CN102818592A - 冷链设备温湿度监控系统及通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明的冷链设备温湿度监控系统，包括温湿度采集器、无线信号接收器、监控PC机和移动终端，温湿度采集器与无线信号接收器通过无线ISM网络进行通讯，无线信号接收器与监控PC机通过RS232接口相连接；监控PC机通过RS232接口还连接有GSM报警器，GSM报警器可通过GSM网络向移动终端发送报警信息。通讯方法包括：a.温湿度采集；b.温湿度暂存、转发；d.温湿度信息的检测；e.发送信息至GSM报警器；f.发送信息至移动终端。本发明的系统和方法，有效地实现了对冷链系统温湿度信息的采集、存储和判断，当温湿度超过规定值时，可产生声光报警和发送短信，以便工作人员对报警情况作出处理，最大限度地维护了冷链产品的安全。防止药品、疫苗发生变质，确保药品、疫苗质量。

Description

冷链设备温湿度监控系统及通讯方法

技术领域

本发明涉及一种冷链设备温湿度监控系统及通讯方法，更具体的说，尤其涉及一种集温湿度采集、报警判断和短信提醒于一体的冷链设备温湿度监控系统及通讯方法。 

背景技术

冷链（cold chain）是指易腐食品从产地收购或捕捞之后，在产品加工、贮藏、运输、分销和零售、直到消费者手中，其各个环节始终处于产品所必需的低温环境下，以保证食品质量安全，减少损耗，防止污染的特殊供应链系统。 

    温度是冷链系统中的一个非常重要的参数，尤其是对于药品、疫苗的生产、运输和保存来说，只有确保其处于合理的温度范围之内，才能确保其质量。如果可对药品、疫苗的全过程监控数据进行记录，并有连续的温度信息，以便对其所处的环境温度是否超标作出合理估计，减少现有估计、推测不准确造成的不必要的损失，防止药品、疫苗发生变质，确保药品、疫苗质量。就目前对冷链系统的检测来说，还没有一套完善的监控系统。 

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种集温湿度采集、报警判断和短信提醒于一体的冷链设备温湿度监控系统及通讯方法。 

本发明的冷链设备温湿度监控系统，其特别之处在于：包括对冷藏设备进行信息采集的温湿度采集器、用于集中采集温湿度数据的无线信号接收器、实现数据信息保存和处理的监控PC机以及接收报警信息的移动终端，所述温湿度采集器与无线信号接收器通过无线ISM网络进行通讯，无线信号接收器与监控PC机通过RS232接口相连接；所述监控PC机通过RS232接口还连接有GSM报警器，GSM报警器可通过GSM网络向移动终端发送报警信息。 

冷藏设备可以为任何一种形式的具有低温保存功能的装置；温湿度采集器可实现温度、湿度信号的采集，并将采集的信息通过无线网络发送至无线信号接收器中。无线信号接收器可对区域范围内的多个温湿度采集器进行信息采集，并将采集的信息上传至监控PC机；监控PC机对接收的数据信息进行存储，并对温湿度是否处于规定的范围内作出判断，如果超出规定值，则向GSM报警器发出报警信息，GSM报警器将有关信息发送至移动终端，通知相应人员。整个监控系统，不仅有效地实现了温湿度信息的采集、无线传输、长期保存，而且还可通过GSM网络产生产生报警信号。 

本发明的冷链设备温湿度监控系统，所述冷藏设备为冰箱、冰柜或冷藏室；所述ISM网络为443MHz无线网络，所述监控PC机还连接有声光报警设备和打印设备。443MHz无线ISM网络为免费波段，不产生通讯费；通过声光报警设备可产生明显的警示信号。 

本发明的冷链设备温湿度监控系统，所述温湿度采集器包括微控制器、时钟电路和电源模块；微控制器的输入端口连接有多路温度采集电路、多路湿度采集电路和地址编码电路，多路温度采集电路、多路湿度采集电路分别与温度传感器、湿度传感器相连接；微控制器还连接有实现数据收发的无线信号收发模块。地址编码电路对温湿度采集器进行编码，以便对不同的温湿度采集器进行区分；温度传感器、湿度传感器置于冷藏设备的内部，以便实现温湿度检测。温湿度采集器通过无线信号收发模块实现与无线信号接收器的通讯。 

