CN109343439A - 一种基于物联网技术的冷藏车智能监控系统 - Google Patents

一种基于物联网技术的冷藏车智能监控系统 Download PDF

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CN109343439A CN201811461007.8A CN201811461007A CN109343439A CN 109343439 A CN109343439 A CN 109343439A CN 201811461007 A CN201811461007 A CN 201811461007A CN 109343439 A CN109343439 A CN 109343439A
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付坤
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Abstract

本发明公开了一种基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，包括车内监控中心、网络传输模块和远程监控中心；所述车内监控中心包括控制模块、RFID识别模块和上位机，所述控制模块、RFID识别模块均通过串口与上位机相连接；所述控制模块包括控制器、检测单元、定位单元和电源管理单元，所述控制器为STM32系列单片机；所述检测单元和定位单元均连接单片机的IO端口；所述检测单元包括温湿度检测单元、乙烯检测单元、CO2检测单元和门磁开关监测单元；所述网络传输模块采用4G网络传输模块，使车内监控中心与远程监控中心通过移动网络连接。本发明实现了在运输过程中对冷藏车内的信息实时采集及检测，保证食品质量安全。

Description

一种基于物联网技术的冷藏车智能监控系统
技术领域
本发明涉及物流监控技术领域，尤其涉及一种基于物联网技术的冷藏车智能监控系统。
背景技术
近年来食品药品安全事故不断出现，人们对日常生活中的食品药品安全问题也格外重视，特别是水果、奶制品和肉类食品的保鲜问题更是广受关注。冷链物流泛指冷藏冷冻类食品在生产、贮藏运输、销售，到消费前的各个环节中始终处于规定的低温环境下，以保证食品安全质量，减少食品损耗的一项系统工程。冷藏车运输是冷链运输过程中的一个重要环节，目前，市面上电商企业关于生鲜产品物流运输方面有很大的问题，主要有以下几点：物流运输中关于温度和湿度的要求极为严格，没有做到实时监控，造成中途制冷设施故障温度升高，产品变坏；而且检测指标过于单一，没有实现多项指标同时检测，比如有损生鲜食品的气体没有严格监控，在同一个冷藏车内，若其中某个食品释放的乙烯，CO2的含量过多，会导致其他的食品也开始腐坏变质等，物流运输的周期如此长，如果到达目的地的时候发现为时已晚，而且损失巨大。
公开号CN107976213中公开的一种冷藏车温度控制系统中，对于温湿度的检测采用的SHT10温湿度传感器，在车内布设多个传感器，每个传感器需分别与控制器连接，占据大量的IO端口，工作效率低且布线繁琐，同时该文献中仅仅是对温湿度的监控，监控参数单一；因此在冷藏车运输的环节中，有必要对冷藏车厢内的温湿度及气体状况、车厢门的开关状态和冷藏车所在位置做到实时监控，以确保货物的质量安全，实现全程可追溯。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供一种基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，实现在运输过程中对冷藏车内的信息实时采集及检测，保证食品质量安全。
为实现所述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，包括车内监控中心、网络传输模块和远程监控中心；
所述车内监控中心包括控制模块、RFID识别模块和上位机，所述控制模块、RFID识别模块均通过串口与上位机相连接；
所述控制模块包括控制器、检测单元、定位单元和电源管理单元，所述控制器为STM32系列单片机；所述检测单元和定位单元均连接单片机的IO端口；
所述检测单元包括温湿度检测单元、乙烯检测单元、CO2检测单元和门磁开关监测单元；
所述电源管理单元，用于输入5V电压，并将5V电压转换成3.3V电压，为单片机、检测单元和定位单元提供电压信号；
所述网络传输模块采用4G网络传输模块，使车内监控中心与远程监控中心通过移动网络连接。
进一步地，所述温湿度检测单元采用温湿度传感器，温湿度传感器的型号为AM2301，所述温湿度传感器的数量为10个、均匀设置在冷藏车车体内；
温湿度传感器的VDD端口均连接5V电压信号，GND端口均接地，SDA端口通过单总线连接至单片机的PA1端口，单片机通过PA1端口读取每个温湿度传感器的信息。
进一步地，所述乙烯检测单元采用乙烯传感器和第一检测电路；
