CN108549307A - 一种铁路冷链全过程状态监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于冷链物流监控技术领域，公开了一种铁路冷链全过程状态监控系统，包括工艺环节控制子系统、故障处理子系统以及状态检测子系统；状态检测子系统、故障处理子系统均与工艺环节控制子系统具有通信连接；状态检测子系统用于特殊气体、制冷剂泄露、温湿度、冲击受力检测；状态检测子系统、工艺环节控制子系统分布式设置在铁路冷链包括仓储、转运、装卸以及派送的各工艺环节；对铁路冷链各工艺环节进行气体、温湿度、制冷剂以及冲击受力检测，根据检测信息生成用于控制故障处理子系统的指令，或发往用户端；故障处理子系统用于根据工艺环节控制子系统的指令进行报警、以及触发应急预案的动作；实现对铁路冷链的全过程靶向性控制。

Description

一种铁路冷链全过程状态监控系统

技术领域

本发明属于物联网技术领域，更具体地，涉及一种铁路冷链全过程状态监控系统。

背景技术

随着高铁技术的发展，铁路冷链物流技术也迅速发展。铁路冷链物流主要针对高价值、高时效性、对保鲜具有特殊要求的产品，需要实时掌握承运货物的状态信息；一些特殊物品在装运过程的温差甚至需要控制在1℃以内，对温度控制精度要求较高。铁路冷链中对货物采用集装器的形式进行装卸和转运作业，除了考虑传统的物流车之外还包括站台装卸、存储、搬运以及火车或高铁运输存储等工艺过程，物流过程复杂、工况多变，交接过程中要求保证冷链不间断制冷，对系统控制精度和信息数据以及控制数据的传输时效性要求更高。

现有冷链技术对运输环节的制冷管理较弱，对冷链的出库和库存环节的管理多是通过人工手段进行温度管理，缺乏对于整个冷链系统温度的实时监控管理。譬如中国专利CN201610977562所公开的一种全程监控冷链物流系统，包括冷链设备、设备监控管理系统和智慧冷链云管理系统，冷链设备包括存储设备和转运设备，冷链设备中设有数据采集模块、联网模块和定位模块，设备监控管理系统读取冷链设备的运行参数状态数据和位置数据并传输给智慧冷链云管理系统，智慧冷链云管理系统连接系统管理后台，系统管理后台连接用户端，通过设备监控管理系统和智慧冷链云管理系统对冷链仓储、转运环节物品温湿度等信息进行了监控；但其说明书记载了其监控对象主要是仓库、冷柜、冷链周转箱以及物流车，未涉及对火车/高铁运输环节的监控，以及对铁路冷链物流的站台装卸运输等环节的监控，无法实现铁路冷链物流全覆盖监控。且该发明所公开的技术方案仅对系统相关状态进行数据分析，无法实现对各个环节冷链的控制，无法向用户实时反馈货物受力工况、作业视频数据，遇到故障情况无法提供有效的处理措施，难以保证冷链的全过程管理和控制，不能满足铁路冷链物流的高精度和高时效性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种铁路冷链全过程状态监控系统，其目的在于实现面向铁路冷链物流的包括仓储、转运、装卸、派送环节的全过程控制。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种铁路冷链全过程状态监控系统，包括工艺环节控制子系统、故障处理子系统以及多个状态检测子系统；状态检测子系统、故障处理子系统均与工艺环节控制子系统具有通信连接；

其中，各状态检测子系统分布式设置在铁路冷链的仓储、转运、装卸以及派送的工艺环节；每个状态检测子系统包括特殊气体检测装置、分区温湿度传感器和制冷剂泄露检测装置；用于对铁路冷链的仓储、转运、装卸以及派送的工艺环节进行环境气体种类及浓度、温湿度、制冷剂泄露情况检测；

工艺环节控制子系统包括并列的冷库仓储区控制子系统、转运过程控制子系统、装卸过程控制子系统和派送过程控制子系统；冷库仓储区控制子系统、转运过程控制子系统、装卸过程控制子系统和派送过程控制子系统分别用于根据设置在仓储、转运、装卸以及派送的工艺环节的状态检测子系统所检测的信息生成用于控制故障处理子系统的指令；

故障处理子系统包括报警模块和功能处理模块；所述功能处理模块存储有预先设置的与故障类型对应的应急动作命令，并具有用于连接自动控制阀控制端的接口以及用于连接制冷设备控制端的接口；所述报警模块用于根据工艺环节控制子系统发送的指令进行报警，功能处理模块用于根据所述指令触发应急动作使得自动控制阀控制端、制冷设备控制端动作，以在故障发生时对承运货物进行有效保护。

