基于物聯網技術的冷藏車智能監控系統

李洋, 張永輝

(海南大學信息科學技術學院,海南 ?？?570228)

0 引言

近年來食品藥品安全事故不斷出現,人們對日常生活中的食品藥品安全問題也格外重視,特別是水果、奶制品和肉類食品的保鮮問題更是廣受關注。冷藏車運輸是冷鏈運輸過程中的一個重要環節,在這一環節中,有必要對冷藏車箱內的溫濕度狀況、箱門的開關狀態和冷藏車所在位置做到實時監控,以確保貨物的質量安全,實現全程可追溯[1-2]。

物聯網概念近幾年得到迅速的發展與廣泛應用,物聯網技術是將各種信息傳感設備,如 RFID裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等與互聯網結合起來,形成一個巨大的網絡,在物流運輸行業得到廣泛的應用[3-4]。

系統基于物聯網的概念,利用先進的 RFID技術、傳感器技術、GPRS/GPS技術等無線通信技術共同與互聯網組成一個冷藏車遠程監控的智能系統,可以實時監控冷藏車箱內的溫濕度、門開關狀態、貨物信息及定位車輛位置,實現整個運輸過程的全程監控與可追溯。

1 智能監控系統設計方案

圖 1 系統組成

冷藏車因其運輸范圍廣,且有些還在環境較惡劣的地區,導致運輸過程中管理困難。運輸的貨物又大都是新鮮肉類、水果、蔬菜及乳制品、冷飲、保健食品等,對箱內的環境要求很高。結合冷藏車運輸過程的以上特點,設計出一個基于物聯網技術的冷藏車遠程智能監控系統,系統實行模塊化設計,由多點溫濕度采集模塊、門開關監控裝置、RFID模塊、車內監控模塊、GPRS/GPS模塊、無線通信網絡、遠程監控中心組成,系統組成框圖如圖 1。系統以先進的物聯網技術為依托,結合現有的傳感器技術和無線通信技術,達到實時準確的監控目的。通過高性能的溫濕度傳感器構成溫濕度采集模塊用于實時讀取車箱內的溫度、濕度數據。為測得箱內分布溫濕度數據,可以根據實際需要在箱內不同地方放置多個溫濕度采集模塊。門開關監控裝置用于監控箱門開關狀態,避免運輸過程中的貨物流失。通過先進的 RFID技術,在貨物上貼電子標簽,標簽上錄入貨物的相關信息,箱門旁裝置RFID閱讀器,在貨物裝車或卸車時RFID閱讀器感應貨物信息。溫濕度數據、門開關狀態和RFID信息都通過 RS-485總線發送到冷藏車駕駛艙內監控模塊顯示屏上,供駕駛艙內隨車人員查看和管理,冷藏車位置由GPS定位衛星定位跟蹤,將返回的定位信息同溫濕度數據、門開關狀態及貨物信息通過 GPRS網絡和互聯網傳到遠程監控中心,在遠程監控中心終端上利用智能分析軟件實時顯示冷藏車箱內溫濕度數據、門開關狀態和貨物信息,對冷藏車所在位置進行定位跟蹤,以實行智能監控管理,整個系統構成一個實時、智能的物聯網。

2 冷藏車內監控中心

冷藏車上多點溫濕度采集模塊、門開關監控裝置和RFID閱讀器、GPRS/GPS模塊與車內的監控模塊組合在一起可以看作是冷藏車內的監控中心,系統框圖如圖 2。箱內讀取的溫度、濕度數據、門開關狀態和貨物信息通過 RS-485總線發送到駕駛艙內的監控模塊上,同時通過GPS定位衛星返回定位信息確定冷藏車所在位置,在監控模塊液晶屏上實時顯示溫濕度數據、門開關狀態和貨物信息及冷藏車位置信息。并且監控模塊上有報警裝置,當車箱內溫濕度數據超出預設數值上限或低于下限時,自動向隨車人員、遠程監控中心報警,隨車人員做出相應處理。車內還安裝緊急求救開關,遇到特殊事件時,只要車內人員按下緊急開關,遠程監控中心就知道該冷藏車需要援助。車內監控模塊讀取冷藏車上一切信息的同時,也通過 GPRS模塊把車內的一切信息發送到遠程監控中心。

圖2 冷藏車內監控系統

2.1 溫濕度采集模塊

溫濕度采集模塊用于讀取冷藏車箱內的溫度、濕度。利用SHT10高性能溫濕度傳感器構成的溫濕度采集模塊具有響應時間快、采集數據精度高和采集范圍大的特點,其溫度測量范圍是-40℃～+123.8℃,溫度測量精度：±0.5℃,濕度測量范圍是 0%RH～100%RH,濕度測量精度：±4.5%RH,滿足測試冷藏車運輸過程中車箱內環境狀況的要求。根據實際情況在車箱內不同位置安裝多個溫濕度采集模塊,可以同時多點采集車箱內溫濕度。各個模塊采集到的數據都通過RS-485總線傳到冷藏車內監控中心。

2.2 門開關監控模塊

為了避免在運輸過程中由于箱門的非正常開關造成的貨物損失,需要對車箱門開關狀態進行實時地監控。門開關狀態監控裝置利用霍爾傳感器探測冷藏車箱門的開關狀態,對冷藏車箱整個供應過程中的每次車箱門開關的時間地點等相關信息進行記錄,并隨時將這些關鍵信息傳送給到遠程監控中心。

2.3 RFID模塊

RFID俗稱電子標簽,是一種簡單的無線系統,系統由一個閱讀器和很多標簽組成,是物聯網技術的重要組成部分,廣泛用于貨物的信息交換、檢測和跟蹤。該系統利用該技術在所運貨物上貼電子標簽,并將標簽號、貨物相關信息錄入到標簽上,在箱門旁裝 RFID閱讀器,在裝入或卸載貨物時,貨物都會被RFID閱讀器識別,從標簽上讀取的信息通過 RS-485總線發送監控模塊并傳到遠程監控中心,遠程監控中心人員通過查看傳來的數據隨時了解箱內貨物境況。

3 遠程監控中心

冷藏車內監控中心可經無線通信網絡與Internet網連接到遠程監控中心,遠程監控中心對冷藏車進行實時監控。遠程監控中心的監控終端利用智能分析軟件設計人性化監控界面,對傳來的數據在界面上輸出,對各輛冷藏車的數據進行實時顯示,報警、處理和記錄、打印,確定每輛冷藏車所在位置。同時監控裝入和卸載貨物信息量,記錄裝入和卸載時間、貨物的信息,確定貨物運輸過程中的安全狀況。當冷藏車運輸過程中有不正常操作時,遠程監控中心報警提示,整個系統做到智能化、信息化監控。

4 結語

通過提出的基于物聯網技術的冷藏車智能監控系統,整合先進RFID技術、傳感器技術和無線通信技術等物聯網技術對冷藏車運輸過程進行智能監控,達到提高冷藏車運輸效率,防止貨物運輸中變質,避免運輸過程中的貨物流失等目的。

[1]賈保先,謝圣獻,解方文,等.基于傳感器網絡和 RFID的現代物流監控系統的設計[J].聊城大學學報：自然科學版,2008,21(01)：103-106.

[2]李金龍,王黎,高曉蓉.多點溫濕度遠程無線監控系統設計[J].微計算機信息,2009(25)：31-32.

[3]戴連貴,張勇.RFID與 GPS技術在物流行業的結合應用[D].中國：[s.n.],2005.

[4]張星,王向軍,文鵬程.基于 TCP/IP協議的無線遠程溫濕度監控系統[J].儀表技術與傳感器,2008(06)：44-46.