专利名称：基于本体的食品冷链追踪方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用语义化的标签来进行冷链追踪，具体来说，是涉及一种将本体与 RFID技术以及无线传感模块整合形成一个实时的温度监控系统，并将这个实时的温度系统应用在食品冷链追踪上。
背景技术：
产业振兴政策出台后，国家各部委对冷链物流的重视程度不断提高，但是目前市场上没有一个有效的用于冷链追踪的方法。以前，常见的处理方法是在冷藏车内壁安装数字温度仪，追踪产品温度。但是，该种方法中的记录仪要求手工进行启动或关闭，数字温度仪的数据也必须手工导出到一张分析表。而且，温度仪也不是在集装箱内进行检测，在集装箱外检测的温度并不是贴近产品检测到的精确的温度，而有很多产品是需要很精确的温度控制，一旦温差较大，很有可能破坏产品本身性能，例如一些口感要求较高的高级食品，或一些需要冷藏的药品。在这样的背景下，行业协会有必要对冷链进行一次系统深入的研究， 为国家产业政策的进一步落实提供依据，为冷链企业明确发展方向。目前，冷链追踪中存在着很多问题无法解决。很多食品公司的物流都是外包的，而物流的过程中是否真正达到了食品公司的要求是不能确定的，所有的温度的信息都是由物流公司所提供。为了让食品公司在产品的运输过程中也能实时监控食品状况，就需要一个实时的无线的监控及通讯模块。为了更精确的获得产品周围的温度，以便于更好的监控冷链运输，市场上都开始了对基于RFID的温度检测系统的研究。
发明内容
鉴于上述论述，本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种基于本体的食品冷链追踪方案，其在基于RFID的基础上还进行了信息的语义处理，从而使信息具有逻辑性，更利于上层进行实时监控，能实现冷链过程追踪的整个温度生命周期的实时、准备监控。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的本发明首先提供一种基于本体的食品冷链追踪方法，包含采集产品周围温度，得到温度信息；以及将所述温度信息进行语义处理，一旦温度超过警戒值，在控制报警模块报警的同时将不正常的温度信息和与此对应的车辆位置信息以及时间信息写入RFID标签； 并通过编程处理将温度信息以曲线的形式显示出来，在温度超过警戒线时向监控人员报警；所述语义处理，是将温度信息通过基于本体的语义处理，即将包含产品温度、运输时间以及运输地点在内的信息逻辑化。在一种实施方式中，所述方法还包含步骤将经过语义处理后的温度信息与产品的其它信息关联起来。本发明还提供一种基于本体的食品冷链追踪系统，包含温度监控模块、温度采集终端和上位实时监控平台；所述温度监控模块由一个基于RFID技术的智能温度传感标签
4和一个基于语义处理的智能温度信息读写器组成所述智能温度传感标签，包括温度传感采集模块、无线传输节点和RFID标签三部分，此模块安装于产品表面，温度传感采集模块负责采集产品周围温度，将采集到得温度信息通过无线传输节点传递到智能温度读写器的无线传输主控模块，而RFID标签则用于存储产品出厂初始信息和经过智能温度读写器处理后的温度信息；所述智能温度信息读写器，包括无线传输主控模块、微处理器、3G、GPS 模块、RFID读写器和报警模块，此模块安装在运输货车内壁；无线传输主控模块用于接收来自无线传输节点的温度信息；微处理器负责将车辆位置信息和温度信息发送到上位实时监控平台，同时这些信息经由微处理器语义处理，一旦温度超过警戒值，在控制报警模块报警的同时触发RFID读写器将不正常的温度信息和与此对应的车辆位置信息以及时间信息写入RFID标签；所述报警模块是指一个简单的蜂鸣器，在温度超过警戒值时发出警报响声；所述温度采集终端是基于RFID的手持识读终端；所述上位实时监控平台由服务器数据库和监控及报警界面组成，所述服务器数据库主要用于存储下层的温度监控模块传递的温度信息，此信息通过TCP/IP协议接收；监控及报警界面是监控人员通过调用服务器中存储的数据建立的用于直接查看实时温度信息的界面，通过编程处理将温度信息以曲线的形式显示出来，并在温度超过警戒线时向监控人员报警。