專利名稱：網絡型冷鏈物流貨廂監(jiān)控設備及監(jiān)控方法
技術領域：
本發(fā)明涉及網絡監(jiān)控技術領域，特別涉及一種網絡型冷鏈物流貨廂監(jiān)控設備及監(jiān)控方法。
背景技術：
中國因丟棄腐爛食品而造成的浪費每年達到700億元人民幣，占食品生產總值的 20%之多。一些食品在運輸過程當中因無法長期保鮮而被丟棄。專家稱這種浪費現象主要是由于缺少“冷鏈運輸”體系而造成的。鮮活易腐貨物運輸中，除了少數部分確因途中照料或車輛不適造成死亡外，其中大多數都是因為發(fā)生腐爛所致。冷鏈運輸過程必須依靠冷凍或冷藏等專用車輛進行，冷凍或冷藏專用車輛必須額外在車上設置冷凍或冷藏與保溫設備，而且在運輸過程中要特別注意必須是連續(xù)的冷藏， 因為微生物活動和呼吸作用都隨著溫度的升高而加強，如果運輸中各環(huán)節(jié)不能保證連續(xù)冷藏的條件，那么貨物就有可能在這個環(huán)節(jié)中開始腐爛變質。而受人為因素、車載電氣設備故障等原因，“冷鏈多溫”現象在冷鏈運輸中頻繁出現，嚴重影響了冷鏈物流中的貨物保鮮度和品質。而且冷鏈運輸的裝卸車過程也必須嚴格控制時間和裝卸環(huán)境溫濕度。所以，從這一個角度來講，要想提高當前冷鏈運輸的貨物質量，必須對冷鏈運輸全過程加入第三方設備監(jiān)控，從而提高冷鏈運輸的監(jiān)控和監(jiān)管。當前專門針對冷鏈運輸的第三方監(jiān)控設備還相對較少。目前裝車運行的監(jiān)控設備多僅是運輸車行駛路徑和位置的監(jiān)控。部分對冷鏈運輸車貨廂的溫度濕度監(jiān)控也僅是單點采集溫濕度信息，不能準確反映車廂內整體環(huán)境。

發(fā)明內容
(一)要解決的技術問題針對上述缺點，本發(fā)明為了解決現有技術中不能準確對冷鏈物流貨廂進行監(jiān)視的問題，提供了一種網絡型冷鏈物流貨廂監(jiān)控設備及監(jiān)控方法?；跓o線自組網技術和移動 3G通信技術，對冷鏈運輸中的車廂環(huán)境及裝卸車過程進行全程監(jiān)控，增強了監(jiān)控的有效性和實用性。( 二 )技術方案為了解決上述技術問題，本發(fā)明具體采用如下方案進行一種網絡型冷鏈物流貨廂監(jiān)控設備，所述監(jiān)控設備包括車載控制終端、以及與所述車載控制終端通過短距離無線鏈路進行交互的空氣溫濕度采集器、貨廂視頻采集器和貨廂門狀態(tài)采集器；其中，所述車載監(jiān)控終端及各采集器中均包括一個自組網的無線收發(fā)單元，各采集器中的無線收發(fā)單元與所述車載監(jiān)控終端中的第一無線收發(fā)單元自組網并通過建立的所述短距離無線鏈路將各采集器采集的信息發(fā)送給所述車載監(jiān)控終端。優(yōu)選地，所述車載監(jiān)控終端還包括控制單元、以及受所述控制單元控制的全球定位單元、廣域網無線通信單元和電源變換單元；其中，所述第一無線收發(fā)單元、全球定位單元和廣域網無線通信單元通過串口與所述控制單元連接，所述電源變換單元在所述控制單元的控制下進行電源轉換并為所述第一無線收發(fā)單元、全球定位單元和廣域網無線通信單元提供電源。優(yōu)選地，所述空氣溫濕度采集器具體包括空氣溫濕度傳感單元、第二無線收發(fā)單元、第一微控制器和第一電池管理單元。優(yōu)選地，所述貨廂視頻采集器具體包括第三無線收發(fā)單元、第二微控制器、第二電池管理單元、視頻攝像機和基于移動3G網絡的數據傳輸單元。