CN106679829B - 冷链物流温度轨迹可视化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明在冷藏车上安装了定位装置，实现了轨迹可视化，并把ZigBee测量的温度以颜色方式叠加在轨迹上；通过在冷藏车车厢内安置多个ZigBee测温点，将感知的温度传递给ZigBee网关，ZigBee网关根据实时温度，控制各温区的制冷；ZigBee网关将温度信息上传至云端数据库，移动终端从云端下载温度数据，以可视化的方式展示车厢多个区域的温度，实现“温度控制可视化”，顾客手机可获得自己货物所处温区的温度轨迹，实现“温度轨迹可视化”；该方案能够提高冷链物流公司的竞争力，提高吞吐率，保证冷链质量。而调度中心也可以通过互联网监控多个温区的温度轨迹，加强对冷链的精细化管理，并通过大数据分析及时技术整改。

Description

冷链物流温度轨迹可视化系统
技术领域
本发明涉及一种冷链物流管理系统，具体涉及一种冷链物流温度轨迹可视化系统。
背景技术
发达国家的产品低温保存技术水平很高，其中肉制品、乳制品、饮料的冷藏率为100%，新鲜果蔬为 95%，产品物流损耗率很小，只有5%。欧美日等发达国家和地区现已规划了冷链物流体系，冷链物流温度管理系统也已经建成。相对发达国家的现状，中国冷链物流刚起步，冷藏运输设备简陋，管理粗放。随着，消费者对低温产品的需求增大，因此中国冷链物流存在着良好的赢利空间，具有较好技术发展前景。
第三方物流是为企业供给运输、仓储、配送等方式的外部服务供应商，其物流活动存在着货物小批量多品种，运输目的地不同等特点，管理难度大。而第三方物流公司如果开展冷链零担物流业务，将要解决多温共配等更多困难。课题组调研了上海郑明现代物流有限公司、福建省盛丰物流有限公司和其它第三方物流公司，将冷链物流中所存在的问题，罗列如下：
(1)车辆调度困难
冷链物流必须使用专用的冷藏车，冷藏车价格高出其它运载工具数倍，所以冷链物流企业靠自身购买冷藏车无法满足旺季业务需要，通常需要利用租赁联盟企业的车辆空闲空间的方法，从而充分利用社会运力资源，降低运营成本。如何调度客户货物周边最近的联盟企业车辆成为了一个技术难题。
(2)温度控制困难
冷链物流承担冷藏、冷冻货物的运输和配送，需要对车厢内的实时温度进行测量和远程传递，及时控制车厢的温度。而且零担物流面对的是不同客户的货物，不同的货物对温度的要求不同。如果冷藏车只运送一种温度范围的货物，则会出现装载率低的问题。如果混合运送多种温度要求的货物，却难以实现对车厢不同温区的温度可视和可控。
(3)冷链质量难以管理
冷藏车辆流动性大，同时服务于多家物流企业，其轨迹不可视，温度质量不可视。如果运送食品或疫苗，温度不达标产生质量事故，危害人体健康，却难以查清责任方，因此物流企业在着较大的责任风险。
在国外，通常采用GPS技术实现运输管理，Georgiou等人通过把GIS技术和GPS技术相结合，可以在地图上显示车辆的位置，实现精确定位。Ntsis等人将GPS获得的几何地理信息导入到GIS数据库，由此形成专题地图。在中国，田沐野研究了运输路线问题，设计开发了车辆运输可视化管理系统，既优化了车辆配送路线工作，又在电子地图实现了可视化。刘卫国开发基于地理信息系统和电子商务可视化平台是应用GIS/GPS等相关技术，可以很好的处理两者在配送环节上出现的问题。焦亚冰完善了GPS和无线局域网，建立系统模型实现物流全程配送可视化。苑海波建立了在Intranet环境中的军事平台，基于RFID、GPS和GSM无线网络三个技术的开发，实现军事物流全物资数据信息在ERP支持下全过程共享和实时监控[6]。林宇洪制作木材运输车辆的GPS定位仪，实现了对木材运输行为的电子监管。
