CN104020744B - 一种基于物联网的生鲜品感知仪及保冷供应链监控的方法 - Google Patents

一种基于物联网的生鲜品感知仪及保冷供应链监控的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的生鲜品感知仪及保冷供应链监控的方法，对生鲜品物流过程进行全程监控，避免断链的发生。该监控方法为：生鲜品感知仪开机，读取被监测对象的RFID标签数据进行RFID标识，并与被监测对象绑定，设定与RFID标签对应的模块号，使被监测对象、生鲜品感知仪和监测中心一体化同步联动；冷链数据采集；冷链数据一级处理：将环境数据与温湿度监测报警监界值进行比较，如果在所设定的温湿度监测报警监界值内，则现场数据处理器计算出被监测对象的货架期及品质；所得数据传输到监测中心的生鲜品数据库；供应链后台服务器数据分析处理；网络公开；调度处理。对生鲜品全程感知、跟踪监测，实现冷链、供应链的无缝化链接。

Description

一种基于物联网的生鲜品感知仪及保冷供应链监控的方法
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别是涉及一种基于物联网的生鲜品感知仪、由该感知仪组成的保冷供应链监控系统，及利用该感知仪实现保冷供应链监控的方法。
背景技术
中国水果、蔬菜等生鲜品的腐损率在25％-30％，造成的损失每年在1000亿元人民币以上。这些生鲜品从产地到餐桌因贮存温度、湿度及管理方法不当而腐烂变质，影响其安全性，甚至有时产地的生鲜品找不到消费者，消费者也无法找到所需的生鲜品。
现有的冷链贮存运输设备、设施的监控操作仅是固定在当地静止状态进行。部分对冷链贮存运输设备、设施的温湿度监控也仅是单点采集温湿度信息，断链现象严重，不能准确反映整体全程环境，而且监控功能单一，与需要这些信息的销售、消费脱节。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种基于物联网的生鲜品感知仪，可以设置在加工车间、冷藏库、冷藏车和销售冷柜上等冷链各个环节上，设置简便易行，避免断链现象的产生。
本发明的另一个目的是提供一种利用所述感知仪实现保冷供应链监控的系统。
本发明的在一个目的是提供一种利用所述感知仪实现保冷供应链监控的方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种基于物联网的生鲜品感知仪，包括盒体、环境信号采集模块、RFID生鲜品信息扫描模块、内置生鲜品货架期预测数学模型的现场数据处理器、物联网无线数据终端、生鲜品数据显示模块、功能按键模块和供电模块，所述盒体上安装有所述生鲜品数据显示模块、RFID生鲜品信息扫描模块和功能按键模块，所述现场数据处理器和物联网无线数据终端安装于所述盒体内部；所述环境信号采集模块通过串行数据接口与所述的环境信息输入端连接，所述RFID生鲜品信息扫描模块的数据输出端与所述现场数据处理器的生鲜品信息输入端连接，所述现场数据处理器的生鲜品及其货架期信息输出端分别与所述生鲜品数据显示模块的信号输入端连接，并通过RS232串行数据接口与所述物联网无线数据终端的信号输入端连接，所述物联网无线数据终端与监测中心服务器通过GPRS无线网络和互联网建立连接；所述供电模块直接或间接为所述现场数据处理器、环境数据采集模块、RFID生鲜品信息扫描模块、物联网无线数据终端以及生鲜品数据显示模块供电；
所述功能按键模块用于设定时钟、数据采集间隔和温湿度监测报警监界值；
