CN111861338A - 用于冷链运输的装置实时监测系统与可视化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于冷链运输的装置实时监测系统与可视化方法。实时监测系统包括手持移动终端以及移动冷链运输车。移动冷链运输车配置有包含数据流时间分析模型的边缘计算终端。通过数据流时间分析模型进行数据时间变化趋势分析后对所述多个移动冷链运输车进行分组；对于每一个分组，选择该分组中的一个移动冷链运输车与所述手持移动终端进行数据传输，并在所述手持移动终端的所述人机交互界面上显示所述一个移动冷链运输车的当前参数状态。本发明的技术方案充分考虑移动手持设备的数据处理能力，并兼顾了大规模冷链运输体系下的数据传输量问题，在保证全过程的冷链传输正常的情况下，通过边缘计算终端进行分组可视化传输，降低了数据传输量。
Description
技术领域
本发明属于冷链运输技术领域，尤其涉及一种用于冷链运输的装置实时监测系统与可视化方法。
背景技术
冷链运输(Cold-chain transportation)是指在运输全过程中，无论是装卸搬运、变更运输方式、更换包装设备等环节，都使所运输货物始终保持一定温度的运输。冷链运输方式可以是公路运输、水路运输、铁路运输、航空运输，也可以是多种运输方式组成的综合运输方式。冷链运输是冷链物流的一个重要环节，冷链运输成本高，而且包含了较复杂的移动制冷技术和保温箱制造技术，冷链运输管理包含更多的风险和不确定性。
现有技术中存在相关的冷链运输温度监控的技术方案。例如，申请号为CN201910853372.1的中国发明专利申请提出基于LoRaLAN技术的冷链物流智能监控系统，所述系统包括带冷链车监控终端、冷藏箱监控终端、PDA手持终端和远程监控平台，PDA手持终端与冷链车监控终端、冷藏箱监控终端、远程监控平台通讯连接，冷链车监控终端、冷藏箱监控终端用于检测相应的数据信息并传送给PDA手持终端，PDA手持终端将信息同步到远程监控平台。该发明利用智能感知技术，保障监控数据实时性；利用LoRaLAN无线传输技术，在保障一定带宽和准实时性基础上，获得信号覆盖广、功耗低、系统容量大、网络自愈的独特优势；基于微服务架构的云平台实现多用户、多层级、模块化、可配置的应用服务；并通过嵌入智能空开装置，实现冷链物流绿色节能改造。
不过，发明人发现，现有方案都仅仅是针对单台的冷链运输车进行个别监控，而未考虑大规模冷链运输体系下的数据传输问题。在大规模冷链运输体系下，存在数量较多的冷链运输车，进而会产生大量的需监控对象和数据，如果简单依旧采用传统的数据传输技术，将会带来巨大的数据传输成本，尤其是对于数据传输能力以及数据处理能力有限的移动终端来说，这一问题更为明显。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种用于冷链运输的装置实时监测系统与可视化方法。实时监测系统包括手持移动终端以及多个移动冷链运输车。多个移动冷链运输车均配置有包含数据流时间分析模型的边缘计算终端。基于获取的当前移动冷链运输车的GPS位置信息以及储存空间的温度和湿度信息，通过数据流时间分析模型进行数据时间变化趋势分析；基于分析结果，对所述多个移动冷链运输车进行分组；对于每一个分组，选择该分组中的一个移动冷链运输车与所述手持移动终端进行数据传输，并在所述手持移动终端的所述人机交互界面上显示所述一个移动冷链运输车的当前参数状态。
本发明的技术方案充分考虑移动手持设备的数据处理能力，并兼顾了大规模冷链运输体系下的数据传输量问题，在保证全过程的冷链传输正常的情况下，通过边缘计算终端进行分组可视化传输，降低了数据传输量，能够更好的适应移动手持设备对于冷链运输的装置实时监测。
具体来说，在本发明的第一个方面，提供用于冷链运输的装置实时监测系统，所述实时监测系统包括手持移动终端以及与所述手持移动终端无线通信的多个移动冷链运输车，所述手持移动终端包括至少一个人机交互界面。