本发明的冷链设备温湿度监控系统，还包括强制复位电路和工作状态指示电路，工作状态指示电路由发光二极管组成，强制复位电路由7555芯片组成的定时芯片，7555芯片的输出端与微控制器的复位端口相连接；所述地址编码电路由6位拨码开关组成。要想实现温湿度采集器与无线信号接收器的实时通讯，仅仅依靠芯片的看门狗电路是不够的；通过设置强制复位电路，可定时唤起温湿度采集器处于工作状态。采用6位拨码开关，可对温湿度采集器进行0～63的数字编码。 

本发明的冷链设备温湿度监控系统，还包括用于对温湿度采集器的电源检测的电源检测电路，该电源检测电路由芯片LM385组成。设置电源检测电路，当温湿度采集器的电源能量不足时，可及时对使用人员进行提醒。 

本发明的冷链设备温湿度监控系统，所述无线信号接收器包括微控制器、时钟电路、电源模块、按键模块和数据存储器，按键模块、数据存储器均与微控制器相连接；所述微控制器还连接有实现与温湿度采集器通讯的无线信号收发模块、与监控PC机通讯的RS232通讯模块，微控制器通过快速光耦合电路和锁存刷新电路连接有数码管显示电路。 

微控制器实现数据采集、处理和控制输出的作用，按键模块用于实现参数设定；数据存储器实现对接收数据的暂存。无线信号接收器通过无线信号收发模块实现与温湿度采集器的通讯，通过RS232通讯模块实现与监控PC机的通讯；数码管显示电路可实时地显示采集到的冷藏设备上的温湿度信息，锁存刷新电路实现数码管显示电路数据的锁存和刷新。 

本发明的冷链设备温湿度监控系统，所述微控制器还连接有工作状态指示电路和继电器输出电路，继电器输出电路由固态继电器和与继电器线圈相串联的三极管组成；所述数据存储器、RS232通讯模块分别由芯片24C512、MAX232芯片组成，快速光耦合电路和锁存刷新电路均由两个高速光耦合器6N137芯片组成。继电器输出电路可与相应设备上的制冷管路相连接，以便调节制冷设备中的温度。 

本发明的冷链设备温湿度监控系统的通讯方法，其特别之处在于，包括以下步骤：a.温湿度采集，温湿度采集器将采集的冷藏设备中的温度、湿度信号通过无线信号收发模块进行发送；b.温湿度暂存、转发，无线信号接收器通过无线信号收发模块接收由温湿度采集器发送的温湿度信号，首先将其暂存到数据存储器中，然后通过RS232通讯模块将其上传至监控PC机；c. 温湿度信息的存储，监控PC机将接收到的、由无线信号接收器发送的温湿度信息进行存储，并生成相应的数据格式，以备查询之用；d. 温湿度信息的检测，监控PC机每接收到一个温湿度采集器的信息，就会对温度、湿度信息分别进行判断，判断其是否超出了规定的上限值和下限值，如果没有超出，则不作处理；如果超出了规定的上、下限值，则驱使声光报警设备发出声光报警信号，并执行步骤e；e. 发送信息至GSM报警器，监控PC机通过有线通讯形式将产生报警的温湿度采集器的位置编号、报警原因发送至GSM报警器中；f. 发送信息至移动终端，GSM报警器通过GSM网络将其接收到的报警信息发送至移动终端，以便通知相应人员。 

本发明的冷链设备温湿度监控系统的通讯方法，所述步骤b中无线信号接收器对温湿度信号的暂存时间可进行设定，暂存时间段为1天至10天；所述步骤d中，温度报警的上、下限值分别为+155℃、-55℃。 

本发明的有益效果是：本发明的冷链设备温湿度监控系统，通过设置可进行无线数据收发的温湿度采集器、集中采集信息的无线信号接收器以及用于数据运算和处理的监控PC机，以及与PC机相通讯的GSM报警器和用于接收GSM报警器发出报警信息的移动终端，有效地实现了对冷链系统温湿度信息的采集、存储和判断，当现场冷藏设备温湿度超过规定值时，可通过声光报警和短信发送至移动终端的形式来提醒有关工作人员，便于及时对报警情况作出处理，最大限度地维护了冷链产品的安全。 

