CN114721448A - 一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冷链物流行业的冷链信息监测技术领域，特别涉及一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控系统及方法。其结构包括云端服务器，箱外定位及测温主终端和箱内测温子终端，箱外定位及测温主终端和箱内测温子终端经过匹配后实现数据传输，所述的箱外定位及测温主终端通过所述的箱内测温子终端获取保温箱内的测温数据和定位信息，并将所述的测温数据和定位信息发送给所述的云端服务器。本发明的一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控系统及方法，其可应用在商品区域性转运或短途物流过程中，凭借优化的定位技术，可低功耗长时间运行，实时监控商品运输过程中的温度和位置信息。

Description

一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控系统及 方法
技术领域
本发明涉及冷链物流行业的冷链信息监测技术领域，特别涉及一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控系统及方法。
背景技术
近年来，随着物流技术的发展，冷链物流系统在各种生鲜以及医疗产品运输方面需求旺盛，然而传统冷链物流系统只保证了商品在主运输过程中的保温及监测，在商品运输前端和末端的分发、转运等短途或区域性运输环节，往往难以精确细致地监控商品的保温信息和位置信息，造成商品遗失、损坏等损失。
此外，对于冷链运输领域中的物品定位，现有技术下通过卫星监测的方法有以下不足：
在传统定位过程中，卫星定程分为启动和定位两个过程，其中启动又可以分为：冷启动、温启动和热启动，冷启动是指定位模块初次使用时，或者电池耗尽导致星历信息丢失时，又或者关机状态下将接收机移动1000公里以上距离；温启动是指距离上次定位的时间超过两个小时的启动；热启动是指距离上次定位的时间小于两个小时的启动。由于不可预先知道定位模块所处的位置，定位模块冷启动定位时需要轮询搜索整个定位卫星列表以找到至少4可信号强度满足定位需求的定位卫星，整个过程耗时长，功耗极高；而热启动和温启动由于已知上次定位获得的位置信息，因此根据该位置信息、星历数据和时间信息，可大致筛选出正处于当前位置上空的定位卫星列表，搜星时，待搜索卫星列表大大减少，因此该过程耗时短，功耗低。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控系统及方法，其可应用在商品区域性转运或短途物流过程中，凭借优化的定位技术，可低功耗长时间运行，实时监控商品运输过程中的温度和位置信息。
本发明所采用的技术方案如下：
一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控系统，包括云端服务器，箱外定位及测温主终端和箱内测温子终端，所述的箱外定位及测温主终端和箱内测温子终端经过匹配后实现数据传输，所述的箱外定位及测温主终端通过所述的箱内测温子终端获取保温箱内的测温数据和定位信息，并将所述的测温数据和定位信息发送给所述的云端服务器。
优选的，所述的箱外定位及测温主终端包括箱外微处理器模块，所述的箱外微处理器模块分别电连接NB-IoT通讯模块、箱外蓝牙通讯模块、箱外温度传感器模块、卫星定位模块、箱外存储模块和箱外电源模块，所述箱外电源模块为所述箱外定位及测温主终端供电；所述箱外微处理器模块采集所述箱外温度传感器模块的测温数据，暂存到所述箱外存储模块中，同时通过所述箱外蓝牙通讯模块接收所述箱内测温子终端发回的箱内测温数据，暂存到所述箱外存储模块中，同时通过所述卫星定位模块获取当前位置信息，暂存到所述箱外存储模块中，箱外微处理器模块通过NB-IoT通讯模块，将暂存于箱外存储模块中的箱内测温数据、箱外测温数据和定位信息数据，发送到所述的云端服务器上。
优选的，所述的箱内测温子终端包括箱内微处理器模块，所述的箱内微处理器模块分别连接箱内蓝牙通讯模块、箱内温度传感器模块、箱内存储模块和箱内电源模块，所述箱内电源模块为所述箱内测温子终端供电；所述箱内微处理器模块采集所述箱内温度传感器模块的测温数据，暂存到所述箱内存储模块中，并分析数据，将分析结果通过所述箱内蓝牙模块发送到箱外定位及测温主终端。
一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控方法，包括以下步骤：
A、在保温箱内部设置至少一组箱内测温子终端设备，在保温箱外部设置一组箱外定位及测温主终端设备；
B、云端服务器设置终端的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数，并将所述的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数发送给箱外定位及测温主终端和箱内测温子终端，所述的箱内测温子终端通过蓝牙通讯与箱外定位及测温主终端进行数据传输，将箱内温度测量信息经分析后传输给箱外定位及测温主终端；