作为本发明的第一个优点，所述多个移动冷链运输车均配置有边缘计算终端，所述边缘计算终端配置有数据流时间分析模型，所述数据流时间分析模型用于分析数据的时间变化趋势。
所述边缘计算终端连接有GPS温度湿度仪，所述GPS温度湿度仪用于按照预定周期获取当前移动冷链运输车的GPS位置信息以及储存空间的温度和湿度信息，并发送给所述边缘计算终端；
所述边缘计算终端基于获取的当前移动冷链运输车的GPS位置信息以及储存空间的温度和湿度信息，通过所述数据流时间分析模型进行数据时间变化趋势分析；
基于所述数据时间变化趋势的分析结果，对所述多个移动冷链运输车进行分组；
对于每一个分组，选择该分组中的一个移动冷链运输车与所述手持移动终端进行数据传输，并在所述手持移动终端的所述人机交互界面上显示所述一个移动冷链运输车的当前参数状态。
作为本发明的第二个优点，不同移动冷链运输车的所述边缘计算终端可相互通信，并且所述相互通信基于无需网络支持的无线电磁波进行。
作为体现上述优点的关键性技术手段，基于所述数据时间变化趋势的分析结果，对所述多个移动冷链运输车进行分组，具体包括：
获取当前移动冷链运输车储存空间的温度和湿度信息；
判断当前移动冷链运输车储存空间的温度或者湿度信息是否超出第一预定范围；
如果是，则直接将所述当前移动冷链运输车的GPS位置在所述手持移动终端的所述人机交互界面上显示；
如果否，则进一步获取当前移动冷链运输车储存空间的历史温度或者历史湿度信息，通过所述数据流时间分析模型分析当前移动冷链运输车储存空间的温度或者湿度信息变化趋势；
如果所述变化趋势符合预定条件，则所述当前移动冷链运输车的边缘计算终端将当前移动冷链运输车的GPS位置信息广播给其他移动冷链运输车的边缘计算终端；
基于所有广播的移动冷链运输车的GPS位置信息，对所述多个移动冷链运输车进行分组；同一分组中的移动冷链运输车的GPS位置信息处于预先设定的目标范围。
如果所述变化趋势符合预定条件，则所述当前移动冷链运输车的边缘计算终端获取当前移动冷链车的当前GPS位置信息与历史GPS位置信息，通过所述数据流时间分析模型确定所述当前移动冷链车的GPS变化趋势；
所述当前移动冷链运输车的边缘计算终端将所述当前移动冷链车的GPS变化趋势广播给其他移动冷链运输车的边缘计算终端；
基于所有广播的移动冷链运输车的GPS变化趋势，对所述多个移动冷链运输车进行分组。
基于所有广播的移动冷链运输车的GPS变化趋势，对所述多个移动冷链运输车进行分组，具体包括：
同一分组中的移动冷链运输车的GPS变化趋势存在交集。
在本发明第二个方面，提供一种用于冷链运输的装置实时监测可视化方法，所述可视化方法基于包含人机交互界面的手持移动终端以及与所述手持移动终端无线通信的多个移动冷链运输车实现，其中，所述多个移动冷链运输车均配置有边缘计算终端，所述边缘计算终端配置有数据流时间分析模型，所述数据流时间分析模型用于分析数据的时间变化趋势；所述边缘计算终端连接有GPS温度湿度仪；
具体来说，所述可视化方法包括如下步骤：
S801：所述GPS温度湿度仪获取当前移动冷链运输车的GPS位置信息以及储存空间的温度和湿度信息，并发送给所述边缘计算终端；
S802：所述边缘计算终端判断当前移动冷链运输车储存空间的当前温度或者湿度信息是否超出第一预定范围；
如果是，则跳转执行步骤S808；
如果否，则进入下一步；
S803：所述边缘计算终端获取当前移动冷链运输车储存空间的历史温度或者历史湿度信息，通过所述数据流时间分析模型分析当前移动冷链运输车储存空间的温度或者湿度信息变化趋势；
S804：判断所述变化趋势是否符合预定条件；
如果是，所述当前移动冷链运输车的边缘计算终端将当前移动冷链运输车的GPS位置信息广播给其他移动冷链运输车的边缘计算终端；
如果否，则跳转执行步骤S808；
