CN111898946A - 基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统与方法。所述医药冷链验证系统包括设置于冷库的冷库监控仪、设置于多个冷链车的冷链车监控仪、智能保温箱以及蓝牙温度记录仪。所述冷链车监控仪均配置有边缘计算终端，不同冷链车的冷链车监控仪的边缘计算终端可相互通信；所述云平台设置有可视化交互控制台；所述可视化交互控制台包括至少一个人机交互界面，在所述人机交互界面上显示至少一个冷链车的参数状态。本发明的技术方案能够可视化的展现冷链控制全过程的同时，减少数据传输成本。

Description

基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统与方法
技术领域
本发明属于冷链运输技术领域，尤其涉及一种基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统与方法。
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云平台以及数据传输技术，将会带来巨大的数据传输成本。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统与方法。所述医药冷链验证系统包括设置于冷库的冷库监控仪、设置于多个冷链车的冷链车监控仪、智能保温箱以及蓝牙温度记录仪；所述多个冷链车中的至少一个与所述云平台进行数据通信；所述冷链车监控仪均配置有边缘计算终端，不同冷链车的冷链车监控仪的边缘计算终端可相互通信；所述云平台设置有可视化交互控制台；所述可视化交互控制台包括至少一个人机交互界面，在所述人机交互界面上显示至少一个冷链车的参数状态；所述参数状态包括所述冷链车的药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息、同组车辆的数量以及冷库监控仪的温度参数。本发明的技术方案能够可视化的展现冷链控制全过程的同时，减少数据传输成本。
具体来说，在本发明的第一个方面，提供一种基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统，所述医药冷链验证系统包括设置于冷库的冷库监控仪、设置于多个冷链车的冷链车监控仪、智能保温箱以及蓝牙温度记录仪；
所述冷库监控仪用于监控储存所述医药的冷库的温度和湿度；
所述智能保温箱用于储存从所述冷链车卸载的医药并送往目的区域；
所述蓝牙温度记录仪无线连接所述智能保温箱，用于实时获取所述智能保温箱的温度参数。
所述设置于多个冷链车的冷链车监控仪包括GPS温度湿度仪，所述GPS温度湿度仪用于探测所述冷链车药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息。
不同于现有技术，在本发明中，所述多个冷链车中的部分冷链车与所述云平台进行数据通信。
作为体现本发明创新性的第一点，所述冷链车监控仪均配置有边缘计算终端，不同冷链车的冷链车监控仪的边缘计算终端可相互通信；
更具体的，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。
所述云平台设置有可视化交互控制台；所述可视化交互控制台包括至少一个人机交互界面，在所述人机交互界面上显示至少一个冷链车的参数状态；所述参数状态包括所述冷链车的药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息、同组车辆的数量以及冷库监控仪的温度参数。
作为体现本发明创新性的第二点，每个所述冷链车配置至少一个所述GPS温度湿度仪以及至少一个边缘计算终端；
每个冷链车上配置的所述GPS温度湿度仪按照预定周期将探测到的当前冷链车的参数状态发送至所述当前冷链车上配置的所述边缘计算终端；
每个所述冷链车上的所述边缘计算终端判断所述参数状态是否正常；
如果所述参数状态不正常，则所述边缘计算终端直接向所述可视化交互控制台转发所述不正常的参数状态；
如果所述参数状态正常，则所述边缘计算终端向其他可移动的冷链控制车上配置的边缘计算终端广播所述参数状态。
基于所述每个冷链车上配置的所述边缘计算终端广播的所述参数状态，对所述冷链车进行分组，所述分组基于所述广播的所述参数状态包含的GPS位置信息确定。
前面已经具体指出，在本发明中，所述多个冷链车中的部分冷链车与所述云平台进行数据通信，此处，分组完成之后，选择处于同一组的冷链车之一，在所述人机交互界面上显示。
在本发明的第二个方面，提供一种基于物联网与云平台实现的医药冷链验证方法，所述方法基于前述的医药冷链验证系统实现。该方法包括如下步骤S101-S108：