優(yōu)選地，所述貨廂門狀態(tài)采集器具體包括第四無線收發(fā)單元、第三微控制器、第三電池管理單元和2個超聲測距單元；所述2個超聲測距單元安裝在貨廂內距離廂門一定距離的貨廂頂部。更進一步地，本發(fā)明還同時提供一種網絡型冷鏈物流貨廂監(jiān)控方法，所述方法包括步驟在貨廂內部分布安裝多個采集器，所述多個采集器形成內在聯動關系，實現對貨廂空氣溫濕度變化、貨廂門開啟-關閉狀態(tài)及裝卸貨物過程的監(jiān)控；各采集器與車載控制終端之間利用短距離自組網無線通信方式進行組網和數據交互；車載控制終端通過全球定位單元讀取車輛的位置信息，并將其與采集器采集的數據一起打包后發(fā)送到物流監(jiān)控中心。優(yōu)選地，工作時，各采集器根據需要接通電源，在完成自身啟動初始化并與車載控制終端完成自組網后，采集相應的數據并向車載控制終端發(fā)送；隨后可以根據需要切斷電源進入休眠狀態(tài)以節(jié)省電池電力；在經過一定的采樣或檢測周期后再次被喚醒進行再次的數據采集和發(fā)送。優(yōu)選地，空氣溫濕度采集器的具體工作方式為 在完成自身啟動初始化并與車載控制終端完成組網后，空氣溫濕度采集器采集環(huán)境溫度和空氣相對濕度數值并向車載控制終端發(fā)送，同時將所述數值存入第一微控制器的暫存器，而后第一微控制器和空氣溫濕度傳感單元進入休眠狀態(tài)，第二無線收發(fā)單元電源被切斷；經過一個采樣周期后，第一微控制器被喚醒，空氣溫濕度傳感單元電源接通再次采集環(huán)境溫度和空氣相對濕度數值，并與上次數據比較；如果數值差小于某一個設定閾值， 則第一微控制器再次進入休眠；如果大于某一個設定閾值，則接通第二無線收發(fā)單元電源， 向車載控制終端發(fā)送再次采集的數值，并將最新數值存入暫存器；在確認車載控制終端收到數值后，再次切斷第二無線收發(fā)單元電源，并控制第一微控制器和空氣溫濕度傳感單元進入休眠狀態(tài)。優(yōu)選地，車載控制終端與貨廂門狀態(tài)采集器和貨廂視頻采集器的交互為當車載控制終端檢測到車輛速度為零時，車載控制終端控制貨廂視頻采集器接通基于移動3G網絡的數據傳輸單元電源，并向貨廂門狀態(tài)采集器發(fā)送控制指令，提高貨廂門狀態(tài)采集器的檢測頻率；當貨廂門狀態(tài)采集器檢測到貨廂門處于開啟狀態(tài)時，貨廂門狀態(tài)采集器向車載控制終端發(fā)送提示信息；當車載控制終端收到貨廂門狀態(tài)采集器檢測到的貨廂門由關閉變?yōu)殚_啟的提示信息后，控制貨廂視頻采集器接通視頻攝像機電源；當車載控制終端檢測到車輛速度大于10km/h，并且貨廂門狀態(tài)采集器檢測到貨廂門由開啟變?yōu)殛P閉時，發(fā)送控制指令關閉貨廂視頻采集器的基于移動3G網絡的數據傳輸單元電源和視頻攝像機電源，并降低貨廂門狀態(tài)采集器對門狀態(tài)的檢測頻率。(三)有益效果本發(fā)明利用短距離自組網無線通信技術，使得采集器可根據監(jiān)測需求靈活啟動， 并且可以根據監(jiān)測需要靈活移動位置或增加/減少數量，并且可對冷鏈運輸中的車廂環(huán)境及裝卸車過程進行全程監(jiān)控，增強了監(jiān)控的有效性和實用性。