具体地说，本发明的冷链设备温湿度监控系统存在以下优点：（1）对每个冷藏室的温湿度信息实时监测、显示；监控PC机的数据显示形式多样，例如表格、实时曲线等；（2）有效、统一的整合了有线、无线、GPRS多种通讯方式，可实现对不同房间、不同楼层、不同大楼、不同地方内的冰箱、冰柜的统一温度监测；且采用433MHz无线ISM网络，无通讯费用；（3）对同一冷藏设备或者冷库的温度信息可以进行多点同步监控，减少了分歧；（4）自动记录每台冷藏设备的温度信息，无需人工抄录，还可准确记录冷藏室速冻、存取过程中的温度变化，以保证药品、疫苗的质量；（5）通过与监控PC机的联网，支持C/S、B/S远程访问，除监控中心外，还可以在相关科室、部门同步实时监控、历史数据查看、报表打印等。 

附图说明

图1为本发明的冷链设备温湿度监控系统的原理图； 

图2为本发明中温湿度采集器的原理图；

图3为本发明中无线信号接收器的原理图；

图4、图5和图6为本发明中温湿度采集器的电路图；

图7、图8和图9为本发明中无线信号接收器的电路图。

图中：1冷藏设备，2温湿度采集器，3移动终端，4无线信号接收器，5监控PC机，6 GSM报警器，7无线ISM网络，8打印设备，9微控制器，10多路温度采集电路，11多路湿度采集电路，12温度传感器，13湿度传感器，14地址编码电路，15无线信号收发模块，16工作状态指示电路，17强制复位电路，18微控制器，19按键模块，20无线信号收发模块，21数据存储器，22 RS232通讯模块，23快速光耦合电路，24数码管显示电路，25锁存刷新电路，26工作状态指示电路，27继电器输出电路。 

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。 

如图1所示，给出了本发明的冷链设备温湿度监控系统的原理图，其包括冷藏设备1、温湿度采集器2、移动终端3、无线信号接收器4、监控PC机5、GSM报警器6、无线ISM网络7、打印设备8；冷藏设备1可以为冰箱、冰柜或冷藏室，用于存放药品、疫苗或其它需冷链运输的物品。温湿度采集器2用于采集冷藏设备1中的温度、湿度信息，温度采集器2将采集的温度、湿度信息通过无线ISM网络7发送至无线信号接收器4中。无线信号接收器4可接收不同温湿度采集器2发送来的信息；无线信号接收器4通过RS232总线与监控PC机5相连接，以便将接收到的温湿度信息及时传输至监控PC机5。监控PC机5实现数据的运算、处理以及判断温湿度是否超范围的作用；监控PC机上运行有相应的应用软件，可对接收到的温湿度信息以表格、实时曲线等形式显示出来，并支持C/S、B/S远程访问。 

监控PC机5还可连接声光报警设备，当监控PC机判断出温湿度超过规定范围后，不仅会通过声光报警设备进行报警，而且还会把报警信息发送至GSM报警器6中，GSM报警器6在通过GSM网络将发生报警信息的冷藏设备1信息、报警原因发送至移动终端3中，以便及时提醒相应的工作人员对报警做出处理；移动终端3可采用手机。监控PC机5还连接有打印设备8，以便对打印出相关数据。 

上述冷链设备温湿度监控系统，通过无线ISM网络，实现了对诸多冷藏设备1温湿度信息的同一采集和处理，无通讯费用；还可通过GSM网络将报警信息发送至手机上，实现了报警信息的及时传达，便于及时对报警做出处理。 

如图2所示，给出了本发明的温湿度采集器2的电路原理图，图4、图5和图6给出了具体的电路图，其包括微控制器9、多路温度采集电路10、多路湿度采集电路11、温度传感器12、湿度传感器13、地址编码电路14、无线信号收发模块15、工作状态指示电路16、强制复位电路17；所示的微控制器9实现信号采集、数据处理和控制输出作用，其可采用信号为STC12C5412AD型号的单片机。多路温度采集电路10、多路湿度采集电路11的输入端分别与温度传感器12、湿度传感器13相连接，输出端与微控制器9的输入端口相连接，以便将采集的温湿度信号输入到微控制器9中；所示的多路温度采集电路10中，还设置有一路用于自身温度采集的电路。 

地址编码电路14由6位拨码开关组成，以便对温湿度采集器2进行编码，使得不同的温湿度采集器2具有不同过的编码地址。所示的无线收发模块15具有三种不同的形式，以便与不同信号的ISM网络无线信号收发模块相配合；例如，当无线传输距离较近时，就采用不带功放单元的收发模块；当无线信号传输的距离较远时，应选取带功放单元的无线收发模块。工作状态指示电路16有发光二极管组成。强制复位电路17有7555芯片组成，以便实现对温湿度采集器2的强制复位功能，保障通讯的顺利进行。还可设置电源检测电路，该电源检测电路由芯片LM385组成；设置电源检测电路，当温湿度采集器的电源能量不足时，可及时对使用人员进行提醒。 

