CN105182849B - 面向水果冷链物流的气体记录装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种面向水果冷链物流的气体记录装置及方法,本发明利用微控制模块控制传感器模块的启动和停止,并在传感器模块处于启动工作状态时采集冷链运输环境中的气体参数信息。同时利用时钟模块产生时间信息,通过微控制模块控制采集所述气体参数信息和时间信息,将所述体参数信息和时间信息存入存储模块,并在显示模块上进行实时显示。利用微控制模块控制传感器模块的启动和停止有效降低用电量,节省了供电模块的供电量,利用数据处理子模块对数据进行处理,有效地缩小了存储空间,增大了存储模块的存储容量,实现了以无源的方式对冷链物流环境中的气体参数信息进行长时间全面监测、大容量存储记录以及显示。
Description
技术领域
本发明属于冷链运输技术领域,更具体涉及一种面向水果冷链物流的气体记录装置及方法。
背景技术
受季节性和地域性的影响大的水果多以鲜销为主,例如桃。由于鲜桃属于典型的呼吸跃变型果实,因而对影响呼吸作用的CO2、O2和乙烯等多源气体的敏感度强烈,长途运输过程中易出现失水、失重、快速软化、果实腐烂、果肉褐变等影响品质的质量问题,增加了鲜桃的不耐储藏和易腐性。随着冷链耦合保鲜剂或气调技术的加入,气体成分参数的监测受到越来越多的关注。传统的气体监测设备大多是有源性的,容易受到长途冷链运输环境的限制;并且存在存储容量小、功耗大、体积大以及成本高的技术问题,不能实时、全面记录长途冷链物流运输过程中的多源性气体参数变化。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何以无源的方式对冷链物流环境中的气体参数信息进行长时间全面监测、大容量存储记录以及显示,同时降低功耗和成本,并减小装置体积。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供一种面向水果冷链物流的气体记录装置,所述装置包括微控制模块、显示模块、存储模块、时钟模块、时间控制模块、传感器模块以及供电模块;
所述传感器模块,与所述微控制模块连接,用于采集冷链运输环境中的气体参数信息,并根据所述微控制模块的指令将所述气体参数信息上传给所述微控制模块;
所述时间控制模块,与所述传感器模块以及所述微控制模块连接,用于根据所述微控制模块的指令控制所述传感器模块的启动和休眠;
所述时钟模块,与所述微控制模块连接,用于根据所述微控制模块的指令进行启动,并根据所述微控制模块的指令将其产生的时间信息上传给所述微控制模块;
所述存储模块,与所述微控制模块连接,用于存储所述微控制模块接收的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息,并根据所述微控制模块的指令将其存储的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息上传给所述微控制模块;
所述显示模块,与所述微控制模块连接,用于实时显示所述微控制模块采集的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息;
所述供电模块分别与所述微控制模块、传感器模块以及时钟模块连接,用于为所述微控制模块、传感器模块以及时钟模块供电。
优选地,所述微控制模块包括存储状态判别子模块,所述存储状态判别子模块用于在所述微处理模块将其采集的所述时间信息和所述气体信息存入所述存储模块后,判断所述存储模块是否已经用完所有内存,若是则所述微控制模块不再继续采集所述时间信息和所述气体信息。
优选地,所述气体记录显示装置还包括上位机,所述微控制模块还包括上位机读取数据控制子模块;
所述上位机读取数据控制子模块用于在所述微处理模块将其采集的所述时间信息和所述气体信息存入所述存储模块后,判断所述微控制模块是否发送了上位机读取显示命令,若是由所述上位机读取数据控制子模块读取所述存储模块存储的信息并传递给所述上位机进行显示,否则由所述存储状态判别子模块判断所述存储模块是否已经用完所有内存,并在所述存储模块用完其内存后控制所述微控制模块不再继续采集所述时间信息和所述气体信息。
优选地,所述传感器模块包括二氧化碳传感器、氧气传感器以及乙烯传感器,对应的所述气体参数信息包括二氧化碳浓度、氧气浓度以及乙烯浓度。
优选地,所述微控制模块还包括数据处理子模块;所述数据处理子模块将所述微控制模块接收的所述气体参数信息按时间先后进行排序,并将时间最早的气体参数传输给所述存储模块进行存储;
所述数据处理子模块还用于根据按时间先后排序的所述气体参数信息按照下面公式计算第一参数和第二参数,
式中,Xm为所述第一参数,Xn为所述第二参数,H为采集所述气体参数的时间间隔,Wi为第i个气体参数,Wj为与第i个气体参数相邻的第j个气体参数;