S101：冷库监控仪发送储存所述医药的冷库的温度和湿度范围值至所述多个冷链车的所述边缘计算终端；
S102：设置于每一个冷链车的GPS温度湿度仪获取当前冷链车药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息，发送至当前冷链车的边缘计算终端；
S103：当前冷链车的边缘计算终端判断所述当前冷链车药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息是否正常；
如果不正常，则转至步骤S108；
否则，进入下一步；
S104：当前冷链车的边缘计算终端向其他冷链车的边缘计算终端广播所述当前冷链车的GPS位置信息；
S105：基于所有已广播的GPS位置信息，对所有冷链车进行分组；
S106：对于每一个分组，选择当前分组中的冷链车之一，将其GPS位置信息以及当前分组的车辆数量信息在所述人机交互界面上显示；
S107：判断是否达到预先设定的更新周期，如果是，返回步骤S102；
S108：所述当前冷链车的边缘计算终端向所述可视化交互控制台转发所述温度、湿度以及GPS位置信息。
如前所述，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。
因此，所述步骤S104中当前冷链车的边缘计算终端向其他冷链车的边缘计算终端广播所述当前冷链车的GPS位置信息，具体包括：
所述边缘计算终端通过预定频率的无线电波广播所述当前冷链车的GPS位置信息；所述预定频率的无线电波具有预定大小的传播范围。
更具体的，采用空间直线波在不同的冷链车的边缘计算终端之间进行简单的数据传输。
本发明的技术方案针对大规模冷链运输体系下的多个冷链运输控制车，首次采用边缘计算终端在本地进行数据处理后再对冷链车进行分组，基于每一个分组选择一辆冷链车进行数据传输，既保证了全局数据的可控性，又降低了数据传输量。
本发明的优点至少体现在：
(1)通过无需网络支持的无线电磁波在不同的冷链车之间进行数据传输通信，使得移动冷链车相互之间的通信不需要依赖运营商网络；
(2)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云平台进行数据传输；
(3)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基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统的整体架构图
图2是图1所述医药冷链验证系统使用的冷链车的基本构造图
图3是图1所述医药冷链验证系统的不同冷链车之间通信的示意图
图4是利用图1所述医药冷链验证系统实现的医药冷链验证方法流程图
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基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统的整体架构图。
图1中，所述医药冷链验证系统包括设置于冷库的冷库监控仪、设置于多个冷链车的冷链车监控仪、智能保温箱以及蓝牙温度记录仪；
所述冷库监控仪用于监控储存所述医药的冷库的温度和湿度；
所述智能保温箱用于储存从所述冷链车卸载的医药并送往目的区域；
所述蓝牙温度记录仪无线连接所述智能保温箱，用于实时获取所述智能保温箱的温度参数。
在图1基础上，参见图2。所述冷链车监控仪均配置有边缘计算终端，不同冷链车的冷链车监控仪的边缘计算终端可相互通信。
所述设置于多个冷链车的冷链车监控仪包括GPS温度湿度仪，所述GPS温度湿度仪用于探测所述冷链车药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息；
仅所述多个冷链车中的部分与所述云平台进行数据通信。
所述云平台设置有可视化交互控制台；
所述可视化交互控制台包括至少一个人机交互界面，在所述人机交互界面上显示至少一个冷链车的参数状态；
所述参数状态包括所述冷链车的药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息、同组车辆的数量以及冷库监控仪的温度参数。
参见图3。所述冷链车监控仪均配置有边缘计算终端，不同冷链车的冷链车监控仪的边缘计算终端可相互通信；
更具体的，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。
在上述实施例中，不同于现有技术，仅所述多个冷链车中的部分与所述云平台进行数据通信。
具体实现如下：
