專利名稱：基于gprs的多溫區(qū)冷藏車實時監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于溫度監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于食品冷藏運輸過程的實時溫度監(jiān)測 裝置。
背景技術(shù)：
實現(xiàn)冷鏈系統(tǒng)中車載和陸用溫度實時監(jiān)測、控制和記錄設(shè)備的研發(fā)，實現(xiàn)在駕駛室內(nèi) 對車廂內(nèi)溫度進行顯示、調(diào)控和記錄，實現(xiàn)控制中心對不同車輛不同溫區(qū)溫度的適時監(jiān)測 與控制，是目前冷鏈控制中的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于食品運輸過程中的實時溫度監(jiān)測裝置，解決冷鏈控制 中的運輸過程的實時監(jiān)測和控制難題。
本發(fā)明提供的用于食品運輸過程中的實時溫度監(jiān)測裝置，是基于GPRS的冷藏車多溫 區(qū)實時監(jiān)測裝置，包括設(shè)于冷藏車各個溫區(qū)的現(xiàn)場測量控制點和設(shè)于駕駛室中的嵌入式控 制平臺，以及兩者之間的通信網(wǎng)絡(luò)，見圖1和圖2所示。其中，
冷藏車分為常溫區(qū)、冷藏區(qū)和冷凍區(qū)三個區(qū)域，設(shè)于各個溫區(qū)的現(xiàn)場測量控制點，包 括溫度傳感器、環(huán)境溫度控制設(shè)備、微控制器以及與溫度傳感器和各設(shè)備之間的電信號連 接線，微控制器接收溫度傳感器送來的溫度信號，并控制環(huán)境溫度控制設(shè)備的工作；
所述的嵌入式控制平臺，由基于EP9315的控制板分別與觸摸屏、CF卡讀取裝置、GPRS 通訊模塊、USB接口、以太網(wǎng)接口、 SDRAM、 FLASH、語音報警裝置和液晶顯示屏連接組成；
所述的通信網(wǎng)絡(luò)是RS485網(wǎng)絡(luò)，并自定義網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。
本發(fā)明中，安裝在駕駛室中的嵌入式控制平臺通過GPRS通信模塊與物流管理中心建 立通信聯(lián)系，接收來自物流管理中心的數(shù)據(jù)，并將現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)發(fā)送到物流管理中心，便 于系統(tǒng)對整個運輸過程進行實時監(jiān)控，并根據(jù)其貨物所要求的儲藏溫度區(qū)域?qū)洳貐^(qū)進行 溫度調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)監(jiān)控多溫區(qū)冷藏車的運輸整個過程的三個溫區(qū)的實時溫度。多溫區(qū)冷 藏車設(shè)計了可精確控溫的人工環(huán)境系統(tǒng)，使所有貨物能存放的更久、更安全。專門設(shè)計了 一個通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)RS485總線網(wǎng)絡(luò)，所有控制指令和數(shù)據(jù)通過RS485總線網(wǎng)絡(luò)可安全可靠 地傳送到現(xiàn)場MCU，并提供語音控制功能，為駕駛?cè)藛T提供了一個最人性化的控制平臺。 在多溫區(qū)冷藏車的每個溫區(qū)都設(shè)計獨立的監(jiān)測監(jiān)控點，通過獨立的微處理器現(xiàn)場處理溫度 測量值，并且對制冷設(shè)備進行控制，完成溫區(qū)的精確控溫。


圖1為本發(fā)明的組成模塊示意圖。 圖2為本發(fā)明的硬件設(shè)計示意圖。 圖3為本發(fā)明的功能示意圖。 圖4為本發(fā)明的軟件流程圖。 圖5為圖4中解析數(shù)據(jù)并顯示在屏幕上的流程圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖及實例對本發(fā)明作進一步描述。
基于GPRS的多溫區(qū)冷藏車實時監(jiān)測裝置(如圖l)，包括設(shè)置在冷藏車各個溫區(qū)的現(xiàn) 場測量控制點和設(shè)置在駕駛室中的嵌入式控制平臺以及兩者之間的通信網(wǎng)絡(luò)。其現(xiàn)場監(jiān)控 點，包括溫度傳感器、環(huán)境溫度控制設(shè)備、微控制器以及溫度傳感器和設(shè)備之間的電信號 連接；嵌入式控制平臺包括基于EP9315的控制板、觸摸屏裝置、CF卡讀取裝置、GPRS通 訊模塊、USB接口、以太網(wǎng)接口、 SDRAM、 FLASH、語音報警裝置和液晶顯示屏等；通過RS485 總線組成其通信網(wǎng)絡(luò)，其硬件設(shè)計如圖2所示。