之后所述数据处理子模块对于每一个气体参数进行如下操作:若该气体参数大于所述第二参数,并且小于所述第一参数,则该参数不传输给所述存储模块;若该气体参数大于或等于所述第一参数,则该参数传输给所述存储模块进行存储,并且所述第一参数的值更新为该气体参数的值;若该气体参数小于或等于所述第二参数,则该参数传输给所述存储模块进行存储,并且所述第二参数的值更新为该气体参数的值。
优选地,所述显示模块为液晶显示模块。
优选地,所述时间控制模块包括1个或多个低电平触发的继电器。
优选地,所述供电模块由多个锂电池并联形成。
一种面向水果冷链物流的气体记录方法,利用上述装置进行,包括以下步骤:
所述时间控制模块根据所述微控制模块的指令控制所述传感器模块的启动和休眠,并在所述传感器模块处于启动状态时,利用所述传感器模块采集冷链运输环境中的气体参数信息,并根据微控制模块的指令将所述气体参数信息上传给所述为控制模块;
所述时钟模块根据所述微控制模块的指令进行启动,并根据所述微控制模块的指令将其产生的时间信息上传给所述微控制模块;
所述微控制模块将其采集所述时间信息以及所述气体参数信息传递给所述存储模块进行存储,同时由所述显示模块将所述微控制模块采集的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息进行实时显示;
所述存储模块还用于根据所述微控制模块的指令将其存储的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息上传给所述微控制模块;
供电模块为所述微控制模块、传感器模块以及时钟模块供电。
优选地,在所述微控制模块将其采集所述时间信息以及所述气体参数信息传递给所述存储模块进行存储之后还包括以下步骤:
所述上位机读取数据控制子模块判断所述微控制模块是否发送了上位机读取显示命令,若是由所述上位机读取数据控制子模块读取所述存储模块存储的信息并传递给所述上位机进行显示,否则由所述存储状态判别子模块判断所述存储模块是否已经用完所有内存,并在所述存储模块用完其内存后控制所述微控制模块不再继续采集所述时间信息和所述气体信息。
(三)有益效果
本发明提供了一种面向水果冷链物流的气体记录装置及方法,本发明利用微控制模块控制传感器模块的启动和停止,并在传感器模块处于启动工作状态时采集冷链运输环境中的气体参数信息。同时利用时钟模块产生时间信息,通过微控制模块控制采集所述气体参数信息和时间信息,将所述体参数信息和时间信息存入存储模块,并在显示模块上进行实时显示。利用微控制模块控制传感器模块的启动和停止有效降低用电量,节省了供电模块的供电量,根据数据处理子模块的方法有效地缩小了存储空间,增大了存储模块的存储容量,实现了以无源的方式对冷链物流环境中的气体参数信息进行长时间全面监测、大容量存储记录以及显示,同时降低功耗和成本,减小装置体积,提高冷链物流运输过程中气体参数的透明度,进一步提高水果冷链物流保鲜效率以及水果的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一个较佳实施例的面向水果冷链物流的气体记录装置结构示意图;
图2为本发明的另一个较佳实施例的面向水果冷链物流的气体记录装置结构示意图;
图3为本发明的一个较佳实施例的面向水果冷链物流的气体记录方法的流程图;
图4为本发明的另一个较佳实施例的面向水果冷链物流的气体记录方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。
一种面向水果冷链物流的气体记录装置,如图1所示,所述装置包括微控制模块、显示模块、存储模块、时钟模块、时间控制模块、传感器模块以及供电模块。
所述传感器模块,与所述微控制模块连接,用于采集冷链运输环境中的气体参数信息,并根据所述微控制模块的指令将所述气体参数信息上传给所述为控制模块。
所述时间控制模块,与所述传感器模块以及所述微控制模块连接,用于根据所述微控制模块的指令控制所述传感器模块的启动和休眠。
所述时钟模块,与所述微控制模块连接,用于根据所述微控制模块的指令进行启动,并根据所述微控制模块的指令将其产生的时间信息上传给所述微控制模块。
所述存储模块,与所述微控制模块连接,用于存储所述微控制模块采集的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息,并根据所述微控制模块的指令将其存储的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息上传给所述微控制模块。
所述显示模块,与所述微控制模块连接,用于实时显示所述微控制模块采集的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息。