优选的，上述的铁路冷链全过程状态监控系统，其状态检测子系统、故障处理子系统以及工艺环节控制子系统均具有用于与后台服务器进行通信的接口，用于将状态检测子系统所采集的信息、工艺环节控制子系统所发出的指令以及故障处理子系统的反馈发往后台服务器进程存储，以形成冷链全过程历史数据库；工艺环节控制子系统具有用于与用户终端通信的通信接口，用于与终端用户进行信息交互。

优选的，上述的铁路冷链全过程状态监控系统，其状态检测子系统还包括冲击受力检测装置，用于对被运输物品在铁路冷链物流全过程各工艺环节的冲击受力工况进行监控；将采集的冲击受力信息通过与采集点对应的工艺环节控制子系统发送到客户端，状态检测子系统还用于将冲击受力检测值存储到后台服务器的历史数据库。

优选的，上述的铁路冷链全过程状态监控系统，其状态检测子系统还包括定位装置；定位装置设置于被运输物品上，用于获取被运输物品的坐标信息，并通过对应地工艺环节控制子系统实时发送到用户端；状态检测子系统还用于将被运输物品坐标信息存储到后台服务器以形成连续的轨迹。

优选的，上述的铁路冷链全过程状态监控系统，还包括集成在铁路冷链的仓储设备、转运设备、装卸设备、手持机扫码设备上的视频监控装置；视频监控装置采集的作业视频数据通过对应的工艺环节控制子系统以无线方式实时发送到用户端；状态检测子系统还用于将作业视频数据存储到后台服务器。

按照本发明的另一方面，基于上述铁路冷链全过程状态监控系统，提供了一种铁路冷链全过程状态监控方法，

对铁路冷链包括仓储、转运、装卸以及派送的工艺环节进行环境气体监控；当探测到某一工艺环节预设种类的气体含量达到阈值，则向该环节对应的工艺环节控制子系统反馈第一信息；

该工艺环节控制子系统根据该第一信息向故障处理子系统发送第一控制指令；故障处理子系统根据第一控制指令控制报警模块动作，并触发功能处理模块动作；

其中，气体的预设检测种类由工艺环节控制子系统根据配送货物特点预先设定。

按照本发明的另一方面，基于上述铁路冷链全过程状态监控系统，提供了一种铁路冷链全过程状态监控方法，对铁路冷链包括仓储、转运、装卸以及派送的工艺环节的制冷环境进行监控；当监测到某个工艺环节出现制冷剂泄露，则向该环节对应的工艺环节控制子系统反馈第二信息；

该工艺环节控制子系统根据该第二信息向故障处理子系统发送第二控制指令；故障处理子系统根据第二控制指令控制报警模块动作，并触发功能处理模块动作以实现应急处理。

按照本发明的另一方面，基于上述铁路冷链全过程状态监控系统，提供了一种铁路冷链全过程状态监控方法，对铁路冷链包括仓储、转运、装卸以及派送的工艺环节的温、湿进行监测；并将测得的数据与对应工艺环节的温、湿度设定值进行比较；当测得的数据与设定值的偏差超过许用值时，则向该环节对应的工艺环节控制子系统反馈第三信息；

该工艺环节控制子系统根据该第三信息向故障处理子系统发送第三控制指令；

故障处理子系统根据第三控制指令控制自动控制阀以及制冷设备动作；通过自动控制阀动作来调剂制冷效率，通过控制制冷设备动作调节制冷温度，将温、湿度调整到与设定值保持在许用值范围内。

优选地，上述的铁路冷链全过程状态监控方法，功能处理模块根据第二控制指令向对应的工艺环节控制子系统上报故障位置以及故障类型，关闭故障位置的自动控制阀，发出启动备用制冷机组的指令；

该工艺环节控制子系统根据故障位置以及故障类型自动发送维修任务到关联的维修终端，以就近安排系统修复作业。

优选地，上述的铁路冷链全过程状态监控方法，当温、湿度检测值与设定值的偏差超过许用值时，以设定的周期采集温、湿度，将检测值与设定值比较，并根据比较结果控制自动控制阀和制冷设备的动作，以精确调整，避免过调整或欠调整。

