CN208207861U - 一种无线冷链运输的监控管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于监控管理领域，提供了一种无线冷链运输的监控管理系统，包括冷链标签、NRF芯片和冷链基站，所述冷链标签与所述冷链基站连接，用以信号的无线传递，所述冷链标签通过所述NRF芯片与所述冷链基站连接，用以对温度数据的广播；通过冷链标签能够实时记录温度信息，转接信息，物品信息，并且安装方便，使用简单，配合冷链基站后，可以实现过程的实时监控，告警，并且能够解决物品从冷藏车分散到其他零散过程的监控，解决实际使用的死角监控，对出货方到接受方都能提供有效的数据支持，便于责任划分，本实用新型适用性强，成本低，无需改造，数据类型多，在配合服务器后，可以实现更多的运用和数据分析。

Description

一种无线冷链运输的监控管理系统

技术领域

本实用新型属于监控管理领域，尤其涉及一种无线冷链运输的监控管理系统。

背景技术

针对食品药品等特殊物流冷链监管，不管是政府指导，还是企业需求都是当务之急。随着人们生活水平的提高，人们对食品药品质量的要求也越来越高。为保证食品药品安全质量，食品药品保质期也越来越受到人们的重视。

冷链运输过程必须依靠冷冻或冷藏等专用车辆进行，冷冻或冷藏专用车辆除了需要有一班货车相同的车体与机械之外，必须额外在车上设置冷冻或冷藏与保温设备。在运输过程中要特别注意必须是连续的冷藏，因为微生物活动和呼吸作用都随着温度的升高而加强，如果运输中各环节不能保证连续冷藏的条件，那么货物就有可能在这个环节中开始腐烂变质。在运输时，应该根据货物的种类、运送季节、运送距离和运送地方确定运输方法。在运输过程中，尽量组织“门到门”的直达运输，提高运输速度，温度要符合规定。

但是在实际上，对于一些零散的运输配送过程，是不可能使用大型冷藏车的。并且在冷藏车内，理论上是对车内的所有物品保证冷藏温度，但依然存在个别物品的温度差。这些都是无法做到具体的监控。针对这样的问题，提出了一种小型化，多运用场景化的无线冷链运输的监控系统。不仅可以适用于小型冷藏柜的温度监控，还可实现在过程运输的温度监控。支持对个体物品，装箱的监控，完成后的数据收集等。

当前，过程温度检测有以下几种方式：

使用大型运输冷藏车，但是这里只能保证车辆过程中对物品的温度监控。而无法实现当物品卸货后，随后过程的监控。存在检测死角。

RFID方式，该方式能够有效的解决了过程的监控，但是由于RFID的本身局限性，也就是在同一空间中多数量台检测仪都有可能因数据碰撞，而无法保证，并且不能够实现单个标签直接获取温度时间数据。

基于目前的检测不足，提出一种新的温度检测系统，冷链标签可以在出厂的时候写入物品信息，过程中监控时间温度信息，过程转交自动标记转接交接信息。过程中配合冷链网关实现实时数据的上传报警，过程后支持独立冷链标签的数据USB读取。

实用新型内容

本实用新型提供一种无线冷链运输的监控管理系统，旨在解决RFID方式，该方式能够有效的解决了过程的监控，但是由于RFID的本身局限性，也就是在同一空间中多数量台检测仪都有可能因数据碰撞，而无法保证，并且不能够实现单个标签直接获取温度时间数据。