在一种实施方式中，所述微处理器，是智能温度信息读写器处理温度信息的核心部分，通过导入其中的本体和规则引擎进行处理，此模块包含两个主要功能，其一是控制 GPS和3G模块将车辆位置信息和实时温度信息发送到上层实时监控平台；其二是将这些数据信息进行SMhffi后，通过進ffiiMM^，以规则加实例的方式，存放入产品存储模块中，即将温度与产品的其它信息关联起来，传输到上层的则为关联后的信息，而不是单独的分离的信息。在一种实施方式中，所述语义处理，是将传感模块传送来的数据通过基于本体的语义处理，即将产品温度、运输时间以及运输地点等信息逻辑化，以便于上层监控模块处理，而不需要在上层进行复杂的信息处理；所述推理引擎模块，是把语义化的数据信息转化为含有规则的实例存在，同时，该模块也能通过推理技术，处理新添入的数据信息，使新产生的规则与原有规则不至于发生逻辑冲突，从而保证数据的逻辑可靠性。与现有技术相比，本发明的优势在于(1)与传统的温度监控相比，是持续不断的也是实时的监控，一旦温度异常就会向监控人员报警，不会因为信息的迟滞造成产品的大量损坏；(2)相比于传统的手动模式，本系统是自动监控，不会存在人工操作错误，提高系统监控的准确性；(3)集成了温度采集模块与RFID标签成为温度监控标签，此标签可以存储产品具体信息如出厂日期、提供厂商、保质期等，同时也存储了产品在冷链过程中是否有温度异常的信息，以及在发生温度异常是的地理信息，以便于以后可以方便的调查运输过程中的出
曰fe息。(4)本系统最大的优势在于结合了基于本体的语义处理模块，在下层就将温度信息与产品信息以及地理信息进行语义的逻辑处理，发送给上层的是处理后关联的信息，在收到产品温度信息的同时也可以随时调用与温度信息关联的产品位置信息、时间信息或者产品其它相关信息。这些关联的信息使上层监控模块变得简单化，在监控产品温度信息的
5同时不会因为分别调用不同信息而造成信息的错位，而造成监控的出错。下面结合附图对本发明的实施和优点作进一步解释。
图1是依据本发明的基于本体的食品冷链追踪系统的各模块之间的信息流向示意图。图2是微处理器的语义处理过程。图3是语义处理的本体架构。图4是语义处理流程图。
具体实施例方式通常，产品从出厂到销售的全过程，要对其进行冷链监控。出厂时，可以在产品表面粘贴本系统中的智能温度传感标签，由温度传感标签采集产品表面的温度信息，在发货后到运输以及仓储过程就开始温度记录，将采集到的温度信息通过智能温度信息读写器处理后以3G技术发送到上层监控模块，其中该智能温度信息读写器安装在货车内壁，以方便接受并处理温度传感标签采集到的温度信息。在仓储过程中通过RFID手持终端对存储的产品信息进行读取，处理可能有变质的产品。请参考图1，本发明提供的基于本体的食品冷链追踪系统100，包含温度监控模块 20、温度采集终端10和上位实时监控平台30 ；所述温度监控模块20由一个基于RFID技术的智能温度传感标签21和一个基于语义处理的智能温度信息读写器22组成所述智能温度传感标签21，包括温度传感采集模块211、无线传输节点212和RFID标签213三部分， 此模块安装于产品表面，温度传感采集模块211负责采集产品周围温度，将采集到的温度信息通过无线传输节点212传递到智能温度读写器的无线传输主控模块222，而RFID标签 