每个冷链车上配置的所述GPS温度湿度仪按照预定周期将探测到的当前冷链车的参数状态发送至所述当前冷链车上配置的所述边缘计算终端；
每个所述冷链车上的所述边缘计算终端判断所述参数状态是否正常；
如果所述参数状态不正常，则所述边缘计算终端直接向所述可视化交互控制台转发所述不正常的参数状态；
如果所述参数状态正常，则所述边缘计算终端向其他可移动的冷链控制车上配置的边缘计算终端广播所述参数状态。
基于所述每个冷链车上配置的所述边缘计算终端广播的所述参数状态，对所述冷链车进行分组，所述分组基于所述广播的所述参数状态包含的GPS位置信息确定。
同一组中所述冷链车的GPS位置均处于第一预定位置范围。
基于所述每个冷链车上配置的所述边缘计算终端广播的所述参数状态，对所述冷链车进行分组之后，选择处于同一组的冷链车之一与所述云平台进行数据通信。
更具体的，选择处于同一组的冷链车之一，与所述云平台进行数据传输，包括：
选择同一组中与所述云平台进行数据传输的传输速率最大的冷链车，与所述云平台进行数据传输。
在上述实施例中，所述参数状态不正常，具体包括如下之一或者其组合：
所述冷链车的药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息中的至少一个超出预定的设定范围。
在图1-图3基础上，参见图4，给出了一种基于物联网与云平台实现的医药冷链验证方法，所述方法包括步骤S101-S108，各个步骤具体实现如下：
S101：冷库监控仪发送储存所述医药的冷库的温度和湿度范围值至所述多个冷链车的所述边缘计算终端；
S102：设置于每一个冷链车的GPS温度湿度仪获取当前冷链车药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息，发送至当前冷链车的边缘计算终端；
S103：当前冷链车的边缘计算终端判断所述当前冷链车药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息是否正常；
如果不正常，则转至步骤S108；
否则，进入下一步；
S104：当前冷链车的边缘计算终端向其他冷链车的边缘计算终端广播所述当前冷链车的GPS位置信息；
S105：基于所有已广播的GPS位置信息，对所有冷链车进行分组；
S106：对于每一个分组，选择当前分组中的冷链车之一，将其GPS位置信息以及当前分组的车辆数量信息在所述人机交互界面上显示；
S107：判断是否达到预先设定的更新周期，如果是，返回步骤S102；
S108：所述当前冷链车的边缘计算终端向所述可视化交互控制台转发所述温度、湿度以及GPS位置信息。
所述步骤S103中所述判断结果为不正常，具体包括如下之一或者其组合：
所述GPS位置信息超出预先设定的区域范围；
所述温度、湿度信息与所述冷库监控仪发送的储存所述医药的冷库的温度和湿度范围值不相匹配。
所述步骤S104中当前冷链车的边缘计算终端向其他冷链车的边缘计算终端广播所述当前冷链车的GPS位置信息，具体包括：
所述边缘计算终端通过预定频率的无线电波广播所述当前冷链车的GPS位置信息；所述预定频率的无线电波具有预定大小的传播范围。
通过上述优点，本发明的技术方案能够极大地降低数据传输量，能够适应于大规模冷链传输体系下的冷链运输车的可视化控制。
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)

1.一种基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统，所述医药冷链验证系统包括设置于冷库的冷库监控仪、设置于多个冷链车的冷链车监控仪、智能保温箱以及蓝牙温度记录仪；
所述冷库监控仪用于监控储存所述医药的冷库的温度和湿度；
所述智能保温箱用于储存从所述冷链车卸载的医药并送往目的区域；
所述蓝牙温度记录仪无线连接所述智能保温箱，用于实时获取所述智能保温箱的温度参数；
其特征在于：
所述设置于多个冷链车的冷链车监控仪包括GPS温度湿度仪，所述GPS温度湿度仪用于探测所述冷链车药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息；
所述多个冷链车中的至少一个与所述云平台进行数据通信；
所述冷链车监控仪均配置有边缘计算终端，不同冷链车的冷链车监控仪的边缘计算终端可相互通信；
所述云平台设置有可视化交互控制台；
所述可视化交互控制台包括至少一个人机交互界面，在所述人机交互界面上显示至少一个冷链车的参数状态；
所述参数状态包括所述冷链车的药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息、同组车辆的数量以及冷库监控仪的温度参数。
