CN112066636B - 基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冷库管理技术领域，尤其涉及基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统及方法，该系统包括：采集端，用于采集冷库的实时数据；处理端，用于接收并展示实时数据，还用于当分析结果为存在异常时，发出警报信号；管理端，用于接收警报信号，还用于查看实时数据；其中，采集端与处理端通过ZigBee进行通信；管理端还用于输入存储物的种类；处理端内存储有各类存储物的适合存储温度；处理端还用于接收到管理端发送的存储物时，匹配出该存储物对应的适合存储温度并反馈给管理端。使用本系统，管理人员存储货物时能够便捷的知晓合适的存储温度。

Description

基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统及方法

技术领域

本发明属于冷库管理技术领域，尤其涉及基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统及方法。

背景技术

冷库是担负农、畜、水产等易腐食品以及饮料和部分工业原料等商品的加工、储藏任务的必要设施。若货物及其他易腐食品出现变质，很大部分就是因为冷藏、冷冻未达到要求。尤其是在运输中转时，当遇到需要临时存储几天时，若未进行合理的存储，对这些货物质量的影响非常大。

而对这些货物进行临时存储的冷库，由于内部存储的货物进行更换，而不同货物所需要的合适温度又不同，这就需要对冷库进行精细化的管理。

但是，现有的冷库一般都是单点检测，并且由于检测地点过于分散、分布范围广或条件恶劣无人值守等情况，冷库的检测管理工作难以顺利开展。

为了解决上述问题，公开号为CN104964513A的发明专利，公开了一种基于ZigBee的冷库温度无线监控系统。该系统在各冷库中通过设置采集单元来采集冷库数据，再将采集单元与处理器通过ZigBee进行通信；处理器展示检测数据，还对检测数据进行检测，若检测数据大于了预设的阈值，则处理器进行报警。

使用该系统，通过ZigBee通信网络，能够同时对多个冻库进行监控，并且能够自动对这些冻库的环境工作情况进行检测，当检测数据出现问题时，还会发出警报，让相关人员及时了解情况。

但是，由于多个冻库存储的物品是不同的，即使同一个冷库，在不同时间点存储的物品也不同，而不同物品适合的存储温度是不同的，若存储时只是简单粗暴的将其放入冻库再开启冻库的制冷功能，不仅会影响部分储藏物的保质周期，存储部分不用过低温度的储藏物时，还会造成不小的电源浪费。但储藏物的种类很多，即使是经验丰富的管理人员，也难以完全牢记每种储藏物最为适合的存储温度。

因此，需要一种基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统及方法，让管理人员进行货物存储时，能够便捷的知晓合适的存储温度，保证存储物保质期的同时，减少电能的浪费。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统及方法，让管理人员进行货物存储时，能够便捷的知晓合适的存储温度，保证存储物保质期的同时，减少电能的浪费。

本发明提供的基础方案为：

基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统，包括：

采集端，用于采集冷库的实时数据，实时数据包括温度；

处理端，用于接收并展示实时数据，还用于根据实时数据对冷库的进行分析，还用于当分析结果为存在异常时，发出警报信号；

管理端，用于接收警报信号，还用于查看实时数据；

其中，采集端与处理端通过ZigBee进行通信；

管理端还用于输入存储物的种类；处理端内存储有各类存储物的适合存储温度；处理端还用于接收到管理端发送的存储物时，匹配出该存储物对应的适合存储温度并反馈给管理端；处理端对冷库的分析包括温度分析，将冷库的实时温度与该冷库内存储物的推荐温度进行比较分析。

基础方案工作原理及有益效果：

将存储物放入冷库前，为了使其用于合适的存储温度，工作人员可通过管理端输入存储物的种类，并发送给处理端。由于处理端内存储有各类存储物的适合存储温度，处理端接收到存储物的种类后，会根据存储物的种类，匹配出其对应的适合存储温度，并反馈给管理端。

管理端接收到该适合存储温度后，在存放该存储物时，可以将对应冷库的温度调节为控制器的推荐温度，以保证存储物保质期，同时避免出现电能浪费的现象。

存储物的存放过程中，采集端会采集该冷库的实时数据并发送给处理端，处理端根据实时数据进行分析，当分析结果为存在异常(如：和推荐温度相差较大)时，发出警报信号，提醒工作人员对该冷库进行检修或调整。