把环境数据采集模块与被监测对象放到同一空间，现场数据处理器控制环境数据采集模块采集被监测对象的温度、湿度，将所采集的环境数据与所设定温湿度监测报警监界值进行比较，如果超过了所设定的温湿度监测报警监界值，则发送短信或者数据信息给相应负责人，如果在所设定的温湿度监测报警监界值内，则现场数据处理器计算出被监测对象的货架期及品质，并在生鲜品感知仪的生鲜品数据显示模块显示；
现场数据处理器控制RFID生鲜品数据扫描模块进行扫描，读取被监测对象的RFID标签数据进行RFID标识，并与被监测对象绑定，在后台服务器上设定与RFID标签对应的模块号；
现场数据处理器控制GPRS-DTU模块启动，定时或者实时把数据传入监控中心的后台服务器，使之与后台服务器进行通信和数据交换，后台服务器获取当前时间、品名、温度、湿度、货架期信息，并在后台显示模块上显示；并将对被监测对象跟踪监测和运算的结果在网络上公开，实时对被监测对象进行调度跟踪，对冷链温度和货架期异常现象进行预警并传送告知相关人员进行干预处理。
进一步，所述环境数据采集模块为温湿度传感器。
进一步，所述供电模块为冷库内的供电模块或车载设备的供电模块或电池。
进一步，包括数据采集层、数据传输层和监测中心；所述数据采集层包括与待监测生鲜品于冷链和供应链全程绑定的权利要求1所述的生鲜品感知仪，所述数据传输层包括GPRS无线网络和互联网；所述监测中心包括后台服务器、后台显示模块和生鲜品物联网网站，所述生鲜品物联网网站设置有生鲜品数据库；所述生鲜品感知仪的无线数据终端与所述后台服务器通过所述GPRS无线网络和互联网建立连接，并将生鲜品数据存入所述生鲜品数据库，所述后台服务器分别与所述后台显示模块和生鲜品物联网网站连接。
一种使用权利要求1-4任意一项所述的生鲜品感知仪实现保冷供应链监控操作的方法，包括下述步骤：
(1)联机并网：生鲜品感知仪开机，设定时钟、数据采集间隔和温湿度监测报警监界值，读取被监测对象的RFID标签数据进行RFID标识，并与被监测对象绑定，在后台服务器上设定与RFID标签对应的模块号，使被监测对象、所述生鲜品感知仪和监测中心一体化同步联动；
(2)冷链数据采集：步骤(1)中采集的RFID标签信息以及生鲜品感知仪定时或实时检测到的被监测对象所处环境数据送到生鲜品感知仪的现场数据处理器中；
(3)冷链数据一级处理：将所采集的环境数据与所设定温湿度监测报警监界值进行比较，如果超过了所设定的温湿度监测报警监界值，则进行报警，如果在所设定的温湿度监测报警监界值内，则现场数据处理器计算出被监测对象的货架期及品质，并在生鲜品感知仪的生鲜品数据显示模块显示；
(4)冷链数据传输：计算出的被监测对象的货架期及品质定时通过生鲜品感知仪中的物联网无线数据终端和无线网络上传到监测中心的生鲜品数据库；
(5)供应链后台服务数据显示：基于鲜品数据库中的数据在对应的后台显示模块显示被监测对象的温度、湿度、货架期及被监测对象自身相关信息；
(6)供应链后台服务器数据分析处理：基于冷链或供应链定时采集的生鲜品数据库中的数据，进行数据分析和统计；
(7)网络公开：将对被监测对象跟踪监测和运算的结果在网络上公开；
(8)调度处理：实时对被监测对象进行调度跟踪，对异常现象进行预警并传送告知相关人员进行干预处理。与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的基于物联网的生鲜品感知仪能够针对环境及生鲜品的参数进行采集并计算出生鲜品货架期，可以设置在加工车间、冷藏库、冷藏车和销售冷柜上等冷链各个环节上，设置简便易行，而且也可以通过RFID扫描模块与货品同步，在不同环节上的感知仪上扫描，可以通过非常简单的扫描操作使冷链、供应链的链接环环相扣，克服设备、设施间没有有效的衔接而断链现象的产生，减少生鲜品的腐损率。
2.本发明的基于物联网的生鲜品感知仪可以与生鲜品捆绑在一起，通过本发明的监控方法对生鲜品全程感知、跟踪监测，实现冷链、供应链的无缝化链接，避免断链现象发生。
