一种冷链温度监测系统及控制方法与流程

本发明涉及测控技术领域，具体涉及一种冷链温度监测系统及控制方法。

背景技术：

冷链物流是以冷冻工艺学为基础，以人工制冷技术为手段，以生产流通为衔接，为保证产品质量安全，减少因腐败变质引起的损耗，将易腐生鲜农产品在生产、贮藏、运输、销售以至消费前的各环节始终处于低温环境下的一项系统工程。温度是冷链的核心，合理控制温度是冷链发挥效率的关键。随着传感器技术的发展，对于冷链温度的控制，已逐步从以操作者经验为主到以温度监测为基础的转变。

利用无线射频识别(radiofrequencyidentification,rfid)技术进行监测已成为温度监测的有效方法，但需要专用的读写设备，成本较高且不适合终端用户使用，同时监测数据存在丢点、波动的问题，无法使终端用户直观、准确的获取冷链运输中货物的温度情况，降低用户使用体验。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明所公开的实施例的目的之一在于提供一种冷链温度监测系统及控制方法，以解决现有技术中，冷链温度监测成本较高且不适合终端用户使用；监测数据丢点、波动使用户无法直观、准确的获取冷链运输中货物的温度情况的问题。

为解决上述技术问题，一方面，本发明所公开的实施例采用如下技术方案：

一种冷链温度监测系统的控制方法，用于监测冷链运输过程中待测物的温度，监测系统包括监测端，以及用于与所述监测端通讯连接的客户端，所述控制方法包括以下步骤：

每间隔预定时长，所述监测端对所述待测物的表面温度信息进行采集，并对采集到的所述表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行存储；

当所述监测端与所述客户端建立通讯连接时，所述监测端将存储的所述表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息传输给所述客户端；

所述控制方法还包括：

所述客户端对从所述监测端获取的所述表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行处理，计算获得时间-温度对应关系图，并对所述时间-温度对应关系图进行显示。

可选地，所述客户端对从所述监测端获取的所述表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行处理的方法包括：

采用高斯过程建模算法对所述表面温度信息进行计算，所述计算包括对缺失温度数据补齐的补齐计算和对偏离温度数据剔除的剔除计算。

可选地，对缺失温度数据补齐的补齐计算采用以下方法：

对于数据集d:(x,y),令f(xⁱ)＝yi，从而得到向量f＝[f(x1),f(x2),…,f(xn)],将所需要预测的温度值xi的集合定义为x*，对应的温度补齐值为f*,根据贝叶斯公式有：

高斯回归首先要所计算温度数据集中样本之间的联合概率分布，f～n(μ,k),μ为f(x1),f(x2),…,f(xn)的均值所构成的向量，k为协方差矩阵，再根据需要预测的f*的先验概率分布f*～n(μ*,k*)与f～n(μ,k)，来计算出f*的后验概率分布，从而得到温度补齐值。

可选地，对偏离温度数据剔除的剔除计算采用以下方法：

通过将单步预测的均值μ*及方差σ*²形成的判断阈值与所述表面温度信息比较，若所述表面温度信息超出所述判断阈值，则认为该所述表面温度信息为偏离值，否则为正常值，即

其中，p是系数，p是所述表面温度信息的标准差的w倍数，w为大于1的自然数。

可选地，获得时间-温度对应关系的方法包括：

建立横坐标为采集时间，纵坐标为表面温度的二维平面坐标系，并在所述二维平面坐标系上绘制所述表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息数据点，将所述数据点连接成数据曲线，形成时间-温度对应关系图。

另一方面，本发明所公开的实施例采用如下技术方案：

一种冷链温度监测系统，用于监测冷链运输过程中待测物的温度，所述监测系统包括：

监测端，用于每间隔预定时长采集所述待测物的表面温度信息，并对采集到的所述表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行存储和传输；

客户端，用于对从所述监测端获取的所述表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行处理，获得时间-温度对应关系图，并对所述时间-温度对应关系图进行显示。