综上所述，国内外学者在研究车辆监控时，大多采用GPS技术，但是GPS的主动权掌握在国外公司，如果中国经济过于依赖于GPS，一但国际环境恶化，将受制于人。特别物流业是国家发展的核心动力，因此更应当优先选择中国自主产权的北斗技术。物流业选择北斗还具有一个优势，北斗可实现双向通讯，当遇到类似汶川大地震这样级别的灾难时，所有地面通讯设施失效，物流业因为具有较好的北斗普及基础，可启用北斗通讯实现应急物流调度和指挥，提高中国抗灾能力。
发明内容
本发明提供一种冷链物流温度轨迹可视化系统。
本发明采用以下技术方案实现：一种冷链物流温度轨迹可视化系统，其特征在于：包括冷藏车、安装在物流公司调度中心的服务器及移动终端；所述冷藏车划分N个温区，每个温区均安装一个测温ZigBee节点，N为大于1的自然数；测温ZigBee节点连接有信号预处理电路，所述信号预处理电路连接有测温传感器；冷藏车上的制冷机的驱动电路连接一ZigBee制冷机控制节点；冷藏车车顶通风道上的通气风扇的驱动电路连接ZigBee通气风扇控制节点；冷藏车上还配有一个ZigBee网关，所述ZigBee网关和测温ZigBee节点自组网，形成了测温网络，形成闭环的控温机制；所述ZigBee网关通过控制ZigBee制冷机控制节点、ZigBee通气风扇控制节点从而控制制冷机和通气风扇工作，当温区温度不适宜时，ZigBee网关自控制制冷机和风扇工作，直到温度达标；冷藏车上还设有一定位模块，所定位模块与ZigBee网关连接；冷藏车还设有一车载温度控制终端，所述车载温度控制终端包括主控制器及与其相连接的显示屏、触摸按键、无线网卡；冷藏车上还设有一无线路由器，所述无线路由器连接互联网并形成一无线局域网；所述ZigBee网关上连接有一无线网卡；ZigBee网关、车载温度控制终端连入所述无线局域网；通过车载温度控制终端实时显示冷藏车各个温区的温度值，若某温区温度不达标，车载温度控制终端将发出报警声，工作人员接收到该警报后通过移动终端向ZigBee网关发出控制指令，由ZigBee网关控制制冷机和通气风扇工作，或通过人工点击制冷按钮进行人为干预制冷机工作；ZigBee网关通过路由器将各个温区的温度和车辆运动轨迹通过无线网络发送至互联网的云端数据库；物流公司调度中心的服务器连接至云端数据库；该服务器将温度用不同的颜色并叠加至轨迹上，形成温度轨迹；管理人员或用户通过连接云端数据的调度中心服务器和移动终端查阅每辆冷藏车的每个温区的温度轨迹。
在本发明一实施例中，某温区温度不达标调度中心的服务器也将发出警报，若警报时间超过一定时间后，管理人员通过服务器向ZigBee网关发出控制指令，由ZigBee网关控制制冷机和通气风扇工作；并向车载温度控制终端发出警告信息。
在本发明一实施例中，调度中心服务器保存多辆冷藏车的历史数据，并通过对该历史数据的分析找出事故高发车辆、事故高发路段和事故高发时段，并进行相应的技术整改。
在本发明一实施例中，ZigBee网关控制制冷机和通气风扇工作包括以下步骤：当ZigBee网关检测到有一个温区的温度接近于温度上限，则控制该温区的所有风扇及制冷机工作，当所有温区的温度都接近于温度下限，则控制所有温区的风扇及制冷机关闭，从而构成闭环自动控温体系。
在本发明一实施例中，所述定位模块为北斗模块或GPS模块。
在本发明一实施例中，所述ZigBee网关包括一CC2530芯片。
在本发明一实施例中，所述测温传感器为DS18B20。
在本发明一实施例中，所述N为3。
在本发明一实施例中，所述无线路由器为3G路由器，所述无线网卡为对应的3G无线网卡。