圖1為本發(fā)明公開的網絡型冷鏈物流貨廂監(jiān)控設備的結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明提出了一種網絡型冷鏈物流貨廂監(jiān)控設備，下面結合附圖對本發(fā)明的實施例做如下說明如圖1所示，本發(fā)明中的網絡型冷鏈物流貨廂監(jiān)控設備主要由車載控制終端和多個采集器組成，車載控制終端通過車輛電瓶取電，各采集器則由充電電池供電，各采集器與車載控制終端之間利用短距離自組網無線通信方式進行組網和數據交互。各采集器分布安裝在貨廂內部，并形成內在聯動關系，實現對貨廂空氣溫濕度變化、貨廂門開啟-關閉狀態(tài)及裝卸貨物過程的監(jiān)控；車載控制終端通過全球定位單元讀取車輛的位置信息，并將其與采集器采集的數據一起打包后發(fā)送到物流監(jiān)控中心。其中，車載控制終端由全球定位單元、廣域網無線通信單元、第一無線收發(fā)單元、 控制單元、電源變換單元組成。全球定位單元中主要集成了 GPS模塊，GPS模塊優(yōu)選采用SkylabGBlO，其基本參數為操作頻率Ll (1575. 42MHz)，C/A碼的接收信號12波道，靈敏度_152dBm，工作電壓直流 3. 3-5V，NMEA-0183/UBP的通訊協議。全球定位單元與控制單元的微處理器間采用串口方式連接。廣域網無線通信單元主要集成了 GPRS模塊，GPRS模塊優(yōu)選采用BENQ M23，具有 900/1800/1900MHZ三頻段工作方式，2W的發(fā)射功率，工作電壓3. 3V-4. 2V。廣域網無線通信單元與控制單元的微處理器間也采用串口方式連接。第一無線收發(fā)單元主要集成了 CC1000芯片，該芯片工作在433MHz頻帶，最大數據傳輸速率為76. 81ibps，采用外部無源14. 7456MHz晶振驅動。CC1000通過PCLK、PDATA、PALE 三線串行接口與控制單元的微處理器的PD4、PD6、PD7管腳連接，實現對CC1000內部36個8位配置寄存器的讀寫，從而完成對CC1000芯片的初始化配置；通過SPI MIS0、SPI SCK與微處理器的PB2/PB3、PB1連接實現CC1000與微處理器的數據交換；CC1000的RSSI與微處理器的61管腳連接，用來傳送空間信號強度；CHP_0UT與微處理器的45腳連接，用于實現微處理器對PLL LOCK信號的監(jiān)測?？刂茊卧獮槲⑻幚砥鳎鳛榭刂坪凸芾淼暮诵?，優(yōu)選采用主控制器ATmegal28L實現。該優(yōu)選方式的具體實現方式如下ATmegal28L的23J4管腳連接7. 3728MHz無源晶振， 18、19管腳連接32KHz的無源晶振；4654管腳配合，并借助穩(wěn)壓芯片LM4041-1. 2實現電池電壓的測量；27、觀、30、48腳與FLASH存儲芯片AT45DB041連接，用作擴展存儲器，存儲節(jié)點設備的配置參數或運行過程中的傳感器接口單元傳輸的數據；49、50、51分別連接3個不同色的LED指示燈，用來實現對節(jié)點設備工作狀態(tài)的直觀顯示紅色LED閃爍表示車載中繼器GPS信號有效，綠色LED閃爍表示車載中繼器GPRS鏈路正常，黃色LED閃爍車載中繼器與采集器正在進行數據交互。微處理器的47管腳還與序列號生成芯片DS2401P相連，從而方便地實現了節(jié)點設備的標識號ID分配力4、55、56、57、20通過上拉電阻與ΙΟ-pin插頭相連，用作外部JTAG(Joint Test Action Group)接口，用于節(jié)點設備內部編程、程序下載等， 實現對主控制器ATmegal^L內部FLASH存儲器、電可擦寫可編程只讀存儲器EEPR0M、熔絲位和加密位的編程。