CN110221562A - 一种用于冷链物流的冷藏运输监控系统 - Google Patents

一种用于冷链物流的冷藏运输监控系统 Download PDF

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王海文
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Abstract

本发明涉及一种用于冷链物流的冷藏运输监控系统，其中传感器节点模块将采集的环境数据对应的电信号发送至信号处理模块；信号处理模块将转换后的数字信号发送至中央控制器；中央控制器判断数字信号是否大于阈值，若是，则中央控制器通过定位模块读取冷藏车的当前地理位置信息，并确定最优地址信息，同时中央控制器通过网关将生成的报警信息分别发送至云服务器和移动终端。本发明可实现对温度、湿度以及气压等环境参数的实时监测，防止冷链产品在冷藏运输过程中腐坏，同时移动终端还实时显示距离冷藏车当前位置最近的冷藏点的地址，使运输人员能够及时对冷链产品进行转运处理，进一步减小由于制冷设备意外故障等导致的产品腐坏，从而减小经济损失。

Description

一种用于冷链物流的冷藏运输监控系统
技术领域
本发明涉及冷链物流运输技术领域，特别是涉及一种用于冷链物流的冷藏运输监控系统。
背景技术
冷链物流(Cold Chain Logistics)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，以保证食品质量，减少食品损耗的一项系统工程。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，人们对于冷链物流的需求日益增多，同时对于冷链物流所运输的产品的品质要求也逐渐提高。
冷链物流所运输的产品一般可分为三类，分别是初级农产品(包括蔬菜、水果、肉、禽、蛋、水产品和花卉等)、加工后的食品(包括速冻食品、禽、肉、水产等包装熟食、冰淇淋和奶制品等)和特殊商品(包括药品、血液和疫苗等)。为了保证冷链物流的冷藏冷冻质量，减少产品损耗，冷链物流需遵循“3T”原则(在冷链中储藏和流通的时间、温度和耐藏性)、“3P”原则(原料、处理工艺和包装)和“3C”原则(冷却、清洁和小心)。冷藏运输及配送环节是冷链物流的重要环节之一，其直接关系到产品的冷藏冷冻质量，而冷藏车是实现冷藏运输及配送的重要工具。由于目前用于冷链物流的冷藏车仍然存在硬件设施陈旧落后、车厢温度监控不到位等诸多问题，在运输和配送的过程中，冷藏车内的环境发生异常变化而无法被运输人员及时发现的风险较高，极易导致产品长时间在异常环境下发生腐坏、变质，直接威胁着消费者的食品安全，为解决这些问题，建立一套用于冷链物流的冷藏运输监控系统是非常有必要的。
发明内容
基于此，有必要针对冷链物流中冷藏车在运输和配送的过程中，冷藏车内的环境发生异常变化而无法被运输人员及时发现的，极易导致产品长时间在异常环境下发生腐坏、变质的问题，提供一种用于冷链物流的冷藏运输监控系统。
为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：
一种用于冷链物流的冷藏运输监控系统，包括传感器节点模块、信号处理模块、中央控制器、定位模块、电源模块、电源监控模块、网关、云服务器和移动终端；
传感器节点模块设置为若干个，并分别设置在冷藏车的车厢和车厢内放置的物品箱内，各个传感器节点模块分别与信号处理模块连接，传感器节点模块将采集的环境数据对应的电信号发送至信号处理模块；
信号处理模块对电信号进行放大和模数转换，并将转换后的数字信号发送至中央控制器；
中央控制器判断接收的数字信号是否大于阈值，若是，则中央控制器通过定位模块读取冷藏车的当前地理位置信息，并将当前地理位置信息与预设的冷藏点地址库中各个冷藏点的地址信息进行最优路径规划，确定最优地址信息，中央控制器根据接收的数字信号、冷藏车的当前地理位置信息以及最优地址信息生成报警信息，并通过网关将报警信息分别发送至云服务器和移动终端；