本实用新型是这样实现的，一种无线冷链运输的监控管理系统，包括冷链标签、NRF芯片和冷链基站，其中：

所述冷链标签与所述冷链基站连接，用以信号的无线传递，

所述冷链标签通过所述NRF芯片与所述冷链基站连接，用以对温度数据的广播。

优选的，所述冷链标签包括MCU、温度传感器、外部存储器和LED指示灯，其中：

所述MCU与所述温度传感器连接，用以对温度数据的计算和分析，

所述MCU与所述外部存储器连接，用于对间隔时间检测温度的保存，

所述MCU与所述LED指示灯连接，用以对管理人员的信号提示。

优选的，所述冷链标签还包括控制按键和纽扣电池，其中：

所述控制按键与所述纽扣电池连接，用以控制所述纽扣电池内部电流的输出，

所述控制按键分别于所述温度传感器与所述MCU连接，用以控制所述温度传感器与所述MCU正常工作。

优选的，所述冷链基站包括GPRS模组、TF卡和GPS模组，其中：

所述GPS模组用以对所述冷链基站提供实时的位置定位，

所述GPRS模组与所述TF卡连接，用以对数据包的储存和备份。

优选的，所述LED指示灯的数量为四个，其中一个与所述MCU连接，另外三个搭载于所述冷链基站上，用以实时过程的告警和提示。

优选的，所述MCU和所述冷链基站上均设有所述USB接口，其中：

所述MCU通过所述USB接口与所述PC连接，用以通过软件将对应的物品信息厂家信息初始时间信息写入冷链标签，

优选的，所述冷链基站通过所述USB接口与所述PC连接，用以所述冷链基站的基础信息通过所述USB在所述PC上事先写入。

优选的，每个所述冷链基站的均具有MAC地址，且每个MAC地址不同，用以发生移交事件的正确处理。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种无线冷链运输的监控管理系统，通过冷链标签能够实时记录温度信息，转接信息，物品信息，并且安装方便，使用简单，配合冷链基站后，可以实现过程的实时监控，告警，并且能够解决物品从冷藏车分散到其他零散过程的监控，解决实际使用的死角监控，对出货方到接受方都能提供有效的数据支持，便于责任划分，本发明适用性强，成本低，无需改造，数据类型多，在配合服务器后，可以实现更多的运用和数据分析。

附图说明

图1为本实用新型的系统图；

图2为本实用新型中冷链标签系统图；

图3为本实用新型冷链标签又一系统图；

图4为本实用新型冷链基站系统图；

图5为本实用新型的温度采样电路图；

图6为本实用新型的外部存储器电路图；

图7为本实用新型的MCU与无线核心电路图；

图8为本实用新型的电源电路图；

图9为本实用新型的GPRS通讯电路图；

图10为本实用新型的GPS定位电路

图11为本实用新型的LED指示灯电路图；

图12为本实用新型的又一MCU电路图；

图13为本实用新型的一电路图；

图14为本实用新型的又一电路图；

图15为本实用新型的一流程图；

图16为本实用新型的又一流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1-16，一种无线冷链运输的监控管理系统，包括冷链标签100、NRF芯片110和冷链基站200，其中：

冷链标签100与冷链基站200连接，用以信号的无线传递，

冷链标签100通过NRF芯片110与冷链基站200连接，用以对温度数据的广播。

具体的，冷链标签100上电后默认为进入睡眠状态。当按下控制按键180后冷链标签100进入工作状态，采用自动睡眠唤醒的方式工作，在出库的时候，通过USB连接到PC，PC通过软件将对应的物品信息厂家信息初始时间信息写入冷链标签100，该数据保存在MCU130的内存中，然后将冷链标签100贴或绑在对象物品上。冷链标签100开始工作，按照设置的间隔时间检测温度并保存在外部存储器150里，标签的USB接口用户PC直接读取标签内的全部信息；电源连接到冷链基站200后，基站开始初始化外部电路单元，检测系统正常后，连接到服务器，将自身的信息发送到后台，冷链基站200的基础信息通过USB在电脑上事先写入，也可通过服务器远程修改，冷链基站200工作后，定时间隔通过NRF芯片110发送获取温度命令，标签检测到命令后将温度数据广播出，GPS模组230，为基站提供实时的位置定位。基站工作一段时间后，将所有的温度信息标签信息打包到为一个数据包，然后通过GPRS发送到服务器并存储在TF卡220中备份。