所述乙烯传感器采用7NE系列传感器，第一检测电路包括串口转换芯片MAX232及其外围电路，乙烯传感器的RXD端口连接串口转换芯片的T1IN端口，乙烯传感器的TXD端口连接串口转换芯片的T1OUT端口；串口转换芯片的T2OUT端口和T2IN端口分别连接单片机的PA8和PA9端口；乙烯传感器接5V电压；
乙烯传感器检测到的信号通过第一检测电路的串口转换芯片转换为串口数据后发送至单片机。
进一步地，所述CO2检测单元采用CO2传感器，所述CO2传感器的型号为MG811，CO2传感器通过第二检测电路与单片机连接；
所述第二检测电路包括运算放大器CA3140和热敏电阻RT，CO2传感器的输出端连接运算放大器CA3140的同相端，运算放大器CA3140的反相端连接负反馈电阻R3和接地电阻R4，运算放大器CA3140的输出端连接单片机的PB14端口；CO2传感器并联一个10KΩ的热敏电阻RT后连接单片机的PB15端口；热敏电阻RT接入0V电压信号；
CO2传感器检测到的CO2信号经第二检测电路放大处理后发送至单片机。
进一步地，所述门磁开关监测单元采用霍尔传感器，霍尔传感器设置在冷藏车的门磁锁处，通过监测电路连接单片机；监测电路包括电阻R9和NPN型的三极管Q2，霍尔传感器与电阻R9连接，电阻R9串联三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地、集电极连接单片机PA5端口；三极管Q2的集电极接10KΩ的上拉电阻R10，霍尔传感器接5V电压；
通过霍尔传感器的霍尔效应检测门磁锁的开关状态，并将开关信号通过监测电路发送至单片机。
进一步地，所述定位单元采用型号为M590的GPRS定位模块，GPRS定位模块的TXD端口和RXD端口分别连接单片机的PC2和PC3端口。
进一步地，所述电源管理单元包括稳压器，所述稳压器的输入端连接二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接输入电压5V，稳压器的输出端连接电感L4的一端，电感L4另一端输出3.3V电压，同时稳压器的两端还连接有接地电容C21、C22、C23、C24、C25和C26；所述稳压器的型号为AMS1117-33。
进一步地，所述RFID识别模块包括射频模块和无线模块，所述射频模块采用芯片RFX2401，所述无线模块采用芯片CC2530，芯片RFX2401的TXRX端口连接电容C4，电容C4连接串联的电容C11和C12，同时连接串联的电感L1与C12，电容C11连接芯片CC2530的RF-N端口，电容C12连接芯片CC2530的RF-P端口，芯片RFX2401的TXEN端口和RXEN端口分别连接芯片CC2530的P1.1端口和P1.4端口；射频模块的芯片RFX2401将采集到的信息发送至芯片CC2530，芯片CC2530通过串口将信息发送至上位机。
进一步地，所述控制器还连接有报警电路，所述报警电路包括蜂鸣器和按钮。
进一步地，所述远程监控中心包括监控终端和服务器；所述服务器，用于对通过网络传输模块传输的数据进行分析、处理及存储；
所述监控终端，用于对冷藏车内的信息进行显示和监控。
本发明的有益效果是：
1.本发明基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，通过在冷藏车内设置监控中心，同时通过网络传输模块将冷藏车内的监控中心与远程监控中心相连接，若果检测到车内的异常情况，车内的监控中心发出报警，而司机在驾驶途中可能难于发现；此时远程监控中心同时接到异常信息，可通过其他联系方式告知驾驶员或相关负责人员，同时给予解决办法，防止造成更严重的后果，实现了对异常情况发现及处理的双重保障。
2.本发明基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，运输中冷藏车内设置温湿度传感器、CO2传感器和乙烯传感器，对于温度、湿度、CO2气体和乙烯气体含量做到实时检测，不再是单一检测温度和湿度；同时温湿度传感器在冷藏车内均匀设置10个，因为冷藏车体积较大，温度不均，多个传感器的设置使得检测结果更加精准可靠；同时检测CO2气体和乙烯气体含量，CO2气体和乙烯气体含量过高都会对生鲜食品的质量起到很大的影响，通过控制器对各项检测指标进行分析，一旦发现异常会发出报警，方便工作人员及时做出处理，避免产生更大的损失。
3.本发明基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，设置有GPRS定位模块，便于确定冷藏车的地理位置，若冷藏车发生突发情况，方便对其调度和救援。
附图说明
图1是本发明基于物联网技术的冷藏车智能监控系统的结构示意图。
图2是本发明基于物联网技术的冷藏车智能监控系统的电路图图。
图3是本发明基于物联网技术的冷藏车智能监控系统温湿度检测单元的电路图。
图4是本发明基于物联网技术的冷藏车智能监控系统的乙烯检测单元的电路图。
图5是本发明基于物联网技术的冷藏车智能监控系统的门磁开关监测单元的电路图。
图6是本发明基于物联网技术的冷藏车智能监控系统的电源管理单元的电路图。
图7是本发明基于物联网技术的冷藏车智能监控系统的RFID识别模块的电路图。