3.本发明的基于物联网的生鲜品感知仪在数据供给过程中具有连续上网功能，稳定性高、抗干扰能力强为对环境参数进行远程全程监测和调节提供可靠依据。
4.本发明的感知仪、监控系统及监控方法相结合能够实时采集生鲜品的环境及自身的数据，对冷链物流过程中实时跟踪监控，准确预测商品货架期及品质，而且可以在物联网上提供生鲜品物流信息，有利于适时网上销售，避免由于腐烂造成的损失。
5、通过本发明的监控操作系统及监控方法将从生产环节到餐桌各个环节冷链被监测对象、感知仪和后台监测中心紧密相联而不断链，可以实时监测被监测对象的货架期及品质，并实时进行报警及处理，能够降低生鲜品的腐损率，避免造成损失。
6、本发明的监控操作方法可靠性高。
附图说明
图1所示为本发明基于物联网的生鲜品感知仪的原理图；
图2所示为本发明监控方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明基于物联网的生鲜品感知仪的原理图如果图1所示，包括盒体、环境信号采集模块、RFID生鲜品信息扫描模块、内置生鲜品货架期预测数学模型的现场数据处理器、物联网无线数据终端、生鲜品数据显示模块、功能按键模块和供电模块。其中，环境信号采集模块为温湿度传感器，现场数据处理器采用STC12C5A60S2单片机，内置生鲜品预测货架期数学模型，所述物联网无线数据终端(即GPRS-DTU功能模块)采用WG-8010GPRS DTU，内置工业级GPRS无线模块，利用RS232串行接口与现场数据处理器通信，可以与服务器端通过GPRS无线网络和互联网建立连接，实现数据传输。生鲜品显示模块采用液晶显示面板。功能按键模块具有开、关、背光、+、确定等五个功能键。RFID生鲜品信息扫描模块采集所监控物品的品名、产地、价格等商用信息。供电模块可以采用冷库内的供电模块或车载设备的供电模块或电池，采用电池时最好采用可充电的锂电池。
所述盒体上安装有所述生鲜品数据显示模块、RFID生鲜品信息扫描模块和功能按键模块，所述现场数据处理器和物联网无线数据终端安装于所述盒体内部；所述环境信号采集模块通过串行数据接口与所述现场数据处理器的环境信息输入端连接，所述RFID生鲜品信息扫描模块的数据输出端与所述现场数据处理器的生鲜品信息输入端连接，所述现场数据处理器的生鲜品及其货架期信息输出端分别与所述生鲜品数据显示模块的信号输入端连接，并通过RS232串行数据接口与所述物联网无线数据终端的信号输入端连接，所述物联网无线数据终端与服务器通过GPRS无线网络和互联网建立连接；所述供电模块直接或间接为所述现场数据处理器、环境数据采集模块、RFID生鲜品信息扫描模块、物联网无线数据终端以及生鲜品数据显示模块供电。
在本发明的基于物联网的生鲜品感知仪开机后，操作人员对功能按键模块进行操作，现场数据处理器控制数据采集模块、RFID生鲜品数据扫描模块、显示模块、供电模块采集温度、湿度、时间、标识、位置、供电模块状态信息并运算，通过无线数据终端(GPRS-DTU模块)把温度、湿度、预测的货架期、时间、生鲜品的信息、供电模块状态信息传入网络处理。
本发明的生鲜品感知仪主要具有下述功能：
1、实时显示并记录现场的温度。
2、实时显示并记录现场的湿度。
3、记录温度、湿度信息，历史数据可追溯。
4、实时显示所跟踪的生鲜品剩余货架期。
5、根据RFID生鲜品数据扫描模块采集的信息，实时显示所监控物品的品名、产地、价格等商用信息。
6、采用GPRS网络实时传输方式，定时将数据上传至数据服务器。按照供应链管理的要求，设置上传时间间隔。
7、通过数据服务器并配合专用网站可实时在网上监控与感知仪同步的温度、湿度、预测货架期、品名、产地、货主、价格、规模基本信息。