进一步的，冷链标签100包括MCU130、温度传感器140、外部存储器150和LED指示灯160，其中：

MCU130与温度传感器140连接，用以对温度数据的计算和分析，

MCU130与外部存储器150连接，用于对间隔时间检测温度的保存，

具体的，冷链标签100上电后默认为进入睡眠状态，当按下控制按键180后冷链标签100进入工作状态，采用自动睡眠唤醒的方式工作，在出库的时候，通过USB连接到PC，PC通过软件将对应的物品信息厂家信息初始时间信息写入冷链标签100，该数据保存在MCU130的内存中，然后将冷链标签100贴或绑在对象物品上，冷链标签100开始工作，按照设置的间隔时间检测温度并保存在外部存储器150里，标签的USB接口用户PC直接读取标签内的全部信息。

具体的，如图5，为温度采样电路图，RS1为MF5210K/1％的NTC热敏电阻，温度低时，这些氧化物材料的载流子数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低，NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在100～1000000欧姆，温度系数-2％～-6.5％。NTC热敏电阻器可NTC热敏电阻器广泛用于测温、控温、温度补偿等方面。它的测量范围一般为-10～+300℃，也可做到-200～+10℃，甚至可用于+300～+1200℃环境中作测温用；

如图6，为外部存储器150电路图，U1为AT24C128AN芯片，C5为滤波电容，电源经过C5连接到U1的电源和地线，R2和R3为IIC通讯电路的上拉电阻，U1的时钟引脚SCL连接到MCU130的28脚，U1的数据引脚SDA连接到MCU130的29脚。MCU130通过IIC协议可以向U1写入数据以及从U1读出数据，U1的1、2、3脚均连接到地线后，U1器件的IIC地址设置为0X00。U1的7脚连接到地线，是禁止U1的写保护，这样便于MCU130的读写；

如图7，为MCU130与无线核心电路，U2为NRF24LU1，内置的2.4GHz射频收/发内核，支持包括PC外设、运动附件以及游戏外设等的广泛用，支持12Mbps全速USB接口，配合2Mbps的空中无线速率，完全满足对能有较高要求的无线鼠标、游戏控制、带显示媒体中心遥控装置等方面的应用。具有内部稳压器，可以直接使用USB总线供电，而不需要外部稳压器，节约成和PCB板空间。

进一步的，冷链标签100还包括控制按键180和纽扣电池170，其中：

控制按键180与纽扣电池170连接，用以控制纽扣电池170内部电流的输出，

控制按键180分别于温度传感器140与MCU130连接，用以控制温度传感器140与MCU130正常工作。

具体的，如图8，为电源电路图，B1为3VCR2032锂锰电池，B1通过D1单向导通二极管，经过C18、C17滤波后输出电源，D1主要为防止电池B1反接，以及保护当USB连接后的电压输入。

进一步的，冷链基站200包括GPRS模组210、TF卡220和GPS模组230，其中：

GPS模组230用以对冷链为基站提供实时的位置定位，

GPRS模组210与TF卡220连接，用以对数据包的储存和备份。

具体的，冷链基站200的基础信息通过USB在电脑上事先写入，也可通过服务器远程修改，冷链基站200工作后，定时间隔通过NRF芯片110发送获取温度命令，标签检测到命令后将温度数据广播出，GPS模组230，为基站提供实时的位置定位，基站工作一段时间后，将所有的温度信息标签信息打包到为一个数据包，然后通过GPRS发送到服务器并存储在TF卡220中备份

如图9，为GPRS通讯电路，U3为GPRS芯片，U3为MG323，GPRS芯片的1、2、3、5、6、9、23、32、41、54、60、65连接到地线，7、8脚经过C18、C19滤波连接到4.2V电源，21、22脚经过C22、C23、C24滤波后连接到4.2V电源。TVS1为稳压二极管，用于保护4.2V电源，芯片的11脚为状态输出引脚，经过R9，Q1，控制LED的亮灭，R8为为限流电阻防止流过LED的电流过大，R11为下拉电阻，保证芯片上电的时候，Q1不导通，芯片67脚为复位引脚，通过Q2，R2构成的三极管开关电路构成控制电路。连接到MCU130的58脚，芯片的68脚位开关机引脚，通过Q4，R18构成的三极管开关电路构成控制电路。连接到MCU130的57脚；

