CN113110323A - 一种基于物联网的冷链管控系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于物联网的冷链管控系统，涉及深紫外杀菌、人工智能和物联网技术领域。包括产品端、边缘服务平台、第三方云平台、应用服务平台和移动端；产品端包括电源、深紫外消杀电路模块、制冷电路模块、中央控制器、传感器电路模块、物联网模块；边缘服务平台用于本地局域网内监控；第三方云平台用于消息解析和中转；应用服务平台用于处理产品端上传的数据、可视化显示、指令下发和推送数据到移动端；移动端用于数据可视化和指令下发，移动端与应用服务平台通信连接。基于应用NBIoT/eMTC/mMTC物联网技术对冷链运输环节中杀菌的监测和控制的系统，超低功耗，超低成本，实时性能优异、低功耗，支持海量监测数据并发处理。
Description
技术领域
本发明涉及深紫外杀菌、人工智能和物联网技术领域，尤其是涉及一种基于物联网的冷链管控系统。
背景技术
新型冠状病毒对冷链运输消毒杀菌提出新挑战；传统紫外消毒存在易对人体造成意外伤害、实施难度大、效果难以保证等弊端。UVC(UltraViolet C radiation)发光二极管不含有害物质，无二次污染，包含特定波段(200～280nm)的深紫外线，能穿透生物的细胞膜和细胞核，破坏DNA与RNA分子结构，短时间内消杀各种病菌。物联网是通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。防范疫情输入风险、加强进口冷链食品监管问题引起关注；对冷链运输环节中各个关键节点的食品杀菌联网监控尤为重要。本发明运用物联网技术解决了冷链运输环节中杀菌的监测和控制的问题。
发明内容
本发明的目的是提供运用物联网技术解决冷链运输环节中杀菌的监测和控制等问题，超低功耗、超低成本、高安全的一种基于物联网的冷链管控系统。该系统基于应用NBIoT(Narrow Band Internet of Things)/eMTC(enhanced Machine-TypeCommunication)/mMTC(Massive Machine Type Communication)物联网技术对冷链运输环节中杀菌的监测和控制的系统，技术涉及第四代和第五代的移动信息系统。
本发明包括产品端、边缘服务平台、第三方云平台、应用服务平台和移动端；所述产品端包括电源、深紫外消杀电路模块、制冷电路模块、中央控制器、传感器电路模块、物联网模块，所述电源为产品端其他模块供电；所述深紫外消杀电路模块包括深紫外光源和开关电路，深紫外光源用于消毒杀菌，开关电路用于程序控制光源供电开断；制冷电路模块用于整体降温；中央控制器用于内部各模块之间通信、控制调度、指令解读和数据上传下载；传感器电路模块用于温度、湿度、紫外线强度、空气质量等环境指标监控并上报数据到中央控制器；物联网模块用于与边缘服务平台和应用服务平台通信，接收服务器下发的规则任务，发送传感器采集数据；所述边缘服务平台用于本地局域网内监控；所述第三方云平台用于消息解析和中转；所述应用服务平台用于处理产品端上传的数据、可视化显示、指令下发和推送数据到移动端；所述移动端用于数据可视化和指令下发，移动端与应用服务平台通信连接。
所述电源包括直接供电电源、电池供电电源、太阳能供电电源等中的至少一种。
所述深紫外消杀电路模块采用波段为200～280nm深紫外光源，如汞灯、UVC LED等光源。
所述开关电路可采用数字开关电路、模拟开关电路或机械开关电路，用于控制光源开断。
所述制冷电路模块可包括风扇、半导体制冷片、导热板；用于对电路板进行降温，消除温度高带来的不稳定。
所述中央控制器包括但不限于采用Cortex架构微控制器，中央控制器用于协调和控制深紫外消杀电路模块、制冷电路模块、传感器电路模块。
所述传感器电路模块包括但不限于温度传感器、湿度传感器和紫外线传感器，传感器电路模块可采集环境中温度、湿度、紫外线强度、红外线强度、TVOC(Total VolatileOrganic Compounds)信息。
所述物联网模块可采用x86或ARM架构芯片，支持AT指令接收和发送，与中央控制器、边缘服务平台和运营商第三方云平台通信连接；通信采用CoAP、MQTT、REST和HTTP协议。
所述边缘服务平台，用于对本地网络的产品端的数据进行处理，生成数据分析结果，控制本地网络的产品端。
所述第三方云平台，用于对产品端消息解析和中转，推送数据到所述应用服务平台。
所述应用服务平台，用于对所述边缘服务平台和运营商第三方云平台上报的产品端的数据进行处理，生成数据分析结果，控制产品端。
所述移动端，用于向所述应用服务平台进行数据查询，以及对所述深紫外消杀电路模块、所述制冷电路模块、所述传感器电路模块进行远程控制。