上述温湿度采集器2的电路结构，有效地实现了温湿度采集、自身地址编码和数据的无线收发功能。 

如图3所示，给出了本发明中无线信号接收器4的电路原理图，图7、图8和图9给出了具体的电路图，其包括微控制器18、时钟电路、电源模块、按键模块19、无线信号收发模块20、数据存储器21、RS232通讯模块22、快速光耦合电路23、数码管显示电路24、锁存刷新电路25、工作状态指示电路26和继电器输出电路24；时钟电路和电源模块分别提供脉冲时钟和电能，保证微控制器18的正常工作；微控制器18可以采用STC89LE54单片机。按键模块19用于实现参数设置，数据存储器21用于实现温湿度信息的暂存，其保存时效可在1～10天之间进行各设置，在无线信号接收器4与监控PC机5无法进行通信时，可进行温湿度信息的暂存，以免数据丢失。无线信号接收器4通过无线信号收发模块20实现与温湿度采集器2的通讯，以便接收到冷藏设备1的温湿度信息。 

RS232通讯模块22与微控制器18相连接，以便实现无线信号接收器4与监控PC机的RS232总线通讯，以便将采集的信息及时传送至监控PC机5中。微控制器18通过快速光耦合电路23和锁存刷新电路25与数码管显示电路24相连接，数码管显示电路24由多位数码管组成，以便对接收到的信息进行实时显示；数码管可以采用多位。通过锁存刷新电路25的锁存，保证了显示信息的显示，锁存刷新电路25还可实现数据的刷新作用。如图8所示，快速光耦合电路23、锁存刷新电路25均有两个高速光耦合器6N137芯片组成。继电器输出电路27与微控制器18相连接，通过固态继电器来实现，继电器输出电路可与相应设备上的制冷管路相连接，以便调节制冷设备中的温度。 

上述无线信号接收器4，不仅实现了对温湿度采集器2发送的无线数据的采集、显示，而且还可将其上传至监控PC机5，以便进一步处理。 

本发明的冷链设备温湿度监控系统，可应用在（1）血站待检库、成品库、成分科等血液储存冰箱、冰柜的温度监测；（2）质控科、检验科、库房等冰箱、冰柜的温度监测；（3）制药厂、医院储存冰箱、冰柜的温度监测；（4）采、送血车车载冰箱温度检测；（5）药品、疫苗车载冰箱温度检测。 

本发明的冷链设备温湿度监控系统的通讯方法，包括以下步骤： 

a.温湿度采集，温湿度采集器2将采集的冷藏设备1中的温度、湿度信号通过无线信号收发模块15进行发送；

b.温湿度暂存、转发，无线信号接收器4通过无线信号收发模块20接收由温湿度采集器发送的温湿度信号，首先将其暂存到数据存储器21中，然后通过RS232通讯模块22将其上传至监控PC机5；该步骤中，无线信号接收器4对温湿度信号的暂存时间可在1天至10之间进行设定；

c. 温湿度信息的存储，监控PC机将接收到的、由无线信号接收器发送的温湿度信息进行存储，并生成相应的数据格式，以备查询之用；

d. 温湿度信息的检测，监控PC机每接收到一个温湿度采集器的信息，就会对温度、湿度信息分别进行判断，判断其是否超出了规定的上限值和下限值，如果没有超出，则不作处理；如果超出了规定的上、下限值，则驱使声光报警设备发出声光报警信号，并执行步骤e；该步骤中，温度报警的上、下限值可分别为+155℃、-55℃。

e. 发送信息至GSM报警器，监控PC机通过有线通讯形式将产生报警的温湿度采集器的位置编号、报警原因发送至GSM报警器6中； 

f. 发送信息至移动终端，GSM报警器通过GSM网络将其接收到的报警信息发送至移动终端，以便通知相应人员。

本发明的冷链设备温湿度监控系统和通讯方法，有效地实现了对温度敏感性药品、疫苗等产品的监控；利用冷链温度实时监控和预警机制，减少了低温物品的变质损耗，可有效确定低温物品的环境温度是否超标，减少估计和推测造成的不必要的损失，防止药品、疫苗发生变质，确保药品、疫苗质量。 