使用本系统，管理人员进行货物存储时，能够便捷的知晓合适的存储温度，保证存储物保质期的同时，减少电能的浪费。

进一步，处理端对实时数据的分析结果为存在异常时，还用于根据预设的标准对异常进行分级；警报信号还包括异常等级。

通过异常等级的划分，工作人员在接收到警报信号后可以了解到异常的严重程度，便于进行针对性的准备。

进一步，当异常等级超过预设紧急等级时，警报信号还包括紧急处理提示。

异常等级超过预设的紧急等级，说明异常情况属于比较严重的情况，若不及时进行处理，不仅设备可能会出现故障，冷库内的储藏物也会因此受到损坏，从而造成较大的损失。因此，此时的警报信号还包括紧急处理提示，工作人员看到紧急处理提示，了解当前情况的紧急程度后，可以及时赶到现场进行处理。

进一步，处理端内还存储有各冷库的定位，处理端发送警报信号时，还发送存在异常的冷库的定位。

工作人员可以根据接收到的异常冷库的定位，快速到达异常冷库对其进行检修。

进一步，管理端还用于进行定位，当异常等级超过预设紧急等级时，处理端发送警报信号后，根据管理端的定位和异常冷库的定位，分析管理端的行程，若预设时间内管理端未向异常冷库前进，处理端给管理端发送紧急出发信号。

根据管理端的定位，处理端可以对管理端进行行程分析，再结异常冷库的定位，异常端可以分析管理端是否正朝向异常冷库前进。若预设时间内，管理端未向异常冷库前进，则说明对应的工作人员还没有向异常冷库前进对其进行检修。但异常等级又超过了预设紧急等级，需要紧急处理。因此，处理端给管理端发送紧急出发信号，让工作人员意识到问题的严重性，尽快出发去异常冷库开展检修工作。

进一步，处理端对管理端进行行程分析时，若分析结果为正朝向异常冷库前进，处理端还用于每隔N分钟，根据管理端的定位和异常冷库的定位，计算管理端的前行速度和预计到达时间，若前行速度低于预设最低速，则处理端给管理端发送加速信号。

通过管理端的定位变化，处理端可以计算出管理端向异常冷库前进的速度，若前进速度低于预设最低速，说明工作人员的前进速度过慢，为了及时到达异常冷库对其进行检修，处理端给管理端发送加速信号，让工作人员了解需要加快前进速度了。

进一步，处理端根据实时数据对冷库的分析包括环境分析和设备分析。

这样的设置，不仅可以了解冷库的内部环境状况，还可以了解冷库相关设备的运行情况，真正做到对冷库的全方面监控。

进一步，处理端还用于更新存储物的种类及对应的适合存储温度。

可以尽可能的为工作人员提供各中存储物的适合存储温度。

进一步，管理端的输入方式包括文字输入、语音输入及图像输入。

工作人员可以根据自己的偏好以及对存储物的了解程度，选择适合的输入方式。

本发明提供基础方案二：一种基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控方法，使用上述基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统。

附图说明

图1为本发明基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统实施例一的逻辑框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

如图1所示，基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统，包括监控端、处理端和管理端。监控端有多个，分别安装在各冷库，监控端包括各类传感器组件(如温度传感器、湿度传感器、电流传感器、电压传感器等)；本实施例中，处理端为工业PC，管理端为安装有对应APP的智能手机。采集端与处理端通过ZigBee进行通信；管理端通过5G模块与处理端通信。

采集端用于采集冷库的实时数据，实时数据包括温度；

处理端用于接收并展示实时数据，还用于根据实时数据对冷库的进行分析，还用于当分析结果为存在异常时，发出警报信号。处理端对冷库的分析包括温度分析。具体的，处理端内存储有各类存储物的适合存储温度，处理端对冷库进行温度分析时，将冷库的实时温度与该冷库内存储物的推荐温度进行比较分析。

处理端还根据实时数据对冷库的分析包括环境分析和设备分析。处理端还用于更新存储物的种类及对应的适合存储温度。这样的设置，可以尽可能的为工作人员提供各中存储物的适合存储温度。

处理端对实时数据的分析结果为存在异常时，还用于根据预设的标准对异常进行分级；警报信号还包括异常等级。当异常等级超过预设紧急等级时，警报信号还包括紧急处理提示。处理端内还存储有各冷库的定位，处理端发送警报信号时，还发送存在异常的冷库的定位。

管理端用于接收警报信号，还用于查看实时数据。

管理端还用于输入存储物的种类；输入的方式包括文字输入、语音输入及图像输入。这样，工作人员可以根据自己的偏好以及对存储物的了解程度，选择适合的输入方式。

处理端还用于接收到管理端发送的存储物时，匹配出该存储物对应的适合存储温度并反馈给管理端。

管理端还用于进行定位，当异常等级超过预设紧急等级时，处理端发送警报信号后，根据管理端的定位和异常冷库的定位，分析管理端的行程，若预设时间内管理端未向异常冷库前进，处理端给管理端发送紧急出发信号。