进一步：所述物联网模块采用的处理器具有在线远程升级功能。
进一步：所述物联网模块采用的处理器具有全球定位功能，包括GPS模块、北斗模块、 GPS北斗双模模块设计。
进一步：所述边缘服务平台采用OCP、ODCC和OpenStack框架设计,采用PaaS(Platform as a Service)服务模式。
进一步：所述应用服务平台采用Hadoop架构，采用SaaS(Software-as-a-Service)服务模式。
与现有技术相比，本发明优点在于：
1、本发明提供的产品端可采用NBIoT/eMTC/mMTC通信模块，NBIoT通讯模块一是深度覆盖，能实现比GSM高20db的覆盖增益，相当于提升100倍覆盖区域能力；二是海量连接，NBIoT 可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是更低功耗，采用两节普通AA干电池的NBIoT通信模块的待机时间可长达10年；四是更低的模块成本；五是高安全性，继承4G网络安全能力，确保用户数据的安全性。eMTC通信模块比NBIoT通讯模块带宽更大，而mMTC通信模块比NBIoT和mMTC 通信模块各项性能参数更佳，具备超低功耗和超低成本特点。
2、本发明提供的产品端采用32位中央控制器，该控制器具备超低的价格、优异的实时性能、低功耗、高性能，支持超多的外部设备型号。
3、本发明提供的边缘服务平台采用PaaS(Platform as a Service)服务模式，安装了应用软件依赖的全部平台软件(操作系统、数据库、中间件、运行库)。
4、本发明提供的应用服务平台采用Hadoop架构，支持海量监测数据并发处理，同时采用多种静态和动态展示数据方式，为用户提供直观数据分析结果。
5、本发明提供的应用服务平台支持告警管理，通过平台设置监测参数的阈值，当数据产品端采集到的对应参数数据等于或大于阈值时，可实时将告警信息通过移动端通知到管理者，管理者收到告警信息后可通过移动端对数据采集设备进行相应的远程控制处理。
附图说明
图1为本发明实施例产品端的结构框图。
图2为根据本发明实施方式的基于物联网的冷链管控系统框图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明一种基于物联网的冷链管控系统进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合实施例对本发明作进一步详述：
如图1和2，本发明系统基于应用NBIoT/eMTC/mMTC物联网技术对冷链运输环节中杀菌的监测和控制的系统，提供一种基于物联网的冷链管控系统，该系统包括：产品端、边缘服务平台、第三方云平台、应用服务平台和移动端五大部分。
产品端主要由电源、深紫外消杀电路模块、制冷电路模块、中央控制器、传感器电路模块、物联网模块组成，产品端用于通过各种传感器采集冷链环境数据，包括温度、湿度、紫外线强度，红外线强度、TVOC、安装位置的全球定位数据等，并通过NBIoT/eMTC/mMTC通信模块将数据信息经过加密后传输到第三方云平台或者边缘服务平台。深紫外消杀电路模块由深紫外光源和开关电路。深紫外消杀电路模块由深紫外光源和开关电路组成，深紫外光源用于消毒杀菌，消毒杀菌时长受控于中央控制器；开关电路用于程序控制光源供电开断。制冷电路模块用于整体降温，消除温度高带来的不稳定和保护电路，模块采用最新半导体制冷技术，能实现快速有效降温。中央控制器用于内部各模块之间通信、控制调度、指令解读和数据上传下载，该控制器接收物联网模块的指令并解读执行规则任务，按时采集传感器数据，按时控制深紫外消杀电路模块的通断和光源强度，按时控制制冷电路模块通断；向物联网模块按时发送传感器数据，深紫外消杀电路模块的通断时间和光源强度大小，制冷电路模块通断时间。传感器电路模块采集环境中温度、湿度、紫外线强度、红外线强度要、TVOC信息并上报到中央控制器，接收中央控制器指令。物联网模块采用NBIoT/eMTC/mMTC物联网技术，具有覆盖广、高安全、连接多、功耗低、成本低的优点；用于与边缘服务平台和应用服务平台通信，接收第三方云平台、边缘服务平台和应用服务平台下发的规则任务，发送中央控制器的数据到第三方云平台、边缘服务平台和应用服务平台。
边缘服务平台用于本地局域网内监控；主要包括用户管理、设备管理、告警管理、数据查询、统计分析等功能，实现冷链运输数据相应的处理和管理功能。
第三方云平台用于对产品端消息解析和中转，推送数据到所述应用服务平台，主要包括设备管理、数据查询、统计分析等功能。
应用服务平台用于处理产品端上传的数据、可视化显示、指令下发和推送数据到移动端，主要包括用户管理、设备管理、告警管理、数据查询、统计分析等功能，实现冷链运输数据相应的处理和管理功能。
移动端主要用于实时数据展示、数据查询、远程控制，实现用户随时随地掌控冷链运输的数据信息，并对产品端进行远程控制管理。