C、箱外定位及测温主终端通过NB-IoT网络与云端服务器进行数据传输，将所述的箱内温度测量信息、箱外温度测量信息和定位信息上传到云端服务器汇总管理。
优选的，步骤B具体包括：
B1、云端服务器的设置终端的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数；
B2、通过网络下发设置的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数到指定的箱外定位及测温主终端，箱外定位及测温主终端根据参数设置自身程序参数，并将参数通过蓝牙通讯发送到所匹配的箱内测温子终端上；
B3、箱内测温子终端接收参数并设置自身程序参数；
B4、箱内测温子终端根据预设的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数对所采集的温度数据进行分析：
当本次采集的箱内温度数据与上次采集并暂存于存储模块中的温度数据差值超过所述预设波动范围时，或者本次采集的箱内温度数据超出所述的保温数值范围时，所述箱内测温子终端主动发送当前采集数据和警报信息；其他情况下，所述箱内测温子终端则只发送当前采集数据。
优选的，所述的箱内测温子终端每5分钟开启一次蓝牙通讯模块，将存储模块的暂存的历史温度数据和分析数据广播出去。
优选的，步骤C中，对于定位信息的测量采用了优先搜索定位方法，具体是：预先设置定位模块的工作地区范围，在定位模块者冷启动定位时，根据事先设定的工作地区范围、星历数据和时间信息，筛选出当前大概率出现在工作地区范围上空的定位卫星，再进行搜星定位。
优选的，优先搜索定位方法具体包括：
C1、通过云端服务器设置终端工作的经纬度范围区间；
C2、将工作范围区间数据和星历通过网络下发到主终端的卫星定位模块中；
C3、卫星定位模块开启定位工作；
C4、根据内置星历和预设的工作范围区间数据筛选当前工作地区上定位空的卫星；
C5、根据筛选后的定位卫星列表搜星，计算定位位置信息；
C6、接收卫星下发的星历信息，更新内置星历。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
1、通过在保温箱内外分别装备箱内测温子终端、箱外定位及测温主终端，并使所述子终端和主终端匹配相连，可在主终端上获取保温箱内外的温度数据和保温箱的定位信息，并由主终端将所有信息发送到云服务上进行统计监测，实现了冷链物流在区域性短途转运过程中的温度和位置信息管理监测，同时针对区域性短途移动运输所设计的优先搜索定位方法，能有效减少定位模块在冷启动时所用的时长和功耗，极大提升了所述主终端的持续工作时间。
2、定位模块采用了优先搜索定位方法，由于优先搜索定位方法的搜星的数量大大减少，可有效减少搜星时长和功耗，进行快速低功耗定位，整个过程类似传统定位中的温启动和热启动过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控系统的系统结构框图；
图2为本发明的一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控系统的箱外定位及测温主终端的结构框图；
图3为本发明的一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控系统的箱内测温子终端的结构框图；
图4为本发明的一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控方法的定位方法的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
如附图1所示，本实施例提供一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控系统，包括云端服务器，箱外定位及测温主终端和箱内测温子终端，所述的箱外定位及测温主终端和箱内测温子终端经过匹配后实现数据传输，所述的箱外定位及测温主终端通过所述的箱内测温子终端获取保温箱内的测温数据和定位信息，并将所述的测温数据和定位信息发送给所述的云端服务器。
如附图2所示，本实施例的箱外定位及测温主终端包括箱外微处理器模块3001，所述的箱外微处理器模块3001分别电连接NB-IoT通讯模块3003、箱外蓝牙通讯模块3002、箱外温度传感器模块3004、卫星定位模块3005、箱外存储模块3006和箱外电源模块3007，所述箱外电源模块为所述箱外定位及测温主终端供电；所述箱外微处理器模块采集所述箱外温度传感器模块的测温数据，暂存到所述箱外存储模块中，同时通过所述箱外蓝牙通讯模块接收所述箱内测温子终端发回的箱内测温数据，暂存到所述箱外存储模块中，同时通过所述卫星定位模块获取当前位置信息，暂存到所述箱外存储模块中，箱外微处理器模块通过NB-IoT通讯模块，将暂存于箱外存储模块中的箱内测温数据、箱外测温数据和定位信息数据，发送到所述的云端服务器上。
