CN104700254A - 反馈式远程物联网监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反馈式远程物联网监控系统，该系统包括服务器以及载有鲜活货物或普通货物的物流运输车，服务器和物流运输车之间以无线通信方式进行信息交互，其中的普通货物是相对于鲜活货物而言对物流条件要求低的货物或者是对物流条件没有要求的货物。本发明是可根据货物和物流要求的可调节系统，并可以对物流成本进行灵活控制。

Description

反馈式远程物联网监控系统

技术领域

本发明涉及物流领域中的状态监控和管理，更具体地，涉及反馈式远程物联网监控系统。

背景技术

食品(本发明中所提到的食品既指可供人类食用或饮用的物质，包括加工食品，半成品和未加工食品，还包括所生产食品的原料，食品原料种植/养殖过程接触的物质，以及食品的添加物质)是百姓生活的菜篮子，关系着民生是否稳定的大局。一方面，随着国家经济的不断发展，人民生活水平日益提高，渴望能够品尝到全国、乃至其他国家和地区的新鲜食品，例如广东的龙眼、烟台的苹果、赣州的脐橙等都是当今广受欢迎的食品。另一方面，由于我国幅员辽阔，无论是海运、陆路运输甚至是空运都不能有效保证所运输的食品的鲜活程度，同时花费的运维成本居高不下，即使运到目的地也会使售价大幅增加甚至是翻几番。因此，食品物流在今天的生活中扮演着越来越重要的作用。此外，与人民生命和生存质量息息相关的药品(本发明中所提到的药品包括成药以及药品的原料，以及手术中需要的人体活性组织)的物流之重要性也是不言而喻。

近年来，包括食品、药品等在保证高品质前提下进行的远距离物流得到了快速的发展。很多物流技术引入了全球卫星定位系统和无线通信，实现了对移动目标进行实时定位和远程监控调度。

例如，在公开号为CN101888399A的专利申请中，公开了一种基于移动通信网络的物联网系统，包括有手持移动终端、背夹式RFID识别设备、PC服务器；手持移动终端采用的是基于Windows Mobile系统的多普达智能手机，支持蓝牙通讯和GPRS通信，配备TI OMAP 850处理器，主频是200MHz，机身内存配置是256MB ROM和128MB RAM。可以支撑一般的数据处理，通过对手机背部电源接口进行改造，设置一条电路插槽，以方便和背夹式RFID条码识别器进行绑定，同时手机和识别器可以共用一个电源，增加了携带的方便性，另一方面本发明通过对手机和RFID条码识别器进行绑定可以使两个设备之间的数据进行准确无误的蓝牙通信。其中，手机不但起到了移动定位作用，还能够提供RFID的信息。

但是，现有此类系统都无法有效地运用到鲜活食品的物流中。因为，鲜活物流一般采用的是具有冷柜或者类似保险柜之类的载具来运输食品，如果经常打开货厢无异于破坏了食品的鲜活环境，使物流信息的获得受到了严重阻碍，并间接影响着物流信息的及时获取，不利于物流调度及时掌握食品状态、地理位置等信息。此外，这些系统中需要的保持鲜活的食品、农产品和高品质的药品在多次开关货厢时难免受到环境污染，卫生质量的降低很可能导致不堪设想的后果。

此外，在食品、药品物流过程中，为了保证货品的高品质，常常需要人工操作对环境参数进行调节。目前利用RFID技术的物联网虽然发展速度极快，应用范围越来越广，但是远未实现智能化。

例如，在公开号为CN201417462Y的专利申请中，公开了一种基于RFID和GPS的种子识别系统，包括有RFID标签，该RFID标签置入种子包装袋中；所述识别系统还包括与RFID标签配合的RFID读写器；RFID读写器读取RFID标签的内置信息或向RFID标签内写入指定信息；同时RFID读写器还内置有GPS芯片，它接收GPS地理信息，并在需要时将该地理信息写入RFID标签内；RFID读写器与种子控制中心通过无线网络进行通信，RFID读写器将标签内的信息通过GPRS或者CDMA发送到种子控制中心。从中可以看出，RFID在种子物流的过程中仅仅起到了区分ID或者定位种子的作用。

因此，为了克服现有技术中鲜活物流中存在的问题，提升物流网的智能化程度，保证食品和药品等以更低的运维成本和令人更满意的效果送到目的地，本发明的申请人提出了一种反馈式远程物联网监控系统，供食品和药品物流中保证高品质使用。

发明内容

本发明提供了一种反馈式远程物联网监控系统，该系统包括服务器以及载有鲜活货物或普通货物的物流运输车，服务器和物流运输车之间以无线通信方式进行信息交互，其中的普通货物是相对于鲜活货物而言对物流条件要求低的货物或者是对物流条件没有要求的货物。