Claims (9)

1.一种冷链设备温湿度监控系统，其特征在于：包括对冷藏设备（1）进行信息采集的温湿度采集器（2）、用于集中采集温湿度数据的无线信号接收器（4）、实现数据信息保存和处理的监控PC机（5）以及接收报警信息的移动终端（3），所述温湿度采集器与无线信号接收器通过无线ISM网络进行通讯，无线信号接收器与监控PC机通过RS232接口相连接；所述监控PC机通过RS232接口还连接有GSM报警器（6），GSM报警器可通过GSM网络向移动终端（3）发送报警信息。

2.根据权利要求1所述的冷链设备温湿度监控系统，其特征在于：所述冷藏设备为冰箱、冰柜或冷藏室；所述ISM网络为443MHz无线网络，所述监控PC机还连接有声光报警设备和打印设备（8）。

3.根据权利要求1或2所述的冷链设备温湿度监控系统，其特征在于：所述温湿度采集器（2）包括微控制器（9）、时钟电路和电源模块；微控制器的输入端口连接有多路温度采集电路（10）、多路湿度采集电路（11）和地址编码电路（14），多路温度采集电路、多路湿度采集电路分别与温度传感器、湿度传感器相连接；微控制器还连接有实现数据收发的无线信号收发模块。

4.根据权利要求3所述的冷链设备温湿度监控系统，其特征在于：还包括强制复位电路（17）和工作状态指示电路（16），工作状态指示电路由发光二极管组成，强制复位电路由7555芯片组成的定时芯片，7555芯片的输出端与微控制器的复位端口相连接；所述地址编码电路（14）由6位拨码开关组成。

5.根据权利要求3或4所述的冷链设备温湿度监控系统，其特征在于：还包括用于对温湿度采集器（2）的电源检测的电源检测电路，该电源检测电路由芯片LM385组成。

6.根据权利要求1或2所述的冷链设备温湿度监控系统，其特征在于：所述无线信号接收器（4）包括微控制器（18）、时钟电路、电源模块、按键模块（19）和数据存储器（20），按键模块、数据存储器均与微控制器相连接；所述微控制器还连接有实现与温湿度采集器通讯的无线信号收发模块（20）、与监控PC机（5）通讯的RS232通讯模块（22），微控制器通过快速光耦合电路（23）和锁存刷新电路（25）连接有数码管显示电路（24）。

7.根据权利要求6所述的冷链设备温湿度监控系统，其特征在于：所述微控制器还连接有工作状态指示电路（26）和继电器输出电路（27），继电器输出电路由固态继电器和与继电器线圈相串联的三极管组成；所述数据存储器（21）、RS232通讯模块（22）分别由芯片24C512、MAX232芯片组成，快速光耦合电路（23）和锁存刷新电路（25）均由两个高速光耦合器6N137芯片组成。

8.基于权利要求1所述的冷链设备温湿度监控系统的通讯方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.温湿度采集，温湿度采集器（2）将采集的冷藏设备（1）中的温度、湿度信号通过无线信号收发模块（15）进行发送；

b.温湿度暂存、转发，无线信号接收器（4）通过无线信号收发模块（20）接收由温湿度采集器发送的温湿度信号，首先将其暂存到数据存储器（21）中，然后通过RS232通讯模块（22）将其上传至监控PC机（5）；

c. 温湿度信息的存储，监控PC机将接收到的、由无线信号接收器发送的温湿度信息进行存储，并生成相应的数据格式，以备查询之用；

d. 温湿度信息的检测，监控PC机每接收到一个温湿度采集器的信息，就会对温度、湿度信息分别进行判断，判断其是否超出了规定的上限值和下限值，如果没有超出，则不作处理；如果超出了规定的上、下限值，则驱使声光报警设备发出声光报警信号，并执行步骤e；

e. 发送信息至GSM报警器，监控PC机通过有线通讯形式将产生报警的温湿度采集器的位置编号、报警原因发送至GSM报警器（6）中；

f. 发送信息至移动终端，GSM报警器通过GSM网络将其接收到的报警信息发送至移动终端，以便通知相应人员。

9.基于权利要求1所述的冷链设备温湿度监控系统的通讯方法，其特征在于：所述步骤b中无线信号接收器（4）对温湿度信号的暂存时间可进行设定，暂存时间段为1天至10天；所述步骤d中，温度报警的上、下限值分别为+155℃、-55℃。

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