一种基于北斗卫星导航定位的冷链车温控系统的制作方法
本发明涉及物流运输技术领域，具体涉及一种基于北斗卫星导航定位的冷链车温控系统。
背景技术：
冷链物流(coldchainlogistics),即针对冷冻类产品以及对存放温度有特殊要求的商品，在生产、运输、销售等环节中保证商品的质量，减少商品损耗的一项系统工程。而冷藏车则是冷链物流中的关键设备。冷藏车的车箱内安装有制冷设备，利用车载电源进行供电。这些设备的稳定运行是保证冷藏车内货品质量的关键因素。由于物流运输距离比较长，冷藏车运输过程中的路况复杂，制冷过程也会存在一些不可预料因素。偶发性的供电异常、冷藏室舱门关闭异常、制冷温度检测异常等问题都会直接导致商品质量受损，从而带来严重的经济损失以及食品安全风险。因此，在运输过程中，实现一种相对独立且持久稳定运行的冷藏室温度检测系统(uninterruptibletemperaturedetectionsystem,utds)对于冷链物流运输过程的第三方监管是非常必要的。
传统的冷链运输过程温度监测系统存在安装成本、使用成本较高，使用寿命较短等问题。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种基于北斗卫星导航定位的冷链车温控系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种基于北斗卫星导航定位的冷链车温控系统，该冷链车温控系统包括：北斗卫星定位装置、安装于冷链车冷藏室内的环境数据采集装置、冷链跟踪云服务器、监控管理终端和客户查询端；
其中，所述北斗卫星定位装置，用于对冷链车进行实时定位跟踪，并将其位置信息实时传输至所述监控管理终端和客户查询端；
所述环境数据采集装置，用于实时采集冷链车冷藏室内的环境数据，并将采集的环境数据发送至所述冷链跟踪云服务器进行存储；所述环境数据包括：冷藏室内的温度；
所述监控管理终端，用于从所述冷链跟踪云服务器中获取冷链车冷藏室内的环境数据，并根据获取的环境数据和预设置的该冷链车冷藏室的标准环境数据进行比对，进而获悉该冷链车冷藏室内的环境条件是否满足要求，并在不满足要求时发出预警信息；
所述客户查询端，用于用户链接所述冷链跟踪云服务器，查看相应冷链车在整个物流运输过程中冷藏室内的环境数据。
在一种可选的实施方式中，所述环境数据采集装置包括：多个传感器节点和汇聚节点，所述传感器节点用于采集冷藏室内的环境数据；所述汇聚节点用于汇聚各传感器节点采集的环境数据并转发至所述冷链跟踪云服务器进行存储。
在一种可选的实施方式中，多个传感器节点和汇聚节点部署完成后，按照预设的拓扑机制构建一无线传感器网络，其中，汇聚节点部署于监测区域的中心位置处。
在一种可选的实施方式中，所述的按照预设的拓扑机制构建一无线传感器网络，具体是：
(1)将所述监测区域划分为a个大小相等的监测子区域，每个监测子区域内的传感器节点组成一个簇，共得到a个簇，将所述a个簇分别标记为：c1，c2，...，ca，...，ca；
(2)竞选簇首，即每个簇选举出一个簇首，包括如下步骤：
(2a)所有活跃传感器节点广播自身所在簇的id信息以及自身参数信息，每个活跃传感器节点获取其所在簇的其他活跃传感器节点广播的信息，其中，所述的活跃传感器节点指的是：其当前剩余能量值不小于参与簇首竞选所需能量阈值的传感器节点；
(2b)利用下式计算各活跃传感器节点的负荷系数，
式中，l(ca，i)为簇ca内的活跃传感器节点i的负荷系数，eres(i)为簇ca内的活跃传感器节点i的当前剩余能量值，eth为参与簇首竞选所需能量阈值，
(2c)簇ca内活跃传感器节点广播其自身的负荷系数，若簇ca内其他活跃传感器节点接收到负荷系数存在大于其自身的负荷系数，则该活跃传感器节点为簇成员节点，若簇ca内其他活跃传感器节点接收到负荷系数均小于其自身的负荷系数，则该活跃传感器节点作为本轮的簇首；
(3)各个监测子区域内的簇首广播其当选为簇首的信息，以使其各个监测子区域内的其他传感器节点加入到对应的簇首中，成为相应簇的簇成员节点。
在一种可选的实施方式中，所述冷链跟踪云服务器还用于存储：具有查询相应冷链车在整个物流运输过程中冷藏室内的环境数据的客户身份特征数据。