其中，反馈式远程物联网监控系统根据实际需要选用两种数据反馈方式中的全部或其中之一：反馈式RFID鲜活运输箱体本身根据测得的运输箱内温度和/或湿度进行反馈调整；反馈式RFID鲜活运输箱体将测得的温度和湿度数据通过无线收发器与服务器进行交互以后，根据服务器馈送回的温度和/或湿度值来调整，以达到服务器远程控制箱体温度和/或湿度值的目的。

其中，服务器具有无线收发器。

其中，物流运输车根据需要而配有一辆或多辆，每辆物流运输车装载有放置和封存鲜活货物的反馈式RFID鲜活运输箱体，还在车顶装有无线收发器。在这里，车顶这一位置设置仅作为实施方式之一提出。因此，无线收发器还可以放在例如车头等位置。

可选地，无线收发器使用主无线收发系统，或者同时使用主无线收发系统和辅助无线收发系统。

其中，所述的无线通信方式可以使用GSM、GPRS或者卫星微波通信等方式之一。

本发明是可根据货物和物流要求的可调节系统，并可以对物流成本进行灵活控制。

附图说明

图1示出了根据本发明的反馈式远程物联网监控系统的一个实施例；

图2示出了根据本发明的采用的反馈式RFID鲜活运输箱体的一个实施例的正面透视图；

图3示出了根据本发明的鲜活物流物联网监控方法的流程框图。

具体实施方式

如图1所示，反馈式远程物联网监控系统包括服务器(一般是具有监控功能的工作站)3和多辆物流运输车，服务器3和物流运输车之间进行无线通信。其中，服务器3具有无线收发器，各物流运输车载有放置并封存鲜活货物或普通货物的反馈式RFID鲜活运输箱体1，还在车顶装有无线收发器(在图1中简化为天线)。

本发明中所说的远程监控并非指视频监视，而是使服务器能够获取远程的物流运输车中被运输货物的温度和/或湿度状态，并对被运输货物的温度和/或湿度进行远程控制和调节。

为了增强监控系统的信息吞吐和处理能力，配置服务器3，使其可以具备有如下特点：高扩展性配置的硬件，例如内存、硬盘、处理器等；具有通风良好和RAID冗余阵列存储的硬盘机架；具有Oracle或其他中型或大型数据库，用以有效地管理物流信息；提供良好的网络服务，即包括相应的网络硬件。例如，本发明根据实际情况采用了如下的配置：至强E5620四核八线程处理器(2.4GHz/5.86GT/12M缓存)，英特尔5500工作站芯片组主板，8G DDR3 REGECC 1333MHz内存，SATA2 3T硬盘，双千兆网卡。

服务器3的网络硬件包括无线收发器，在图1中以服务器框体上的天线所代表。该无线收发器实际上并不仅采用一个天线，而是为了能够提供功能配置灵活、强大和可持续工作的网络服务而使用了主无线收发系统和辅助无线收发系统这两套无线收发系统(需要注意的是，本发明中所称的无线收发系统根据需要可以换为更为复杂的无线收发系统，如GSM收发系统、GPRS收发系统、卫星收发系统等；如果工作环境对数据传输的实时率、数据量等方面要求不高则可以采用最简单的GSM/GPRS天线等简单的无线收发用天线)。主无线收发系统和辅助无线收发系统以如下两种方式工作：

平时使用主无线收发系统，当业务繁忙、数据传输量巨大以致主无线收发系统难以应付时，采用辅助无线收发系统；

根据所传输数据的类别和数据量，如果使用一套收发系统不便于服务器进行控制和处理，则将数据按照类别和/或数据量来分成两类，分别由主无线收发系统和辅助无线收发系统负责处理和传输。

本发明中的反馈式远程监控系统可以根据实际物流需要选择其中之一。

图1中的物流运输车一般采用厢式货车，以为货物提供良好的物流环境。根据本发明，货车顶端装有无线收发器2，用于与服务器3无线通信。其中的通信可以使用GSM、GPRS或者卫星微波通信等方式之一。

货车内部载有反馈式RFID鲜活运输箱体1，反馈式RFID鲜活运输箱体1装有鲜活货物，例如药品、农产品、食品等。正如本发明在后面将要描述的那样，反馈式RFID鲜活运输箱体1具有测量和控制温度和湿度的功能，而控制数据和温度、湿度数据就是通过蓝牙或者IrDA方式与无线收发器2进行数据交换的。