对本发明提供的系统进一步说明如下：
1、用户首先在边缘服务平台或者第三方云平台进行用户注册并配置一个或多个产品端的管理信息，管理信息包括但不限于设备ID、NBIoT/eMTC/mMTC通信模块SIM卡信息、网络参数、设备采集参数类型，监控参数阈值等。
2、一个或多个产品端在边缘服务平台或者第三方云平台注册成功后，通过传感器电路模块实时采集各种环境监控参数数据，包括但不限于温度、湿度、紫外线强度、红外线强度、 TVOC质量、安装位置的全球定位数据等，并通过NBIoT/eMTC/mMTC通信模块将数据信息经过加密后传输到边缘服务平台或者第三方云平台。
3、边缘服务平台或者第三方云平台按照设备ID分类存储一个或多个产品端发送的监控数据。经过一段时间运行后，形成一个或多个产品端的历史数据，并进行相关统计分析和数据可视化操作，比如形成某个产品端在一个月内监控采集到温度数据曲线图；另外，用户可在边缘服务平台或者第三方云平台根据不同场景创建人工智能控制规则任务，通过物联网模块下发规则任务到中央控制器，中央控制器按照规则任务进行无人干预自动管理产品端。
4、边缘服务平台或者第三方云平台可将一个或多个产品端的监控数据实时通过网络发送到移动端，通过移动端还可实现一个或多个产品端的历史数据查询。
5、如果一个或多个产品端的监控参数数值超过预先设置的阈值，边缘服务平台或者第三方云平台通过网络将对应设备ID的告警信息及时发送到移动端。
6、管理者可通过移动端对出现告警的的一个或多个产品端进行相应的远程控制管理及下发人工智能控制规则任务。
Claims (10)
1.一种基于物联网的冷链管控系统，其特征在于包括产品端、边缘服务平台、第三方云平台、应用服务平台和移动端；所述产品端包括电源、深紫外消杀电路模块、制冷电路模块、中央控制器、传感器电路模块、物联网模块，所述电源为产品端其他模块供电；所述深紫外消杀电路模块包括深紫外光源和开关电路，深紫外光源用于消毒杀菌，开关电路用于程序控制光源供电开断；制冷电路模块用于整体降温；中央控制器用于内部各模块之间通信、控制调度、指令解读和数据上传下载；传感器电路模块用于温度、湿度、紫外线强度、空气质量等环境指标监控并上报数据到中央控制器；物联网模块用于与边缘服务平台和应用服务平台通信，接收服务器下发的规则任务，发送传感器采集数据；所述边缘服务平台用于本地局域网内监控；所述第三方云平台用于消息解析和中转；所述应用服务平台用于处理产品端上传的数据、可视化显示、指令下发和推送数据到移动端；所述移动端用于数据可视化和指令下发，移动端与应用服务平台通信连接。
2.如权利要求1所述一种基于物联网的冷链管控系统，其特征在于所述电源包括直接供电电源、电池供电电源、太阳能供电电源中的至少一种；所述深紫外消杀电路模块采用波段为200～280nm深紫外光源，所述深紫外光源如汞灯或UVC LED。
3.如权利要求1所述一种基于物联网的冷链管控系统，其特征在于所述开关电路可采用数字开关电路、模拟开关电路或机械开关电路，用于控制光源开断；所述制冷电路模块可包括风扇、半导体制冷片、导热板；用于对电路板进行降温，消除温度高带来的不稳定。
4.如权利要求1所述一种基于物联网的冷链管控系统，其特征在于所述中央控制器包括但不限于采用Cortex架构微控制器，中央控制器用于协调和控制深紫外消杀电路模块、制冷电路模块、传感器电路模块。
5.如权利要求1所述一种基于物联网的冷链管控系统，其特征在于所述传感器电路模块包括但不限于温度传感器、湿度传感器和紫外线传感器，传感器电路模块可采集环境中温度、湿度、紫外线强度、红外线强度、TVOC信息。
6.如权利要求1所述一种基于物联网的冷链管控系统，其特征在于所述物联网模块可采用x86或ARM架构芯片，支持AT指令接收和发送，与中央控制器、边缘服务平台和运营商第三方云平台通信连接；通信采用CoAP、MQTT、REST和HTTP协议。
7.如权利要求1所述一种基于物联网的冷链管控系统，其特征在于所述物联网模块采用的处理器具有在线远程升级功能。
8.如权利要求1所述一种基于物联网的冷链管控系统，其特征在于所述物联网模块采用的处理器具有全球定位功能，包括GPS模块、北斗模块、GPS北斗双模模块设计。
9.如权利要求1所述一种基于物联网的冷链管控系统，其特征在于所述边缘服务平台采用OCP、ODCC和OpenStack框架设计,采用PaaS服务模式。
10.如权利要求1所述一种基于物联网的冷链管控系统，其特征在于所述应用服务平台采用Hadoop架构，采用SaaS服务模式。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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