电源模块为传感器节点模块、信号处理模块、中央控制器和定位模块供电；
电源监控模块分别与电源模块和中央控制器连接，当电源监控模块监测到电源模块断电时，电源监控模块发送断电报警信息至中央控制器，中央控制器通过网关将断电报警信息分别发送至云服务器和移动终端。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所提出的用于冷链物流的冷藏运输监控系统通过在车厢内和物品箱内设置传感器节点模块，可实现对温度、湿度以及气压等环境参数的实时监测，防止冷链产品在冷藏运输过程中腐坏，同时移动终端在提示运输人员车厢内环境异常的同时，移动终端还实时显示距离冷藏车当前位置最近的冷藏点的地址，使运输人员能够及时对冷链产品进行转运处理，进一步减小由于制冷设备意外故障等导致的产品腐坏，从而减小经济损失。
附图说明
图1为本发明一种用于冷链物流的冷藏运输监控系统其中一个实施例的模块原理示意图；
图2为中央控制器确定最优地址信息的流程图；
图3为本发明一种用于冷链物流的冷藏运输监控系统其中一个具体实施方式的模块原理示意图；
图4为本发明一种用于冷链物流的冷藏运输监控系统中电源模块的结构示意图；
图5为本发明一种用于冷链物流的冷藏运输监控系统中电源监控模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
在其中一个实施例中，如图1所示，本发明公开一种用于冷链物流的冷藏运输监控系统，该系统包括传感器节点模块1、信号处理模块2、中央控制器3、定位模块4、电源模块5、电源监控模块6、网关7、云服务器8和移动终端9，传感器节点模块1与信号处理模块2连接，信号处理模块2和定位模块4分别与中央控制器3连接，中央控制器3通过网关7分别与云服务器8和移动终端9连接，电源模块5用于为各个模块供电，电源监控模块6分别与电源模块5和中央控制器3连接。
具体地，在本实施例中，为实现对冷藏车内运输的产品的准确监控，传感器节点模块1一般设置为多个(传感器节点模块1，传感器节点模块2，…，传感器节点模块n)，传感器节点模块1的具体设置数量视冷藏车内运输的产品的数量而定。至少一个传感器节点模块1设置在冷藏车的车厢内，用于采集车厢内的环境数据，例如采集车厢内部的温度数据、湿度数据和气压数据等，在车厢内放置的每一个物品箱内设置至少一个传感器节点模块1，用于采集盛装冷藏产品或者冷冻产品的物品箱内的环境数据，例如采集物品箱内部的温度数据、湿度数据和气压数据等。每一个传感器节点模块1均包括无线温度传感器、无线湿度传感器和无线气压传感器，以便采集车厢内部或者物品箱内部的温度数据、湿度数据和气压数据。各个传感器节点模块1分别与信号处理模块2无线连接，并且传感器节点模块1将采集的环境数据对应的电信号发送至信号处理模块2，供信号处理模块2处理。
信号处理模块2对各个传感器节点模块1发送的电信号进行放大和模数转换处理，并将转换后的数字信号发送至中央控制器3，供中央控制器3处理。
中央控制器3接收数字信号后，判断接收的数字信号是否大于预设的阈值，若是，表明传感器节点模块1采集的环境数据(温度数据、湿度数据、气压数据等)大于对应的预设值，此时中央控制器3通过定位模块4读取冷藏车的当前地理位置信息，并将当前地理位置信息与预设的冷藏点地址库中各个冷藏点的地址信息进行最优路径规划，确定最优地址信息，其中预设的冷藏点地址库预先存储在中央控制器3的内部存储器中，定位模块4可采用北斗定位模块或者GPS定位模块等；确定最优地址信息后，中央控制器3根据接收的数字信号、冷藏车的当前地理位置信息以及最优地址信息生成报警信息，并通过网关7将报警信息分别发送至云服务器8和移动终端9，其中网关7可采用3G/4G/5G网络、WIFI网络或者GPRS等，云服务器8对报警信息进行存储，移动终端9根据报警信息进行报警，例如移动终端9发出声音报警和/或灯光报警等，以提示运输人员冷藏车内或者物品箱内环境异常。进一步地，移动终端9获取冷藏车的当前地理位置信息和最优地址信息后，根据冷藏车的当前地理位置信息和最优地址信息在电子地图上显示规划路径，以方便运输人员按照规划路径将冷藏车驾驶至最优地址信息对应的冷藏点。本实施例中的移动终端9可以为车载终端或者智能手机等。