为了保冷供应链从生产环节到餐桌各个环节紧密相联而不断链，生鲜品从产地到餐桌必须有一整套供应链监控操作配套技术做支撑，包括保冷供应链监控系统及监控方法。
本发明保冷供应链监控系统，包括数据采集层、数据传输层和监测中心；所述数据采集层包括与待监测生鲜品于冷链和供应链全程绑定的所述生鲜品感知仪，所述数据传输层包括GPRS无线网络和互联网；所述监测中心包包括后台服务器、后台显示模块和生鲜品物联网网站，所述生鲜品物联网网站设置有生鲜品数据库；所述生鲜品感知仪的无线数据终端与所述后台服务器通过所述GPRS无线网络和互联网建立连接，并将生鲜品数据存入所述生鲜品数据库，所述后台服务器分别与所述后台显示模块和生鲜品物联网网站连接。
本发明保冷供应链监控的方法，包括下述步骤：
(1)将被监测对象水果的品名、货主、单价、品名、产地、规格和货架期等相关信息写入RFID标签中，每个被监测对象绑定一个RFID标签。
(2)联机并网：生鲜品感知仪开机，设定时钟和数据采集间隔和温湿度监测报警监界值，读取被监测对象的RFID标签数据进行RFID标识，并与被监测对象绑定，在后台服务器上设定与RFID标签对应的模块号，使被监测对象、所述生鲜品感知仪和监测中心一体化同步联动。
(3)冷链数据采集：步骤(2)中采集的RFID标签信息以及生鲜品感知仪定时或实时检测到的被监测对象所处环境数据送到生鲜品感知仪的现场数据处理器中。
(4)冷链数据一级处理：将所采集的环境数据与所设定温湿度监测报警监界值进行比较，如果超过了所设定的温湿度监测报警监界值，则进行报警。报警可以采用多种形式，可以及时发送短信或者数据信息给相应负责人，便于及时人为干预处理。如果在所设定的温湿度监测报警监界值内，则现场数据处理器计算出被监测对象的货架期及品质，并在生鲜品感知仪的生鲜品数据显示模块显示。
(5)冷链数据传输：计算出的被监测对象的货架期及品质定时通过生鲜品感知仪中的物联网无线数据终端和无线网络上传到监测中心的生鲜品数据库；
(6)供应链后台服务数据显示：基于鲜品数据库中的数据在对应的后台显示模块显示被监测对象的温度、湿度、货架期及被监测对象自身相关信息；
(7)供应链后台服务器数据分析处理：基于冷链或供应链定时采集的生鲜品数据库中的数据，进行数据分析和统计；
(8)网络公开：将对被监测对象跟踪监测和运算的结果在网络上公开；
(9)调度处理：实时对被监测对象进行调度跟踪，对异常现象进行预警并传送告知相关人员进行干预处理。
实施例1
打开供电模块开关，感知仪启动。设备初始化，现场数据处理器检测各功能模块，显示其初始化状态，初始化状态包含被监测对象空间的温湿度状态、时间、位置、电源状态、无线发送状态并控制生鲜品显示模块和该生鲜品感知仪所处的ID号等信息显示在液晶屏上。设定时钟和数据采集间隔和温湿度监测报警监界值。
感知仪的操作界面上的功能按键模块上有5个功能按键：开：打开感知仪；关：关闭感知仪(需长按1秒钟以上)；背光：打开液晶背光(一次按下背光保持10秒)；+：用于设置时间，每按一次键，待设定的数值加一；确定：用于设置时间时完成当前设定项目，并转至下一项目。
用户进行物联网生鲜品感知仪时钟设定(假设要设定的时间为2013-12-16-15:38:03，星期一)。设置时间只能在每次开机(或按复位键)的三秒内——液晶最后一行有提示。具体设置过程是：在开机(或按复位键)的三秒内(显示界面有提示)，按“+”或“确定”键进入时间日期设定界面，此时液晶上第二行对应位置会出现提示为“年”，继续按“+”键，每按一次年份加一，直至提示为“年13”，此时年份设置完成，按“确定”键，进入月份设定。按“+”键，同样每按键一次月份加一。继续按键，并提示“月12”，按“确定”键则月份设置完成。其它日期参量的设定方法也是如此。
