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基于传感网的冷藏车载监控系统的设计

更新时间:2009-03-28

近年来,食品运输过程中安全事故发生频繁,冷链物流速度未能满足冷链食品的需求速度,有些问题并非出在食品本身,而是流通领域技术缺乏,造成冷链食品损耗严重〔1〕。为了弥补这一缺陷,文章设计一款基于物联网技术的车载监控装置,可以在“配送温控”环节实时监控车厢内各个位置货物温湿度情况、配有时钟芯片,Flash存储器,实现历史记录功能。

本装置利用物联网中的无线传感器网络技术,将各个节点采集到的温湿度的数据,通过无线网络传递到驾驶室中协调器网关中,在利用串口传递到终端系统,便于人员实时查看。同时可以在终端系统查询历史信息,一旦出现运送过程中因故障出现变质现象,往往可以追根溯源。

长庆石化公司信息门户自2003年建设应用以来,发挥了重要作用。随着信息技术进步和门户系统深入应用,为更好地适应集团公司信息化从集中建设向集成应用发展需要,门户升级工作必不可少。在其升级过程中,新老技术的更替成为此次门户升级的关键。

1 传感节点模块设计

冷链运输过程中,往往运送的产品包括蔬菜、水果、花卉产品、速冻食品、冰激凌奶制品以及特殊商品比如疫苗、药品。一些货物因性质特殊需要使用专用车辆装运;而一些货物虽然性质特殊,但由于包装条件很好,故也能与其他货物装在同一辆车内。这就涉及到一个问题,如果是不同级别的产品装载进同一个冷藏车内,如何实现其监控管理,为了解决这一问题,结合无线传感器网络技术,设计一款多节点式无线冷藏车载监控系统。

Zigbee技术是目前无线传感网络的核心技术之一,主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的电子设备之间进行数据交互。目前的TI公司的CC2530F256片上系统适用于ZigbeePro/2007复杂协议栈的应用。

总体设计框图如图1所示,系统采用CC2530作为本次系统的主控芯片,通信协议为Zigbee通信协议,终端节点搭载AM2302温湿度传感器,自动组成网络,节点采集到的数据上传至Zigbee协调器之中,协调器将节点数据解析,通过CC2530的UART口传给上位机系统显示。

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1 系统总体设计框图

每一个终端节点配有温湿度传感器AM2302、时钟芯片RX8025T、存储器W25Q32及液晶。AM2302是一款含有已校准数字信号输出的温度和湿度相集成的传感器,具有极高的可靠性及稳定性,且测温范围为-40℃~+80℃,其接口简单,可实现CPU资源合理利用〔2〕。时钟芯片RX8025T和W25Q32Flash存储器功能相结合,每隔一个小时将当前的温湿度值记录在存储器之中,查询时可利用串口透传功能:用户可在上位机系统中发送查询命令,通过RS232串口线将命令发送至Zigbee协调器中,之后在利用无线传感器网络通信技术将命令发送至终端节点,终端节点接收命令查询完数据之后,再利用无线通信传感网技术传回Zigbee协调器,之后通过RS232返回上位机显示。节点的硬件功能框图如图2所示。

  

2 终端节点硬件功能框图

2 协调器模块设计

步骤3:改写MT_UartProcessZToolData函数

总而言之,要完成串口透传功能:(1)Zigbee模块接收到上位机发送的信息,然后无线发送出去;(2)ZigBee协调器接收到其它 ZigBee 终端节点发来的信息,然后发送给上位机。

(1)Zigbee模块接收到上位机发送的信息,然后无线发送出去。

步骤1:找到MT层串口初始化函数 MT_UartInit (),在此函数中做如下修改具体如图3所示。在前期预编译选项中选择了ZTOOL_P1,那么在函数编译时直接将串口回调的处理函数设置为MT_UartProcessZToolData,这个函数中调用了硬件层的函数HalUARTRead来读取串口数据。

  

3 串口初始化修改位置图

步骤2:注册串口任务

可以看出,我们将学生自主学习的任务放在了线上,给学生更高的自主权,让学生可以更加有选择性的,在老师给予的大量学习材料中,根据自己的知识掌握程度进行学习。线下的时间主要用在师生互动上。因为有了线上学习的基础和反馈,线下交流会更加有针对性,也更有效果。

在SampleApp_SerialCMD函数内部进行串口数据校验,同时利用射频数据请求函数AF_DataRequest,将命令下放到各个终端节点。

按管理大师赫尔曼·西蒙教授的评判,浩亭技术集团(以下简称“浩亭”)是一家典型的细分市场隐形冠军企业,在全球化、持续增长和创新方面均处于市场领导地位,不仅有雄心勃勃的企业目标和愿景,还善于通过自己定义的精确市场的深度服务来实现价值链的延伸,而借力战略联盟、贴近客户和高品质系统整合等均成为其特质。

ZigBee协调器是网络的中心,一方面负责组建、维护和管理网络,另一方面通过串口实现各节点与上位机的数据传递〔3〕;本设计系统中Zigbee完成数据的汇总及转发,不涉及任何的传感器及辅助功能,只是将终端节点的数据汇总显示并将数据发送给上位机及接收上位机的命令并发布到各终端节点中。