所述供电模块分别与所述微控制模块、传感器模块以及时钟模块连接,用于为所述微控制模块、传感器模块以及时钟模块供电。
上述装置利用微控制模块控制传感器模块的启动和停止有效降低用电量,节省了供电模块的供电量,根据数据处理子模块的方法有效地缩小了存储空间,增大了存储模块的存储容量,实现了以无源的方式对冷链物流环境中的气体参数信息进行长时间全面监测、大容量存储记录以及显示,同时降低功耗和成本,减小装置体积,提高冷链物流运输过程中气体参数的透明度,进一步提高水果冷链物流保鲜效率以及水果的品质。
进一步地,所述微控制模块包括存储状态判别子模块,所述存储状态判别子模块用于在所述微处理模块将其采集的所述时间信息和所述气体信息存入所述存储模块后,判断所述存储模块是否已经用完所有内存,若是则所述微控制模块不再继续采集所述时间信息和所述气体信息。
进一步地所述气体记录装置还包括上位机,所述微控制模块还包括上位机读取数据控制子模块;
所述上位机读取数据控制子模块用于在所述微处理模块将其采集的所述时间信息和所述气体信息存入所述存储模块后,判断所述微控制模块是否发送了上位机读取显示命令,若是由所述上位机读取数据控制子模块读取所述存储模块存储的信息并传递给所述上位机进行显示,否则由所述存储状态判别子模块判断所述存储模块是否已经用完所有内存,并在所述存储模块用完其内存后控制所述微控制模块不再继续采集所述时间信息和所述气体信息。
进一步地,所述传感器模块包括二氧化碳传感器、氧气传感器以及乙烯传感器,对应的所述气体参数信息包括二氧化碳浓度、氧气浓度以及乙烯浓度。
进一步地,所述微控制模块还包括数据处理子模块;所述数据处理子模块用于对所述微控制模块采集的所述时间信息以及所述气体参数信息进行处理。其中对气体参数进行处理具体包括以下步骤:
S1:设获取N个气体参数信息W,按时间先后序列的顺序W=[W1,W2,…,Wn];
S2:存储数据W1;
S3:计算若Xn<Wi<Xm,则不保存Wi,反之存储Wi,且若Wi>Xm,则Xm=Wi,若Wi<Xn,则Xn=Wi,其中i,j分别为相邻气体参数数据的点数,i>j;
另外,Xm、Xn可根据下面公式初始化:式中Xa为Xm的初始值,Xb为Xn的初始值,H为传感器采集数据的时间间隔。
进一步地,所述显示模块为液晶显示模块。所述时间控制模块包括1个或多个低电平触发的继电器。所述供电模块由多个锂电池并联形成。
本发明利用微控制模块控制传感器模块的启动和停止,并在传感器模块处于启动工作状态时采集冷链运输环境中的气体参数信息。同时利用时钟模块产生时间信息,通过微控制模块控制采集所述气体参数信息和时间信息,将所述体参数信息和时间信息存入存储模块,并在显示模块上进行实时显示。发明能够高效率的、长时间的记录水果(例如桃)冷链运输环境中的CO2、O2和乙烯等气体的浓度,为冷链运输管理增强了透明度和可追溯性。
MCU模块(即微控制模块)的芯片型号为STC12C5A60S2,传感模块集成了CO2传感器模块、O2传感器模块和乙烯传感器模块。时间控制模块(即包含1和或多个低电平触发继电器的模块)的c0、c1和c2分别连接MCU模块的P1.5、P1.6和P1.7以及CO2传感器da0、O2传感器da1和乙烯传感器da2。MCU模块通过P3.7控制时间控制模块的中的低电平触发继电器开关与闭合,从而控制传感器模块的工作和休眠时间;时钟模块的芯片为HT1380,其数据接口DAT与MCU模块的P3.5接口相连接,用于对时间进行准确计时;显示模块的芯片为LCD1602,LCD1602模块通过DB接口与MCU模块P0接口相连接,用于显示鲜桃长途冷链运输环境中的时间气体变化信息;存储模块的芯片为AT24C1024,AT24C1024模块的SCL和SDA引脚分别与MCU模块的P2.3和P2.2引脚相连接,用于存储鲜桃长途冷链运输环境中的时间气体变化信息,如图2所示。
一种面向水果冷链物流的气体记录方法,如图3所示,上述气体记录装置进行,包括以下步骤:
S1、所述时间控制模块根据所述微控制模块的指令控制所述传感器模块的启动和休眠,并在所述传感器模块处于启动状态时,利用所述传感器模块采集冷链运输环境中的气体参数信息,并根据微控制模块的指令将所述气体参数信息上传给所述为控制模块;
S2、所述时钟模块根据所述微控制模块的指令进行启动,并根据所述微控制模块的指令将其产生的时间信息上传给所述微控制模块;
S3、所述微控制模块将其采集所述时间信息以及所述气体参数信息传递给所述存储模块进行存储,同时由所述显示模块将所述微控制模块采集的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息进行实时显示;
S4、所述存储模块还用于根据所述微控制模块的指令将其存储的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息上传给所述微控制模块;