S805：基于所有广播的移动冷链运输车的GPS位置信息，对所述多个移动冷链运输车进行分组；
S806：对于每一个分组，选择该分组中的一个移动冷链运输车与所述手持移动终端进行数据传输，并在所述手持移动终端的所述人机交互界面上显示所述一个移动冷链运输车的当前参数状态；
S807：判断是否达到GPS温度湿度仪的预定采集周期；
如果是，则返回步骤S801；
S808：将所述当前移动冷链运输车的GPS位置在所述手持移动终端的所述人机交互界面上显示。
作为优选，所述步骤S805具体包括：
同一分组中的移动冷链运输车的GPS变化趋势存在交集。
作为另一个优选，所述步骤S805具体包括：
同一分组中的移动冷链运输车的GPS位置信息处于预先设定的目标范围。
采用本发明的技术方案，通过无需网络支持的无线电磁波在不同的移动冷链运输车之间进行数据传输通信，使得移动冷链运输车相互之间的通信不需要依赖运营商网络；并且，通过设置于冷链车本地的边缘计算终端对实时的数据进行本地处理，不需要每一个冷链车都与远端手持移动终端进行数据传输；最后，在冷链车的状态参数正常时，无需均在可视化界面上显示，而只需要显示分组状态。
本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
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是本发明一个实施例的用于冷链运输的装置实时监测系统的整体架构图
图2是图1所述装置实时监测系统使用的冷链车之间的通信示意图
图3是图1所述装置实时监测系统的工作原理示意图
图4是利用图1所述装置实时监测系统实现的可视化方法流程图
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。
参照图1是本发明一个实施例的用于冷链运输的装置实时监测系统的整体架构图。
在图1中，所述实时监测系统包括手持移动终端以及与所述手持移动终端无线通信的多个移动冷链运输车，所述手持移动终端包括至少一个人机交互界面。
所述多个移动冷链运输车均配置有边缘计算终端，所述边缘计算终端配置有数据流时间分析模型，所述数据流时间分析模型用于分析数据的时间变化趋势。
在图1中，边缘计算简称为EC，即Edge Computing。边缘计算通常定义为在终端设备附近靠近数据源的一侧进行的本地计算分析。因为靠近终端，计算实时性会更高。
边缘计算设备就是能够在本地实现边缘计算的终端，其通常根据实际计算需要预置相应的数据本地计算模型。在本实施例中，所述边缘计算终端配置有数据流时间分析模型，用于分析数据的时间变化趋势。
在图1实施例中，所述边缘计算终端连接有GPS温度湿度仪，所述GPS温度湿度仪用于按照预定周期获取当前移动冷链运输车的GPS位置信息以及储存空间的温度和湿度信息，并发送给所述边缘计算终端。
因此，预置的所述数据流时间分析模型包括温度数据流分析模型、湿度数据流分析模型、GPS位置信息数据流分析模型等；举例来说，GPS位置信息数据流分析模型可以基于当前的GPS位置信息以及历史位置信息，预测未来一个时间段的GPS位置；
多种基于时间数据流的时间数据预测模型可以在本实施例中采用，更多的模型包括ARIMA模型、Prophet模型、指数平均法、滑动平均法、LSTM网络等，本发明对此不做限制。
所述边缘计算终端基于获取的当前移动冷链运输车的GPS位置信息以及储存空间的温度和湿度信息，通过所述数据流时间分析模型进行数据时间变化趋势分析；
基于所述数据时间变化趋势的分析结果，对所述多个移动冷链运输车进行分组；
对于每一个分组，选择该分组中的一个移动冷链运输车与所述手持移动终端进行数据传输，并在所述手持移动终端的所述人机交互界面上显示所述一个移动冷链运输车的当前参数状态。
在图1基础上，参见图2。
所述多个移动冷链运输车均配置有边缘计算终端，不同移动冷链运输车的所述边缘计算终端可相互通信。