优选地，上述的铁路冷链全过程状态监控方法，若通过设定次数的比较及调整，温、湿度不能恢复到许用范围内，则由故障所在的工艺环节对应的工艺环节控制子系统控制报警模块以及功能处理模块动作。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的铁路冷链全过程状态监控系统及方法，基于铁路冷链物流全链条包括多个工艺环节、对各个工艺环节的制冷及监控需无缝衔接的特殊要求，提出了一种分布式的系统，包括故障处理子系统、分布式设置在包括仓储、转运、装卸以及派送环节的多个状态检测子系统、工艺环节控制子系统；状态检测子系统、工艺环节控制子系统分布设置在铁路冷链各工艺环节，根据工艺环节控制子系统根据对应的工艺环节的状态检测子系统上报的信息生成控制指令分配到故障处理子系统以告警或者触发应急动作，不仅实现了对冷链物流的仓储、转运、装卸、派送各工艺环节的全过程监控，而且实现了对各个工艺环节的靶向性控制，控制更加具体精细；

(2)本发明基于铁路冷链全过程状态监控系统以及铁路冷链全过程状态监控方法，基于各工艺环节实时上报的大数据对冷链各个工艺环节进行智能分析，评估冷链各个工艺环节中的状态，在各工艺环节本地即可实现对故障点进行定位，触发功能处理模块动作，且由于预功能处理模块存有应急处理预案数据，对某一工艺环节的故障可调配最近的人员以及控制系统相关设备动作进行应急处理，实现了根据冷链各个工艺环节的检测数据反向控制各个工艺环节的目的，并在故障发生是提供有效的应急处理，以保障冷链全过程的可靠性，提高冷链运输的抗干扰能力，满足铁路冷链物流的高精度和高时效性要求；

(3)应用本发明提供的铁路冷链全过程状态监控系统及方法，可实时反馈货物受力工况、作业视频数据，实现对包括铁路冷链环节在内的冷链全过程透明化，有效的提高冷链全过程运输的可靠性，保证冷链工艺过程中货物的质量。

附图说明

图1是实施例提供的铁路冷链全过程状态监控系统的冷链全过程状态监控流程示意图；

图2是实施例1提供的铁路冷链全过程状态监控系统的拓扑结构示意图；

图3是实施例2提供的铁路冷链全过程状态监控系统的拓扑结构示意图；

图4是实施例2提供的铁路冷链全过程状态监控系统中的状态检测子系统示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-快递包裹、2-冲击受力检测装置、3-温湿度检测装置、4-定位装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1，是实施例提供的铁路冷链全过程状态监控系统的全过程状态监控流程示意图；实施例提供的铁路冷链全过程状态监控系统，包括状态检测子系统、故障处理子系统以及工艺环节控制子系，其中，状态检测子系统包括特殊气体检测模块、制冷剂泄露检测模块以及温湿度检测模块；故障处理子模块包括功能处理模块和声光报警模块；其功能处理模块存储有预先设置的与故障类型对应的应急处理动作命令，并具有用于连接自动控制阀控制端的接口以及用于连接制冷设备控制端的接口。

参照图2，是实施例1提供的铁路冷链全过程状态监控系统的拓扑结构示意图；多个状态检测子系统分布式设置的冷库仓储区终端、转运过程终端、装卸过程终端以及派送过程终端；工艺环节控制子系统包括分布式设置的冷库仓储区控制子系统、转运过程控制子系统、装卸过程控制子系统以及派送过程控制子系统；状态检测子系统、工艺环节控制子系统分布式设置在铁路冷链各工艺环节，根据各分布式子系统上报的信息生成控制指令分配到故障处理子系统；实现对仓储、转运、装卸、派送各工艺环节的全过程、靶向性、更精细地控制。

冷库仓储区控制子系统、转运过程控制子系统、装卸过程控制子系统以及派送过程控制子系统均具有用于与手机、对讲机等移动终端进行通信的通信接口；状态检测子系统、工艺环节控制子系统以及故障处理子系统均具有用于连接用作后台服务器的主机的接口，可将所有检测数据、故障及故障处理的历史数据存储到后台服务器。

铁路冷链全过程状态监控系统启动后，其状态检测子系统开始作业，对冷链物流中货物所处的各工艺环节进行特殊气体检测、制冷剂泄露检测、温湿度检测，并根据预设的阈值对参数检测值进行判断；若参数检测值正常则表明各设备正常，状态检测子系统保持作业；若参数的检测值不正常，则由异常参数所在工艺环节对应的工业环节控制子系统对参数检测值进行分析确定故障模式；譬如，当检测到冷库仓储区温度异常，则由冷库仓储区控制子系统根据参数检测值来确定故障模式；若在高铁转运过程检测到制冷剂泄露，则由转运过程控制子系统根据参数检测值来确定故障模式。