其中箱外微处理器模块3001为主控，控制整个主终端系统，箱外温度传感器模块3004负责采集温度数据，并将数据暂存到箱外存储模块3006中，并根据预设的分析方法分析数据，分析方法与子终端相同，卫星定位模块3005负责位置定位，箱外蓝牙通讯模块3002负责和子终端进行数据传输，NB-IOT通讯模块3003负责和云端服务器进行数据传输，箱外电源模块3007负责系统供电。
如附图3所示，本实施例的箱内测温子终端包括箱内微处理器模块2001，所述的箱内微处理器模块2001分别连接箱内蓝牙通讯模块2002、箱内温度传感器模块2003、箱内存储模块2004和箱内电源模块2005，所述箱内电源模块为所述箱内测温子终端供电；所述箱内微处理器模块采集所述箱内温度传感器模块的测温数据，暂存到所述箱内存储模块中，并分析数据，将分析结果通过所述箱内蓝牙模块发送到箱外定位及测温主终端。
箱内微处理器模块2001为主控，控制整个子终端系统，箱内温度传感器模块2003负责采集温度数据，并将数据暂存到箱内存储模块2004中，并根据预设的分析方法分析数据。
实施例二
本实施例提供一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控方法，包括以下步骤：
A、在保温箱内部设置至少一组箱内测温子终端设备，在保温箱外部设置一组箱外定位及测温主终端设备；
B、云端服务器设置终端的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数，并将所述的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数发送给箱外定位及测温主终端和箱内测温子终端，所述的箱内测温子终端通过蓝牙通讯与箱外定位及测温主终端进行数据传输，将箱内温度测量信息经分析后传输给箱外定位及测温主终端；
步骤B具体包括：
B1、云端服务器的设置终端的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数；
B2、通过网络下发设置的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数到指定的箱外定位及测温主终端，箱外定位及测温主终端根据参数设置自身程序参数，并将参数通过蓝牙通讯发送到所匹配的箱内测温子终端上；
B3、箱内测温子终端接收参数并设置自身程序参数；
B4、箱内测温子终端根据预设的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数对所采集的温度数据进行分析：
当本次采集的箱内温度数据与上次采集并暂存于存储模块中的温度数据差值超过所述预设波动范围时，或者本次采集的箱内温度数据超出所述的保温数值范围时，所述箱内测温子终端主动发送当前采集数据和警报信息；其他情况下，所述箱内测温子终端则只发送当前采集数据。
箱内测温子终端每5分钟开启一次蓝牙通讯模块，将存储模块的暂存的历史温度数据和分析数据广播出去。
C、箱外定位及测温主终端通过NB-IoT网络与云端服务器进行数据传输，将所述的箱内温度测量信息、箱外温度测量信息和定位信息上传到云端服务器汇总管理。
优选的，步骤C中，对于定位信息的测量采用了优先搜索定位方法，具体是：预先设置定位模块的工作地区范围，在定位模块者冷启动定位时，根据事先设定的工作地区范围、星历数据和时间信息，筛选出当前大概率出现在工作地区范围上空的定位卫星，再进行搜星定位。
如图4所示，为主终端中定位模块的优先搜索定位方法流程图，整体工作流程为：
C1、通过云端服务器设置终端工作的经纬度范围区间；
C2、将工作范围区间数据和星历通过网络下发到主终端的卫星定位模块中；
C3、卫星定位模块开启定位工作；
C4、根据内置星历和预设的工作范围区间数据筛选当前工作地区上定位空的卫星；
C5、根据筛选后的定位卫星列表搜星，计算定位位置信息；
C6、接收卫星下发的星历信息，更新内置星历。
箱外定位及测温主终端整体工作流程为：
1、初次使用时，开机并和指定的子终端蓝牙匹配，建立蓝牙通讯，同步系统时间，并设置通讯启动周期时间5分钟和通讯窗口持续时间1分钟；
2、根据所设置的通讯启动周期时间和通讯窗口持续时间，系统在间隔通讯启动周期时间后开启箱外蓝牙通讯模块3002和NB-IOT通讯模块3003；
3、搜索匹配预先配对的子终端，接收子终端传输的箱内数据，获取主终端上的温度数据和定位数据；