进一步地，中央控制器3将当前地理位置信息与预设的冷藏点地址库中各个冷藏点的地址信息进行最优路径规划，确定最优地址信息的过程包括以下步骤，如图2所示：
步骤S1：中央控制器3根据冷藏车的当前地理位置信息在电子地图上标记出冷藏车的当前位置；
步骤S2：中央控制器3根据各个冷藏点的地址信息依次在电子地图上标记出对应的冷藏点的位置；
步骤S3：中央控制器3根据冷藏车的当前位置和各个冷藏点的位置依次生成规划路径，并计算各个规划路径的长度；
步骤S4：中央控制器3以长度最短的规划路径所对应的冷藏点的地址信息作为最优地址信息，从而确定最优地址信息。
中央控制器3基于电子地图和路径规划方法确定最优路径，从而确定最优路径对应的最优地址信息，为运输人员及时、准确地提供最佳的转运方案，从而使运输人员能够及时对冷链产品进行转运处理，进一步减小经济损失。
电源模块5分别与各个传感器节点模块1、信号处理模块2、中央控制器3和定位模块4连接，用于为各个传感器节点模块1、信号处理模块2、中央控制器3和定位模块4供电。电源模块5采用蓄电池或者蓄电池组，该蓄电池或者蓄电池组由冷藏车的车载电源充电。
用于监控电源模块5是否断电的电源监控模块6分别与电源模块5和中央控制器3连接，当电源监控模块6监测到电源模块5断电时，电源监控模块6发送断电报警信息至中央控制器3，中央控制器3通过网关7将断电报警信息发送至云服务器8进行存储，同时中央控制器3通过网关7将断电报警信息发送至移动终端9，移动终端9根据断电报警信息进行报警，例如移动终端9发出声音报警和/或灯光报警等，以提示运输人员电源模块5的电量耗尽或者出现故障等。
本实施例所提出的用于冷链物流的冷藏运输监控系统通过在车厢内和物品箱内设置传感器节点模块，可实现对温度、湿度以及气压等环境参数的实时监测，防止冷链产品在冷藏运输过程中腐坏，同时移动终端在提示运输人员车厢内环境异常的同时，移动终端还实时显示距离冷藏车当前位置最近的冷藏点的地址，使运输人员能够及时对冷链产品进行转运处理，进一步减小由于制冷设备意外故障等导致的产品腐坏，从而减小经济损失。
作为一种具体的实施方式，如图3所示，本实施例一种用于冷链物流的冷藏运输监控系统还包括安装在车厢的车门上的非法打开检测模块10和安装在车厢内部的摄像模块11，非法打开检测模块10和摄像模块11分别与中央控制器3连接，其中非法打开检测模块10用于检测车厢的车门是否被非法打开，摄像模块11用于在车厢的车门被非法打开时对车厢的内部情况进行拍摄。当非法打开检测模块10检测到车厢的车门被非法打开时，即车厢的车门在冷藏车的运输途中被打开时，非法打开检测模块10发送打开报警信息至中央控制器3，中央控制器3通过定位模块4读取冷藏车的当前地理位置信息，并将当前地理位置信息与目的地地理位置信息进行比对，以确定车厢的车门是否是在运输目的地被打开，若比对结果错误，表明车厢的车门在非运输目的地处被打开，此时中央控制器3发送摄像信号至摄像模块11，摄像模块11启动摄录像功能，开始摄像，并且摄像模块11将摄录的图像通过中央控制器3和网关7上传至云服务器进行存储，以便后期进行物流追溯。摄像模块11只有在车门被非法打开时才开始摄录，从而节约存储空间和减少电源模块5的耗电量。