可选地，所述监测端包括：

第一控制单元，用于每间隔预定时长发出采集控制信号；

温度采集单元，与所述第一控制单元相连，用于在所述第一控制单元发出的所述采集控制信号的控制下，对所述待测物的表面温度信息进行采集；

数据存储单元，分别与所述第一控制单元和所述温度采集单元相连，用于在所述第一控制单元的控制下对所述温度采集单元传输的所述表面温度信息，以及所述第一控制单元传输的与所述表面温度信息对应的采集时间信息进行存储；

第一通讯单元，与所述第一控制单元相连，用于在所述第一控制单元的控制下，与所述客户端形成通讯连接；

所述第一控制单元还用于判断所述第一通讯单元是否与所述客户端形成通讯连接，并在所述第一通讯单元与所述客户端形成通讯连接时，控制所述第一通讯单元将所述表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息传输给所述客户端。

可选地，所述客户端包括：

第二通讯单元，用于与所述第一通讯单元进行通讯连接，接收所述第一通讯单元传输的所述表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息；

第二控制单元，与所述第二通讯单元相连，用于对所述第二通讯单元接收的所述表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行处理，计算获得时间-温度对应关系图；

显示单元，与所述第二控制单元相连，用于对所述第二控制单元计算获得的时间-温度对应关系图进行显示。

可选地，所述第二控制单元包括：

第一计算单元，与所述第二通讯单元相连，接收所述第二通讯单元传输的所述表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息，并对其进行对缺失温度数据补齐的补齐计算；

第二计算单元，与所述第一计算单元相连，用于根据所述第一计算单元的计算结果对所述表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行对偏离温度数据剔除的剔除计算。

可选地，所述第一通讯单元与所述第二通讯单元通过nfc技术进行通讯连接。

本发明的有益效果是：本发明所公开的实施例提供了一种冷链温度监测系统及控制方法，通过设置监测端和客户端，能够对冷链运输货物的温度信息进行采集和处理，并直接传输给终端用户，直观的显示温度的变化情况，成本低廉，监测结果准确，解决了现有技术中监测系统成本较高，不适于终端用户使用，且结果不准确、不直观等影响用户使用体验的问题，安全可靠，建议大规模推广使用。

附图说明

图1示出本申请的一个具体实施方式提供的冷链温度监测系统的控制方法的流程图；

图2示出本申请的一个具体实施方式提供的冷链温度监测系统的结构示意图；

图3示出本申请的一个具体实施方式提供的冷链运输过程的流程图；

图4示出图3中冷链运输流程的时间-温度对应关系图。

具体实施方式

下面通过一个具体的实施方式对本申请中的冷链温度监测系统及其控制方法的技术方案进行详细具体说明。

图1示出了冷链温度监测系统的控制方法的一种实施例，用于监测冷链运输过程中待测物的温度。

监测系统包括标签形式贴于待测物表面的监测端，以及用于与监测端通讯连接的客户端。当然，可以理解的是，还可以是监测端的温度采集单元设置在待测物上，以检测待测物的温度，将标签贴在用户能够方便接近的位置，以方便用户使用客户端通过与标签进行信息传输，获取待测物的温度。

控制方法包括以下步骤：

每间隔预定时长，监测端对待测物的表面温度信息进行采集，并对采集到的表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行存储。

可选地，预定时长为1分钟。预定时长越短，对待测物的温度监测频率越高，可以获得待测物更为详细的温度变化情况，适用于对温度变化敏感或对温度有较严格要求的物品，例如，活体微生物、活体疫苗等。

可选地，预定时长为1个小时。预定时长越长，对待测物的温度监测频率越低，可以降低温度信息的存储量，节约存储空间，适用于对温度变化不敏感，温度变化影响较小，冷链运输时间较长的物品，例如，苹果。

当监测端与客户端建立通讯连接时，监测端将存储的表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息传输给客户端。

可选地，客户端与监测端建立通讯连接前，还需要进行通讯验证，在通过验证后，客户端与监测端之间建立通讯连接；如果验证失败，则监测端与客户端不建立通讯连接，以提高通讯连接的安全性，防止未授权人员查看监测端内的数据。