首先，基于PC機的物流管理中心可以調(diào)度車輛，進行冷藏貨物的裝車處理， 一旦裝 車完畢，物流管理中心會通過Internet發(fā)出出貨指令，其記錄了車輛號、溫區(qū)號、貨物 編號、溫度上限和溫度下限。每一輛冷藏車的駕駛室都安裝了帶有GPRS模塊的嵌入式控 制平臺，所有的車輛都會收到該信息，但只有對應(yīng)的車輛(即指定車輛號的車輛)會將該 條信息寫入自己的嵌入式控制平臺，并同時與下端的現(xiàn)場檢測控制點通訊，實現(xiàn)采集多溫 區(qū)的現(xiàn)場實時溫度。
嵌入式控制平臺可以同時監(jiān)測監(jiān)控多個現(xiàn)場監(jiān)控點，與現(xiàn)場監(jiān)控點之間的通信是通過 RS485總線組成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其現(xiàn)場溫度測量值和控制平臺的控制命令都是通過RS485總線 進行傳送，通過設(shè)計的通訊格式實現(xiàn)了可靠、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳輸和解析。
每輛冷藏車分為常溫區(qū)、冷藏區(qū)和冷凍區(qū)三個區(qū)域，本發(fā)明對于每一個溫區(qū)建立各自 獨立的監(jiān)控點，使用TI公司的MSP430F149作為現(xiàn)場監(jiān)控點的微處理器，微處理器通過I/O 通道連接溫度傳感器測量現(xiàn)場溫度，通過繼電開關(guān)控制制冷設(shè)備進行溫度調(diào)節(jié)。 一方面， 現(xiàn)場可以實時檢測其環(huán)境溫度，并現(xiàn)場處理并保存，同時還通過RS485總線傳輸至嵌入式 控制平臺進行長期保存(保存歷史數(shù)據(jù))，并由嵌入式控制平臺通過GPRS將實時測量數(shù)據(jù) 發(fā)送至物流管理中心，提供系統(tǒng)對整個運輸過程的進行實時監(jiān)控。另一方面，如果溫度超 過了區(qū)域的控制值，嵌入式控制平臺會立刻報警，并形成控制命令通過RS485總線發(fā)送至
現(xiàn)場微處理器，下端的三個溫區(qū)的微處理器同時收到控制命令并解析，只有解析出的區(qū)域 號是本區(qū)域號的微處理器才會具體地執(zhí)行本條命令，對制冷設(shè)備進行控制處理。
另外，嵌入式控制平臺還包括觸摸屏模塊、USB接口、以太網(wǎng)接口、 CF讀卡器模塊、 SDRAM、 FLASH,并且提供語音控制功能，為駕駛?cè)藛T提供了一個最人性化的控制平臺。 本發(fā)明裝置采用的主要技術(shù)如下-
1、 嵌入式技術(shù)
對于駕駛室的控制平臺的設(shè)計，是基于嵌入式技術(shù)進行的。嵌入式的優(yōu)點是可處理大 量采集信號，主控制器采用Cirrus Logic公司EP9315處理器，EP9315是一個高度集成的 基于ARM920T內(nèi)核的S0C處理器，具有獨立的16Kbyte Data Cache (數(shù)據(jù)緩存)和16Kbyte Instrustion Cache (指令緩存)，可支持多種嵌入式操作系統(tǒng)如Linux、 Windows CE的MMU (存儲管理單元)，主頻率200MHz，總線速度可達(dá)100MHz。內(nèi)部都有的MaverickCrunch 系統(tǒng)控制協(xié)處理器增加了浮點、整數(shù)和信號處理指令和優(yōu)化的數(shù)字音頻壓縮算法。ARM920T 微處理器以單獨的16K字節(jié)、64路結(jié)合組(set-associative)指令以及數(shù)據(jù)高速緩存為核 心。MaverickCrunchTM協(xié)處理器更進一步增強了其性能。EP9315微處理器erickCrunch引 擎是一種先進的混合模式數(shù)學(xué)協(xié)處理器，可大大提高ARM內(nèi)核的單/雙精度整數(shù)及浮點處 理能力。當(dāng)對數(shù)字音頻和視頻格式進行編碼、通過以太網(wǎng)處理數(shù)據(jù)、或執(zhí)行其它運算密集 型計算和數(shù)據(jù)處理功能時，該引擎可為EP9315提供必需的速度和性能。采用2片32M的 三星K4S511632C COMS SDRAM作為系統(tǒng)RAM,共計64M的RAM空間可以負(fù)擔(dān)嵌入式操作系 統(tǒng)、移動計算、數(shù)據(jù)融合和動態(tài)圖形處理等相關(guān)數(shù)據(jù)處理事務(wù)；采用2片16M的Intel 28F128J3 FLASH,作為系統(tǒng)的主要存儲，用于存放linux操作系統(tǒng)、基本驅(qū)動程序、QT應(yīng) 用程序、移動數(shù)據(jù)庫表單結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)融合處理的部分中間表單；CF卡作為移動存儲設(shè)備， 用于存放較大的數(shù)據(jù)庫文件以及字庫等。
2、 GPRS技術(shù)
