单；CF卡作为移动存储设备，用于存放较大的数据库文件以及字库等。

2、GPRS技术

采用WAVECOM Q2403模块作为GPRS模块，

GPRS(General Packet Radio Service)——通用无线分组业务，是在GSM网络的基础上发展起来的承载业务，其基于现有的GSM网络来实现，同时引入了一些新模块：GPRS网关支持节点GGSN(Gateway GPRS Support Node)、GPRS服务支持节点SGSN(ServingGateway Support Node)、点对多点服务中心(Point-To-Multipoint Service Center，PTM-SC)、边界网关(Boarder Gateway，BG)、改进基站子系统BSS等。GPRS网络通过Gi参考点接入外部数据网络，一般采用IP协议和基于PPP协议的连接方式。基于IP协议连接时，GGSN需要支持IP协议，并作为路由器实现网络之间的连接；基于PPP协议连接时，GGSN除了需要支持IP协议外，还需要支持PPP协议和其它基于NCP的应用协议，GGSN终结到MMS的PPP连接或将PPP帧传送到PDN，PPP帧可通过L2TP隧道进行封装。

3、现场数据处理技术

现场处理模块主要以MSP430F149单片机为核心处理器，既是数据处理单元，又是控制处理单元，内部自带的FLASH单元主要用于存放系统代码和控制算法，在硬件设计上采用SPI电路外扩两片ATMEL的Data Flash芯片(AT45DB021)用于大数据量的存储。由传感器采集来的数据的准确度是整个系统正常运作和实现自动调节的关键所在，一方面，在硬件上采取温度器线性化处理，另一方面，在软件上进一步对温度器进行温度标定以提高温度测量的精度。

标定方法如下：将温度传感器置于标准参考温度下，记录在此标准参考温度下单片机采集的传感器的输入信号值(这里的标准参考温度指的是已知的高精度温度场，标定之后传感器能达到的最终精度与该标准温度的精度有很大的关系)，按从小到大的顺序测量出一组被测量值与标准温度值的对应关系，得到某一测量参数的一组不等间距的己知数据，据此求出处于己知数据之外的对应数据。常用的非线性校正方法有线性插值、多项式插值、查表法等。运用n次多项式或n个线性插值对非线性进行逼近，可以保证在n+1个节点校正误差为零，即逼近曲线恰好经过这些节点。但是由于这些数据是实验数据，含有随机误差，则这些校正方程并不能反映实际的函数关系，即使能够实现，往往次数太高，使用起来不方便。同时由于使用查表法或分段线性插值，编程实现非常繁锁，所以在系统中使用了最小二乘法拟合进行数值逼近，使逼近模型比较符合实际关系，在形式上也尽可能的简单。因为温度传感器的输出信号与绝对温度成正比例，再经过硬件上的线性化处理，基本上输出信号与温度成正比，所以可确定最小二乘法所需的形式为直线形式。

本发明中，软件的流程见图4和图5所示。

Claims (4)

1、一种基于GPRS的多温区冷藏车实时监测装置，包括设置在冷藏车各个温区的现场测量控制点和设置在驾驶室中的嵌入式控制平台以及两者之间的通信网络模块，冷藏车分为常温区、冷藏区和冷冻区三个温区，其特征在于所述设置于各个温区的现场测量控制点，包括温度传感器、环境温度控制设备、微控制器以及与传感器和设备之间的电信号连接线；微控制器接收温度传感器送来的温度信号，并控制环境温度控制设备的工作；所述的嵌入式控制平台由基于EP9315的控制板分别与触摸屏、CF卡读取装置、GPRS通讯模块、USB接口、以太网接口、SDRAM、FLASH、语音报警装置和液晶显示屏连接组成；所述的通信网络采用RS485网络，并自定义网络通信协议；所述嵌入式控制平台通过GPRS与物流管理中心建立通信联系，接收来自物流管理中心的数据，并将现场实时数据发送至物流管理中心，便于系统对整个运输过程进行实时监控。

2、根据权利要求1所述的基于GPRS的多温区冷藏车实时监测装置，其特征在于所述SDRAM采用2片32M的三星K4S511632C COMS作为系统的RAM，用于存储嵌入式操作系统、移动计算、数据融合和动态图形处理相关数据，所述FLASH采用2片16M的Intel 28F128J3作为系统的主要存储，用于存放Linux操作系统、基本驱动程序、QT应用程序、移动数据库表单结构、数据融合处理的部分中间表单。

3、根据权利要求1所述的基于GPRS的多温区冷藏车实时监测装置，其特征在于GPRS通信网络模块采用WAVECOM Q2403模块，其中包括GPRS服务支持节点SGSN、点对多点服务中心、边界网关、改进基站子系统BSS；GPRS网络通过Gi参考点接入外部数据网络，采用IP协议和基于PPP协议的连接方式；基于IP协议连接时，GGSN支持IP协议，并作为路由器实现网络之间的连接；基于PPP协议连接时，GGSN除了支持IP协议外，还支持PPP协议和其它基于NCP的应用协议，GGSN终结到MMS的PPP连接或将PPP帧传送到PDN，PPP帧通过L2TP隧道进行封装。

4、根据权利要求1所述的基于GPRS的多温区冷藏车实时监测装置，其特征在于所述温度传感器进行了线性化处理，并进行了温定标定。

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