处理端对管理端进行行程分析时，若分析结果为正朝向异常冷库前进，处理端还用于每隔N分钟，根据管理端的定位和异常冷库的定位，计算管理端的前行速度和预计到达时间，若前行速度低于预设最低速，则处理端给管理端发送加速信号。N的数值，本领域技术人员可依据系统监管冷库的数量及相隔距离具体设置，本实施例中，N的数值为3。

具体实施过程如下：

将存储物放入冷库前，为了使其用于合适的存储温度，工作人员可以根据自己的偏好以及对存储物的了解程度，选择适合的输入方式(文字输入、语音输入或图像输入)，通过管理端输入存储物的种类，并发送给处理端。由于处理端内存储有各类存储物的适合存储温度，处理端接收到存储物的种类后，会根据存储物的种类，匹配出其对应的适合存储温度，并反馈给管理端。

管理端接收到该适合存储温度后，在存放该存储物时，可以将对应冷库的温度调节为控制器的推荐温度，以保证存储物保质期，同时避免出现电能浪费的现象。

存储物的存放过程中，采集端会采集该冷库的实时数据并发送给处理端，处理端对其中的温度进行分析。除此，处理端还根据实时数据对冷库进行环境分析和设备分析。这样，不仅可以了解冷库的内部环境状况，还可以了解冷库相关设备的运行情况，真正做到对冷库的全方面监控。

当分析结果为存在异常(和推荐温度相差较大)时，发出警报信号，提醒工作人员对该冷库的进行调整、检修。除此，处理端发送警报信号时，还发送存在异常的冷库的定位。工作人员可以根据接收到的异常冷库的定位，快速到达异常冷库对其进行检修。

分析结果为存在异常时，还用于根据预设的标准对异常进行分级；警报信号还包括异常等级。通过异常等级的划分，工作人员在接收到警报信号后可以了解到异常的严重程度，便于进行针对性的准备。当异常等级超过预设紧急等级时，警报信号还包括紧急处理提示。异常等级超过预设的紧急等级，说明异常情况属于比较严重的情况，若不及时进行处理，不仅设备可能会出现故障，冷库内的储藏物也会因此受到损坏，从而造成较大的损失。因此，此时的警报信号还包括紧急处理提示，工作人员看到紧急处理提示，了解当前情况的紧急程度后，可以及时赶到现场进行处理。

根据管理端的定位，处理端可以对管理端进行行程分析，再结异常冷库的定位，异常端可以分析管理端是否正朝向异常冷库前进。若预设时间内，管理端未向异常冷库前进，则说明对应的工作人员还没有向异常冷库前进对其进行检修。但异常等级又超过了预设紧急等级，需要紧急处理。因此，处理端给管理端发送紧急出发信号，让工作人员意识到问题的严重性，尽快出发去异常冷库开展检修工作。

通过管理端的定位变化，处理端可以计算出管理端向异常冷库前进的速度，若前进速度低于预设最低速，说明工作人员的前进速度过慢，为了及时到达异常冷库对其进行检修，处理端给管理端发送加速信号，让工作人员了解需要加快前进速度了。

使用本系统，管理人员进行货物存储时，能够便捷的知晓合适的存储温度，保证存储物保质期的同时，减少电能的浪费。

本发明的另一目的，还提供一种基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控方法，使用上述基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统。

实施例二

与实施例一不同的是，本实施例中，还包括搬运端，搬运端为装载对应APP的智能手机，搬运端通过5G模块与处理端通信。

管理端还用于输入即将卸货的冷库；处理端还用于接收到即将卸货的冷库后，按照预设的标准对其进行温度进行预调节；

处理端内还存储有各冷库的热传递分区排序图；处理端还用于接收到即将卸货的冷库后，根据采集端的采集画面，将当前传递分区排序图上存放有货物的排序最高的分区进行标注，并将标注后的图像发送给搬运端。

具体实施过程如下：

在将冻库内的货物搬运到物流装载车上的冷库前，为了防止运输过程中货物温度变得较高，影响货物的质量，会对货物进行预处理，即，在货物出仓前，会对其进行一次降温，也就是降低冷库的温度。