3.3 烟草公司统购农药防病品种少 在调查的过程中,不少烟农反映烟田暴发病虫害时,烟草公司缺乏相应的防病农药产品。烟农转而会在村镇农药销售人员的推荐下购买农药,而一些农药销售人员缺乏生态安全意识,推荐的农药往往容易造成农药残留量超限的问题。

步骤5:修改SampleApp_SerialCMD函数,将串口命令发送到各终端节点。

由于TI公司研发的Zigbee协议在MT层有自己的数据协议格式,MT_UartProcessZToolData会对接收到数据进行加工处理的,实际应用时可根据所设计的串口数据格式来改写函数。

当数据解析完成之后,串口回调函数内会往注册串口的任务发送消息事件,CMD_SERIAL_MSG,将这个事件发送到应用层这样就会在SampleApp.c文件的SampleApp_ProcessEvent函数内提取消息为CMD_SERIAL_MSG事件,在此事件中调用SampleApp_SerialCMD函数。

步骤4:SampleApp_ProcessEvent函数内调用SampleApp_SerialCMD函数

由于淮河洪水来势猛,持续时间长,造成了农作物洪涝受灾面积3 748万亩(249.87 万 hm2),成灾面积 2 379万亩(158.6万hm2), 直接经济损失155.2亿元。但重要堤防未发生较大险情,大中型水库总体运行良好,行蓄洪区群众转移无一伤亡。直接经济损失分别比 1991年、2003年减少54.3%和45.7%。

使用串口功能,必须要注册串口任务。使用如下函数MT_UartRegisterTaskID(task_id),对使用串口的任务ID进行注册登记,这样这个任务才会收到串口收到数据时发过来的消息〔4〕

Zigbee模块接收串口流程图如图4所示

  

4 Zigbee模块接收串口流程图

(2) ZigBee 协调器接收到其它 ZigBee 终端节点发来的信息,然后发送给上位机。

这个功能简单来说就是串口发送,操作比串口接收要简单,在图4操作完步骤1、2之后,如果想对上位机进行串口数据发送的时候,直接调用HalUARTWrite(uint8 port, uint8 *buf, uint16 len) (uint8 port为串口号;uint8 *buf要发送的数据缓冲BUF;uint16 len要发送的数据长度)函数进行发送即可〔4〕

3.3 体育课程评价重视过程 体育课程评价是体育教育项目持续的、至关重要的一个环节,是对学生进步的质与量的评价,是检验体育课程实施过程与结果的重要手段,也是激励学生学习的有效方式。各国在体育课程评价方面都比较重视,而且过程性评价占比更高。

3 上位机模块设计

上位机的模块设计主要实现三个功能:一是将数据呈现给驾驶员,在驾驶室的驾驶员不仅可以实时观测车厢内的温度情况,通过RFID技术,上位机还可以显示货物的相关信息,比如此批货物运送的地点,使用的车牌号,驾驶人等信息。二是将GPS全球定位系统和GPRS(通用分组无线服务技术)相结合。后台监控的工作人员不仅可以查看当前和历史的温湿度环境信息,还可以实时查看并跟踪冷藏车的位置信息,对其进行路径的规划,提高运输效率。

上位机的功能框图如图5所示,采用的控制芯片为?STM32F103ZET6作为主控制器,接收、处理其他设备发送的信息并对整个系统进行调配;GPRS通信模块采用移远M10模块,内嵌TCPIP协议,通过UART口对模块发送AT指令进行控制,将数据通过GPRS网络发送至服务器;GPS全球定位系统将经纬度信息通过UART口发送给控制器,之后利用GPRS技术将信息传至服务器中,后台工作人员通过发送命令至服务器将数据下载进后台,通过百度地图显示;RFID射频模块采用13.56MHz的射频技术,此模块遵循ISO15693协议,采用SPI的通信方式进行标签信息的读取、查询,利用RFID技术可对人员信息、产品信息、车辆信息进行录入、管理。

  

5 上位机功能框图

4 结语

根据现在国内对于冷链物流的需求,利用大学生创新创业比赛的平台设计搭建的车辆冷藏货物监控系统。通过冷藏车载跟踪系统可以弥补目前冷藏车设备技术落后的缺陷,并形成有效的信息系统,使整个的冷链运输可控、使消费者可以实时动态的了解产品的信息,保证购买的是放心的产品,使运输过程中的管理人员当接收到温度超标的提示时,可以采取适时调整路线等措施,把损失降到最低。

参考文献

〔1〕张哲,田津津.我国冷藏车发展概况及前景〔J〕.制冷空调与电力机械,2008,(05):36-38.

〔2〕朱嵘涛,徐爱钧.单总线传感器AM2302温湿度测控系统原理及应用〔J〕.单片机与嵌入式系统应用. 2016,16(4):46-48.

〔3〕田硕.地下停车场LED智能照明及停车引导系统的研究〔D〕.陕西科技大学,2014.

〔4〕刘向诚,雷斌.野外WSN监测系统数据透明传输的实现〔J〕.现代电子技术,2015,(5):19-22.

 
关蕊,高艳
《辽宁科技学院学报》2018年第01期文献

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