如图10，为GPS定位电路，U5为GPS芯片，型号NEO-6M-0-001，芯片3脚为状态输出端口，通过R12限流，D3连接到3.3V电源实现状态指示。8脚为复位复位引脚，9脚为RF电源输出引脚，8脚连接到9脚实现芯片的上电自动复位，并且9脚经过L5与R26为天线供电。11脚位RF信号脚，连接到天线，芯片20，21脚为串口通讯端口，通过R24，R25限流后连接到MCU130的61和62脚，实现通讯，芯片的18，19脚位IIC接口，连接到U6，U6为AT24C32，是一个外部存储器150。用于将卫星数据保存到芯片中。R27为滤波电容，为U6的电源滤波。

进一步的，LED指示灯160的数量为四个，其中一个与MCU130连接，另外三个搭载于冷链基站200上，用以实时过程的告警和提示。

具体的，如图11，为LED指示灯160电路图，LCD1为LCD12864液晶屏，屏幕的1，20脚连接到地线，19脚位电源引脚，由R46、Q7构成的开关电路连接到MCU130的12脚，MCU130通过高低电平可以控制屏幕供电，C37为滤波电容。为屏幕供电提供滤波功能，2脚为背光电源正极，连接到电源和可调电阻R47的一端，3脚为背光亮度调节端口，连接到可调电阻R47的抽头，可调电阻R47的另外一端连接到地线，通过调节可调电阻可以调节屏幕的背光亮度，屏幕4脚为控制数据显示连接到MCU130的26脚；5脚为读写选择脚连接到MCU130的25脚；6脚为使能端连接到MCU130的24脚，7至14脚均为三态数据接口，连接到MCU130的P7端口，实现数据的收发。

进一步的，MCU130和冷链基站200上均设有USB接口，其中：

MCU130通过USB接口与PC连接，用以通过软件将对应的物品信息厂家信息初始时间信息写入冷链标签100，

冷链基站200通过USB接口与PC连接，用以冷链基站200的基础信息通过USB在PC上事先写入。

具体的，如图12，为又一MCU130电路图，U13为核心MCU130，型号为STC15W4K56S4_LQFP32。STC15W4K32S4系列单片机是STC增强型8051单片机最新技术结晶，宽电源电压(2.4～5.5V)，无须转换芯片可直接与PC机USB接口进行通信；增强型8051单片机集成了上电复位电路与高精准R/C振荡器，给单片机芯片加上电源就可跑程序；可在线编程与在线仿真，一颗芯片既是目标芯片，又是仿真芯片；集成了大容量的程序存储器、数据存储器以及EEPROM，增加了定时器、串行口等基本功能部件，集成了A/D、PCA、比较器、专用PWM模块、SPI等高功能接口部件，可大大简化单片机应用系统的外围电路，使单片机应用系统的设计更加简捷，系统性能更加高效、可靠。

进一步的，每个冷链基站200的均具有MAC地址，且每个MAC地址不同，用以发生移交事件的正确处理。

具体的，冷链标签100从一个冷链基站200的管理范围进入到了另外一个冷链标签100的管理范围，冷链标签100接受到新一个MAC后，将该MAC信息与时间信息保存到MCU130的内部存储器中。这样就记录下了移交信息，该信息进入服务器后可以得到移交单位时间厂家等具体信息。

如图15，为一流程图，冷链标签100上电后程序进行初始化，检测通信模块是否正常，温度传感器140是否正常，外部存储器150是否正常。硬件检测完毕后，将数据组装保存在内存中，等待冷链基站200的主动获取命令。

当冷链标签100连接上USB，接受到电脑的配置命令后。将电脑发送的工作间隔时间信息，工作起始时间信息，产品信息。保存到冷链标签100的内部存储器中。然后标签进入睡眠模式。如果接受到的是电脑的读取命令，那么标签将自己的所有信息，包括内部存储器与外部存储器150的所有数据都发送到电脑上。

冷链标签100检在关机模式下测到按键被按下持续3秒后，LED闪缩三次，标签开始进入开机模式。按照设置的间隔时间睡眠，自动唤醒后读取温度，然后将温度与时间信息保存在外部存储器150中，最后再进入睡眠模式。