与现有技术相比，本发明在冷藏车上安装了定位装置，实现了轨迹可视化，为了加强冷链质量的监管；并把ZigBee测量的温度以颜色方式叠加在轨迹上，例如蓝色线段表示该段轨迹温度过低，应节能减排；红色线段则表示温度超标，冷链质量不达标；通过在冷藏车车厢内安置多个ZigBee测温点，将感知的温度传递给ZigBee网关，ZigBee网关根据实时温度，自主控制各温区的制冷机；ZigBee网关通过无线模块连接互联网上的固定IP地址，将温度信息上传至云端数据库，移动终端（例如安卓手机）可从云端下载温度数据，以可视化的方式展示车厢多个区域的温度，实现“温度控制可视化”，顾客手机可获得自己货物所处温区的温度轨迹，了解货物实时位置，监督冷链质量，实现“温度轨迹可视化”；“温度轨迹”在生产上具有实用价值，能够提高冷链物流公司的竞争力，提高吞吐率，保证冷链质量。而调度中心也可以通过互联网监控多个温区的温度轨迹，加强对冷链的精细化管理，并通过大数据分析发现事故高发车辆、事故高发路段和事故高发时段，及时技术整改。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
图2为本发明一实施例的温度控制可视化的流程示意图。
图3为本发明一实施例的温度轨迹可视化的流程示意图。
图4为为本发明一实施例的温度控制可视化示意图。
图5为本发明一实施例的温度轨迹流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
本发明提供一种冷链物流温度轨迹可视化系统，其包括冷藏车、安装在物流公司调度中心的服务器及移动终端；所述冷藏车划分N个温区，每个温区均安装一个测温ZigBee节点，N为大于1的自然数；测温ZigBee节点连接有信号预处理电路，所述信号预处理电路连接有测温传感器；冷藏车上的制冷机的驱动电路连接一ZigBee制冷机控制节点；冷藏车车顶通风道上的通气风扇的驱动电路连接ZigBee通气风扇控制节点；冷藏车上还配有一个ZigBee网关，所述ZigBee网关和测温ZigBee节点自组网，形成了测温网络，形成闭环的控温机制；所述ZigBee网关通过控制ZigBee制冷机控制节点、ZigBee通气风扇控制节点从而控制制冷机和通气风扇工作，当温区温度不适宜时，ZigBee网关自控制制冷机和风扇工作，直到温度达标；冷藏车上还设有一定位模块，所定位模块与ZigBee网关连接；冷藏车还设有一车载温度控制终端，所述车载温度控制终端包括主控制器及与其相连接的显示屏、触摸按键、无线网卡；冷藏车上还设有一无线路由器，所述无线路由器连接互联网并形成一无线局域网；所述ZigBee网关上连接有一无线网卡；ZigBee网关、车载温度控制终端连入所述无线局域网；通过车载温度控制终端实时显示冷藏车各个温区的温度值，若某温区温度不达标，车载温度控制终端将发出报警声，工作人员接收到该警报后通过移动终端向ZigBee网关发出控制指令，由ZigBee网关控制制冷机和通气风扇工作，或通过人工点击制冷按钮进行人为干预制冷机工作；ZigBee网关通过路由器将各个温区的温度和车辆运动轨迹通过无线网络发送至互联网的云端数据库；物流公司调度中心的服务器连接至云端数据库；该服务器将温度用不同的颜色并叠加至轨迹上，形成温度轨迹；管理人员或用户通过连接云端数据的调度中心服务器和移动终端查阅每辆冷藏车的每个温区的温度轨迹。本发明一实施例的结构示意图参见图1。
在本发明一实施例中，某温区温度不达标调度中心的服务器也将发出警报，若警报时间超过一定时间后，管理人员通过服务器向ZigBee网关发出控制指令，由ZigBee网关控制制冷机和通气风扇工作；并向车载温度控制终端发出警告信息。
在本发明一实施例中，调度中心服务器保存多辆冷藏车的历史数据，并通过对该历史数据的分析找出事故高发车辆、事故高发路段和事故高发时段，并进行相应的技术整改。
在本发明一实施例中，ZigBee网关控制制冷机和通气风扇工作包括以下步骤：当ZigBee网关检测到有一个温区的温度接近于温度上限，则控制该温区的所有风扇及制冷机工作，当所有温区的温度都接近于温度下限，则控制所有温区的风扇及制冷机关闭，从而构成闭环自动控温体系。
在本发明一实施例中，所述N为3。