采用WAVEC0M Q2403模塊作為GPRS模塊，
GPRS (General Packet Radio Service)——通用無線分組業(yè)務(wù)，是在GSM網(wǎng)絡(luò)的基 礎(chǔ)上發(fā)展起來的承載業(yè)務(wù)，其基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)，同時引入了一些新模塊GPRS 網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點GGSN (Gateway GPRS Support Node)、 GPRS服務(wù)支持節(jié)點SGSN (Serving Gateway Support Node)、 點對多點月艮務(wù)中心(Point—To—Multipoint Service Center, PTM-SC)、邊界網(wǎng)關(guān)(Boarder Gateway, BG)、改進基站子系統(tǒng)BSS等。GPRS網(wǎng)絡(luò)通過Gi 參考點接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)， 一般采用IP協(xié)議和基于PPP協(xié)議的連接方式。基于IP協(xié)議連 接時，GGSN需要支持IP協(xié)議，并作為路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間的連接；基于PPP協(xié)議連接時，
GGSN除了需要支持IP協(xié)議外，還需要支持PPP協(xié)議和其它基于NCP的應(yīng)用協(xié)議，GGSN終 結(jié)到MMS的PPP連接或?qū)PP幀傳送到PDN， PPP幀可通過L2TP隧道進行封裝。 3、現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理技術(shù)
現(xiàn)場處理模塊主要以MSP430F149單片機為核心處理器，既是數(shù)據(jù)處理單元，又是控 制處理單元，內(nèi)部自帶的FLASH單元主要用于存放系統(tǒng)代碼和控制算法，在硬件設(shè)計上采 用SPI電路外擴兩片ATMEL的Data Flash芯片(AT45DB021)用于大數(shù)據(jù)量的存儲。由傳感 器采集來的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度是整個系統(tǒng)正常運作和實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的關(guān)鍵所在， 一方面，在硬 件上采取溫度器線性化處理，另一方面，在軟件上進一步對溫度器進行溫度標(biāo)定以提高溫 度測量的精度。
標(biāo)定方法如下將溫度傳感器置于標(biāo)準(zhǔn)參考溫度下，記錄在此標(biāo)準(zhǔn)參考溫度下單片機 采集的傳感器的輸入信號值(這里的標(biāo)準(zhǔn)參考溫度指的是已知的高精度溫度場，標(biāo)定之后 傳感器能達(dá)到的最終精度與該標(biāo)準(zhǔn)溫度的精度有很大的關(guān)系)，按從小到大的順序測量出 一組被測量值與標(biāo)準(zhǔn)溫度值的對應(yīng)關(guān)系，得到某一測量參數(shù)的一組不等間距的己知數(shù)據(jù)， 據(jù)此求出處于己知數(shù)據(jù)之外的對應(yīng)數(shù)據(jù)。常用的非線性校正方法有線性插值、多項式插值、 査表法等。運用n次多項式或n個線性插值對非線性進行逼近，可以保證在n+l個節(jié)點校 正誤差為零，即逼近曲線恰好經(jīng)過這些節(jié)點。但是由于這些數(shù)據(jù)是實驗數(shù)據(jù)，含有隨機誤 差，則這些校正方程并不能反映實際的函數(shù)關(guān)系，即使能夠?qū)崿F(xiàn)，往往次數(shù)太高，使用起 來不方便。同時由于使用査表法或分段線性插值，編程實現(xiàn)非常繁鎖，所以在系統(tǒng)中使用 了最小二乘法擬合進行數(shù)值逼近，使逼近模型比較符合實際關(guān)系，在形式上也盡可能的簡 單。因為溫度傳感器的輸出信號與絕對溫度成正比例，再經(jīng)過硬件上的線性化處理，基本 上輸出信號與溫度成正比，所以可確定最小二乘法所需的形式為直線形式。
本發(fā)明中，軟件的流程見圖4和圖5所示。
權(quán)利要求
