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冷链保温箱用温湿度云监测系统的设计与测试

更新时间:2016-07-05

0 引言

近年来,智能包装技术已快速应用于电子产品、食品、药品、生活用品等领域。智能包装技术的最大特点是信息化,它可以利用电子感应器件、二维码等将商品所属信息附在商品的包装上,以实现监测、识别等功能[1]。在食品药品包装领域,国家食品药品监督管理总局下发的《药品经营质量管理规范》(Good Supplying Practice,GSP)[2]明文规定了药品流通、存储等环节的温湿度要求,且每个环节需实时监测药品所处的温湿度数据。因此,智能冷链包装技术可以将温湿度云监测系统与食品药品包装相结合,通过无线传输技术实现对药品所处环境的实时监测。目前冷链药品多采用“保温箱+蓄冷剂”这种无源冷链包装形式,并在保温箱内配置温湿度记录仪。然而市场上的多数温湿度记录仪只有采集、存储数据功能,用户读取数据需要通过有线方式连接电脑,满足不了GSP关于温湿度数据实时上传读取的要求。有些不良企业甚至直接修改温湿度数据,导致一些重大危害事件发生。

工业控制系统信息安全近几年才被广泛重视,处于起步阶段,许多工控企业管理制度不健全,应急响应机制欠缺,人员配置缺乏,人员培训不足等,均对工业控制系统信息安全构成了威胁。

针对GSP关于冷链保温箱内温湿度数据实时监测的要求,本文研发了温湿度云监测系统,该系统包括温湿度云监测仪与冷链监测云平台两部分。温湿度云监测仪内置主处理器,将采集的信号经过分析处理,通过通用分组无线服务技术(general packet radio service,GPRS)将数据实时传输至后端服务器。用户可通过访问电脑端冷链监测云平台或移动端应用程序(application,APP),实时查看温湿度数据、地理位置等信息。该系统可以应用于食品药品的冷链包装监测领域。

从另一方面来看,公司的治理结构对我国社会经济的整体发展有着非常直接的影响。同时,社会经济的发展对现代化企业的建设也具有很大的影响,二者之间是相辅相成的。现代化的企业组织管理可分为内部治理机构和外部治理机构。据多项实际研究表明,无论是针对内部治理结构,还是外部治理结构,稳定且健全的会计监督体系都有其存在的必要性,会计监督体系的确立也是确保现代化企业能够持续稳步向前的重要因素。

1 温湿度云监测系统框架

温湿度云监测系统主要由温湿度云监测仪和冷链监测云平台构成,如图1所示。温湿度云监测仪主要负责保温箱内部温湿度数据的采集与传输,同时具备利用全球定位系统(global positioning system,GPS)采集位置信息的功能。温湿度云监测仪作为智能硬件终端,可以配置在不同型号的冷链保温箱上,使用时直接放置在保温箱内部或者嵌入保温箱表面。云监测仪采集的温湿度、地理位置等数据通过GPRS技术实时传输至后端云平台,冷链监测云平台通过数据处理等,将温湿度数据、地理位置信息呈现出来[3-4]。电脑端和移动端(如智能手机)与云平台互联,实现同步查看数据功能。用户直接访问冷链监测云平台或者移动端APP即可监测冷链保温箱内温湿度数据、位置信息等;同时可以实时查看保温箱内超温或低温报警情况,并采用相关的处理措施。

图1 温湿度云监测系统构架图 Fig.1 The wireless temperature and humidity monitoring system structure diagram

2 温湿度云监测系统硬件与软件设计

2.1 温湿度云监测仪硬件设计

温湿度传感器用于读取冷链保温箱内温湿度数据。该传感器具有体积小、抗干扰能力强、精度高的特点。传感器通过标定的数字信号即标准 I2C 格式进行输出,通过与主处理器的连接实现温度和湿度的数字输出。

而那一个下午,老婆足足打了几个小时的电话,几乎把手机都打热了,我甚至感觉老婆似乎要把后半生所有的电话都在那个下午打完。值得庆幸的是,几乎所有接到电话的人,都无一例外地支持我做气管镜。尤其是我父亲,当即便决定乘坐当晚列车赶往哈尔滨。老婆也有此意,可惜的是,明天上午就要做手术,只怕父亲赶不上我手术了。