当冷链标签100检测到有冷链基站200的主动查询命令后，立即唤醒MCU130然后按照基站的命令回复对应的信息，如果检测到本次基站的MAC地址与上一次通讯基站的MAC地址不同，那么认为发生交接事件，MCU130将交接事件的信息，包括最新的基站MAC与时间保存到外部存储器150中。然后进入睡眠模式。

当冷链标签100在开机模式下检测到按键持续被按下3秒，LED渐灭，标签关机。

如图16，为又一流程图，1.终端上电后程序进行初始化，检测GPRS、2.4GHz、GPS通讯是否正常，然后将系统的状态信息发送回后台。

读取检查初始设置参数，并通过通信程序回传报文。

按照预设时间值发送心跳包到服务器，按照预设值间隔获取附近标签的信息。

中断模式等待服务器的数据，如果接受到服务器的设置数据，或者控制数据，然后系统按照该命令执行工作。

屏幕显示必要的工作信息，包括时间，经纬度信息，附近标签数量。按键用于设置配置基站的工作参数，包括GPRS数据发送间隔时间，服务器IP端口，2.4GHz通讯间隔时间等，然后保存到冷链基站200内，基站按照最新的设置数据工作。

6.MCU130中断方式接受GPS的定位信息，然后将定位信息在每次的GPRS报文里发送到后台。

2.4GHz通讯单元按照程序设置的工作间隔模式，读取附近标签的参数。将读取到的标签参数保存到外部存储器150中，并将每次读取到的标签数据打包后上传到指定的服务器。

异常处理，如果发生GPRS通讯失败，或者GPRS连接服务器失败，在连续重启3次失败后，系统记录故障时间信息，并保存在外部存储器150中。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无线冷链运输的监控管理系统，其特征在于：包括冷链标签、NRF芯片和冷链基站，其中：

所述冷链标签与所述冷链基站连接，用以信号的无线传递，

所述冷链标签通过所述NRF芯片与所述冷链基站连接，用以对温度数据的广播。

2.如权利要求1所述的一种无线冷链运输的监控管理系统，其特征在于：所述冷链标签包括MCU、温度传感器、外部存储器和LED指示灯，其中：

所述MCU与所述温度传感器连接，用以对温度数据的计算和分析，

所述MCU与所述外部存储器连接，用于对间隔时间检测温度的保存，

所述MCU与所述LED指示灯连接，用以对管理人员的信号提示。

3.如权利要求2所述的一种无线冷链运输的监控管理系统，其特征在于：所述冷链标签还包括控制按键和纽扣电池，其中：

所述控制按键与所述纽扣电池连接，用以控制所述纽扣电池内部电流的输出，

所述控制按键分别于所述温度传感器与所述MCU连接，用以控制所述温度传感器与所述MCU正常工作。

4.如权利要求1所述的一种无线冷链运输的监控管理系统，其特征在于：所述冷链基站包括GPRS模组、TF卡和GPS模组，其中：

所述GPS模组用以对所述冷链基站提供实时的位置定位，

所述GPRS模组与所述TF卡连接，用以对数据包的储存和备份。

5.如权利要求2所述的一种无线冷链运输的监控管理系统，其特征在于：所述LED指示灯的数量为四个，其中一个与所述MCU连接，另外三个搭载于所述冷链基站上，用以实时过程的告警和提示。

6.如权利要求2所述的一种无线冷链运输的监控管理系统，其特征在于：所述MCU和所述冷链基站上均设有USB接口，其中：

所述MCU通过所述USB接口与PC连接，用以通过软件将对应的物品信息厂家信息初始时间信息写入冷链标签，

所述冷链基站通过所述USB接口与所述PC连接，用以所述冷链基站的基础信息通过所述USB在所述PC上事先写入。

7.根据权利要求1所述的一种无线冷链运输的监控管理系统，其特征在于：每个所述冷链基站的均具有MAC地址，且每个MAC地址不同，用以发生移交事件的正确处理。