专利名称：网络型冷链物流货厢监控设备及监控方法
技术领域：
本发明涉及网络监控技术领域，特别涉及一种网络型冷链物流货厢监控设备及监控方法。
背景技术：
中国因丢弃腐烂食品而造成的浪费每年达到700亿元人民币，占食品生产总值的 20%之多。一些食品在运输过程当中因无法长期保鲜而被丢弃。专家称这种浪费现象主要是由于缺少“冷链运输”体系而造成的。鲜活易腐货物运输中，除了少数部分确因途中照料或车辆不适造成死亡外，其中大多数都是因为发生腐烂所致。冷链运输过程必须依靠冷冻或冷藏等专用车辆进行，冷冻或冷藏专用车辆必须额外在车上设置冷冻或冷藏与保温设备，而且在运输过程中要特别注意必须是连续的冷藏， 因为微生物活动和呼吸作用都随着温度的升高而加强，如果运输中各环节不能保证连续冷藏的条件，那么货物就有可能在这个环节中开始腐烂变质。而受人为因素、车载电气设备故障等原因，“冷链多温”现象在冷链运输中频繁出现，严重影响了冷链物流中的货物保鲜度和品质。而且冷链运输的装卸车过程也必须严格控制时间和装卸环境温湿度。所以，从这一个角度来讲，要想提高当前冷链运输的货物质量，必须对冷链运输全过程加入第三方设备监控，从而提高冷链运输的监控和监管。当前专门针对冷链运输的第三方监控设备还相对较少。目前装车运行的监控设备多仅是运输车行驶路径和位置的监控。部分对冷链运输车货厢的温度湿度监控也仅是单点采集温湿度信息，不能准确反映车厢内整体环境。
发明内容
(一)要解决的技术问题针对上述缺点，本发明为了解决现有技术中不能准确对冷链物流货厢进行监视的问题，提供了一种网络型冷链物流货厢监控设备及监控方法。基于无线自组网技术和移动 3G通信技术，对冷链运输中的车厢环境及装卸车过程进行全程监控，增强了监控的有效性和实用性。( 二 )技术方案为了解决上述技术问题，本发明具体采用如下方案进行一种网络型冷链物流货厢监控设备，所述监控设备包括车载控制终端、以及与所述车载控制终端通过短距离无线链路进行交互的空气温湿度采集器、货厢视频采集器和货厢门状态采集器；其中，所述车载监控终端及各采集器中均包括一个自组网的无线收发单元，各采集器中的无线收发单元与所述车载监控终端中的第一无线收发单元自组网并通过建立的所述短距离无线链路将各采集器采集的信息发送给所述车载监控终端。优选地，所述车载监控终端还包括控制单元、以及受所述控制单元控制的全球定位单元、广域网无线通信单元和电源变换单元；其中，所述第一无线收发单元、全球定位单元和广域网无线通信单元通过串口与所述控制单元连接，所述电源变换单元在所述控制单元的控制下进行电源转换并为所述第一无线收发单元、全球定位单元和广域网无线通信单元提供电源。优选地，所述空气温湿度采集器具体包括空气温湿度传感单元、第二无线收发单元、第一微控制器和第一电池管理单元。优选地，所述货厢视频采集器具体包括第三无线收发单元、第二微控制器、第二电池管理单元、视频摄像机和基于移动3G网络的数据传输单元。优选地，所述货厢门状态采集器具体包括第四无线收发单元、第三微控制器、第三电池管理单元和2个超声测距单元；所述2个超声测距单元安装在货厢内距离厢门一定距离的货厢顶部。更进一步地，本发明还同时提供一种网络型冷链物流货厢监控方法，所述方法包括步骤在货厢内部分布安装多个采集器，所述多个采集器形成内在联动关系，实现对货厢空气温湿度变化、货厢门开启-关闭状态及装卸货物过程的监控；各采集器与车载控制终端之间利用短距离自组网无线通信方式进行组网和数据交互；车载控制终端通过全球定位单元读取车辆的位置信息，并将其与采集器采集的数据一起打包后发送到物流监控中心。优选地，工作时，各采集器根据需要接通电源，在完成自身启动初始化并与车载控制终端完成自组网后，采集相应的数据并向车载控制终端发送；随后可以根据需要切断电源进入休眠状态以节省电池电力；在经过一定的采样或检测周期后再次被唤醒进行再次的数据采集和发送。