实施例中，对应的控制子系统生成控制指令发送到故障处理子系统；故障子系统的功能处理模块针对故障进行处理。

通过设置的温、湿度传感器将测得的数据与对应环节温湿度设定值进行比较，当检测值与设定值之间的偏差超过许用值时，将信息反馈到对应的工业环节控制子系统；故障处理子系统根据工业环节控制子系统发生的指令来控制制冷设备和自动控制阀动作，调剂制冷效率，维持制冷环节的温湿度平衡；若通过数次反馈，依然不能重新恢复平衡，则通过声光报警系统进行报警，并通过查询功能处理模块内预存的与故障类型对应的应急处理动作命令向设定的工作人员发送现场排查指令。

当检测到制冷剂泄露，则发出关闭对应的自动控制阀的指令，并发送启动备用制冷方案的控制指令，并触发声光报警，并通过查询功能处理模块内预存的与故障类型对应的应急处理动作命令自动进行维修任务分配，将维修任务指派到最合适的工作人员，譬如离故障点最近的对应维修组的成员。

当检测到承运货物譬如水果腐蚀或变质产生的特殊气体，譬如二氧化碳、烷烃类，则触发声光报警，并通过查询功能处理模块内预存的与故障类型对应的应急处理动作命令自动指派最合适的工作人员譬如预先分配的食品保鲜技术专家就近处理。

参照图3，是实施例2提供的铁路冷链全过程状态监控系统的拓扑结构示意图；实施例2与实施例1的区别在于，其状态检测子系统还包括冲击受力检测装置和定位装置。参照图4，是实施例2中的状态检测子系统所包括的各装置的分布示意图；冲击受力检测装置、温湿度检测装置、定位装置设置于运输物品譬如快递包裹的外包装上；冲击受力检测装置用于对运输物品在铁路冷链物流全过程各个工艺环节的冲击受力工况进行监控；将采集的物品冲击受力信息通过与采集点对应地工艺环节控制子系统发送到客户端，以便客户随时提取查看物流相关信息；状态检测子系统还将冲击受力检测值存储到后台服务器。

定位装置获取的坐标信息通过对应地工艺环节控制子系统以无线方式实时发送到用户端以方便用户实时查看快递位置信息，坐标信息在用户终端以连续轨迹形式呈现；状态检测子系统还将被运输物品坐标信息存储到后台服务器形成连续的轨迹。

实施例2提供的铁路冷链全过程状态监控系统还包括集成在包括仓储设备、转运设备、装卸设备、手持机扫码设备上的视频监控装置；视频监控装置采集的作业过程中的视频数据通过对应地工艺环节控制子系统以无线方式实时发送到用户端，以便用户查看以了解货物在铁路冷链各工艺环节的作业情况；作业过程中的视频数据同时存储到后台服务器。通过本实施例提供的系统，可为用户提供冷链物流各个工艺环节、全过程的信息数据显示，包括各工艺环节的作业视频、全过程冲击受力情况、温湿度情况、以及实时位置信息。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁路冷链全过程状态监控系统，其特征在于，包括工艺环节控制子系统、故障处理子系统以及多个状态检测子系统；状态检测子系统、故障处理子系统均与工艺环节控制子系统具有通信连接；

状态检测子系统分布式设置在铁路冷链的仓储、转运、装卸以及派送的工艺环节；每个所述状态检测子系统包括特殊气体检测装置、分区温湿度传感器和制冷剂泄露检测装置,分别用于对铁路冷链的仓储、转运、装卸以及派送的工艺环节进行环境气体种类及浓度、温湿度、制冷剂泄露情况检测；

工艺环节控制子系统包括并列的冷库仓储区控制子系统、转运过程控制子系统、装卸过程控制子系统和派送过程控制子系统；所述冷库仓储区控制子系统、转运过程控制子系统、装卸过程控制子系统和派送过程控制子系统分别用于根据设置在仓储、转运、装卸以及派送的工艺环节的状态检测子系统所检测的信息生成用于控制故障处理子系统的指令；

故障处理子系统包括报警模块和功能处理模块；所述功能处理模块存储有预先设置的与故障类型对应的应急动作命令，并具有用于连接自动控制阀控制端的接口以及用于连接制冷设备控制端的接口；所述报警模块用于根据工艺环节控制子系统发送的指令进行报警，功能处理模块用于根据所述指令触发应急动作使得自动控制阀控制端、制冷设备控制端动作，以在故障发生时对承运货物进行有效保护。