非法打开检测模块10用于检测车厢的车门是否被非法打开，可采用无线智能锁或者无线门磁传感器等实现，其中无线智能锁安装在冷藏车的车厢的车门上，替代原有的机械锁，具有智能化程度高的优点；无线门磁传感器包括开关单边和磁铁边，开关单边和磁铁边分别安装在冷藏车车门缝隙的两边，当车门被打开时，开关单边通过无线传输方式将打开报警信息发送至中央控制器3，无线门磁传感器可以采用WL-DWS-01传感器，该传感器是基于ZigBee标准设计的无线门磁传感器，具有安装简便、功耗较低等特点，无需任何布线，并配备了的节电技术，由3V电池供电即可。
作为一种具体的实施方式，如图4所示，本实施例中的电源模块5包括太阳能电池板5-1、充放电控制电路5-2、充电接口电路5-3、锂电池电路5-4、电池温度检测电路5-5和滤波电路5-6，其中太阳能电池板5-1、充电接口电路5-3和电池温度检测电路5-5分别与充放电控制电路5-2连接，充放电控制电路5-2、锂电池电路5-4和滤波电路5-6依次连接，电池温度检测电路5-5用于实时检测锂电池电路5-4中锂电池的温度并将温度数据发送至充放电控制电路5-2。在本实施方式中，太阳能电池板5-1固定安装在冷藏车车厢的顶部，用于将太阳能转换成电能，并通过充放电控制电路5-2为锂电池电路5-4中的锂电池充电；充电接口电路5-3与充放电控制电路5-2连接，市电或者车载电源通过充电接口电路5-3和充放电控制电路5-2为锂电池电路5-4中的锂电池充电，当太阳能电池板5-1和充电接口电路5-3均为锂电池充电时，充放电控制电路5-2优先接通太阳能电池板5-1，由太阳能电池板5-1供电；锂电池电路5-4的电能输出端经过滤波电路5-6滤除电路中的直流分量后输出至各个传感器节点模块1、信号处理模块2、中央控制器3和定位模块4等，从而为各个模块供电。此外，电源模块5中的电池温度检测电路5-5利用温度传感器实时检测锂电池电路5-4中锂电池的温度，并将温度数据发送至充放电控制电路5-2，充放电控制电路5-2根据温度数据判断锂电池的温度是否高于预设的电池温度最高值，若是，则充放电控制电路5-2自动停止对锂电池的充电，从而避免锂电池由于温度过高而导致损坏，延长锂电池的使用寿命。本实施方式中电源模块5采用车载电源和太阳能电池板双电源供电方式，一方面充分利用了太阳能这一绿色能源，节约车载电源的电量，另一方面，可避免由于车载电源没电而导致监控系统无法正常工作。
作为一种具体的实施方式，如图5所示，本实施例中的电源监控模块6包括断电检测器6-1、微处理器6-2、报警器6-3和无线通信子模块6-4，其中断电检测器6-1(或者断电监控传感器)用于检测电源模块5是否供电正常，断电检测器6-1的输入端与电源模块5连接，输出端与微处理器6-2连接，断电检测器6-1在电源模块5断电时发送报警信号至微处理器6-2；报警器6-3与微处理器6-2连接，当微处理器6-2接收到断电检测器6-1发送的报警信号后，微处理器6-2驱动报警器6-3进行报警，同时微处理器6-2通过无线通信子模块6-4与中央控制器3通信，微处理器6-2通过无线通信子模块6-4将断电报警信息发送至中央控制器3，以便中央控制器3通过网关7将断电报警信息分别发送至云服务器8和移动终端9。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于冷链物流的冷藏运输监控系统，其特征在于，包括传感器节点模块(1)、信号处理模块(2)、中央控制器(3)、定位模块(4)、电源模块(5)、电源监控模块(6)、网关(7)、云服务器(8)和移动终端(9)；
传感器节点模块(1)设置为若干个，并分别设置在冷藏车的车厢和车厢内放置的物品箱内，各个传感器节点模块(1)分别与信号处理模块(2)连接，传感器节点模块(1)将采集的环境数据对应的电信号发送至信号处理模块(2)；
信号处理模块(2)对电信号进行放大和模数转换，并将转换后的数字信号发送至中央控制器(3)；
中央控制器(3)判断接收的数字信号是否大于阈值，若是，则中央控制器(3)通过定位模块(4)读取冷藏车的当前地理位置信息，并将当前地理位置信息与预设的冷藏点地址库中各个冷藏点的地址信息进行最优路径规划，确定最优地址信息，中央控制器(3)根据接收的数字信号、冷藏车的当前地理位置信息以及最优地址信息生成报警信息，并通过网关(7)将报警信息分别发送至云服务器(8)和移动终端(9)；