使用本系统，出货前，管理人员通过管理端输入即将卸货的冷库后，处理端照预设的标准对其进行温度进行预调节，从而对冷库内的货物进行预处理。

但货物在冷库内存放的位置不同，各位置的热传递快慢不同，不同位置货物的温度变化快慢情况也就不同。同时，由于卸货时，不会全部物品同一时间运出去，而是会一堆一堆的向外运，为了避免暴露在外的时间过长，导致货物的温度产生较大波动，通常是(用推车)将一堆物品运到物流存储车手上后，再从冻库中搬运下另一堆货物。

本系统中，处理端内还存储有各冷库的热传递分区排序图，也就是说，处理端内存储有各冷库内货物温度变化快慢的区域分布图。当处理端还用于接收到即将卸货的冷库后，还根据采集端的采集画面，将当前传递分区排序图上存放有货物的排序最高的分区进行标注，相当于，处理端会将出货的冷库内，当前降温最明显的货物所在区域标注出来，如，通过画红圈的方式。

之后，处理端将标注后的图像发送给搬运端，搬运人员通过搬运端可以查看当前预处理效果最好的区域。这样，搬运人员可以先将当前预处理效果最好的货物搬运到物流存储车手上，下一趟再搬运其他的货物；同时，在搬运人员搬运货物的过程中，冷库内剩余的货物仍可以继续进行预处理，这样，当搬运人员完成本次搬运，进行下一次搬运时，此时预处理效果最好的区域也达到了较好的预处理，以此类推，直到将所有货物搬运完。

这样，本系统在将货物从冷库搬运到物流装载车时，结合一次搬运部分货物的特点，以及冷库内各位置热传递效率不同的特点，合理的对货物进行了预处理。

虽然直接将冷库降温达到足够时长后，冷库内的所有货物都会到达理想的预处理温度，但是，这样一方面消耗的时间较长，除此，消耗的电量也多。使用本系统，可以减少预处理时长，同时节约电能。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统，包括：采集端，用于采集冷库的实时数据，实时数据包括温度；处理端，用于接收并展示实时数据，还用于根据实时数据对冷库的进行分析，还用于当分析结果为存在异常时，发出警报信号；管理端，用于接收警报信号，还用于查看实时数据；其中，采集端与处理端通过ZigBee进行通信；

其特征在于：管理端还用于输入存储物的种类；处理端内存储有各类存储物的适合存储温度；处理端还用于接收到管理端发送的存储物时，匹配出该存储物对应的适合存储温度并反馈给管理端；处理端对冷库的分析包括温度分析，将冷库的实时温度与该冷库内存储物的推荐温度进行比较分析；

还包括搬运端，搬运端为装载对应APP的智能手机，搬运端通过5G模块与处理端通信；

管理端还用于输入即将卸货的冷库；处理端还用于接收到即将卸货的冷库后，按照预设的标准对其进行温度进行预调节；

处理端内还存储有各冷库的热传递分区排序图；处理端还用于接收到即将卸货的冷库后，根据采集端的采集画面，将当前传递分区排序图上存放有货物的排序最高的分区进行标注，并将标注后的图像发送给搬运端。

2.根据权利要求1所述的基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统，其特征在于：处理端对实时数据的分析结果为存在异常时，还用于根据预设的标准对异常进行分级；警报信号还包括异常等级。

3.根据权利要求2所述的基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统，其特征在于：当异常等级超过预设紧急等级时，警报信号还包括紧急处理提示。

4.根据权利要求3所述的基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统，其特征在于：处理端内还存储有各冷库的定位，处理端发送警报信号时，还发送存在异常的冷库的定位。

5.根据权利要求4所述的基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统，其特征在于：管理端还用于进行定位，当异常等级超过预设紧急等级时，处理端发送警报信号后，根据管理端的定位和异常冷库的定位，分析管理端的行程，若预设时间内管理端未向异常冷库前进，处理端给管理端发送紧急出发信号。

6.根据权利要求5所述的基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统，其特征在于：处理端对管理端进行行程分析时，若分析结果为正朝向异常冷库前进，处理端还用于每隔N分钟，根据管理端的定位和异常冷库的定位，计算管理端的前行速度和预计到达时间，若前行速度低于预设最低速，则处理端给管理端发送加速信号。

7.根据权利要求1所述的基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统，其特征在于：处理端根据实时数据对冷库的分析包括环境分析和设备分析。

8.根据权利要求1所述的基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统，其特征在于：处理端还用于更新存储物的种类及对应的适合存储温度。

9.根据权利要求1所述的基于ZigBee无线传感器网络的智能冷库综合监控系统，其特征在于：管理端的输入方式包括文字输入、语音输入及图像输入。

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