在物流过程中，装有反馈式RFID鲜活运输箱体1的物流运输车往往会经过具有不同温度或湿度等气候特征的区域。为了保证所运输的货物能够始终或者尽最大可能地保持鲜活状态，需要对反馈式RFID鲜活运输箱体1的内部温度/湿度进行适当调整。本发明采用的技术方案是使用两种调整方式同时进行调整：

第一种方式是利用反馈式RFID鲜活运输箱体1本身的温度控制器和湿度控制器进行调整。该温度控制器和湿度控制器根据反馈式RFID鲜活运输箱体1具有的温度传感器和湿度传感器测得的数据进行调整。

第二种方式是将反馈式RFID鲜活运输箱体1测得的温度和湿度数据通过无线收发器2发送给服务器3，然后服务器3由人工经验判断的方式或现有技术中已经成熟的多种环境控制调整算法的方式将对该反馈式RFID鲜活运输箱体1的目标控制温度和湿度的数据反馈给该物流运输车，物流运输车然后通过无线收发器2以蓝牙或IrDA方式将数据传送给反馈式RFID鲜活运输箱体1的温度、湿度控制装置，从而达到外部反馈控制的目的。

本发明同时采用以上两种方法的目的是要克服单独采用第一种方式时车辆在山区或气候变化较快的环境中行驶时，反馈式RFID鲜活运输箱体1的温度和湿度传感器测得的数据经常波动所造成的对所运输的货物的温度/湿度调节过于灵敏，长期积累还会对反馈式RFID鲜活运输箱体1的传感和控制装置产生灵敏度下降的负面影响。因此，当遇到上述环境变化较快的情况时，本发明的反馈式远程物联网监控系统将能够以第二种方式为主，并对第一种方式灵活地设置调控阈值，以降低反馈式RFID鲜活运输箱体1本身的温度/湿度控制装置对反馈式RFID鲜活运输箱体1的温度/湿度控制。

下面，对本发明中使用的反馈式RFID鲜活运输箱体1做更详细的说明。图2示出了根据本发明的采用的反馈式RFID鲜活运输箱体的一个实施例的正面透视图。图2中的附图标记2表示的是反馈式RFID鲜活运输箱体1内装有所运输的鲜活货物或装载人体器官的特殊装置，该货物或装置2平放于反馈式RFID鲜活运输箱体1的底部。

反馈式RFID鲜活运输箱体1具有多个传感器，包括温度控制器201、温度传感器202、湿度传感器211，以及湿度控制器212。本实施例中采用的温度/湿度控制器和温度/湿度传感器均采用了市售的、能够容易买到的、并且适合货物运输需求的可拆卸控制器或传感器，用来对不同需求测量所需精度的温度和湿度，并做出满足需求的温度和湿度控制。

反馈式RFID鲜活运输箱体1还具有蓝牙或IrDA无线RFID传输装置(未示出)。该无线RFID传输装置将采集到的温度和湿度数据传送给运输车辆顶部的无线收发器，供远程服务器3使用；另一方面，该无线RFID传输装置将运输车辆顶部的无线收发器接收到的控制参数(包括控制命令和温度/湿度数据)传送给反馈式RFID鲜活运输箱体1上的可拆卸的温度控制器和湿度控制器。

无线RFID传输装置还具有RFID芯片(未示出)，该RFID芯片记录有货物编号、配装时间、配装地点、货物的品种、重量和/或体积信息、最高贮存温度、最低贮存温度、最高贮存湿度、最低贮存湿度、最佳贮存温度，以及最佳贮存湿度等信息。

除货物编号、配装时间和配装地点以外，上述这些信息是在收货时由发货人提供的。在货物进入物流站配装区后，工作人员根据各分销点的配装作业单进行配装。每种货物分别用反馈式RFID鲜活运输箱体1进行封装，此时在反馈式RFID鲜活运输箱体1上安装无线RFID传输装置。货物配装完毕后，在RFID中写入货物名称，数量，配装时间等相关信息，当货物离开配货中心时，通道口的解读器在读取RFID上的信息后，将其传送到处理系统自动生成发货清单。

可选地，运输车上还安装有GPS。这样，通过无线收发器将运输的货物和地点信息相结合，可以使得服务器3获得更详细的信息，对货物物流过程进行更详细、更科学的远程监控。

可选地，在运输管理中，运输线的一些检查点上安装了RFID接收转发装置，当贴有RFID的车辆经过时，接收装置便可接收到RFID信息，并连同接收地的位置信息上传至通信卫星，再由卫星传送给运输调度中心，送入数据库中，从而可以准确预知货物到达时间，实现对货物配送运输的实时监控，确保货物能够准时、完好地送到客户手中。