1、一種基于GPRS的多溫區(qū)冷藏車實時監(jiān)測裝置，包括設(shè)置在冷藏車各個溫區(qū)的現(xiàn)場測量控制點和設(shè)置在駕駛室中的嵌入式控制平臺以及兩者之間的通信網(wǎng)絡(luò)模塊，冷藏車分為常溫區(qū)、冷藏區(qū)和冷凍區(qū)三個溫區(qū)，其特征在于所述設(shè)置于各個溫區(qū)的現(xiàn)場監(jiān)控點，包括溫度傳感器、環(huán)境溫度控制設(shè)備、微控制器以及與傳感器和設(shè)備之間的電信號連接線；微控制器接收溫度傳感器送來的溫度信號，并控制環(huán)境溫度控制設(shè)備的工作；所述的嵌入式控制平臺由基于EP9315的控制板分別與觸摸屏、CF卡讀取裝置、GPRS通訊模塊、USB接口、以太網(wǎng)接口、SDRAM、FLASH、語音報警裝置和液晶顯示屏連接組成；所述的通信網(wǎng)絡(luò)采用RS485網(wǎng)絡(luò)，并自定義的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPRS的多溫區(qū)冷藏車實時監(jiān)測裝置，其特征在于所述 嵌入式控制平臺通過GPRS與物流管理中心建立通信聯(lián)系，接收來自物流管理中心的數(shù)據(jù)， 并將現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)發(fā)送至物流管理中心，便于系統(tǒng)對整個運輸過程進行實時監(jiān)控。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPRS的多溫區(qū)冷藏車實時監(jiān)測裝置，其特征在于所述 SDRAM采用2片32M的三星K4S511632C C0MS作為系統(tǒng)的RAM，用于存儲嵌入式操作系統(tǒng)、 移動計算、數(shù)據(jù)融合和動態(tài)圖形處理相關(guān)數(shù)據(jù)，所述FLASH采用2片16M的Intel 28F128J3 作為系統(tǒng)的主要存儲，用于存放Linux操作系統(tǒng)、基本驅(qū)動程序、QT應(yīng)用程序、移動數(shù)據(jù) 庫表單結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)融合處理的部分中間表單。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPRS的多溫區(qū)冷藏車實時監(jiān)測裝置，其特征在于GPRS 通信網(wǎng)絡(luò)模塊采用WAVEC0M Q2403模塊，其中包括GPRS服務(wù)支持節(jié)點SGSN、點對多點服 務(wù)中心、邊界網(wǎng)關(guān)、改進基站子系統(tǒng)BSS; GPRS網(wǎng)絡(luò)通過Gi參考點接入外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)， 采用IP協(xié)議和基于PPP協(xié)議的連接方式；基于IP協(xié)議連接時，GGSN支持IP協(xié)議，并作 為路由器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間的連接；基于PPP協(xié)議連接時，GGSN除了支持IP協(xié)議外，還支持 PPP協(xié)議和其它基于NCP的應(yīng)用協(xié)議，GGSN終結(jié)到廳S的PPP連接或?qū)PP幀傳送到PDN， PPP幀通過L2TP隧道進行封裝。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于GPRS的多溫區(qū)冷藏車實時監(jiān)測裝置，其特征在于所述 溫度傳感器進行了線性化處理，并進行了溫定標(biāo)定。
全文摘要
本發(fā)明屬于溫度監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于GPRS多溫區(qū)冷藏車實時監(jiān)測裝置。該裝置包括設(shè)于冷藏車各個溫區(qū)的現(xiàn)場測量控制點和設(shè)于駕駛室中的嵌入控制平臺，冷藏車分為常溫區(qū)，冷藏區(qū)和冷凍區(qū)；設(shè)于各個溫區(qū)的測量控制點包括溫度傳感器，環(huán)境溫控設(shè)備和微控制器；嵌入式控制平臺由控制主板分別與觸摸屏、CF卡讀取裝置、GPRS通信模塊、USB接口等到連接組成，通信網(wǎng)絡(luò)采用RS485網(wǎng)絡(luò)。裝置通過GPRS模塊與物流管理中心進行通信。本裝置可實現(xiàn)現(xiàn)場環(huán)境溫度的監(jiān)測和制冷設(shè)備的控制，以保證現(xiàn)場環(huán)境溫度達(dá)到冷藏要求，同時再通過GPRS發(fā)送到物流管理中心，實現(xiàn)運輸過程的實時監(jiān)控制。本發(fā)明高效、可靠、操作方便，實現(xiàn)了冷鏈控制中的運輸過程的實時檢測和控制。
文檔編號G08C17/00GK101174358SQ200710171270
公開日2008年5月7日 申請日期2007年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
發(fā)明者海 劉, 濤 池, 晶 謝, 明 陳 申請人:上海水產(chǎn)大學(xué)