213则用于存储产品出厂初始信息和经过智能温度读写器处理后的温度信息；所述智能温度信息读写器22，包括无线传输主控模块222、微处理器223、3G模块224、GPS模块225、 RFID读写器221和报警模块226，该智能温度信息读写器22安装在运输货车内壁；无线传输主控模块222用于接收来自无线传输节点212的温度信息；微处理器223负责将车辆位置信息和温度信息发送到上位实时监控平台30，同时这些信息经由微处理器223语义处理，通过逻辑处理分析温度是否超出警戒线以及温度与产品和地理位置之间的关系，同时信息进入规则引擎判断逻辑是否正确以保证语义标注的正确性，一旦温度超过警戒值，在控制报警模块2 报警的同时触发RFID读写器221将不正常的温度信息和与此对应的车辆位置信息以及时间信息写入RFID标签213，否则不激活RFID读写器221 ；所述报警模块 226是指一个简单的蜂鸣器，在温度超过警戒值时发出警报响声。所述温度采集终端10是基于RFID的手持识读终端。产品在出厂到销售的过程中会经过仓储过程，在仓库中员工可以通过此模块核查产品信息，当读取到RFID标签213中有不正常温度变动信息时，手持识读终端10可以读到产品EPC编码和与之对应的货架信息，方便员工处理在冷链过程中出错的产品。所述上位实时监控平台30主要用于接收冷链过程中的温度信息，由服务器数据库301和监控及报警界面302组成，所述服务器数据库301主要用于存储下层的温度监控
6模块20传递的温度信息，此信息通过TCP/IP协议接收；监控及报警界面302是监控人员通过调用服务器数据库301中存储的数据建立的用于直接查看实时温度信息的界面，通过编程处理将温度信息以曲线的形式显示出来，并在温度超过警戒线时向监控人员报警。在一种实施方式中，所述微处理器223，是智能温度信息读写器处理温度信息的核心部分，通过导入其中的本体和规则引擎进行处理，此模块包含两个主要功能，其一是控制 GPS和3G模块将车辆位置信息和实时温度信息发送到上层实时监控平台30 ；其二是将这些数据信息进行语义处理后，通过推理引擎模块，以规则加实例的方式，存放入产品存储模块中，即将温度与产品的其它信息关联起来，传输到上层的则为关联后的信息，而不是单独的分离的信息。在一种实施方式中，所述语义处理，是将传感模块传送来的数据通过基于本体的语义处理，即将产品温度、运输时间以及运输地点等信息逻辑化，以便于上层监控模块处理，而不需要在上层进行复杂的信息处理；所述推理引擎模块，是把语义化的数据信息转化为含有规则的实例存在，同时，该模块也能通过推理技术，处理新添入的数据信息，使新产生的规则与原有规则不至于发生逻辑冲突，从而保证数据的逻辑可靠性。图2描述是微处理器内部的语义处理结构图，微处理器通过智能监控模块的其他部分获得温度信息、产品信息、时间信息和地理信息，然后由导入微处理器中的本体进行语义处理，同时由规则引擎经过预先设定的规则进行判断，保证运输的温度实时报警等功能。图3描述的是温度信息经过语义处理的逻辑关系图和其对应的属性赋值，如图知道本系统建立的本体有四个主要类，其中产品信息类的属性包括产品出厂的初始信息如产品保质期、制造商、产品成分等所有产品相关信息。其中时间信息类和地理位置类是通过微处理器即时将传感器采集到的温度信息与时间和地理位置对应起来，从而可以得到实时温度曲线。而地理位置类还设置了起始、必经地和终点这三个属性，当这些值确定后通过对属性赋值即可通过规则引擎判断物流是否正常通过必须经过的地点。图4描述的是冷链物流的语义处理的流程图，第一步是分析冷链物流的要求，根据此要求建立本体模型，具体本体模型如图4所示；第二步是根据不同的产品的要求来进行赋值实例化，本体模型从数据库中调取监控所需信息并赋值，同时信息采集模块将实时采集到得信息赋给本体，形成本体实例；第三步是建立推理规则，根据推理规则通过推理引擎得到最终结果，这里将最终结果设为报警和正常两个状态。