2.如权利要求1所述的铁路冷链全过程状态监控系统，其特征在于，所述状态检测子系统、故障处理子系统以及工艺环节控制子系统均具有用于与后台服务器进行通信的接口；通过这些接口将状态检测子系统所采集的信息、工艺环节控制子系统所发出的指令以及故障处理子系统的反馈发往后台服务器进程存储，以形成冷链全过程历史数据库；所述工艺环节控制子系统还具有用于与用户终端通信的通信接口，用于与终端用户进行信息交互。

3.如权利要求1或2所述的铁路冷链全过程状态监控系统，其特征在于，所述状态检测子系统还包括冲击受力检测装置；

所述冲击受力检测装置用于对被运输物品在铁路冷链物流全过程各工艺环节的冲击受力工况进行监控；将采集的冲击受力信息通过与采集点对应的工艺环节控制子系统发送到客户端，所述状态检测子系统还用于将冲击受力检测值存储到后台服务器。

4.如权利要求1或2所述的铁路冷链全过程状态监控系统，其特征在于，所述状态检测子系统还包括定位装置；

所述定位装置设置于被运输物品上，用于获取被运输物品的坐标信息，并通过对应地工艺环节控制子系统实时发送到用户端；状态检测子系统还用于将被运输物品坐标信息存储到后台服务器以形成连续的轨迹。

5.如权利要求1或2所述的铁路冷链全过程状态监控系统，其特征在于，还包括集成在铁路冷链的仓储设备、转运设备、装卸设备、手持机扫码设备上的视频监控装置；视频监控装置采集的作业视频数据通过对应的工艺环节控制子系统以无线方式实时发送到用户端；所述状态检测子系统还用于将作业视频数据存储到后台服务器。

6.一种基于权利要求1～5任一项所述的铁路冷链全过程状态监控系统的铁路冷链全过程状态监控方法，其特征在于，对铁路冷链包括仓储、转运、装卸以及派送的工艺环节进行环境气体监控；当探测到某一工艺环节预设种类的气体含量达到阈值，则向所述环节对应的工艺环节控制子系统反馈第一信息；

所述工艺环节控制子系统根据所述第一信息向故障处理子系统发送第一控制指令；故障处理子系统根据第一控制指令控制报警模块动作，并触发功能处理模块动作；其中，气体的预设检测种类由工艺环节控制子系统根据配送货物种类预先设定。

7.一种基于权利要求1～5任一项所述的铁路冷链全过程状态监控系统的铁路冷链全过程状态监控方法，其特征在于，

对铁路冷链包括仓储、转运、装卸以及派送的工艺环节的制冷环境进行监控；当监测到某工艺环节出现制冷剂泄露，则向该环节对应的工艺环节控制子系统反馈第二信息；

所述工艺环节控制子系统根据所述第二信息向故障处理子系统发送第二控制指令；故障处理子系统根据第二控制指令控制报警模块动作，并触发功能处理模块动作以实现应急处理。

8.如权利要求7所述的铁路冷链全过程状态监控方法，其特征在于，功能处理模块根据所述第二控制指令向对应的工艺环节控制子系统上报故障位置以及故障类型，向故障点对应的自动控制阀的控制端发送关闭指令，并发出启动备用制冷机组的指令；所述工艺环节控制子系统根据故障位置以及故障类型自动发送维修任务到关联的维修终端。

9.一种基于权利要求1～5任一项所述的铁路冷链全过程状态监控系统的铁路冷链全过程状态监控方法，其特征在于，

对铁路冷链包括仓储、转运、装卸以及派送的工艺环节的温、湿进行监测；并将测得的数据与对应工艺环节的温、湿度设定值进行比较；当测得的数据与设定值的偏差超过许用值时，则向该环节对应的工艺环节控制子系统反馈第三信息；所述工艺环节控制子系统根据所述第三信息向故障处理子系统发送第三控制指令；

故障处理子系统根据第三控制指令控制自动控制阀以及制冷设备动作；通过自动控制阀动作来调剂制冷效率，通过控制制冷设备动作调节制冷温度，将温、湿度调整到与设定值保持在许用值范围内。

10.如权利要求9所述的铁路冷链全过程状态监控方法，其特征在于，当温、湿度检测值与设定值的偏差超过许用值时，以设定的周期采集温、湿度，将检测值与设定值比较，并根据比较结果控制自动控制阀和制冷设备的动作；若通过设定次数的检测值与设定值的比较及温湿度调整，温、湿度不能恢复到许用范围内，则由故障所在的工艺环节对应的工艺环节控制子系统控制报警模块以及功能处理模块动作。