電源變換單元優(yōu)選地主要由開關電壓調節(jié)器LM2596芯片和2片穩(wěn)壓器MCP1727 組成；LM2596實現12V電壓到5V的轉換；第一片MCP1727芯片實現5V到3. OV轉換；第二片 MCP1727芯片實現5V到4. 2V轉換，并且MCP1727的使能端與微處理器連接，以便在M23GPRS 模塊、GPS模塊或CC1000通信單元異常時，實現斷電重新啟動。5V電源主要為GPS模塊提供電源，4. 2V電源主要為GPRS模塊提供電源，3V主要為微控制器和CC1000單元電路等提 {共 ^！^ ο多個采集器具體為空氣溫濕度采集器、貨廂門狀態(tài)采集器、貨廂視頻采集器等。其中空氣溫濕度采集器包括空氣溫度傳感單元、第一微控制器、第二無線收發(fā)單元及第一電池管理單元?？諝鉁貪穸葌鞲袉卧獌?yōu)選采用SHTll單芯片傳感器，是含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器，供電電壓為2. 4-5. 5V，空氣溫濕度傳感單元與第一微處理器通過普通三線連接，以類1 方式進行通信，此外，空氣溫濕度傳感單元可以為內置傳感器。貨廂視頻采集器包括視頻攝像機、基于3G的無線視頻傳輸單元、第二微控制器、 第三無線收發(fā)單元及第二電池管理單元。其中視頻攝像機和基于3G的無線視頻傳輸單元采用深圳海芯威視科技有限公司的HX7005GW WCDMA型網絡攝像機；網絡攝像機電源可以通過第二微控制器進行開關控制。貨廂門狀態(tài)采集器包括2個超聲波測距單元、第三微控制器、第四無線收發(fā)單元及第三電池管理單元。其中超聲波測距單元選用北京龍凡匯眾機器人科技有限公司的 URM04 V2. 0超聲波測距模塊設計完成，模塊通過RS232接口與微處理器連接，直接輸出距離數字量。最小測量距離4cm，最大測量距離500cm。在安裝時，將2個測距模塊分別安裝在貨廂內部距離廂門距離大于4cm遠的貨廂頂部。第一至第三電池管理單元優(yōu)選為鋰電池管理單元，所述鋰電池管理單元優(yōu)選采用 CN3052充電管理芯片、CR6002鋰電池保護芯片以及PT1301升壓芯片、AMSl 117電壓轉換芯片。本發(fā)明網絡型冷鏈物流貨廂監(jiān)控設備在工作時，各采集器根據需要接通電源，在完成自身啟動初始化并與車載控制終端完成自組網后，采集相應的數據并向車載控制終端發(fā)送；隨后可以根據需要切斷電源進入休眠狀態(tài)以節(jié)省電池電力；在經過一定的采樣或檢測周期后再次被喚醒進行再次的數據采集和發(fā)送。其中，采樣或檢測頻率可根據具體情況和需求而設置并調整。具體地，所述空氣溫濕度采集器的工作方式為在完成自身啟動初始化并與車載控制終端完成組網后，采集環(huán)境溫度和空氣相對濕度數值并向車載控制終端發(fā)送，同時將所述數值存入第一微控制器的暫存器，而后第一微控制器和空氣溫濕度傳感單元進入休眠狀態(tài)，第二無線收發(fā)單元電源被切斷；經過一個采樣周期后，第一微控制器被喚醒，空氣溫濕度傳感單元電源接通再次采集環(huán)境溫度和空氣相對濕度數值，并與上次數據比較；如果數值差小于某一個設定閾值， 則第一微控制器再次進入休眠；如果大于某一個設定閾值，則接通第二無線收發(fā)單元電源， 向車載控制終端發(fā)送再次采集的數值，并將最新數值存入暫存器；在確認車載控制終端收到數值后，再次切斷第二無線收發(fā)單元電源，并控制第一微控制器和空氣溫濕度傳感單元進入休眠狀態(tài)。