图2 温湿度云监测仪结构图 Fig.2 Structure diagram of wireless temperature and humidity monitor

温湿度云监测仪具有自定义串行外设接口(serial peripheral interface,SPI)扩展模块,可以外接显示屏或者其他传感器。为降低监测仪整体功耗,设备在开机启动半小时内会检测是否有外接显示屏或其他传感器连接,如果没有连接,外置模块会关闭接口通讯芯片电源或停止给传感器供电。

2.1.1 温湿度传感器

温湿度云监测仪的结构如图2所示。

温湿度云监测仪选用的锂电池充电管理芯片是一块4~23 V输入、2 A输出的同步整流型单节锂电池充电管理芯片。其工作频率为800 kHz,内部集成了25 V低内阻金氧半场效晶体管(metal-oxidesemiconductor field-effect transistor,MOSFET),具有高效率充电功能。该芯片还具有过压、过流及过温保护功能,可以控制切断充电环路。

2.1.2 电池管理模块

12月4日,该公司股东会已同意董事会上述第二条决议内容。此外,公司计划近期另行召开董事会聘任新的公司总经理。

2.1.3 显示模块

为了测试温湿度云监测仪在实际物流运输中数据传输的稳定性,将云监测仪放在运输车辆中,从深圳运至厦门,通过云平台查看温湿度数据、网络信号与运动轨迹等。截取部分云平台测试数据后,得到的实际物流运输运动轨迹和对应的温度变化曲线,分别如图6~7所示。测试结果表明:云监测仪在移动过程中数据传输稳定性良好,即使在某些网络信号差的地区,数据可以先存储至本地监测仪,等信号恢复后数据补传至后端服务器,没有出现数据丢失现象。

2.1.4 GSM通讯模块

参考文献:

2.1.5 GPS定位

温湿度云监测仪采用ST1097U作为GPS定位模块。ST1097U具有高灵敏度(-160 dBm)、低功耗(捕获30 mA、追踪22 mA)的特点,且支持辅助全球卫星定位系统(assisted global positioning system,AGPS),可以提高定位精度和定位速度。主处理器通过串口实现与GPS通信,其协议为标准的NMEA-0183。

2.1.6 扩展模块

温湿度云监测仪包括主处理器、温湿度传感器、电池管理模块、显示模块、全球移动通信系统(global system for mobile communication,GSM)通讯模块、GPS定位与自定义扩展模块。主处理器(单片机)是整个硬件部分的核心模块,其他模块分别与主处理器相连接,其中自定义扩展模块可以外接显示屏或者其他传感器,以满足冷链保温箱不同应用场景的需求。单片机由I/O口采集温湿度传感器的信号,经过分析处理,将其温湿度数据发送给GSM通讯模块,再通过GPRS网络传输数据至后端云服务器。如果GSM通讯模块自测掉线,温湿度数据会先缓存至本地存储单元,待GPRS网络恢复连接成功后再重新发送数据,以确保温湿度数据不会丢失。

2.2 冷链监测云平台软件设计

冷链监测云平台系统的开发,采用超文本预处理器进行编程设计,在云服务器外接一个GPRS无线接收端,可接收数据采集终端的数据并传输至PC监控台,在PC端呈现实时温湿度数据、温湿度数据曲线图表、地理位置轨迹显示等。在冷链监测云平台软件中建立数据库,可随时调用和查看历史数据信息。图3为部分冷链监测云平台显示界面。

图3 冷链监测云平台界面 Fig.3 Interface of cold chain monitoring cloud platform

3 温湿度云监测系统测试

为了测试所设计的温湿度云监测系统监测数据的准确性和无线传输的稳定性,将温湿度云监测仪放置在已校准的恒温恒湿箱内,采集箱内温湿度数据,云平台实时接收温湿度数据。通过长时间的稳定性测试,云平台接收的数据保持稳定,没有出现不良掉线或丢失数据情况。图4和图5分别为实际校准温湿度与平台测试温湿度的对比。测试结果表明:接收温度数据误差为±0.3 ℃,接收湿度数据误差为±3%,完全符合温湿度传感器精度范围的要求,且满足GSP对药品温湿度监测精度的要求[2]