在一种可选的实施方式中，所述客户查询端包括：客户身份信息采集模块、客户身份信息处理模块、客户身份信息特征提取模块、客户身份匹配模块和显示模块；
所述客户身份信息采集模块，用于获取客户的人脸图像；
所述客户身份信息处理模块，用于对获取的人脸图像进行预处理；
所述客户身份信息特征提取模块，用于从预处理的人脸图像中提取表征客户身份信息的特征数据；
所述客户身份匹配模块，用于从所述冷链跟踪云服务器获取具有查询相应冷链车在整个物流运输过程中冷藏室内的环境数据的客户身份特征数据，并将其与提取到的客户身份信息的特征数据进行匹配，确定该客户的查询权限，进而匹配与客户的查询权限相对应的冷链车冷藏室内的环境数据；
所述显示模块，用于对匹配到的环境数据进行显示，以便客户查看相应冷链车在整个物流运输过程中冷藏室内的环境数据。
本发明的有益效果为：本发明的目的在于提供一种基于北斗卫星导航定位的冷链车温控系统，通过北斗卫星定位装置能够实时定位该冷链车的位置信息，从而能够随时获悉该冷链车的物流运输状态，通过环境数据采集装置能够对冷链车冷藏室内的环境数据进行采集，以便于运输人员通过监控管理终端了解到冷藏室内的环境信息，再则，用户也可以通过客户查询端能够及时获悉自己货物的在整个物流运输过程中冷藏室内的环境数据，便于用户进行追溯查询。再则，本发明通过部署于冷藏室内的多个传感器节点进行环境数据采集，使得冷藏室内部空间的温度梯度能够得到精确的检测，进而有利于对冷藏室内的个别区域进行定点降温，从而使得整个冷藏室内的环境数据满足要求。且采用传感器节点采集环境数据也降低了成本。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的冷链车温控系统的框架结构图；
图2是本发明实施例提供的客户查询端的框架结构图。
附图标记：北斗卫星定位装置10，环境数据采集装置20、冷链跟踪云服务器30、监控管理终端40、客户查询端50、客户身份信息采集模块51、客户身份信息处理模块52、客户身份信息特征提取模块53、客户身份匹配模块54、显示模块55。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
图1示出了一种基于北斗卫星导航定位的冷链车温控系统，该冷链车温控系统是一个集成北斗导航定位/gps/温度检测技术、电子地图和无线传输技术的开放式定位监管平台，可实现对冷藏车资源的有效跟踪定位管理，并将定位信息和企业的业务资源进行整合。适用于冷藏车厢内温度数据的采集传输、记录和超限报警，是冷藏行业运输车箱/货物温度监控的理想工具系统。
该冷链车温控系统包括：北斗卫星定位装置10、安装于冷链车冷藏室内的环境数据采集装置20、冷链跟踪云服务器30、监控管理终端40和客户查询端50；
其中，所述北斗卫星定位装置10，用于对冷链车进行实时定位跟踪，并将其位置信息实时传输至所述监控管理终端40和客户查询端50；
所述环境数据采集装置20，用于实时采集冷链车冷藏室内的环境数据，并将采集的环境数据发送至所述冷链跟踪云服务器30进行存储；所述环境数据包括：冷藏室内的温度；
所述监控管理终端40，用于从所述冷链跟踪云服务器30中获取冷链车冷藏室内的环境数据，并根据获取的环境数据和预设置的该冷链车冷藏室的标准环境数据进行比对，进而获悉该冷链车冷藏室内的环境条件是否满足要求，并在不满足要求时发出预警信息；
所述客户查询端50，用于用户链接所述冷链跟踪云服务器30，查看相应冷链车在整个物流运输过程中冷藏室内的环境数据。
在本发明实施例提供的冷链车温控系统在北斗卫星导航定位系统的帮助下能够实现对监测车辆内车厢内温度实时监测、实时曲线、历史曲线、数据报表、数据存储、打印、数据转存功能。并且快速准确定位报警地点，以便及时做出有效处理。具有运输中的温度保持，装卸货时的温度控制，温度记录与跟踪功能。
在一种可选的实施方式中，所述环境数据采集装置20包括：多个传感器节点和汇聚节点，所述传感器节点用于采集冷藏室内的环境数据；所述汇聚节点用于汇聚各传感器节点采集的环境数据并转发至所述冷链跟踪云服务器30进行存储。
