一种基于ZigBee通信的温湿度恒定的货柜系统的制作方法

本实用新型涉及货柜运输通信领域，尤其涉及一种基于zigbee通信的温湿度恒定的货柜系统。

背景技术：

物流公司在运输时，大件货物装进货柜并放入运输车中运输，在运输过程中有些保持恒温和恒湿的环境，因此不能频繁和随意地打开货柜。此外，在物流运输过程中，需要实时对货物进行追踪，但是现在常用的gps网络在空旷的野外或是隧道等地区，移动信号无法覆盖的地方，不能及时反馈物流位置和状况。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于zigbee通信的温湿度恒定的货柜系统。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种基于zigbee通信的温湿度恒定的货柜系统，包括rfid模块、温湿度信息采集模块、温湿度控制模块、zigbee模块以及上位机；

所述rfid模块包括rfid电子标签和rfid读卡器，所述rfid电子标签安装在货架上，所述rfid读卡器用以识别所述rfid电子标签的内容；

所述温湿度信息采集模块包括温湿度传感器和信号处理电路，所述温湿度传感器安装在货柜上并用以检测货柜内的温湿度信息，所述温湿度传感器与所述信号处理电路的输入端相连接；

所述温湿度控制模块包括温湿度调节元件和控制装置，所述温湿度调节元件安装在货柜中，所述控制装置的输入端与所述zigbee模块相连接，所述控制装置的输出端与所述温湿度调节元件相连接；

所述zigbee模块包括终端节点和协调器节点，所述终端节点的数量为3个，3个终端节点分别与所述rfid读卡器的输出端、所述信号处理电路的输出端以及所述控制装置的输入端相连接，3个所述终端节点均与所述协调器节点之间无线连接；所述协调器节点与所述上位机之间无线连接。

优选地，相邻的2个所述rfid电子标签之间设有5毫米的厚铝板进行信号隔离。

优选地，所述温湿度传感器的数量为至少2个，多个所述温湿度传感器分布在货柜内侧的四壁上。

优选地，所述信号处理电路包括放大电路、滤波电路以及模数转换电路。

优选地，所述控制装置是基于单片机的温湿度控制装置。

优选地，所述上位机与所述协调器节点之间采用rs232或是rs485协议进行串口连接。

优选地，所述zigbee模块包括节点电源模块，所述节点电源模块为dc/dc电源转换芯片。

优选地，所述节点电源模块可以是3.3v或者是5v。

优选地，所述节点电源模块的供电方式为干电池供电或者是usb供电，并且所述节点电源模块包括锂电池接口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的一种基于zigbee通信的温湿度恒定的货柜系统，采用zigbee模块进行无线通讯，在货柜运输过程中，可以在现有移动网络的覆盖盲区实现无线通讯，且设备成本低、数据传输的可靠性高，设备体积小，可以实现电池供电，移动和携带方便。采用rfid电子标签进行货柜内货物的信息录入，不需要提供额外的电源，并且识别和信息传递方便快捷。

附图说明

图1为一种基于zigbee通信的温湿度恒定的货柜系统的结构示意图。

具体实施方式

为使对本实用新型的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请结合参照图1，本实用新型提供了一种基于zigbee通信的温湿度恒定的货柜系统，包括rfid模块1、温湿度信息采集模块2、温湿度控制模块3、zigbee模块4以及上位机5。

rfid模块1包括rfid电子标签11和rfid读卡器12，rfid电子标签11安装在货柜上，rfid读卡器12用以识别rfid电子标签11的内容。rfid即无线射频技术，是一种非接触式的识别技术，每一个rfid电子标签11均有唯一的电子编码用以记录货柜的相关信息，如货柜的大小、货柜的位置、货柜内的货物内容、货柜重量等，rfid电子标签11由耦合元件以及芯片组成，可以是有源或者是无源的电子标签；无源电子标签由rfid读卡器12扫描信号检波后的直流供电。将rfid读卡器12靠近rfid电子标签11，用来读取rfid电子标签11内的内容。rfid读卡器12包括天线，rfid读卡器12通过天线将从rfid电子标签11中读取的内容传输到zigbee模块4中，通过zigbee无线通讯方式将信号传递给上位机。目前rfid模块1，包括rfid电子标签11和与其配套的rfid读卡器12均为可直接购买使用的现有电子技术，只需要向电子标签中输入货柜内的环境及货物的相关信息即可。

在一实施例中，相邻的2个rfid电子标签11之间设有5毫米的厚铝板进行信号隔离。在运输和摆放货柜时，又时候为了节省空间和运输车辆，会将两个货柜一起摆放运输，这时候两个货柜上的rfid电子标签11距离很近，在它们中间设置一个5毫米的厚铝板，可以进行信号隔离，使得rfid读卡器12读取的信息更加精确，可以降低电子标签之间的互相干扰。

温湿度信息采集模块2包括温湿度传感器21和信号处理电路22，温湿度传感器21安装在货柜上并用以检测货柜内的温湿度信息，温湿度传感器21与信号处理电路22的输入端相连接。温湿度传感器21可以采集货柜内的温度和湿度信息，并且将之输出为模拟信号，模拟信号经过信号处理电路进行处理，转化成数字信号并将之传输到zigbee模块4中，通过zigbee无线通讯的方式将信号传递给上位机进行计算和处理。