优选地，空气温湿度采集器的具体工作方式为 在完成自身启动初始化并与车载控制终端完成组网后，空气温湿度采集器采集环境温度和空气相对湿度数值并向车载控制终端发送，同时将所述数值存入第一微控制器的暂存器，而后第一微控制器和空气温湿度传感单元进入休眠状态，第二无线收发单元电源被切断；经过一个采样周期后，第一微控制器被唤醒，空气温湿度传感单元电源接通再次采集环境温度和空气相对湿度数值，并与上次数据比较；如果数值差小于某一个设定阈值， 则第一微控制器再次进入休眠；如果大于某一个设定阈值，则接通第二无线收发单元电源， 向车载控制终端发送再次采集的数值，并将最新数值存入暂存器；在确认车载控制终端收到数值后，再次切断第二无线收发单元电源，并控制第一微控制器和空气温湿度传感单元进入休眠状态。优选地，车载控制终端与货厢门状态采集器和货厢视频采集器的交互为当车载控制终端检测到车辆速度为零时，车载控制终端控制货厢视频采集器接通基于移动3G网络的数据传输单元电源，并向货厢门状态采集器发送控制指令，提高货厢门状态采集器的检测频率；当货厢门状态采集器检测到货厢门处于开启状态时，货厢门状态采集器向车载控制终端发送提示信息；当车载控制终端收到货厢门状态采集器检测到的货厢门由关闭变为开启的提示信息后，控制货厢视频采集器接通视频摄像机电源；当车载控制终端检测到车辆速度大于10km/h，并且货厢门状态采集器检测到货厢门由开启变为关闭时，发送控制指令关闭货厢视频采集器的基于移动3G网络的数据传输单元电源和视频摄像机电源，并降低货厢门状态采集器对门状态的检测频率。(三)有益效果本发明利用短距离自组网无线通信技术，使得采集器可根据监测需求灵活启动， 并且可以根据监测需要灵活移动位置或增加/减少数量，并且可对冷链运输中的车厢环境及装卸车过程进行全程监控，增强了监控的有效性和实用性。
图1为本发明公开的网络型冷链物流货厢监控设备的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提出了一种网络型冷链物流货厢监控设备，下面结合附图对本发明的实施例做如下说明如图1所示，本发明中的网络型冷链物流货厢监控设备主要由车载控制终端和多个采集器组成，车载控制终端通过车辆电瓶取电，各采集器则由充电电池供电，各采集器与车载控制终端之间利用短距离自组网无线通信方式进行组网和数据交互。各采集器分布安装在货厢内部，并形成内在联动关系，实现对货厢空气温湿度变化、货厢门开启-关闭状态及装卸货物过程的监控；车载控制终端通过全球定位单元读取车辆的位置信息，并将其与采集器采集的数据一起打包后发送到物流监控中心。其中，车载控制终端由全球定位单元、广域网无线通信单元、第一无线收发单元、 控制单元、电源变换单元组成。全球定位单元中主要集成了 GPS模块，GPS模块优选采用SkylabGBlO，其基本参数为操作频率Ll (1575. 42MHz)，C/A码的接收信号12波道，灵敏度_152dBm，工作电压直流 3. 3-5V，NMEA-0183/UBP的通讯协议。全球定位单元与控制单元的微处理器间采用串口方式连接。广域网无线通信单元主要集成了 GPRS模块，GPRS模块优选采用BENQ M23，具有 900/1800/1900MHZ三频段工作方式，2W的发射功率，工作电压3. 3V-4. 2V。广域网无线通信单元与控制单元的微处理器间也采用串口方式连接。第一无线收发单元主要集成了 CC1000芯片，该芯片工作在433MHz频带，最大数据传输速率为76. 81ibps，采用外部无源14. 7456MHz晶振驱动。