附图中标号为：10为上位机，2为网络传输模块，3为远程监控中心，11为RFID识别模块，12为控制模块，121为控制器，122为定位单元，123为电源管理单元，124为检测单元，1241为温湿度检测单元，1242为乙烯检测单元，1243为CO2检测单元，1244为门磁开关监测单元。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
实施例1：如图1所示，一种基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，包括车内监控中心、网络传输模块2和远程监控中心3；
所述车内监控中心包括控制模块12、RFID识别模块11和上位机10，所述控制模块12、RFID识别模块11均通过串口与上位机10相连接；
所述控制模块12包括控制器121、检测单元124、定位单元122和电源管理单元123，所述控制器121为STM32系列单片机；所述检测单元124和定位单元122均连接单片机的IO端口；
所述检测单元124包括温湿度检测单元1241、乙烯检测单元1242、CO2检测单元1243和门磁开关监测单元1244；
所述电源管理单元123，用于输入5V电压，并将5V电压转换成3.3V电压，为单片机、检测单元124和定位单元122提供电压信号；
所述网络传输模块2采用4G网络传输模块2，使车内监控中心与远程监控中心3通过移动网络连接。
实施例2：如图2所示，一种基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，包括车内监控中心、网络传输模块2和远程监控中心3；
所述车内监控中心包括控制模块12、RFID识别模块11和上位机10，所述控制模块12、RFID识别模块11均通过串口与上位机10相连接；
所述控制模块12包括控制器121、检测单元124、定位单元122和电源管理单元123，所述控制器121为STM32系列单片机；所述检测单元124和定位单元122均连接单片机的IO端口；
所述检测单元124包括温湿度检测单元1241、乙烯检测单元1242、CO2检测单元1243和门磁开关监测单元1244；
所述电源管理单元123，用于输入5V电压，并将5V电压转换成3.3V电压，为单片机、检测单元124和定位单元122提供电压信号；
所述网络传输模块2采用4G网络传输模块2，使车内监控中心与远程监控中心3通过移动网络连接。所述远程监控中心3包括监控终端和服务器，所述服务器，用于对通过网络传输模块2传输的数据进行分析、处理及存储；所述监控终端，用于对冷藏车内的信息进行显示和监控。
作为一种可实施方式，所述4G网络传输模块2采用DATA-6131型4G-DTU网络通讯模块，该模块可通过4G/3G/2G无线网络实现设备联网，并且支持1~4个监控中心远程通讯，支持向手机发送报警短信；该模块可实现车内监控中心与远程监控中心3的网络通讯，且稳定性强，适用于此系统。
具体的，如图3所示，所述温湿度检测单元1241采用温湿度传感器，温湿度传感器的型号为AM2301，所述温湿度传感器的数量为10个、均匀设置在冷藏车车体内；温湿度传感器的VDD端口均连接5V电压信号，GND端口均接地，SDA端口通过单总线连接至单片机的PA1端口，单片机通过PA1端口读取每个温湿度传感器的信息。
温湿度传感器的数量为10个、均匀设置在冷藏车车体内，使得冷藏车内的温湿度检测的更加全靠面可靠；且采用AM2301型温湿度传感器，其检测温度范围为-40℃~132℃，分辨率为0.1℃；湿度检测范围0%~100%，精度3%，该传感器的模块内部即可完成温度和湿度计算，只需通过单总线传输至单片机的一个IO端口即可，操作方便，且节省单片机的IO端口，提高工作效率。
如图4所示，所述乙烯检测单元1242采用乙烯传感器和第一检测电路；所述乙烯传感器采用7NE系列传感器，第一检测电路包括串口转换芯片MAX232及其外围电路，乙烯传感器的RXD端口连接串口转换芯片的T1IN端口，乙烯传感器的TXD端口连接串口转换芯片的T1OUT端口；串口转换芯片的T2OUT端口和T2IN端口分别连接单片机的PA8和PA9端口；乙烯传感器接5V电压；乙烯传感器检测到的信号通过第一检测电路的串口转换芯片转换为串口数据后发送至单片机。
所述CO2检测单元1243采用、CO2传感器，所述CO2传感器的型号为MG811，CO2传感器通过第二检测电路与单片机连接；所述第二检测电路包括运算放大器CA3140和热敏电阻RT，CO2传感器的输出端连接运算放大器CA3140的同相端，运算放大器CA3140的反相端连接负反馈电阻R3和接地电阻R4，运算放大器CA3140的输出端连接单片机的PB14端口；CO2传感器并联连接10KΩ的热敏电阻RT后连接单片机的PB15端口；热敏电阻RT接入0V电压信号；CO2传感器检测到的CO2信号经第二检测电路放大处理后发送至单片机。