S5、供电模块为所述微控制模块、传感器模块以及时钟模块供电。
上述方法中的S1、S2、S3、S4以及S5并不用于限制方法执行的顺序。
进一步地,在所述微控制模块将其采集所述时间信息以及所述气体参数信息传递给所述存储模块进行存储之后还包括以下步骤:
所述上位机读取数据控制子模块判断所述微控制模块是否发送了上位机读取显示命令,若是由所述上位机读取数据控制子模块读取所述存储模块存储的信息并传递给所述上位机进行显示,否则由所述存储状态判别子模块判断所述存储模块是否已经用完所有内存,并在所述存储模块用完其内存后控制所述微控制模块不再继续采集所述时间信息和所述气体信息。
图4为本发明的另一个较佳实施例的用于面向水果冷链物流的气体记录方法的流程图,包括以下步骤:
S1、开始上电;
S2、微控制模块,例如单片机系统初始化;
S3、读取时间信息、气体参数信息;
S4、数据处理、存储以及LCD显示;
S5、是否发送上位机读取显示命令,若为是转为S6,若为否转为S8;
S6、读取存储在存储模块中的数据;
S7、上位机显示S6中读取的数据;
S8、判断存储模块中是否存满,若为是就不再存储转为S5,若为否转为S3继续读取和存储时间信息、气体参数信息。
由于气体传感器本身的功耗大,在时间控制模块的控制下,气体记录装置至少能工作45天以上。本发明能够有效地、长时间的、全面的记录水果冷链运输环境中的CO2、O2和乙烯等多源气体参数信息,存储容量大、成本低、功耗低以及体积小,提高记录水果冷链物流运输过程中环境参数的透明度。
以上实施方式仅用于说明本发明,而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种面向水果冷链物流的气体记录装置,其特征在于,所述装置包括微控制模块、显示模块、存储模块、时钟模块、时间控制模块、传感器模块以及供电模块;
所述传感器模块,与所述微控制模块连接,用于采集冷链运输环境中的气体参数信息,并根据所述微控制模块的指令将所述气体参数信息上传给所述微控制模块;
所述时间控制模块,与所述传感器模块以及所述微控制模块连接,用于根据所述微控制模块的指令控制所述传感器模块的启动和休眠;所述时间控制模块分别与二氧化碳传感器、氧气传感器和乙烯传感器连接;
所述时钟模块,与所述微控制模块连接,用于根据所述微控制模块的指令进行启动,并根据所述微控制模块的指令将其产生的时间信息上传给所述微控制模块;
所述存储模块,与所述微控制模块连接,用于存储所述微控制模块接收的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息,并根据所述微控制模块的指令将其存储的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息上传给所述微控制模块;
所述显示模块,与所述微控制模块连接,用于实时显示所述微控制模块采集的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息;
所述供电模块分别与所述微控制模块、传感器模块以及时钟模块连接,用于为所述微控制模块、传感器模块以及时钟模块供电。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述微控制模块包括存储状态判别子模块,所述存储状态判别子模块用于在所述微控制模块将其采集的所述时间信息和所述气体参数信息存入所述存储模块后,判断所述存储模块是否已经用完所有内存,若是则所述微控制模块不再继续采集所述时间信息和所述气体参数信息。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,气体记录显示装置还包括上位机,所述微控制模块还包括上位机读取数据控制子模块;
所述上位机读取数据控制子模块用于在所述微控制模块将其采集的所述时间信息和所述气体参数信息存入所述存储模块后,判断所述微控制模块是否发送了上位机读取显示命令,若是由所述上位机读取数据控制子模块读取所述存储模块存储的信息并传递给所述上位机进行显示,否则由所述存储状态判别子模块判断所述存储模块是否已经用完所有内存,并在所述存储模块用完其内存后控制所述微控制模块不再继续采集所述时间信息和所述气体参数信息。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述传感器模块包括二氧化碳传感器、氧气传感器以及乙烯传感器,对应的所述气体参数信息包括二氧化碳浓度、氧气浓度以及乙烯浓度。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述微控制模块还包括数据处理子模块;所述数据处理子模块将所述微控制模块接收的所述气体参数信息按时间先后进行排序,并将时间最早的气体参数传输给所述存储模块进行存储;