可选地，温度和湿度传感器以及温度和湿度控制器的个数和安装位置也可以根据实际情况进行调整，以更科学地运输鲜活货物，管理反馈式RFID鲜活运输箱体1内的货物所处的温度和湿度，保证货物的品质。为了达到这个目的，反馈式RFID鲜活运输箱体1的式样有多种，供不同的鲜活货物选用。

尽管本发明在上述说明中使用的反馈式RFID鲜活运输箱体1是与本发明的反馈式远程物联网监控系统联合使用，但完全可以根据需要单独使用在其他场合，而脱离反馈式远程物联网监控系统。

图3示出了本发明的鲜活物流物联网监控方法的一个实施例的流程框图。根据图3所示的方法流程框图，根据本发明的鲜活物流物联网监控方法包括以下步骤：

步骤301：测量箱体的温度和/或湿度；

步骤302：箱体自身的温度控制器和/或湿度控制器分别根据测得的温度和/或湿度进行调节；

步骤303：将步骤301中测得的温度和/或湿度传回服务器；以及

步骤304：服务器将目标温度和/或湿度反馈给运输车辆各箱体的温度和/或湿度控制器，其中目标温度和/或湿度是服务器管理人员根据经验和实际情况确定的，或者由计算机经过最优化过程确定的。

其中，步骤302中的调节是根据模糊控制理论进行的。可选地，步骤304中的最优化过程是根据模糊控制理论或者PID算法确定的。

这里所说的模糊控制，是构造模糊控制系统进行计算处理的方法。它以模糊数学、模糊语言形式的知识表示和模糊逻辑为理论基础，采用计算机控制技术构成的一种具有闭环结构的数字控制系统。其组成核心是具有智能性的模糊控制器，是以模糊逻辑推理为主要组成部分，同时又具有模糊化和去模糊功能的控制器。由于模糊控制方法在计算和数学领域乃至物流管理领域都有成熟的应用，而本发明的方法完全可以根据实际情况借鉴已有模糊控制算法或模型，因此，本发明人认为无需在此赘述关于模糊控制的方法和处理过程。

类似地，本发明中使用的PID算法也完全可以使用现有技术中的各种PID算法，本领域技术人员在知晓该PID算法的使用条件和适用范围以后，完全可以移植到本发明中，因此，本发明人认为也无需在此赘述关于PID算法细节。

可选地，仅由步骤301与302这两步可以构成根据本发明的鲜活物流物联网监控方法的另一实施例。这适用于对物流条件要求较低的鲜活货物或者乃至普通货物的物流。

Claims (10)

1.一种鲜活物流反馈式远程监控系统，该系统包括服务器以及载有鲜活货物或普通货物的物流运输车，服务器和物流运输车之间以无线通信方式进行信息交互，其中的普通货物是相对于鲜活货物而言对物流条件要求低的货物或者是对物流条件没有要求的货物。

2.根据权利要求1所述的系统，该系统根据实际需要选用两种数据反馈方式中的全部或其中之一：反馈式RFID鲜活运输箱体本身根据测得的运输箱内温度和/或湿度进行反馈调整；反馈式RFID鲜活运输箱体将测得的温度和湿度数据通过无线收发器与服务器进行交互以后，根据服务器馈送回的温度和/或湿度值来调整，以达到服务器馈送回的温度和/或湿度值。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，服务器具有无线收发器。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，物流运输车根据需要而配有一辆或多辆，每辆物流运输车装载有放置和封存鲜活货物的反馈式RFID鲜活运输箱体，还在车顶装有无线收发器。

5.根据权利要求3所述的系统，无线收发器使用主无线收发系统，或者同时使用主无线收发系统和辅助无线收发系统。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述的无线通信方式可以使用GSM、GPRS或者卫星微波通信等方式之一。

7.根据权利要求2的方法，所述箱体内部放置有被运送的货物，壳体上安装无线RFID传输装置以及多个传感器，所述多个传感器包括温度控制器、温度传感器、湿度传感器，以及湿度控制器。

8.根据权利要求7所述的方法，无线RFID传输装置将采集到的反馈式RFID鲜活运输箱体的温度和湿度数据传送给运输车辆顶部的无线收发器，供远程服务器使用，该无线RFID传输装置将运输车辆顶部的无线收发器接收到的控制参数传送给反馈式RFID鲜活运输箱体上的温度控制器和湿度控制器。

9.根据权利要求8所述的方法，温度控制器和湿度控制器是可拆卸的和数量可变的。

10.根据权利要求9所述的方法，所述RFID芯片记录有货物编号、配装时间、配装地点、货物的品种、重量和/或体积信息、最高贮存温度、最低贮存温度、最高贮存湿度、最低贮存湿度、最佳贮存温度，以及最佳贮存湿度等信息。