在图2中实施例中，所述边缘计算终端可相互无线通信，采用的是无需网络支持的无线电磁波。
这里所述的无需网络支持，是指无需电信运营商提供的网络。
无需网络支持的无线电磁波通信的典型应用是雷达和对讲机。一般说来，图3所述的无需网络支持的无线电磁波可以是空间直线波。
这里简单介绍一下几种不同的无线电磁波的特点。
无线电波自发射地点到接收地点主要有天波、地波、空间直线波3种传播方式，各波特性如下：
地波：沿着地球表面传播的电波，称为地波。在传播过程中因电波受到地面的吸收，其传播距离不远。频率越高，地面吸收越大，因此短波、超短波沿地面传播时，距离较近，一般不超过100公里，而中波传播距离相对较远。优点是受气候影响较小，信号稳定，通信可靠性高。
天波：靠大气层中的电离层反射传播的电波，称为天波，又称电离层反射波。发射的电波是经距地面70-80公里以上的电离层反射后至接收地点，其传播距离较远，一般在1000公里以上。缺点是受电离层气候影响较大，传播信号很不稳定。短波频段是天波传播的最佳频段，渔业船舶配备的短波单边带电台，就是利用天波传播方式进行远距离通信的设备。
空间直线波：在空间由发射地点向接收地点直线传播的电波，称空间直线电波，又称直线波或视距波。传播距离为视距范围，仅为数十公里。渔业船舶配备的对讲机和雷达均是利用空间波传播方式进行通信的设备。
本实施例具体采用空间直线波在不同的可移动的冷链控制车配置的所述边缘计算终端进行简单的数据传输，可避免采用运营商网络，降低数据传输成本；此外，空间直线波的传输距离短，传输稳定，也保证了数据传输不受运营商信号影响。
在图1-图2基础上，参见图3。
基于所述数据时间变化趋势的分析结果，对所述多个移动冷链运输车进行分组，具体包括：
获取当前移动冷链运输车储存空间的温度和湿度信息；
判断当前移动冷链运输车储存空间的温度或者湿度信息是否超出第一预定范围；
如果是，则直接将所述当前移动冷链运输车的GPS位置在所述手持移动终端的所述人机交互界面上显示；
如果否，则进一步获取当前移动冷链运输车储存空间的历史温度或者历史湿度信息，通过所述数据流时间分析模型分析当前移动冷链运输车储存空间的温度或者湿度信息变化趋势；
如果所述变化趋势符合预定条件，则所述当前移动冷链运输车的边缘计算终端将当前移动冷链运输车的GPS位置信息广播给其他移动冷链运输车的边缘计算终端；
基于所有广播的移动冷链运输车的GPS位置信息，对所述多个移动冷链运输车进行分组。
具体的，同一分组中的移动冷链运输车的GPS位置信息处于预先设定的目标范围。
在另一个实施例中，如果所述变化趋势符合预定条件，则所述当前移动冷链运输车的边缘计算终端获取当前移动冷链车的当前GPS位置信息与历史GPS位置信息，通过所述数据流时间分析模型确定所述当前移动冷链车的GPS变化趋势；
所述当前移动冷链运输车的边缘计算终端将所述当前移动冷链车的GPS变化趋势广播给其他移动冷链运输车的边缘计算终端；
基于所有广播的移动冷链运输车的GPS变化趋势，对所述多个移动冷链运输车进行分组。
基于所有广播的移动冷链运输车的GPS变化趋势，对所述多个移动冷链运输车进行分组，具体包括：
同一分组中的移动冷链运输车的GPS变化趋势存在交集。
在图1-3基础上，参见图4。图4给出了一种用于冷链运输的装置实时监测可视化方法，所述可视化方法基于包含人机交互界面的手持移动终端以及与所述手持移动终端无线通信的多个移动冷链运输车实现，其中，所述多个移动冷链运输车均配置有边缘计算终端，所述边缘计算终端配置有数据流时间分析模型，所述数据流时间分析模型用于分析数据的时间变化趋势；所述边缘计算终端连接有GPS温度湿度仪。
参见图4，所述可视化方法包括步骤S801-S808，各个步骤具体实现如下：
S801：所述GPS温度湿度仪获取当前移动冷链运输车的GPS位置信息以及储存空间的温度和湿度信息，并发送给所述边缘计算终端；