如图5所示，所述门磁开关监测单元1244采用霍尔传感器，霍尔传感器设置在冷藏车的门磁锁处，通过监测电路连接单片机；监测电路包括电阻R9和NPN型的三极管Q2，霍尔传感器与电阻R9连接，电阻R9串联三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地、集电极连接单片机PA5端口；三极管Q2的集电极接10KΩ的上拉电阻R10，霍尔传感器接5V电压；通过霍尔传感器的霍尔效应检测门磁锁的开关状态，并将开关信号通过监测电路发送至单片机。
所述定位单元122采用型号为M590的GPRS定位模块，GPRS定位模块的TXD端口和RXD端口分别连接单片机的PC2和PC3端口。
如图6所示，所述电源管理单元123包括稳压器，所述稳压器的输入端连接二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接输入电压5V，稳压器的输出端连接电感L4一端，电感L4另一端输出3.3V电压，同时稳压器的两端还连接有接地电容C21、C22、C23、C24、C25和C26；所述稳压器的型号为AMS1117-33。
如图7所示，所述RFID识别模块11包括射频模块和无线模块，所述射频模块采用芯片RFX2401，所述无线模块采用芯片CC2530，芯片RFX2401的TXRX端口连接电容C4，电容C4连接串联的电容C11和C12，同时连接串联的电感L1与C12，电容C11连接芯片CC2530的RF-N端口，电容C12连接芯片CC2530的RF-P端口，芯片RFX2401的TXEN端口和RXEN端口分别连接芯片CC2530的P1.1端口和P1.4端口；射频模块的芯片RFX2401将采集到的信息发送至芯片CC2530，芯片CC2530通过串口将信息发送至上位机10。
所述控制器121还连接有报警电路，所述报警电路包括蜂鸣器和按钮；具体的，按钮KEY2一端连接单片机的PB7引脚，另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接地、集电极连接蜂鸣器，蜂鸣器两端并联二极管D3，蜂鸣器采用5V电压信号。
基于物联网技术的冷藏车智能监控系统的工作原理为：
在冷藏车行驶前，通过RFID识别模块11，射频模块采用芯片RFX2401对产品的电子标签进行扫描，同时将扫描数据传输至无线模块，无线模块采用芯片CC2530将扫描数据处理后传输至上位机10，用于对冷藏车内的产品信息进行采集。
冷藏车行驶途中，关闭车厢门，监控系统开始工作，控制模块12中的温湿度检测单元1241、乙烯检测单元1242、CO2检测单元1243和门磁开关监测单元1244同时开启工作，温湿度检测单元1241的AM2301型温湿度传感器实时检测车厢内各处的温度和湿度，并将信息传送至控制器121；乙烯检测单元1242、CO2检测单元1243车厢内的乙烯和CO2的浓度，并将信号发送给控制器121，控制器121内预设入温度、湿度、乙烯和CO2浓度的阈值，当温度、湿度、乙烯和CO2浓度分别超出阈值时，控制器121向报警电路发送信号，蜂鸣器发出声音报警；同时，在行驶的途中由于车体的颠簸或者是人员疏忽，发生车门没有关闭的现象，门磁开关监测单元1244监测厢门的开关状态，通过霍尔传感器的霍尔效应，在车厢门关闭的状态下，霍尔传感器切割门磁锁的磁铁产生方波，方波通过三极管Q1后传输至单片机，一旦厢门开启，则监测电路不再有方波传送，单片机发出报警信号。
车内监控中心监控的车内的信息全部传送至上位机10，上位机10在作出处理的同时，将监控信息通过网络传输模块2传送给在各地方的管理处的远程监控中心3，远程监控中心3通过监控终端查看监控信息，同时服务器对监控信息进行处理及储存，在车内监控中心发生的异常情况，远程监控中心3也能收到，可通过其他的联系方式与负责人员联系，以便在最适合的时间对车内的产品作出处理，避免到了终点才发现问题，造成巨大的损失，该监控中心实现了车内和远程双重监控，提高保障。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，其特征在于，包括车内监控中心、网络传输模块（2）和远程监控中心（3）；
所述车内监控中心包括控制模块（12）、RFID识别模块（11）和上位机（10），所述控制模块（12）、RFID识别模块（11）均通过串口与上位机（10）相连接；
所述控制模块（12）包括控制器（121）、检测单元（124）、定位单元（122）和电源管理单元（123），所述控制器（121）为STM32系列单片机；所述检测单元（124）和定位单元（122）均连接单片机的IO端口；
所述检测单元（124）包括温湿度检测单元（1241）、乙烯检测单元（1242）、CO2检测单元（1243）和门磁开关监测单元（1244）；
所述电源管理单元（123），用于输入5V电压，并将5V电压转换成3.3V电压，为单片机、检测单元（124）和定位单元（122）提供电压信号；
所述网络传输模块（2）采用4G网络传输模块，使车内监控中心与远程监控中心（3）通过移动网络连接。