在一种可选的实施方式中，多个传感器节点和汇聚节点部署完成后，按照预设的拓扑机制构建一无线传感器网络，其中，汇聚节点部署于监测区域的中心位置处。
在一种可选的实施方式中，所述的按照预设的拓扑机制构建一无线传感器网络，具体是：
(1)将所述监测区域划分为a个大小相等的监测子区域，每个监测子区域内的传感器节点组成一个簇，共得到a个簇，将所述a个簇分别标记为：c1,c2,…,ca,…,ca；
(2)竞选簇首，即每个簇选举出一个簇首，包括如下步骤：
(2a)所有活跃传感器节点广播自身所在簇的id信息以及自身参数信息，每个活跃传感器节点获取其所在簇的其他活跃传感器节点广播的信息，其中，所述的活跃传感器节点指的是：其当前剩余能量值不小于参与簇首竞选所需能量阈值的传感器节点；
(2b)利用下式计算各活跃传感器节点的负荷系数，
式中，l(ca，i)为簇ca内的活跃传感器节点i的负荷系数，eres(i)为簇ca内的活跃传感器节点i的当前剩余能量值，eth为参与簇首竞选所需能量阈值，
(2c)簇ca内活跃传感器节点广播其自身的负荷系数，若簇ca内其他活跃传感器节点接收到负荷系数存在大于其自身的负荷系数，则该活跃传感器节点为簇成员节点，若簇ca内其他活跃传感器节点接收到负荷系数均小于其自身的负荷系数，则该活跃传感器节点作为本轮的簇首；
(3)各个监测子区域内的簇首广播其当选为簇首的信息，以使其各个监测子区域内的其他传感器节点加入到对应的簇首中，成为相应簇的簇成员节点。
有益效果：在上述实施方式中，是通过先将监测区域划分为多个监测子区域，每个监测子区域就是一个簇，然后在从每个簇中进一步选举出一个簇首，而簇内其他传感器节点作为簇成员节点，进而构建得到一个无线传感器网络，其中，在确定每个监测子区域的簇首时，由于作为簇首传感器节点承担着采集、接收和转发其簇成员节点采集的环境数据的任务，因此，作为簇首的传感器节点的能量值不能太低，基于此，在进行簇首选举时，只需活跃传感器节点参与竞选即可，从而避免了非活跃传感器节点产生额外的能耗。
在上述实施方式中，在计算活跃传感器节点i的负荷系数时，考虑了其所在簇内其他传感器节点与其空间距离的影响、其所在环境对其本身产生的影响以及其所在簇内活跃传感器节点带来的影响等，从而能够全方位、多角度地衡量该活跃传感器节点的负荷系数，便于后续进行簇首选举，从而选举出更适合的活跃传感器节点作为簇首。
在一个可选的实施方式中，在分簇完成后，按照如下方式确定每个簇首选择直接与汇聚节点进行通信，还是，间接与汇聚节点进行通信，具体是：
将距离所述汇聚节点小于r的非簇首节点作为备选中继节点，得到一备选中继节点集{θ}z，其中z为备选中继节点的个数，r为预设的半径阈值；
利用下式计算簇首h(ca)与每一个备选中继节点的通信代价值；
其中，z＝1，2，…，z，…，z，式中，vh{h(ca)，rez}为簇首h(ca)与备选中继节点rez的通信代价值，eres(h(ca))为簇首h(ca)当前剩余能量值，e0(h(ca))为簇首h(ca)的初始能量值，eres(rez)为备选中继节点rez当前剩余能量值，d(h(ca)，sink)为簇首h(ca)与汇聚节点之间的空间距离，d(h(ca)，rez)为簇首h(ca)与备选中继节点rez之间的空间距离，d(rez，sink)为备选中继节点rez与汇聚节点之间的空间距离；ρ1、ρ2为权重因子，其满足其满足ρ1+ρ2＝1；
若得到的通信代价值均大于预设的簇首h(ca)与汇聚节点直接通信的通信代价值，则该簇首h(ca)选择直接与汇聚节点进行通信；
反之，则该簇首h(ca)选择通信代价值最小的备选中继节点作为其中继节点，从而实现与汇聚节点进行间接通信。
有益效果：分簇完成后，作为簇首的传感器节点承担着采集、接收和转发其簇成员节点采集的环境数据至汇聚节点的任务，由此可知，簇首与汇聚节点之间的传输距离对簇首传输能耗影响很大，因此，针对那些传输能耗较高的簇首可以通过中继节点与汇聚节点进行间接通信，从而避免那些传输能耗较高的簇首过早地进入死亡。在上述实施方式中，通过计算簇首与每个备选中继节点的通信代价值，进而进一步判断选择何种方式与汇聚节点进行通信，其中，在计算簇首与备选中继节点的通信代价值时，考虑了簇首当前剩余能量值、备选中继节点剩余能量值以及为簇首h(ca)与备选中继节点rez之间的空间距离等因素的英霞，从而能够出传输能耗影响小的方式与汇聚节点进行通信，达到均衡整个无线传感器网络能耗的目的。