S802：所述边缘计算终端判断当前移动冷链运输车储存空间的当前温度或者湿度信息是否超出第一预定范围；
如果是，则跳转执行步骤S808；
如果否，则进入下一步；
S803：所述边缘计算终端获取当前移动冷链运输车储存空间的历史温度或者历史湿度信息，通过所述数据流时间分析模型分析当前移动冷链运输车储存空间的温度或者湿度信息变化趋势；
S804：判断所述变化趋势是否符合预定条件；
如果是，所述当前移动冷链运输车的边缘计算终端将当前移动冷链运输车的GPS位置信息广播给其他移动冷链运输车的边缘计算终端；
如果否，则跳转执行步骤S808；
S805：基于所有广播的移动冷链运输车的GPS位置信息，对所述多个移动冷链运输车进行分组；
S806：对于每一个分组，选择该分组中的一个移动冷链运输车与所述手持移动终端进行数据传输，并在所述手持移动终端的所述人机交互界面上显示所述一个移动冷链运输车的当前参数状态；
S807：判断是否达到GPS温度湿度仪的预定采集周期；
如果是，则返回步骤S801；
S808：将所述当前移动冷链运输车的GPS位置在所述手持移动终端的所述人机交互界面上显示。
在一个实施例中，所述步骤S805具体包括：
同一分组中的移动冷链运输车的GPS位置信息处于预先设定的目标范围。
在另一个实施例中，所述步骤S805具体包括：
同一分组中的移动冷链运输车的GPS变化趋势存在交集。
在上述实施例中，对于每一个分组，选择该分组中的一个移动冷链运输车与所述手持移动终端进行数据传输，具体包括：
选择同一组中与所述手持移动终端进行数据传输的传输速率最大的冷链车，与所述手持移动终端进行数据传输。
显然，本发明的技术方案充分考虑移动手持设备的数据处理能力，并兼顾了大规模冷链运输体系下的数据传输量问题，在保证全过程的冷链传输正常的情况下，通过边缘计算终端进行分组可视化传输，降低了数据传输量，能够更好的适应移动手持设备对于冷链运输的装置实时监测。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种用于冷链运输的装置实时监测系统，所述实时监测系统包括手持移动终端以及与所述手持移动终端无线通信的多个移动冷链运输车，所述手持移动终端包括至少一个人机交互界面；
其特征在于：
所述多个移动冷链运输车均配置有边缘计算终端，所述边缘计算终端配置有数据流时间分析模型，所述数据流时间分析模型用于分析数据的时间变化趋势；
所述边缘计算终端连接有GPS温度湿度仪，所述GPS温度湿度仪用于按照预定周期获取当前移动冷链运输车的GPS位置信息以及储存空间的温度和湿度信息，并发送给所述边缘计算终端；
所述边缘计算终端基于获取的当前移动冷链运输车的GPS位置信息以及储存空间的温度和湿度信息，通过所述数据流时间分析模型进行数据时间变化趋势分析；
基于所述数据时间变化趋势的分析结果，对所述多个移动冷链运输车进行分组；
对于每一个分组，选择该分组中的一个移动冷链运输车与所述手持移动终端进行数据传输，并在所述手持移动终端的所述人机交互界面上显示所述一个移动冷链运输车的当前参数状态。
2.如权利要求1所述的一种用于冷链运输的装置实时监测系统，其特征在于：
所述多个移动冷链运输车均配置有边缘计算终端，不同移动冷链运输车的所述边缘计算终端可相互通信。
3.如权利要求2所述的一种用于冷链运输的装置实时监测系统，其特征在于：
基于所述数据时间变化趋势的分析结果，对所述多个移动冷链运输车进行分组，具体包括：
获取当前移动冷链运输车储存空间的温度和湿度信息；
判断当前移动冷链运输车储存空间的温度或者湿度信息是否超出第一预定范围；
如果是，则直接将所述当前移动冷链运输车的GPS位置在所述手持移动终端的所述人机交互界面上显示；
如果否，则进一步获取当前移动冷链运输车储存空间的历史温度或者历史湿度信息，通过所述数据流时间分析模型分析当前移动冷链运输车储存空间的温度或者湿度信息变化趋势；