所述数据处理子模块还用于根据按时间先后排序的所述气体参数信息按照下面公式计算第一参数和第二参数,
<mrow>
<mi>X</mi>
<mi>m</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>max</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>W</mi>
<mi>i</mi>
<mo>-</mo>
<mi>W</mi>
<mi>j</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mi>H</mi>
</mfrac>
<mo>,</mo>
<mi>X</mi>
<mi>n</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>min</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>W</mi>
<mi>i</mi>
<mo>-</mo>
<mi>W</mi>
<mi>j</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mi>H</mi>
</mfrac>
</mrow>
式中,Xm为所述第一参数,Xn为所述第二参数,H为采集所述气体参数的时间间隔,Wi为第i个气体参数,Wj为与第i个气体参数相邻的第j个气体参数;
之后所述数据处理子模块对于每一个气体参数进行如下操作:若该气体参数大于所述第二参数,并且小于所述第一参数,则该参数不传输给所述存储模块;若该气体参数大于或等于所述第一参数,则该参数传输给所述存储模块进行存储,并且所述第一参数的值更新为该气体参数的值;若该气体参数小于或等于所述第二参数,则该参数传输给所述存储模块进行存储,并且所述第二参数的值更新为该气体参数的值。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述显示模块为液晶显示模块。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述时间控制模块包括1个或多个低电平触发的继电器。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述供电模块由多个锂电池并联形成。
9.一种面向水果冷链物流的气体记录方法,其特征在于,利用权利要求1至8任一项所述的装置进行,包括以下步骤:
所述时间控制模块根据所述微控制模块的指令控制所述传感器模块的启动和休眠,并分别控制二氧化碳传感器、氧气传感器和乙烯传感器;并在所述传感器模块处于启动状态时,利用所述传感器模块采集冷链运输环境中的气体参数信息,并根据微控制模块的指令将所述气体参数信息上传给所述微控制模块;
所述时钟模块根据所述微控制模块的指令进行启动,并根据所述微控制模块的指令将其产生的时间信息上传给所述微控制模块;
所述微控制模块将其采集所述时间信息以及所述气体参数信息传递给所述存储模块进行存储,同时由所述显示模块将所述微控制模块采集的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息进行实时显示;
所述存储模块还用于根据所述微控制模块的指令将其存储的所述时间信息以及对应的所述气体参数信息上传给所述微控制模块;
供电模块为所述微控制模块、传感器模块以及时钟模块供电。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,在所述微控制模块将其采集所述时间信息以及所述气体参数信息传递给所述存储模块进行存储之后还包括以下步骤:
所述上位机读取数据控制子模块判断所述微控制模块是否发送了上位机读取显示命令,若是由所述上位机读取数据控制子模块读取所述存储模块存储的信息并传递给所述上位机进行显示,否则由所述存储状态判别子模块判断所述存储模块是否已经用完所有内存,并在所述存储模块用完其内存后控制所述微控制模块不再继续采集所述时间信息和所述气体参数信息。
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2015
- 2015-08-31 CN CN201510546699.6A patent/CN105182849B/zh active Active
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CN105182849A (zh) | 2015-12-23 |
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GR01 | Patent grant |