CC1000通过PCLK、PDATA、PALE 三线串行接口与控制单元的微处理器的PD4、PD6、PD7管脚连接，实现对CC1000内部36个8位配置寄存器的读写，从而完成对CC1000芯片的初始化配置；通过SPI MIS0、SPI SCK与微处理器的PB2/PB3、PB1连接实现CC1000与微处理器的数据交换；CC1000的RSSI与微处理器的61管脚连接，用来传送空间信号强度；CHP_0UT与微处理器的45脚连接，用于实现微处理器对PLL LOCK信号的监测。控制单元为微处理器，作为控制和管理的核心，优选采用主控制器ATmegal28L实现。该优选方式的具体实现方式如下ATmegal28L的23J4管脚连接7. 3728MHz无源晶振， 18、19管脚连接32KHz的无源晶振；4654管脚配合，并借助稳压芯片LM4041-1. 2实现电池电压的测量；27、观、30、48脚与FLASH存储芯片AT45DB041连接，用作扩展存储器，存储节点设备的配置参数或运行过程中的传感器接口单元传输的数据；49、50、51分别连接3个不同色的LED指示灯，用来实现对节点设备工作状态的直观显示红色LED闪烁表示车载中继器GPS信号有效，绿色LED闪烁表示车载中继器GPRS链路正常，黄色LED闪烁车载中继器与采集器正在进行数据交互。微处理器的47管脚还与序列号生成芯片DS2401P相连，从而方便地实现了节点设备的标识号ID分配力4、55、56、57、20通过上拉电阻与ΙΟ-pin插头相连，用作外部JTAG(Joint Test Action Group)接口，用于节点设备内部编程、程序下载等， 实现对主控制器ATmegal^L内部FLASH存储器、电可擦写可编程只读存储器EEPR0M、熔丝位和加密位的编程。电源变换单元优选地主要由开关电压调节器LM2596芯片和2片稳压器MCP1727 组成；LM2596实现12V电压到5V的转换；第一片MCP1727芯片实现5V到3. OV转换；第二片 MCP1727芯片实现5V到4. 2V转换，并且MCP1727的使能端与微处理器连接，以便在M23GPRS 模块、GPS模块或CC1000通信单元异常时，实现断电重新启动。5V电源主要为GPS模块提供电源，4. 2V电源主要为GPRS模块提供电源，3V主要为微控制器和CC1000单元电路等提 {共 ^！^ ο多个采集器具体为空气温湿度采集器、货厢门状态采集器、货厢视频采集器等。其中空气温湿度采集器包括空气温度传感单元、第一微控制器、第二无线收发单元及第一电池管理单元。空气温湿度传感单元优选采用SHTll单芯片传感器，是含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，供电电压为2. 4-5. 5V，空气温湿度传感单元与第一微处理器通过普通三线连接，以类1 方式进行通信，此外，空气温湿度传感单元可以为内置传感器。货厢视频采集器包括视频摄像机、基于3G的无线视频传输单元、第二微控制器、 第三无线收发单元及第二电池管理单元。其中视频摄像机和基于3G的无线视频传输单元采用深圳海芯威视科技有限公司的HX7005GW WCDMA型网络摄像机；网络摄像机电源可以通过第二微控制器进行开关控制。货厢门状态采集器包括2个超声波测距单元、第三微控制器、第四无线收发单元及第三电池管理单元。其中超声波测距单元选用北京龙凡汇众机器人科技有限公司的 URM04 V2. 0超声波测距模块设计完成，模块通过RS232接口与微处理器连接，直接输出距离数字量。最小测量距离4cm，最大测量距离500cm。在安装时，将2个测距模块分别安装在货厢内部距离厢门距离大于4cm远的货厢顶部。