电源模块(5)为传感器节点模块(1)、信号处理模块(2)、中央控制器(3)和定位模块(4)供电；
电源监控模块(6)分别与电源模块(5)和中央控制器(3)连接，当电源监控模块(6)监测到电源模块(5)断电时，电源监控模块(6)发送断电报警信息至中央控制器(3)，中央控制器(3)通过网关(7)将断电报警信息分别发送至云服务器(8)和移动终端(9)。
2.根据权利要求1所述的用于冷链物流的冷藏运输监控系统，其特征在于，还包括安装在车厢的车门上的非法打开检测模块(10)和安装在车厢内部的摄像模块(11)；
非法打开检测模块(10)和摄像模块(11)分别与中央控制器(3)连接，当非法打开检测模块(10)发送打开报警信息至中央控制器(3)时，中央控制器(3)通过定位模块(4)读取冷藏车的当前地理位置信息，并将当前地理位置信息与目的地地理位置信息进行比对，若比对结果错误，则中央控制器(3)发送摄像信号至摄像模块(11)，摄像模块(11)启动摄录像功能并将摄录的图像通过中央控制器(3)和网关(7)上传至云服务器。
3.根据权利要求2所述的用于冷链物流的冷藏运输监控系统，其特征在于，
非法打开检测模块(10)为无线智能锁或者无线门磁传感器。
4.根据权利要求1或2所述的用于冷链物流的冷藏运输监控系统，其特征在于，中央控制器(3)将当前地理位置信息与预设的冷藏点地址库中各个冷藏点的地址信息进行最优路径规划，确定最优地址信息的过程包括以下步骤：
根据冷藏车的当前地理位置信息在电子地图上标记出冷藏车的当前位置；
根据各个冷藏点的地址信息依次在电子地图上标记出对应的冷藏点的位置；
根据冷藏车的当前位置和各个冷藏点的位置依次生成规划路径，并计算各个规划路径的长度；
以长度最短的规划路径所对应的冷藏点的地址信息作为最优地址信息。
5.根据权利要求1或2所述的用于冷链物流的冷藏运输监控系统，其特征在于，
移动终端(9)获取冷藏车的当前地理位置信息和最优地址信息，并根据冷藏车的当前地理位置信息和最优地址信息在电子地图上显示规划路径。
6.根据权利要求1或2所述的用于冷链物流的冷藏运输监控系统，其特征在于，电源模块(5)包括太阳能电池板(5-1)、充放电控制电路(5-2)、充电接口电路(5-3)、锂电池电路(5-4)、电池温度检测电路(5-5)和滤波电路(5-6)；
太阳能电池板(5-1)、充电接口电路(5-3)和电池温度检测电路(5-5)分别与充放电控制电路(5-2)连接，充放电控制电路(5-2)、锂电池电路(5-4)和滤波电路(5-6)依次连接，电池温度检测电路(5-5)用于实时检测锂电池电路(5-4)中锂电池的温度并将温度数据发送至充放电控制电路(5-2)。
7.根据权利要求1或2所述的用于冷链物流的冷藏运输监控系统，其特征在于，电源监控模块(6)包括断电检测器(6-1)、微处理器(6-2)、报警器(6-3)和无线通信子模块(6-4)；
断电检测器(6-1)的输入端与电源模块(5)连接，输出端与微处理器(6-2)连接，报警器(6-3)与微处理器(6-2)连接，且微处理器(6-2)通过无线通信子模块(6-4)与中央控制器(3)通信。
8.根据权利要求1或2所述的用于冷链物流的冷藏运输监控系统，其特征在于，
每一个传感器节点模块(1)均包括无线温度传感器、无线湿度传感器和无线气压传感器。
9.根据权利要求1或2所述的用于冷链物流的冷藏运输监控系统，其特征在于，
环境数据包括温度数据、湿度数据和气压数据。
10.根据权利要求1或2所述的用于冷链物流的冷藏运输监控系统，其特征在于，
定位模块(4)为北斗定位模块或者GPS定位模块。
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