进一步地，可选地，不同的客户端拥有不同的功能权限，当客户端与监测端建立通讯连接后，低功能权限的客户端仅可以查看冷链运输过程中货物的温度信息；高功能权限的客户端，不仅可以查看冷链运输过程中货物的温度信息，还可以根据需要，对监测端的监测参数进行修改，比如：预定时长从1分钟修改为5分钟。以根据不同的运输物品，配置更好的温度监测方案。

控制方法还包括：

客户端对从监测端获取的表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行处理，计算获得时间-温度对应关系图，并对时间-温度对应关系图进行显示，终端用户可根据时间-温度对应关系图了解货物的温度随时间变化情况。

可选地，显示时间-温度对应关系图的方法包括：

建立横坐标为采集时间，纵坐标为表面温度的二维平面坐标系，并在二维平面坐标系上绘制表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息数据点，其中横坐标为采集时间信息，纵坐标为表面温度信息，将数据点连接成数据曲线，形成时间-温度对应关系图。

可选地，客户端对从监测端获取的表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行处理的方法包括：

采用高斯过程建模算法对表面温度信息进行计算，计算包括对缺失温度数据补齐的补齐计算和对偏离温度数据剔除的剔除计算。由于冷链运输环境低温潮湿，监测端工作环境复杂，采集到的温度信息可能会出现缺点数据或大幅度偏离正常数据点的数据，影响数据的准确性，采用高斯过程建模算法对表面温度信息进行补齐计算和剔除计算后，会提高数据数据准确性和整体的稳定性，保证了数据质量。

可选地，对缺失温度数据补齐的补齐计算采用以下方法：

对于数据集d:(x,y),令f(xⁱ)＝yi，从而得到向量f＝[f(x1),f(x2),…,f(xn)],将所需要预测的温度值xi的集合定义为x*，对应的温度补齐值为f*,根据贝叶斯公式有：

高斯回归首先要所计算温度数据集中样本之间的联合概率分布，f～n(μ,k),μ为f(x1),f(x2),…,f(xn)的均值所构成的向量，k为协方差矩阵，再根据需要预测的f*的先验概率分布f*～n(μ*,k*)与f～n(μ,k)，来计算出f*的后验概率分布，从而得到温度补齐值。

可选地，对偏离温度数据剔除的剔除计算采用以下方法：

通过将单步预测的均值μ*及方差σ*²形成的判断阈值与表面温度信息比较，若表面温度信息超出判断阈值，则认为该表面温度信息为偏离值，否则为正常值，即

其中，p是系数，p是表面温度信息的标准差的w倍数，w为大于1的自然数。

图2示出了冷链温度监测系统的一种实施例，用于监测冷链运输过程中待测物的温度。

冷链温度监测系统包括：

监测端，以标签形式贴于待测物表面，用于每间隔预定时长采集待测物的表面温度信息，并对采集到的表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行存储和传输；监测端直接与待测物接触并进行温度测量，可以得到待测物更准确和真实的温度信息，可以实现待测物更加优良的温度监控效果。

可选地，监测端，设置于靠近所述待测物附近，用于每间隔预定时长采集环境温度信息作为待测物的表面温度信息，并对采集到的表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行存储和传输；监测端不与待测物直接接触，可以使监测端处于更加稳定的工作环境，采集的信息可信度更高，对环境温度的变化也更加灵敏，更利于冷链温度的控制和调整。

客户端，用于对从监测端获取的表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行处理，获得时间-温度对应关系图，并对时间-温度对应关系图进行显示。客户端具有运算能力和显示能力，并能够和客户端进行无线通讯，可选地，客户端包括智能手机，方便终端用户可以便捷的获取监测端的数据，进而得到冷链运输过程中货物的温度变化情况。

进一步地，监测端包括：

第一控制单元，用于每间隔预定时长发出采集控制信号；

温度采集单元，与第一控制单元相连，用于在第一控制单元发出的采集控制信号的控制下，对待测物的表面温度信息进行采集；可选地，温度采集单元包括温度传感器。

可选地，第一控制单元包括数采控制电路，能够控制温度采集单元进行表面温度信息的采集，控制温度采集单元触发采集的频率和每次采集的时长。在冷链运输过程中，运输仓并不是完全隔热和封闭的，所以运输仓内的温度会随着与外界的热交换过程和制冷过程不断的升温和降温，形成一个变温过程，在温度采集单元进行表面温度信息采集时，若恰好处在变温过程，则会造成测量的温度波动，出现误差；数采控制电路可以根据温度采集单元采集的表面温度信息，判断运输仓内是否处于变温过程，若不处于变温过程，则正常采集，若处于变温过程，则增加采集时间，进行平均化处理，减小温度波动带来的误差，提高测量准确性。