图4 温度数据对比 Fig.4 Temperature data contrast

图5 湿度数据对比 Fig.5 Humidity data contrast

温湿度云监测仪采用液晶显示模块。该模块可以显示时间、温湿度数据、网络信号及电池电量等信息。该模块采用6点钟方向下视角液晶显示,具有低功耗、宽视域的特点。

图6 温湿度云监测仪实际物流运动轨迹 Fig.6 The actual logistics trajectory of temperature and humidity monitor

图7 实际物流运输中温度变化曲线 Fig.7 The temperature change curve of actual logistics transportation

4 结语

根据食品药品冷链保温箱内温湿度数据的实时监测及GSP规范要求,本文开发的温湿度云监测系统包括温湿度云监测仪与冷链监测云平台两部分。温湿度云监测仪作为数据采集终端,可以实时采集保温箱内温湿度数据、地理位置等信息,通过GPRS网络传输数据至后端云平台。冷链监测云平台作为后端监测平台,可以为用户呈现实时温湿度数据、地理位置等信息。测试结果表明:该温湿度云监测系统实时监测的温湿度数据精度优良,无线传输数据稳定可靠,没有出现数据丢失现象。该温湿度云监测系统可以应用于食品药品冷链包装领域,能实现食品药品流通、存储等环节的智能化与可视化管理。

温湿度云监测仪采用GSM通讯模块。该模块是一款四频段GSM/GPRS。另外,该模块内嵌TCP/IP协议栈,支持多个Socket及IP地址。单片机通过发送指令与通讯模块进行通信,以实现网络连接、数据传输功能。

[1]崇 岚,潘军辉,熊鹏文.智能包装技术的应用现状和发展前景[J].包装工程,2017,38(15):149-154.CHONG Lan,PAN Junhui,XIONG Pengwen.Development and Applications of Intelligent Packaging Technology[J].Packaging Engineering,2017,38(15):149-154.

[2]国家食品药品监督管理总局.药品经营质量管理规范[S/OL].(2015-05-18).[2017-07-01].http://www.sda.gov.cn/WS01/CL0053/123040.html.China Food and Drug Administration.Good Supplying Practice[S/OL].(2015-05-18).[2017-07-01].http://www.sda.gov.cn/WS01/CL0053/123040.html.

[3]王晓玲,马满增.基于GPRS的冷链物流实时监控系统设计与实现[J].现代电子技术,2017,40(17):109-112.WANG Xiaoling,MA Manzeng.Design and Implementation of GPRS-Based Real-Time Monitoring System for Cold Chain Logistics[J].Modern Electronics Technique,2017,40(17):109-112.

两类模型虽然存在争论,但逐渐走向融合。Dehaene认为,数量近似模拟幅度表征的线性模型和对数模型在生理机能上可能是等价的。神经细胞放电形成的调谐曲线以对数刻度压缩,以保证较少神经元就可负责调谐大范围数量。在心理数量级提取过程时,心理数字线必须先经过线性拉长,匹配相应的客观值。

[4]张露露,姚 骏,李霄玉,等.基于GPRS 技术的车载冷库远程监控系统的设计[J].工业控制计算机,2017,30(4):19-23.ZHANG Lulu,YAO Jun,LI Xiaoyu,et al.Remote Monitoring System of Truck Refrigerator Based on GPRS[J].Industrial Control Computer,2017,30(4):19-23.

临床上,通常把下面的两类药叫做消炎药,一类是激素,如可的松、氢化可的松、地塞米松等;另一类是消炎止痛药,如布洛芬等。但请注意,对于具有正常免疫功能的人而言,可的松类激素是我们人体可以自己分泌的,感冒等引起的嗓子发炎不需要额外用消炎药,好好休息,提高免疫力,就可以自愈,也就是人们常说的“吃药一周好,不吃药七天好”。吃药不能缩短感冒病程。免疫系统异常者有时为了控制炎症会用消炎药,但也要区分不同的炎症部位来选用。例如过敏性鼻炎,常选用激素类鼻喷雾剂,关节炎则会选消炎止痛的布洛芬。

朱宏,王冬梅
《包装学报》 2018年第1期
《包装学报》2018年第1期文献

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