感知仪可对冷链全程适时的监测，需要全程适时实现物品的冷藏要求，一般冷藏温度要求是-2℃～2℃、保温运输是5℃～15℃、冷柜是5℃～-5℃。对于采集频率，根据水果保鲜期模型，一般1—10分钟采集一次温湿度就可以了，具体情况需要根据具体的水果来确定。
现场数据处理器控制RFID生鲜品数据扫描模块进行扫描，读取被监测对象水果的RFID标签数据进行RFID标识，并与被监测对象绑定，在后台服务器上设定与RFID标签对应的模块号，并根据冷链主体的要求设置温湿度监测报警监界值，使被监测对象、所述生鲜品感知仪和监测中心一体化同步联动。
把环境数据采集模块与被监测对象水果放到同一空间，现场数据处理器控制环境数据采集模块采集被监测对象水果的温度、湿度，将所采集的环境数据与所设定温湿度监测报警监界值进行比较，如果超过了所设定的温湿度监测报警监界值，则发送短信或者数据信息给相应负责人，便于及时人为干预处理。如果在所设定的温湿度监测报警监界值内，则现场数据处理器计算出被监测对象的货架期及品质，并在生鲜品感知仪的生鲜品数据显示模块显示。
现场数据处理器控制GPRS-DTU模块启动，定时或者实时把数据传入监控中心的后台服务器，使之与后台服务器进行通信和数据交换，后台服务器获取当前时间、品名、温度、湿度、货架期信息，并在后台显示模块上显示。
基于冷链或供应链定时采集的生鲜品数据库中的数据，进行货架期及价格等数据分析和市场供求总量统计，并将对被监测对象跟踪监测和运算的结果在网络上公开，实时对被监测对象进行调度跟踪，对冷链温度和货架期异常现象进行预警并传送告知相关人员进行干预处理。
在生鲜品最终运输到目的地(如批发市场、商场等)时，交接人可以通过操作生鲜品数据显示模块上查看在运输过程中温度记录，也可以通过监测中心的后台服务器查看冷链各个节点的温度、湿度信息及变化曲线，以此来评估整个过程的工作状况。
在实际应用中，本配套技术根据应用可以有多种形式，一般在生鲜品冷链物流中，主要是监控生鲜品物流过程中的温度、湿度和货架期信息，一般冷链各节点的载体是加工车间、冷藏库、冷藏箱、冷柜，物联网生鲜品感知仪可以直接安装到上述各节点的载体上，可以直接操作显示。
由上述技术方案可知，本发明通过采用物联网生鲜品感知仪全程监控采集生鲜品的温度、湿度、位置、时间、货架期信息，并把这些信息实时通过无线网络直接传入保冷供应链后台操作管理系统，实现了后台对整个保冷供应链的全程监控和安全销售，实现了从田间到餐桌的全过程实时无缝化保障供应。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于物联网的生鲜品感知仪，其特征在于，包括盒体、环境信号采集模块、RFID生鲜品信息扫描模块、内置生鲜品货架期预测数学模型的现场数据处理器、物联网无线数据终端、生鲜品数据显示模块、功能按键模块和供电模块，所述盒体上安装有所述生鲜品数据显示模块、RFID生鲜品信息扫描模块和功能按键模块，所述现场数据处理器和物联网无线数据终端安装于所述盒体内部；所述环境信号采集模块通过串行数据接口与所述的环境信息输入端连接，所述RFID生鲜品信息扫描模块的数据输出端与所述现场数据处理器的生鲜品信息输入端连接，所述现场数据处理器的生鲜品及其货架期信息输出端分别与所述生鲜品数据显示模块的信号输入端连接，并通过RS232串行数据接口与所述物联网无线数据终端的信号输入端连接，所述物联网无线数据终端与监测中心服务器通过GPRS无线网络和互联网建立连接；所述供电模块直接或间接为所述现场数据处理器、环境数据采集模块、RFID生鲜品信息扫描模块、物联网无线数据终端以及生鲜品数据显示模块供电；
所述功能按键模块用于设定时钟、数据采集间隔和温湿度监测报警监界值；