在本发明一实施例中，所述无线路由器为3G路由器，所述无线网卡为对应的3G无线网卡。
本发明的技术方案要实现“温度控制可视化”和“温度轨迹可视化”。本发明一实施例的具体示意图参见图2和图3。
在在冷藏车划分了多个温区，每个温区的温度最高的点在离制冷机最远的高处位置(见图2、3中的位置)，以3个温区为例，设置3个ZigBee测温节点，ZigBee网关布置在制冷机的附近位置上，ZigBee测温节点和ZigBee网关自组网构成测温网络，ZigBee网关可知各温区的温度。冷藏车上方设置两个风道，每个风道上有6个风扇，风扇1和风扇2串联，风扇3和风扇4串联，如此类推，12风扇采用6通道可以控制。加上制冷机，12个风扇和1个制冷机用7通道连接线连接至ZigBee网关，ZigBee网关检测到有一个温区的温度接近于温度上限，则控制该温区的所有风扇工作且制冷机工作。当所有温区的温度都接近于温度下限，则控制所有温区的风扇关闭且制冷机关闭。从而构成闭环自动控温体系。
冷藏车上配有一个3G路由器， 3G路由器发射WIFI信号形成车载局域网，ZigBee网关上有WIFI模块，连入局域网，随车同行的车载温度控制终端通过WIFI通讯连接ZigBee网关，以可视化的方式显示冷藏车各温区，如果有一个温区的温度不符合生产要求，则该温区用红色警示，同时发出报警声，车载温度控制终端发出控制信号至ZigBee网关，由ZigBee网关控制ZigBee制冷机控制节点和ZigBee通气风扇控制节点，从而控制制冷机和通气风扇工作。驾驶员也可以人工点击制冷按钮，人为干预制冷机工作。车载温度控制终端使得各温区温度一目了然，又可以直观查阅并控制制冷机的工作状态，所以称为“温度控制可视化”。本发明一实施例的温度控制可视化在所述车载温度控制终端显示如图4所示。
3G路由器带能够3G上网方式连接互联网，ZigBee网关有一个串口，连接北斗或GPS定位器，ZigBee网关可获得位置信息，ZigBee网关将多点温度和车辆运动轨迹发送至云端的物流公司调度中心的服务器，把温度用不同的颜色叠加至轨迹上，形成温度轨迹。物流公司调度中心可以查阅每个车的每个温区的温度轨迹，也可以通过服务器远程控制端制冷机的工作。用户通过手机也可以从云端数据库下载数据，远程查询自己货物的温度轨迹。使得车辆运动轨迹和冷链质量一目了然，所以称为“温度轨迹可视化”。本发明一实施例的温度轨迹可视化在手机上显示如图5所示。其中轨迹上的黑白表示不同的温度。在实际操作界面中通过更多颜色进行区分，可以更明显地观测到温度轨迹可视化的效果。
在本发明一实施例中，所述定位模块为北斗模块或GPS模块。
在本发明一实施例中，所述ZigBee网关包括一CC2530芯片。
在本发明一实施例中，所述测温传感器为DS18B20。
CC2530 是用于2.4GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM和许多其它强大的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB的闪存。CC2530 具有不同的能耗运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。
考虑到冷链物流的冷冻区低温至-27℃，温度传感器选择DS18B20，DS18B20是DALLAS公司生产的即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此线路简单，在一根通信线，可以连接多个DS18B20。DS18B20产品的特点如下：(1)只要求一个端口即可实现通信。(2)在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。(3)实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。(4)测量温度范围在－55℃到＋125℃之间。(5)数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。(6)内部有温度上、下限告警设置。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种冷链物流温度轨迹可视化系统，其特征在于：包括冷藏车、安装在物流公司调度中心的服务器及移动终端；