而所述車載控制終端與所述貨廂門狀態(tài)采集器和所述貨廂視頻采集器的交互為當車載控制終端檢測到車輛速度為零時，車載控制終端控制貨廂視頻采集器接通基于移動3G網絡的數據傳輸單元電源，并向貨廂門狀態(tài)采集器發(fā)送控制指令，提高貨廂門狀態(tài)采集器的檢測頻率；當貨廂門狀態(tài)采集器檢測到貨廂門處于開啟狀態(tài)時，貨廂門狀態(tài)采集器向車載控制終端發(fā)送提示信息；當車載控制終端收到貨廂門狀態(tài)采集器檢測到的貨廂門由關閉變?yōu)殚_啟的提示信息后，控制貨廂視頻采集器接通視頻攝像機電源；當車載控制終端檢測到車輛速度大于10km/h，并且貨廂門狀態(tài)采集器檢測到貨廂門由開啟變?yōu)殛P閉時，發(fā)送控制指令關閉貨廂視頻采集器的基于移動3G網絡的數據傳輸單元電源和視頻攝像機電源，并降低貨廂門狀態(tài)采集器對門狀態(tài)的檢測頻率。通過上述方式，本發(fā)明利用短距離自組網無線通信技術，使得采集器可根據監(jiān)測需求靈活啟動，并且可以根據監(jiān)測需要靈活移動位置或增加/減少數量，并且可對冷鏈運輸中的車廂環(huán)境及裝卸車過程進行全程監(jiān)控，增強了監(jiān)控的有效性和實用性。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的實際保護范圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種網絡型冷鏈物流貨廂監(jiān)控設備，其特征在于，所述監(jiān)控設備包括車載控制終端(1)、以及與所述車載控制終端(1)通過短距離無線鏈路進行交互的空氣溫濕度采集器 O)、貨廂視頻采集器⑶和貨廂門狀態(tài)采集器⑷；其中，所述車載監(jiān)控終端(1)及各采集器中均包括一個自組網的無線收發(fā)單元，各采集器中的無線收發(fā)單元與所述車載監(jiān)控終端(1)中的第一無線收發(fā)單元自組網并通過建立的所述短距離無線鏈路將各采集器采集的信息發(fā)送給所述車載監(jiān)控終端(1)。
2.根據權利要求1所述的監(jiān)控設備，其特征在于，所述車載監(jiān)控終端(1)還包括控制單元、以及受所述控制單元控制的全球定位單元、廣域網無線通信單元和電源變換單元；其中，所述第一無線收發(fā)單元、全球定位單元和廣域網無線通信單元通過串口與所述控制單元連接，所述電源變換單元在所述控制單元的控制下進行電源轉換并為所述第一無線收發(fā)單元、全球定位單元和廣域網無線通信單元提供電源。
3.根據權利要求1所述的監(jiān)控設備，其特征在于，所述空氣溫濕度采集器(2)具體包括空氣溫濕度傳感單元、第二無線收發(fā)單元、第一微控制器和第一電池管理單元。
4.根據權利要求1所述的監(jiān)控設備，其特征在于，所述貨廂視頻采集器C3)具體包括 第三無線收發(fā)單元、第二微控制器、第二電池管理單元、視頻攝像機和基于移動3G網絡的數據傳輸單元。
5.根據權利要求1所述的監(jiān)控設備，其特征在于，所述貨廂門狀態(tài)采集器(4)具體包括第四無線收發(fā)單元、第三微控制器、第三電池管理單元和2個超聲測距單元；所述2個超聲測距單元安裝在貨廂內距離廂門一定距離的貨廂頂部。