把环境数据采集模块与被监测对象放到同一空间，现场数据处理器控制环境数据采集模块采集被监测对象的温度、湿度，将所采集的环境数据与所设定温湿度监测报警监界值进行比较，如果超过了所设定的温湿度监测报警监界值，则发送短信或者数据信息给相应负责人，如果在所设定的温湿度监测报警监界值内，则现场数据处理器计算出被监测对象的货架期及品质，并在生鲜品感知仪的生鲜品数据显示模块显示；
现场数据处理器控制RFID生鲜品数据扫描模块进行扫描，读取被监测对象的RFID标签数据进行RFID标识，并与被监测对象绑定，在后台服务器上设定与RFID标签对应的模块号；
现场数据处理器控制GPRS-DTU模块启动，定时或者实时把数据传入监控中心的后台服务器，使之与后台服务器进行通信和数据交换，后台服务器获取当前时间、品名、温度、湿度、货架期信息，并在后台显示模块上显示；并将对被监测对象跟踪监测和运算的结果在网络上公开，实时对被监测对象进行调度跟踪，对冷链温度和货架期异常现象进行预警并传送告知相关人员进行干预处理。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的生鲜品感知仪，其特征在于，所述环境数据采集模块为温湿度传感器。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的生鲜品感知仪，其特征在于，所述供电模块为冷库内的供电模块或车载设备的供电模块或电池。
4.一种含有权利要求1所述生鲜品感知仪的保冷供应链监控操作系统，其特征在于，包括数据采集层、数据传输层和监测中心；所述数据采集层包括与待监测生鲜品于冷链和供应链全程绑定的权利要求1所述的生鲜品感知仪，所述数据传输层包括GPRS无线网络和互联网；所述监测中心包括后台服务器、后台显示模块和生鲜品物联网网站，所述生鲜品物联网网站设置有生鲜品数据库；所述生鲜品感知仪的无线数据终端与所述后台服务器通过所述GPRS无线网络和互联网建立连接，并将生鲜品数据存入所述生鲜品数据库，所述后台服务器分别与所述后台显示模块和生鲜品物联网网站连接。
5.一种使用权利要求1所述的生鲜品感知仪实现保冷供应链监控操作的方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)联机并网：生鲜品感知仪开机，设定时钟、数据采集间隔和温湿度监测报警监界值，读取被监测对象的RFID标签数据进行RFID标识，并与被监测对象绑定，在后台服务器上设定与RFID标签对应的模块号，使被监测对象、所述生鲜品感知仪和监测中心一体化同步联动；
(2)冷链数据采集：步骤(1)中采集的RFID标签信息以及生鲜品感知仪定时或实时检测到的被监测对象所处环境数据送到生鲜品感知仪的现场数据处理器中；
(3)冷链数据一级处理：将所采集的环境数据与所设定温湿度监测报警监界值进行比较，如果超过了所设定的温湿度监测报警监界值，则进行报警，如果在所设定的温湿度监测报警监界值内，则现场数据处理器计算出被监测对象的货架期及品质，并在生鲜品感知仪的生鲜品数据显示模块显示；
(4)冷链数据传输：计算出的被监测对象的货架期及品质定时通过生鲜品感知仪中的物联网无线数据终端和无线网络上传到监测中心的生鲜品数据库；
(5)供应链后台服务数据显示：基于鲜品数据库中的数据在对应的后台显示模块显示被监测对象的温度、湿度、货架期及被监测对象自身相关信息；
(6)供应链后台服务器数据分析处理：基于冷链或供应链定时采集的生鲜品数据库中的数据，进行数据分析和统计；
(7)网络公开：将对被监测对象跟踪监测和运算的结果在网络上公开；
(8)调度处理：实时对被监测对象进行调度跟踪，对异常现象进行预警并传送告知相关人员进行干预处理。
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