第一至第三电池管理单元优选为锂电池管理单元，所述锂电池管理单元优选采用 CN3052充电管理芯片、CR6002锂电池保护芯片以及PT1301升压芯片、AMSl 117电压转换芯片。本发明网络型冷链物流货厢监控设备在工作时，各采集器根据需要接通电源，在完成自身启动初始化并与车载控制终端完成自组网后，采集相应的数据并向车载控制终端发送；随后可以根据需要切断电源进入休眠状态以节省电池电力；在经过一定的采样或检测周期后再次被唤醒进行再次的数据采集和发送。其中，采样或检测频率可根据具体情况和需求而设置并调整。具体地，所述空气温湿度采集器的工作方式为在完成自身启动初始化并与车载控制终端完成组网后，采集环境温度和空气相对湿度数值并向车载控制终端发送，同时将所述数值存入第一微控制器的暂存器，而后第一微控制器和空气温湿度传感单元进入休眠状态，第二无线收发单元电源被切断；经过一个采样周期后，第一微控制器被唤醒，空气温湿度传感单元电源接通再次采集环境温度和空气相对湿度数值，并与上次数据比较；如果数值差小于某一个设定阈值， 则第一微控制器再次进入休眠；如果大于某一个设定阈值，则接通第二无线收发单元电源， 向车载控制终端发送再次采集的数值，并将最新数值存入暂存器；在确认车载控制终端收到数值后，再次切断第二无线收发单元电源，并控制第一微控制器和空气温湿度传感单元进入休眠状态。而所述车载控制终端与所述货厢门状态采集器和所述货厢视频采集器的交互为当车载控制终端检测到车辆速度为零时，车载控制终端控制货厢视频采集器接通基于移动3G网络的数据传输单元电源，并向货厢门状态采集器发送控制指令，提高货厢门状态采集器的检测频率；当货厢门状态采集器检测到货厢门处于开启状态时，货厢门状态采集器向车载控制终端发送提示信息；当车载控制终端收到货厢门状态采集器检测到的货厢门由关闭变为开启的提示信息后，控制货厢视频采集器接通视频摄像机电源；当车载控制终端检测到车辆速度大于10km/h，并且货厢门状态采集器检测到货厢门由开启变为关闭时，发送控制指令关闭货厢视频采集器的基于移动3G网络的数据传输单元电源和视频摄像机电源，并降低货厢门状态采集器对门状态的检测频率。通过上述方式，本发明利用短距离自组网无线通信技术，使得采集器可根据监测需求灵活启动，并且可以根据监测需要灵活移动位置或增加/减少数量，并且可对冷链运输中的车厢环境及装卸车过程进行全程监控，增强了监控的有效性和实用性。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的实际保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种网络型冷链物流货厢监控设备，其特征在于，所述监控设备包括车载控制终端(1)、以及与所述车载控制终端(1)通过短距离无线链路进行交互的空气温湿度采集器 O)、货厢视频采集器⑶和货厢门状态采集器⑷；其中，所述车载监控终端(1)及各采集器中均包括一个自组网的无线收发单元，各采集器中的无线收发单元与所述车载监控终端(1)中的第一无线收发单元自组网并通过建立的所述短距离无线链路将各采集器采集的信息发送给所述车载监控终端(1)。
2.根据权利要求1所述的监控设备，其特征在于，所述车载监控终端(1)还包括控制单元、以及受所述控制单元控制的全球定位单元、广域网无线通信单元和电源变换单元；其中，所述第一无线收发单元、全球定位单元和广域网无线通信单元通过串口与所述控制单元连接，所述电源变换单元在所述控制单元的控制下进行电源转换并为所述第一无线收发单元、全球定位单元和广域网无线通信单元提供电源。
3.根据权利要求1所述的监控设备，其特征在于，所述空气温湿度采集器(2)具体包括空气温湿度传感单元、第二无线收发单元、第一微控制器和第一电池管理单元。