6.一種網絡型冷鏈物流貨廂監(jiān)控方法，其特征在于，所述方法包括步驟在貨廂內部分布安裝多個采集器，所述多個采集器形成內在聯動關系，實現對貨廂空氣溫濕度變化、貨廂門開啟-關閉狀態(tài)及裝卸貨物過程的監(jiān)控；各采集器與車載控制終端之間利用短距離自組網無線通信方式進行組網和數據交互；車載控制終端通過全球定位單元讀取車輛的位置信息，并將其與采集器采集的數據一起打包后發(fā)送到物流監(jiān)控中心。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，工作時，各采集器根據需要接通電源，在完成自身啟動初始化并與車載控制終端完成自組網后，采集相應的數據并向車載控制終端發(fā)送；隨后可以根據需要切斷電源進入休眠狀態(tài)以節(jié)省電池電力；在經過一定的采樣或檢測周期后再次被喚醒進行再次的數據采集和發(fā)送。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，空氣溫濕度采集器的具體工作方式為在完成自身啟動初始化并與車載控制終端完成組網后，空氣溫濕度采集器采集環(huán)境溫度和空氣相對濕度數值并向車載控制終端發(fā)送，同時將所述數值存入第一微控制器的暫存器，而后第一微控制器和空氣溫濕度傳感單元進入休眠狀態(tài)，第二無線收發(fā)單元電源被切斷；經過一個采樣周期后，第一微控制器被喚醒，空氣溫濕度傳感單元電源接通再次采集環(huán)境溫度和空氣相對濕度數值，并與上次數據比較；如果數值差小于某一個設定閾值，則第一微控制器再次進入休眠；如果大于某一個設定閾值，則接通第二無線收發(fā)單元電源，向車載控制終端發(fā)送再次采集的數值，并將最新數值存入暫存器；在確認車載控制終端收到數值后，再次切斷第二無線收發(fā)單元電源，并控制第一微控制器和空氣溫濕度傳感單元進入休眠狀態(tài)。
9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，車載控制終端與貨廂門狀態(tài)采集器和貨廂視頻采集器的交互為當車載控制終端檢測到車輛速度為零時，車載控制終端控制貨廂視頻采集器接通基于移動3G網絡的數據傳輸單元電源，并向貨廂門狀態(tài)采集器發(fā)送控制指令，提高貨廂門狀態(tài)采集器的檢測頻率；當貨廂門狀態(tài)采集器檢測到貨廂門處于開啟狀態(tài)時，貨廂門狀態(tài)采集器向車載控制終端發(fā)送提示信息；當車載控制終端收到貨廂門狀態(tài)采集器檢測到的貨廂門由關閉變?yōu)殚_啟的提示信息后，控制貨廂視頻采集器接通視頻攝像機電源；當車載控制終端檢測到車輛速度大于10km/h，并且貨廂門狀態(tài)采集器檢測到貨廂門由開啟變?yōu)殛P閉時，發(fā)送控制指令關閉貨廂視頻采集器的基于移動3G網絡的數據傳輸單元電源和視頻攝像機電源，并降低貨廂門狀態(tài)采集器對門狀態(tài)的檢測頻率。全文摘要
本發(fā)明涉及網絡監(jiān)控技術領域，提供了一種網絡型冷鏈物流貨廂監(jiān)控設備及監(jiān)控方法。本發(fā)明利用短距離自組網無線通信技術，使得采集器可根據監(jiān)測需求靈活啟動，并且可以根據監(jiān)測需要靈活移動位置或增加/減少數量，并且可對冷鏈運輸中的車廂環(huán)境及裝卸車過程進行全程監(jiān)控，增強了監(jiān)控的有效性和實用性。
文檔編號H04W84/18GK102393682SQ20111020936
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權日2011年7月25日
發(fā)明者張弛, 張瑞瑞, 徐剛, 陳天恩, 陳立平 申請人:北京農業(yè)智能裝備技術研究中心