数据存储单元，分别与第一控制单元和温度采集单元相连，用于在第一控制单元的控制下对温度采集单元传输的表面温度信息，以及第一控制单元传输的与表面温度信息对应的采集时间信息进行存储。

可选地，数据存储单元内还存有其他系统信息，包括系统id和身份识别信息，用于对系统进行管理和身份识别。

第一通讯单元，与第一控制单元相连，用于在第一控制单元的控制下，与客户端形成通讯连接，进行数据传输。

可选地，第一通讯单元与客户端进行数据连接前，第一控制单元通过数据存储单元内的身份识别信息与客户端内身份识别信息进行配对验证，若配对验证成功，则形成通讯连接，若配对验证失败，则不进行通讯连接。

第一控制单元还用于判断第一通讯单元是否与客户端形成通讯连接，并在第一通讯单元与客户端形成通讯连接时，控制第一通讯单元将表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息传输给客户端。

进一步地，客户端包括：

第二通讯单元，用于与第一通讯单元进行通讯连接，在与第一通讯单元建立通讯连接后，接收第一通讯单元传输的表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息；

第二控制单元，与第二通讯单元相连，用于对第二通讯单元接收的表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行处理，计算获得时间-温度对应关系图；

进一步地，可选地，第二控制单元包括：

第一计算单元，与第二通讯单元相连，接收第二通讯单元传输的表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息，并对其进行对缺失温度数据补齐的补齐计算，提高数据的密度，增加数据可信性

第二计算单元，与第一计算单元相连，用于根据第一计算单元的计算结果对表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行对偏离温度数据剔除的剔除计算，增加数据精确度，提升系统整体温度监测效果。

显示单元，与第二控制单元相连，用于对第二控制单元计算获得的时间-温度对应关系图进行显示。

可选地，客户端还包括客户端存储器，客户端存储器与第二通讯单元和第二控制单元相连，用于对第二通讯单元接收的表面温度信息和与该表面温度信息对应的采集时间信息进行保存，便于用户再次查看和调用。

可选地，第一通讯单元与第二通讯单元通过nfc技术进行通讯连接，通讯质量好，功耗低，用户可以直接通过手机实现客户端与监测端的连接。

可选地，第一通讯单元与第二通讯单元通过蓝牙技术进行通讯连接，通讯质量好，用户可以直接通过手机实现客户端与监测端的连接，可以在一定的距离外实现通讯连接，更加方便快捷。

如图3所示，下面以牛肉的冷链运输过程温度监测和手机终端的反演过程为例，对本申请中的技术方案进行进一步说明。首先，将监测端，也即nfc标签固定于牛肉的外包装上，将牛肉装载到冷链物流车上，并激活nfc标签，根据牛肉冷链特点，将车厢温度设置为-4-4℃。nfc标签于2：00开始，按照每5分钟的间隔记录牛肉运输过程的温度，4：00到达目的地，牛肉卸货。消费者使用带用nfc功能的智能手机扫描nfc标签，温度数据被处理，并将时间-温度对应关系图显示在消费者手机上，时间-温度对应关系图如图4所示，从而方便消费者能够全面具体的了解牛肉在冷链运输过程中的温度变化，消费者更加放心。

本发明的有益效果是：本发明所公开的实施例提供了一种冷链温度监测系统及控制方法，通过设置监测端和客户端，能够对冷链运输货物的温度信息进行采集和处理，并直接传输给终端用户，直观的显示温度的变化情况，成本低廉，监测结果准确，解决了现有技术中监测系统成本较高，不适于终端用户使用，且结果不准确、不直观等影响用户使用体验的问题，安全可靠，建议大规模推广使用。