4.根据权利要求1所述的监控设备，其特征在于，所述货厢视频采集器C3)具体包括 第三无线收发单元、第二微控制器、第二电池管理单元、视频摄像机和基于移动3G网络的数据传输单元。
5.根据权利要求1所述的监控设备，其特征在于，所述货厢门状态采集器(4)具体包括第四无线收发单元、第三微控制器、第三电池管理单元和2个超声测距单元；所述2个超声测距单元安装在货厢内距离厢门一定距离的货厢顶部。
6.一种网络型冷链物流货厢监控方法，其特征在于，所述方法包括步骤在货厢内部分布安装多个采集器，所述多个采集器形成内在联动关系，实现对货厢空气温湿度变化、货厢门开启-关闭状态及装卸货物过程的监控；各采集器与车载控制终端之间利用短距离自组网无线通信方式进行组网和数据交互；车载控制终端通过全球定位单元读取车辆的位置信息，并将其与采集器采集的数据一起打包后发送到物流监控中心。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，工作时，各采集器根据需要接通电源，在完成自身启动初始化并与车载控制终端完成自组网后，采集相应的数据并向车载控制终端发送；随后可以根据需要切断电源进入休眠状态以节省电池电力；在经过一定的采样或检测周期后再次被唤醒进行再次的数据采集和发送。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，空气温湿度采集器的具体工作方式为在完成自身启动初始化并与车载控制终端完成组网后，空气温湿度采集器采集环境温度和空气相对湿度数值并向车载控制终端发送，同时将所述数值存入第一微控制器的暂存器，而后第一微控制器和空气温湿度传感单元进入休眠状态，第二无线收发单元电源被切断；经过一个采样周期后，第一微控制器被唤醒，空气温湿度传感单元电源接通再次采集环境温度和空气相对湿度数值，并与上次数据比较；如果数值差小于某一个设定阈值，则第一微控制器再次进入休眠；如果大于某一个设定阈值，则接通第二无线收发单元电源，向车载控制终端发送再次采集的数值，并将最新数值存入暂存器；在确认车载控制终端收到数值后，再次切断第二无线收发单元电源，并控制第一微控制器和空气温湿度传感单元进入休眠状态。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，车载控制终端与货厢门状态采集器和货厢视频采集器的交互为当车载控制终端检测到车辆速度为零时，车载控制终端控制货厢视频采集器接通基于移动3G网络的数据传输单元电源，并向货厢门状态采集器发送控制指令，提高货厢门状态采集器的检测频率；当货厢门状态采集器检测到货厢门处于开启状态时，货厢门状态采集器向车载控制终端发送提示信息；当车载控制终端收到货厢门状态采集器检测到的货厢门由关闭变为开启的提示信息后，控制货厢视频采集器接通视频摄像机电源；当车载控制终端检测到车辆速度大于10km/h，并且货厢门状态采集器检测到货厢门由开启变为关闭时，发送控制指令关闭货厢视频采集器的基于移动3G网络的数据传输单元电源和视频摄像机电源，并降低货厢门状态采集器对门状态的检测频率。全文摘要
本发明涉及网络监控技术领域，提供了一种网络型冷链物流货厢监控设备及监控方法。本发明利用短距离自组网无线通信技术，使得采集器可根据监测需求灵活启动，并且可以根据监测需要灵活移动位置或增加/减少数量，并且可对冷链运输中的车厢环境及装卸车过程进行全程监控，增强了监控的有效性和实用性。
文档编号H04W84/18GK102393682SQ20111020936
公开日2012年3月28日 申请日期2011年7月25日 优先权日2011年7月25日
发明者张弛, 张瑞瑞, 徐刚, 陈天恩, 陈立平 申请人:北京农业智能装备技术研究中心