优选地，温湿度传感器21的数量为至少2个，多个温湿度传感器31分布在货柜内侧的四壁上，可以全方位采集货柜中的温度和湿度信息，得到较为精准的货物环境数据。

优选地，信号处理电路22包括放大电路、滤波电路以及模数转换电路。由于传感器检测到的温度和湿度信号一般会转化为模拟信号，而zigbee模块4传输以及上位机5接收的信号为数字信号，温湿度传感器21在使用时一般会接有信号处理电路22，对传感器输出的模拟信号进行进一步处理。放大电路将模拟信号进行不失真的放大，滤波电路将模拟信号中的毛刺尽可能去掉，使得模拟信号的波形更加平滑，模数转换电路将滤波后平滑的模拟信号转换成数字信号，方便zigbee模块4地通讯传输以及上位机5的计算和处理。

温湿度控制模块3包括温湿度调节元件31和控制装置32，温湿度调节元件31安装在货柜中，控制装置32的输入端与zigbee模块4相连接，控制装置32的输出端与温湿度调节元件31相连接。温湿度调节元件31可以是装有干冰的开关可控的容器，这样的话控制装置32可以是容器上的电阻或是其他温度可变的元件及相关电路，控制装置32可以通过控制电阻或是其他温度可变的元件来控制干冰的升华与否，从而控制货柜内的温度和湿度；温湿度调节元件31还可以是风扇或是其他元件，控制装置32包括温湿度调节元件31的控制电路，控制温湿度调节元件31，例如风扇的开关，控制装置32还包括接收电路，即上位机5的信号通过zigbee模块4传输过来后由接收电路接收，接收到的数字信号经过控制装置32中预设的程序计算和处理传递到温湿度调节元件31的控制电路完成控制动作，控制温湿度调节元件31调节货柜内的温度和湿度。

优选地，控制装置32是基于单片机的温湿度控制装置，单片机中预设有货柜内所需要保持的目标温湿度、高于目标温度和湿度时的处理程序以及低于目标温度时的处理程序，单片机的输出管脚连接有温湿度调节元件的控制电路。

温湿度信息采集模块2和温湿度控制模块3均可以选用已有的技术模块，温湿度信息采集模块2可以选用dcm-8013t或者是sht11或是sz06等型号的温湿度传感信息采集模块，直流供电并且均拥有rs232或是rs485接口，可以方便地与zigbee模块4进行连接；温湿度控制模块3可以选用xh-m452等型号的温湿度数字控制模块进行数字控制，直流供电并且可以在较大的温度范围内实现恒温和恒湿的环境保持。

zigbee模块4包括终端节点41和协调器节点42，终端节点41的数量为3个，3个终端节点分别与rfid读卡器12的输出端、信号处理电路22的输出端以及控制装置32的输入端相连接，3个终端节点41均与协调器节点42之间无线连接；协调器节点42与上位机5之间无线连接，zigbee模块4可以是星形、网状或者是树状的拓扑结构。多个货柜组成的物流网络中，zigbee无线通讯网络可以是网状拓扑结构，其特点为：系统采用多跳式路由通信；网络容量很大；可以跨越很大的物理空间，适合距离较远比较分散的结构，可以实现远距离通信传输。zigbee无线通讯技术可以在现有移动网络的覆盖盲区实现无线通讯，在货物追踪方面，当货柜被运送到无移动信号的地方，gps信号无法流畅为物流公司提供货物信息，这时使用zigbee无线通讯技术可以很好地解决上述问题。

优选地，上位机5与协调器节点42之间采用rs232或是rs485协议进行串口连接。

在一实施例中，zigbee模块4包括节点电源模块，节点电源模块为dc/dc电源转换芯片。优选地，节点电源模块可以是3.3v或者是5v。优选地，节点电源模块的供电方式为干电池供电或者是usb供电，并且所述节点电源模块包括锂电池接口。

物流管理的数字化，主要包括货柜内部信息的管理电子化，包括建档和运输，另外还包括货柜在运输途中的位置的信息化。本实用新型采用rfid电子标签和zigbee无线通讯相结合的技术方案，rfid电子标签相较于条码标签或是二维码标签，其优点在是电磁扫描，rfid电子标签和rfid读卡器中间可以由遮挡。但由于rfid模块本身读取距离非常有限，另外，rfid读卡器必须要与数据库相连，因此灵活性差。基于zigbee和rfid结合的技术方案，可以实现远距离的信息读取和写入、读写设备简单可靠，价格也十分低廉。扫描的信号经过处理后通过zigbee模块发射到工作现场的网关节点，在通过有线的方式将网管数据传输到远端的物流中心的服务器中，实现工作现场人员和物流中心服务器之间的信息交互。

由上所述，本实用新型提供的一种基于zigbee通信的温湿度恒定的货柜系统，采用zigbee模块进行无线通讯，在货柜运输过程中，可以在现有移动网络的覆盖盲区实现无线通讯，且设备成本低、数据传输的可靠性高，设备体积小，可以实现电池供电，移动和携带方便。采用rfid电子标签进行货柜内货物的信息录入，不需要提供额外的电源，并且识别和信息传递方便快捷。

本实用新型已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本实用新型的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本实用新型的范围。相反地，在不脱离本实用新型的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本实用新型的专利保护范围。