其中，语义处理过程与具体规则判断如下冷链物流需要监控的信息主要有三个， 温度、地理与时间。在监控过程中，必须判断产品温度是否在规定的范围内，物流过程中货车是否经过了预先规定的地点以及在监控时的时间是否是连续无间断的。为了将这些监控内容联系起来并添加相应的监控规则，本专利建立了包含温度信息、地理信息、时间信息和产品信息这四个子类的本体模型，如图3所示。其中，各个子类都定义了相应的属性。温度本体中，定义了属性温度上限与温度下限；地理信息本体中，定义了属性站点GPS，其中包括起始位置、终点和必经位置；时间本体中，定义了属性时间值；在产品本体中，定义了属性EPC编码、供应商、尺寸大小、质量等。当根据实际情况给属性赋值，即建立实例后，本系统就可根据定义在微处理器中的规则进行推理判断冷链物流的过程是否正常。属性赋值过程如下当传感器读取到温度信息、GPS位置信息、时间信息等，则通过微处理器，把得到的温度信息、GPS信息、时间信息
7等导入本体，进行实例化，从而形成相关本体实例，便于后续判断。具体的判断过程如下据产品的具体要求给本体模型中类的属性赋值，例如，假定产品要求运输过程中环境温度必须在tl和t2之间，则在温度属性中定义温度上限tl，温度下限为t2。如果温度在tl和t2之间，则表明环境温度正常；一旦温度超过界限，即当实时温度t > tl或t < t2时，本系统就会触发蜂鸣器进行报警。产品运输的起点和终点是确定的，途径的地点包括adl和ad2。如果未经过指定地点adl和ad2，则进行相应警告处理。 在信息处理的过程中，时间信息与货物信息则会通过RFID模块对EPC编码的读取，一起附随呈现出来。下面通过对A产品的温度判断的一个简单例子进行简单说明假定A产品要求物流过程中温度最高为t2 = 15°，最低为、=0°，产品A的物流必须经过3个地点，分别为 L、M、N三个地方，则规则判断的预订值为3，这些信息都存储在产品信息数据库中。首先，在本体模型已经建立的基础上是实例化过程，这一步从产品信息数据库中是调取温度的上限值和温度下限值，分别为15和0 ；第二步，添加具体规则，温度的判断规则很简单，当温度在 0和15之间时是正常状态，当超过此范围即报警；最后就是通过规则推理出最终结果，判断运输过程中温度是否正常。同理，判断必经地的过程与温度类似，每当A产品经过一个必经地，则微处理器开始计数，当到达终点时计数总和为3即物流正常，总和小于3则没有经过所有必经地，物流过程有问题，需要公司进行排查。本发明的构思在于提供以基于本体的使用RFID标签来追踪冷链过程中的温度是否处于正常状态的报警系统，系统集合了温度传感技术、RFID技术、3G技术、基于本体的语义处理的监控模块和无线通讯技术，具有较强的逻辑性，对包括食品在内的等对温度敏感的产品从生产、仓储、运输直到销售的全过程的温度变化信息进行实时化的监控管理，实现冷链过程追踪的整个温度生命周期的信息实时监控。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明基本技术方案的前提下，还可以做出若干改进和变更，这些改进和变更也应包含于本发明的保护范围内。
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权利要求
1.一种基于本体的食品冷链追踪方法，其特征在于，包含 采集产品周围温度，得到温度信息；将所述温度信息进行语义处理，一旦温度超过警戒值，在控制报警模块报警的同时将不正常的温度信息和与此对应的车辆位置信息以及时间信息写入RFID标签；并通过编程处理将温度信息以曲线的形式显示出来，在温度超过警戒线时向监控人员报警；所述语义处理，是将温度信息通过基于本体的语义处理，即将包含产品温度、运输时间以及运输地点在内的信息逻辑化。