所述冷藏车划分N个温区，每个温区均安装一个测温ZigBee节点，N为大于1的自然数；测温ZigBee节点连接有信号预处理电路，所述信号预处理电路连接有测温传感器；
冷藏车上的制冷机的驱动电路连接一ZigBee制冷机控制节点；冷藏车车顶通风道上的通气风扇的驱动电路连接ZigBee通气风扇控制节点；
冷藏车上还配有一个ZigBee网关，所述ZigBee网关和测温ZigBee节点自组网，形成了测温网络，形成闭环的控温机制；所述ZigBee网关通过控制ZigBee制冷机控制节点、ZigBee通气风扇控制节点从而控制制冷机和通气风扇工作，当温区温度不适宜时，ZigBee网关自控制制冷机和风扇工作，直到温度达标；
冷藏车上还设有一定位模块，所定位模块与ZigBee网关连接；
冷藏车还设有一车载温度控制终端，所述车载温度控制终端包括主控制器及与其相连接的显示屏、触摸按键、无线网卡
冷藏车上还设有一无线路由器，所述无线路由器连接互联网并形成一无线局域网；所述ZigBee网关上连接有一无线网卡；ZigBee网关、车载温度控制终端连入所述无线局域网；通过车载温度控制终端实时显示冷藏车各个温区的温度值，若某温区温度不达标，车载温度控制终端将发出报警声，工作人员接收到该报警后通过移动终端向ZigBee网关发出控制指令，由ZigBee网关控制制冷机和通气风扇工作，或通过人工点击制冷按钮进行人为干预制冷机工作；
ZigBee网关通过路由器将各个温区的温度和车辆运动轨迹通过无线网络发送至互联网的云端数据库；物流公司调度中心的服务器连接至云端数据库；该服务器将温度用不同的颜色并叠加至轨迹上，形成温度轨迹；管理人员或用户通过连接云端数据的调度中心服务器和移动终端查阅每辆冷藏车的每个温区的温度轨迹；
ZigBee网关控制制冷机和通气风扇工作包括以下步骤：当ZigBee网关检测到有一个温区的温度接近于温度上限，则控制该温区的所有风扇及制冷机工作，当所有温区的温度都接近于温度下限，则控制所有温区的风扇及制冷机关闭，从而构成闭环自动控温体系。
2.根据权利要求1所述的冷链物流温度轨迹可视化系统，其特征在于：若某温区温度不达标调度中心的服务器也将发出警报，若警报时间超过一定时间后，管理人员通过服务器向ZigBee网关发出控制指令，由ZigBee网关控制制冷机和通气风扇工作；并向车载温度控制终端发出警告信息。
3.根据权利要求1所述的冷链物流温度轨迹可视化系统，其特征在于：调度中心服务器保存多辆冷藏车的历史数据，并通过对该历史数据的分析找出事故高发车辆、事故高发路段和事故高发时段，并进行相应的技术整改。
4.根据权利要求1所述的冷链物流温度轨迹可视化系统，其特征在于：所述定位模块为北斗模块或GPS模块。
5.根据权利要求1所述的冷链物流温度轨迹可视化系统，其特征在于：所述ZigBee网关包括一CC2530芯片。
6.根据权利要求1所述的冷链物流温度轨迹可视化系统，其特征在于：所述测温传感器为DS18B20。
7.根据权利要求1所述的冷链物流温度轨迹可视化系统，其特征在于：所述N为3。
8.根据权利要求1所述的冷链物流温度轨迹可视化系统，其特征在于：所述无线路由器为3G路由器，所述无线网卡为对应的3G无线网卡。
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