如果所述变化趋势符合预定条件，则所述当前移动冷链运输车的边缘计算终端将当前移动冷链运输车的GPS位置信息广播给其他移动冷链运输车的边缘计算终端；
基于所有广播的移动冷链运输车的GPS位置信息，对所述多个移动冷链运输车进行分组。
4.如权利要求3所述的一种用于冷链运输的装置实时监测系统，其特征在于：
基于所有广播的移动冷链运输车的GPS位置信息，对所述多个移动冷链运输车进行分组，具体包括：
同一分组中的移动冷链运输车的GPS位置信息处于预先设定的目标范围。
5.如权利要求3所述的一种用于冷链运输的装置实时监测系统，其特征在于：
如果所述变化趋势符合预定条件，则所述当前移动冷链运输车的边缘计算终端获取当前移动冷链车的当前GPS位置信息与历史GPS位置信息，通过所述数据流时间分析模型确定所述当前移动冷链车的GPS变化趋势；
所述当前移动冷链运输车的边缘计算终端将所述当前移动冷链车的GPS变化趋势广播给其他移动冷链运输车的边缘计算终端；
基于所有广播的移动冷链运输车的GPS变化趋势，对所述多个移动冷链运输车进行分组。
6.如权利要求5所述的一种用于冷链运输的装置实时监测系统，其特征在于：
基于所有广播的移动冷链运输车的GPS变化趋势，对所述多个移动冷链运输车进行分组，具体包括：
同一分组中的移动冷链运输车的GPS变化趋势存在交集。
7.如权利要求2所述的一种用于冷链运输的装置实时监测系统，其特征在于：
所述不同移动冷链运输车的所述边缘计算终端可相互通信，具体包括：
所述不同移动冷链运输车的所述边缘计算终端通过预定频率的无线电波进行通信，所述预定频率的无线电波无需通信网络支持。
8.一种用于冷链运输的装置实时监测可视化方法，所述可视化方法基于包含人机交互界面的手持移动终端以及与所述手持移动终端无线通信的多个移动冷链运输车实现，其中，所述多个移动冷链运输车均配置有边缘计算终端，所述边缘计算终端配置有数据流时间分析模型，所述数据流时间分析模型用于分析数据的时间变化趋势；所述边缘计算终端连接有GPS温度湿度仪；
其特征在于，所述可视化方法包括如下步骤：
S801：所述GPS温度湿度仪获取当前移动冷链运输车的GPS位置信息以及储存空间的温度和湿度信息，并发送给所述边缘计算终端；
S802：所述边缘计算终端判断当前移动冷链运输车储存空间的当前温度或者湿度信息是否超出第一预定范围；
如果是，则跳转执行步骤S808；
如果否，则进入下一步；
S803：所述边缘计算终端获取当前移动冷链运输车储存空间的历史温度或者历史湿度信息，通过所述数据流时间分析模型分析当前移动冷链运输车储存空间的温度或者湿度信息变化趋势；
S804：判断所述变化趋势是否符合预定条件；
如果是，所述当前移动冷链运输车的边缘计算终端将当前移动冷链运输车的GPS位置信息广播给其他移动冷链运输车的边缘计算终端；
如果否，则跳转执行步骤S808；
S805：基于所有广播的移动冷链运输车的GPS位置信息，对所述多个移动冷链运输车进行分组；
S806：对于每一个分组，选择该分组中的一个移动冷链运输车与所述手持移动终端进行数据传输，并在所述手持移动终端的所述人机交互界面上显示所述一个移动冷链运输车的当前参数状态；
S807：判断是否达到GPS温度湿度仪的预定采集周期；
如果是，则返回步骤S801；
S808：将所述当前移动冷链运输车的GPS位置在所述手持移动终端的所述人机交互界面上显示。
9.如权利要求8所述的可视化方法，其特征在于：
所述步骤S805具体包括：
同一分组中的移动冷链运输车的GPS位置信息处于预先设定的目标范围。
10.如权利要求8所述的可视化方法，其特征在于：
所述步骤S805具体包括：
同一分组中的移动冷链运输车的GPS变化趋势存在交集。
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