2.根据权利要求1所述的基于本体的食品冷链追踪方法，其特征在于该方法还包含步骤将经过语义处理后的温度信息与产品的其它信息关联起来。
3.一种基于本体的食品冷链追踪系统，包含温度监控模块、温度采集终端和上位实时监控平台，温度采集终端和上位其特征在于，所述温度监控模块由一个基于RFID技术的智能温度传感标签和一个基于语义处理的智能温度信息读写器组成所述智能温度传感标签，包括温度传感采集模块、无线传输节点和RFID标签三部分， 此模块安装于产品表面，温度传感采集模块负责采集产品周围温度，将采集到得温度信息通过无线传输节点传递到智能温度读写器的无线传输主控模块，而RFID标签则用于存储产品出厂初始信息和经过智能温度读写器处理后的温度信息；所述智能温度信息读写器，包括无线传输主控模块、微处理器、3G模块、GPS模块、RFID 读写器和报警模块，该智能温度信息读写器安装在运输货车内壁； 无线传输主控模块用于接收来自无线传输节点的温度信息；微处理器负责将车辆位置信息和温度信息发送到上位实时监控平台，同时这些信息经由微处理器语义处理，一旦温度超过警戒值，在控制报警模块报警的同时触发RFID读写器将不正常的温度信息和与此对应的车辆位置信息以及时间信息写入RFID标签； 所述报警模块是指一个简单的蜂鸣器，在温度超过警戒值时发出警报响声； 所述温度采集终端是基于RFID的手持识读终端；所述上位实时监控平台由服务器数据库和监控及报警界面组成，所述服务器数据库主要用于存储下层的温度监控模块传递的温度信息，此信息通过TCP/IP协议接收；监控及报警界面是监控人员通过调用服务器数据库中存储的数据建立的用于直接查看实时温度信息的界面，通过编程处理将温度信息以曲线的形式显示出来，并在温度超过警戒线时向监控人员报警。
4.根据权利要求3所述的基于本体的食品冷链追踪系统，其特征在于所述微处理器， 是智能温度信息读写器处理温度信息的核心部分，通过导入其中的本体和规则引擎进行处理，此模块具有两个主要功能，其一是控制GPS和3G模块将车辆位置信息和实时温度信息发送到上层实时监控平台；其二是将这些数据信息进行语义处理后，通过推理引擎模块，以规则加实例的方式，存放入产品存储模块中，即将温度与产品的其它信息关联起来，传输到上层的则为关联后的信息，而不是单独的分离的信息。
5.根据权利要求3所述的基于本体的食品冷链追踪系统，其特征在于所述语义处理， 是将传感模块传送来的数据通过基于本体的语义处理，即将包含产品温度、运输时间以及运输地点在内的信息逻辑化，以便于上层监控模块处理，而不需要在上层进行复杂的信息处理；所述推理引擎模块，是把语义化的数据信息转化为含有规则的实例存在，同时，该模块也能通过推理技术，处理新添入的数据信息，使新产生的规则与原有规则不至于发生逻辑冲突，从而保证数据的逻辑可靠性。
全文摘要
本发明提供一种基于本体的食品冷链追踪方法和系统，所述方法包含采集产品周围温度，得到温度信息；将所述温度信息进行语义处理，一旦温度超过警戒值，在控制报警模块报警的同时将不正常的温度信息和与此对应的车辆位置信息以及时间信息写入RFID标签；并通过编程处理将温度信息以曲线的形式显示出来，在温度超过警戒线时向监控人员报警；所述语义处理，是将温度信息通过基于本体的语义处理，即将包含产品温度、运输时间以及运输地点在内的信息逻辑化。本发明能实现冷链过程追踪的整个温度生命周期的实时、准备监控。
文档编号G06K17/00GK102402701SQ201110201189
公开日2012年4月4日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日
发明者丘文桂, 姜辉, 易建军, 林宇, 程应, 邢福能, 铙逸云 申请人:华东理工大学, 宝德科技集团股份有限公司