2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，其特征在于，所述温湿度检测单元（1241）采用温湿度传感器，温湿度传感器的型号为AM2301，所述温湿度传感器的数量为10个、均匀设置在冷藏车车体内；
温湿度传感器的VDD端口均连接5V电压信号，GND端口均接地，SDA端口通过单总线连接至单片机的PA1端口，单片机通过PA1端口读取每个温湿度传感器的信息。
3.根据权利要求1所述的基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，其特征在于，所述乙烯检测单元（1242）采用乙烯传感器和第一检测电路；
所述乙烯传感器采用7NE系列传感器，第一检测电路包括串口转换芯片MAX232及其外围电路，乙烯传感器的RXD端口连接串口转换芯片的T1IN端口，乙烯传感器的TXD端口连接串口转换芯片的T1OUT端口；串口转换芯片的T2OUT端口和T2IN端口分别连接单片机的PA8和PA9端口；乙烯传感器接5V电压；
乙烯传感器检测到的信号通过第一检测电路的串口转换芯片转换为串口数据后发送至单片机。
4.根据权利要求1所述的基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，其特征在于，所述CO2检测单元（1243）采用CO2传感器，所述CO2传感器的型号为MG811，CO2传感器通过第二检测电路与单片机连接；
所述第二检测电路包括运算放大器CA3140和热敏电阻RT，CO2传感器的输出端连接运算放大器CA3140的同相端，运算放大器CA3140的反相端连接负反馈电阻R3和接地电阻R4，运算放大器CA3140的输出端连接单片机的PB14端口；CO2传感器并联一个10KΩ的热敏电阻RT后连接单片机的PB15端口；热敏电阻RT接入0V电压信号；
CO2传感器检测到的CO2信号经第二检测电路放大处理后发送至单片机。
5.根据权利要求1所述的基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，其特征在于，所述门磁开关监测单元（1244）采用霍尔传感器，霍尔传感器设置在冷藏车的门磁锁处，通过监测电路连接单片机；监测电路包括电阻R9和NPN型的三极管Q2，霍尔传感器与电阻R9连接，电阻R9串联三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地、集电极连接单片机PA5端口；三极管Q2的集电极接10KΩ的上拉电阻R10，霍尔传感器接5V电压；
通过霍尔传感器的霍尔效应检测门磁锁的开关状态，并将开关信号通过监测电路发送至单片机。
6.根据权利要求1所述的基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，其特征在于，所述定位单元（122）采用GPRS定位模块，所述GPRS定位模块型号为M590，GPRS定位模块的TXD端口和RXD端口分别连接单片机的PC2和PC3端口。
7.根据权利要求1所述的基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，其特征在于，所述电源管理单元（123）包括稳压器，所述稳压器的输入端连接二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接输入电压5V，稳压器的输出端连接电感L4的一端，电感L4另一端输出3.3V电压，同时稳压器的两端还连接有接地电容C21、C22、C23、C24、C25和C26；所述稳压器的型号为AMS1117-33。
8.根据权利要求1所述的基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，其特征在于，所述RFID识别模块（11）包括射频模块和无线模块，所述射频模块采用芯片RFX2401，所述无线模块采用芯片CC2530，芯片RFX2401的TXRX端口连接电容C4，电容C4连接串联的电容C11和C12，同时连接串联的电感L1与C12，电容C11连接芯片CC2530的RF-N端口，电容C12连接芯片CC2530的RF-P端口，芯片RFX2401的TXEN端口和RXEN端口分别连接芯片CC2530的P1.1端口和P1.4端口；射频模块的芯片RFX2401将采集到的信息发送至芯片CC2530，芯片CC2530通过串口将信息发送至上位机（10）。
9.根据权利要求1所述的基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，其特征在于，所述控制器（121）还连接有报警电路，所述报警电路包括蜂鸣器和按钮。
10.根据权利要求1所述的基于物联网技术的冷藏车智能监控系统，其特征在于，所述远程监控中心（3）包括监控终端和服务器；所述服务器，用于对通过网络传输模块（2）传输的数据进行分析、处理及存储；
所述监控终端，用于对冷藏车内的信息进行显示和监控。
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