4、将所有数据通过NB-IOT通讯模块3003传输到云端服务器上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控系统，包括云端服务器，箱外定位及测温主终端和箱内测温子终端，其特征在于，所述的箱外定位及测温主终端和箱内测温子终端经过匹配后实现数据传输，所述的箱外定位及测温主终端通过所述的箱内测温子终端获取保温箱内的测温数据和定位信息，并将所述的测温数据和定位信息发送给所述的云端服务器。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控系统，其特征在于，所述的箱外定位及测温主终端包括箱外微处理器模块，所述的箱外微处理器模块分别电连接NB-IoT通讯模块、箱外蓝牙通讯模块、箱外温度传感器模块、卫星定位模块、箱外存储模块和箱外电源模块，所述箱外电源模块为所述箱外定位及测温主终端供电；所述箱外微处理器模块采集所述箱外温度传感器模块的测温数据，暂存到所述箱外存储模块中，同时通过所述箱外蓝牙通讯模块接收所述箱内测温子终端发回的箱内测温数据，暂存到所述箱外存储模块中，同时通过所述卫星定位模块获取当前位置信息，暂存到所述箱外存储模块中，箱外微处理器模块通过NB-IoT通讯模块，将暂存于箱外存储模块中的箱内测温数据、箱外测温数据和定位信息数据，发送到所述的云端服务器上。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控系统，其特征在于，所述的箱内测温子终端包括箱内微处理器模块，所述的箱内微处理器模块分别连接箱内蓝牙通讯模块、箱内温度传感器模块、箱内存储模块和箱内电源模块，所述箱内电源模块为所述箱内测温子终端供电；所述箱内微处理器模块采集所述箱内温度传感器模块的测温数据，暂存到所述箱内存储模块中，并分析数据，将分析结果通过所述箱内蓝牙模块发送到箱外定位及测温主终端。
4.一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控方法，包括以下步骤：
A、在保温箱内部设置至少一组箱内测温子终端设备，在保温箱外部设置一组箱外定位及测温主终端设备；
B、云端服务器设置终端的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数，并将所述的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数发送给箱外定位及测温主终端和箱内测温子终端，所述的箱内测温子终端通过蓝牙通讯与箱外定位及测温主终端进行数据传输，将箱内温度测量信息经分析后传输给箱外定位及测温主终端；
C、箱外定位及测温主终端通过NB-IoT网络与云端服务器进行数据传输，将所述的箱内温度测量信息、箱外温度测量信息和定位信息上传到云端服务器汇总管理。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控方法，其特征在于，所述的步骤B具体包括：
B1、云端服务器的设置终端的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数；
B2、通过网络下发设置的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数到指定的箱外定位及测温主终端，箱外定位及测温主终端根据参数设置自身程序参数，并将参数通过蓝牙通讯发送到所匹配的箱内测温子终端上；
B3、箱内测温子终端接收参数并设置自身程序参数；
B4、箱内测温子终端根据预设的温度数据的波动阈值和保温数值范围参数对所采集的温度数据进行分析：
当本次采集的箱内温度数据与上次采集并暂存于存储模块中的温度数据差值超过所述预设波动范围时，或者本次采集的箱内温度数据超出所述的保温数值范围时，所述箱内测温子终端主动发送当前采集数据和警报信息；其他情况下，所述箱内测温子终端则只发送当前采集数据。
6.根据权利要求4或5所述的一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控方法，其特征在于，所述的箱内测温子终端每5分钟开启一次蓝牙通讯模块，将存储模块的暂存的历史温度数据和分析数据广播出去。
7.根据权利要求4所述的一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控方法，其特征在于，所述的步骤C中，对于定位信息的测量采用了优先搜索定位方法，具体是：预先设置定位模块的工作地区范围，在定位模块者冷启动定位时，根据事先设定的工作地区范围、星历数据和时间信息，筛选出当前大概率出现在工作地区范围上空的定位卫星，再进行搜星定位。
8.根据权利要求7所述的一种基于物联网的低功耗移动保温箱的温度位置监控方法，其特征在于，所述的优先搜索定位方法具体包括：
C1、通过云端服务器设置终端工作的经纬度范围区间；
C2、将工作范围区间数据和星历通过网络下发到主终端的卫星定位模块中；
C3、卫星定位模块开启定位工作；
C4、根据内置星历和预设的工作范围区间数据筛选当前工作地区上定位空的卫星；
C5、根据筛选后的定位卫星列表搜星，计算定位位置信息；
C6、接收卫星下发的星历信息，更新内置星历。
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