在一种可选的实施方式中，所述冷链跟踪云服务器30还用于存储：具有查询相应冷链车在整个物流运输过程中冷藏室内的环境数据的客户身份特征数据。
在一种可选的实施方式中，如图2所示，所述客户查询端50包括：客户身份信息采集模块51、客户身份信息处理模块52、客户身份信息特征提取模块53、客户身份匹配模块54和显示模块55；
所述客户身份信息采集模块51，用于获取客户的人脸图像；
所述客户身份信息处理模块52，用于对获取的人脸图像进行预处理；
所述客户身份信息特征提取模块53，用于从预处理的人脸图像中提取表征客户身份信息的特征数据；
所述客户身份匹配模块54，用于从所述冷链跟踪云服务器获取具有查询相应冷链车在整个物流运输过程中冷藏室内的环境数据的客户身份特征数据，并将其与提取到的客户身份信息的特征数据进行匹配，确定该客户的查询权限，进而匹配与客户的查询权限相对应的冷链车冷藏室内的环境数据；
所述显示模块55，用于对匹配到的环境数据进行显示，以便客户查看相应冷链车在整个物流运输过程中冷藏室内的环境数据。
在一个可选的实施方式中，所述的对获取的人脸图像进行预处理，具体是：
(1)对获取的人脸图像做灰度化处理；
(2)对灰度化后的人脸图像进行小波变换，得到一组小波系数；
(3)利用下方分段函数对得到的小波系数进行调优，得到调优后的小波系数；
式中，
(4)将得到的调优后的小波系数进行小波逆变换，即可得到第一调优图像；
(5)对第一调优图像中的各像素点进行调优，调到调优后的像素点，具体是：
(5a)对像素点p的邻域像素点进行筛选，当像素点p与其邻域像素点满足
(5b)基于得到的集合δ，利用下式对像素点p的灰度值进行调优，得到调优后的像素点p的灰度值：
式中，f′(xp，yp)调优后的像素点p的灰度值，xp、yp分别为像素点p的横坐标和纵坐标，xq、yq分别为像素点q的横坐标和纵坐标，σsp为空间邻近度系数，σpi为灰度相似度系数；
(6)所有调优后的像素点构成的结合即为预处理后的人脸图像。
有益效果：在上述实施方式中，首先对获取的人脸图像进行灰度化处理，然后在对灰度化后的人脸图像进行两次调优操作，在第一次调优操作中，先将灰度化的人脸图像进行小波变换，然后对每个小波系数进行分段调优，从而能够使小波系数绝对值大于小波系数阈值的全部置0，而小波系数绝对值不大于小波系数阈值的进行收缩，该调优过程具有逼近性、连续性、无偏差性的缺点，克服了传统调优做法的偏差性、不连续性的缺点，再则，引入了参数调节因子
在第二次调优操作中，是通过对每个像素点的灰度值进行调优，从而进一步提高人脸图像质量，在进行二次调优时，先对像素点的邻域像素点进行筛选，把对中心像素点影响较小的邻域像素点删除，从而最大程度地保护图像的边缘特征和细节特征，有利于后续对用户身份的准确识别。
本发明的有益效果为：本发明的目的在于提供一种基于北斗卫星导航定位的冷链车温控系统，通过北斗卫星定位装置能够实时定位该冷链车的位置信息，从而能够随时获悉该冷链车的物流运输状态，通过环境数据采集装置能够对冷链车冷藏室内的环境数据进行采集，以便于运输人员通过监控管理终端了解到冷藏室内的环境信息，再则，用户也可以通过客户查询端能够及时获悉自己货物的在整个物流运输过程中冷藏室内的环境数据，便于用户进行追溯查询。再则，本发明通过部署于冷藏室内的多个传感器节点进行环境数据采集，使得冷藏室内部空间的温度梯度能够得到精确的检测，进而有利于对冷藏室内的个别区域进行定点降温，从而使得整个冷藏室内的环境数据满足要求。且采用传感器节点采集环境数据也降低了成本。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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