2.如权利要求1所述的基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统，其特征在于：
每个所述冷链车配置至少一个所述GPS温度湿度仪以及至少一个边缘计算终端；
每个冷链车上配置的所述GPS温度湿度仪按照预定周期将探测到的当前冷链车的参数状态发送至所述当前冷链车上配置的所述边缘计算终端；
每个所述冷链车上的所述边缘计算终端判断所述参数状态是否正常；
如果所述参数状态不正常，则所述边缘计算终端直接向所述可视化交互控制台转发所述不正常的参数状态；
如果所述参数状态正常，则所述边缘计算终端向其他可移动的冷链控制车上配置的边缘计算终端广播所述参数状态。
3.如权利要求2所述的基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统，其特征在于：
所述参数状态不正常，具体包括如下之一或者其组合：
所述冷链车的药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息中的至少一个超出预定的设定范围。
4.如权利要求2所述的基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统，其特征在于：
基于所述每个冷链车上配置的所述边缘计算终端广播的所述参数状态，对所述冷链车进行分组，所述分组基于所述广播的所述参数状态包含的GPS位置信息确定。
5.如权利要求4所述的基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统，其特征在于：
对所述冷链车进行分组，所述分组基于所述广播的所述参数状态包含的GPS位置信息确定，具体包括：
同一组中所述冷链车的GPS位置均处于第一预定位置范围。
6.如权利要求4所述的基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统，其特征在于：
基于所述每个冷链车上配置的所述边缘计算终端广播的所述参数状态，对所述冷链车进行分组之后，在所述人机交互界面上显示至少一个冷链车的参数状态，具体包括：
选择处于同一组的冷链车之一，在所述人机交互界面上显示。
7.如权利要求4所述的基于物联网与云平台实现的医药冷链验证系统，其特征在于：
基于所述每个冷链车上配置的所述边缘计算终端广播的所述参数状态，对所述冷链车进行分组之后，选择处于同一组的冷链车之一与所述云平台进行数据通信。
8.一种基于物联网与云平台实现的医药冷链验证方法，所述方法基于权利要求1-7任一项所述的医药冷链验证系统实现，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S101：冷库监控仪发送储存所述医药的冷库的温度和湿度范围值至所述多个冷链车的所述边缘计算终端；
S102：设置于每一个冷链车的GPS温度湿度仪获取当前冷链车药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息，发送至当前冷链车的边缘计算终端；
S103：当前冷链车的边缘计算终端判断所述当前冷链车药物储存空间的温度、湿度以及GPS位置信息是否正常；
如果不正常，则转至步骤S108；
否则，进入下一步；
S104：当前冷链车的边缘计算终端向其他冷链车的边缘计算终端广播所述当前冷链车的GPS位置信息；
S105：基于所有已广播的GPS位置信息，对所有冷链车进行分组；
S106：对于每一个分组，选择当前分组中的冷链车之一，将其GPS位置信息以及当前分组的车辆数量信息在所述人机交互界面上显示；
S107：判断是否达到预先设定的更新周期，如果是，返回步骤S102；
S108：所述当前冷链车的边缘计算终端向所述可视化交互控制台转发所述温度、湿度以及GPS位置信息。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述步骤S103中所述判断结果为不正常，具体包括如下之一或者其组合：
所述GPS位置信息超出预先设定的区域范围；
所述温度、湿度信息与所述冷库监控仪发送的储存所述医药的冷库的温度和湿度范围值不相匹配。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述步骤S104中当前冷链车的边缘计算终端向其他冷链车的边缘计算终端广播所述当前冷链车的GPS位置信息，具体包括：
所述边缘计算终端通过预定频率的无线电波广播所述当前冷链车的GPS位置信息；所述预定频率的无线电波具有预定大小的传播范围。
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