冷藏車(chē)車(chē)廂微環(huán)境信息感知系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．1 傳感器節(jié)點(diǎn)
傳感器節(jié)點(diǎn)處在冷藏車(chē)車(chē)廂微環(huán)境信息感知系統(tǒng)的最基礎(chǔ)部分，是整個(gè)系統(tǒng)的感知部分，負(fù)責(zé)對(duì)冷藏車(chē)車(chē)廂微環(huán)境信息感知系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。冷鏈運(yùn)輸可以被看作是在車(chē)廂內(nèi)的特殊微環(huán)境下的短期儲(chǔ)藏，廂體內(nèi)的溫度、濕度、氣體成分等都會(huì)對(duì)貨物的運(yùn)輸品質(zhì)產(chǎn)生重要影響。
溫度是運(yùn)輸中最受關(guān)注的環(huán)境條件之一。運(yùn)輸溫度對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)起著決定性的影響，從原料到成品，任何細(xì)小的溫度變化都會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌的滋生及食品質(zhì)量的降低。溫度過(guò)高，會(huì)加快產(chǎn)品衰老，使品質(zhì)下降：溫度過(guò)低，使產(chǎn)品容易受冷或凍害。此外，在運(yùn)輸過(guò)程中，溫度波動(dòng)頻繁或過(guò)大都對(duì)保持產(chǎn)品質(zhì)量不利。
事實(shí)上，濕度也是很重要的。在低溫運(yùn)輸條件下，由于車(chē)廂的密封和產(chǎn)品堆積的高度密集，運(yùn)輸環(huán)境中的相對(duì)濕度常在很短的時(shí)間內(nèi)即達(dá)到95％～100％，高濕度會(huì)影響果蔬的品質(zhì)和腐爛率。
另外就是氣體成分。在低溫運(yùn)輸中，由于車(chē)鞴體的密閉，運(yùn)輸環(huán)境中就可能會(huì)有CO2的積累。
本系統(tǒng)中的溫濕度傳感器模塊采用的是瑞士Sensirion公司出品的SHT75溫濕度傳感器。該模塊具有14位A／D轉(zhuǎn)換器，測(cè)濕精度±1．8％RH，測(cè)溫精度±0_3℃，量程范圍-40～123．8℃。模塊中的二氧化碳傳感器采用B-530，該傳感器的測(cè)量范圍為0～10 000 ppm，檢測(cè)精度為±30 ppm±5％讀數(shù)，具有高可靠性、穩(wěn)定性、快速響應(yīng)性和對(duì)外界干擾的低靈敏度等特點(diǎn)，性?xún)r(jià)比較高。傳感器末梢節(jié)點(diǎn)是一個(gè)帶外圍傳感器(溫度感應(yīng)器、濕度感應(yīng)器、光強(qiáng)感應(yīng)器等)和ZigBee無(wú)線通信模塊的低功耗嵌入式MCU，可采用電池供電，并具有感知數(shù)據(jù)采集、計(jì)算處理、無(wú)線通信、自動(dòng)組網(wǎng)和設(shè)備控制等能力。
2．2 處理器模塊
處理器模塊是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的核心，負(fù)責(zé)信息的管理與收發(fā)，要求有較高的存儲(chǔ)能力。本系統(tǒng)選擇基于ARM9S3C2430內(nèi)核的微控制器(MCU)，操作系統(tǒng)為L(zhǎng)inux。基于ARM9的Linux程序能以IAR平臺(tái)為核心開(kāi)發(fā)，專(zhuān)門(mén)用于處理多任務(wù)，并可轉(zhuǎn)化信號(hào)，將ZigBee信息發(fā)送到GPRS接收端。
2．3 GPRS傳輸模塊
該模塊是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸?shù)年P(guān)鍵，采用GPRS通信芯片SIM900。SIM900具備TCP／IP協(xié)議棧，可支持幾種頻段的操作。通過(guò)串口連接網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器與計(jì)算機(jī)，基于Linux操作系統(tǒng)的操作平臺(tái)燒寫(xiě)接收程序，并可在服務(wù)器端開(kāi)發(fā)信息接收程序和解析PDU(Protocol Data Unit，協(xié)議數(shù)據(jù)單元)碼，以便接收數(shù)據(jù)并自動(dòng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。
2．4 冷藏車(chē)車(chē)廂環(huán)境信息感知系統(tǒng)
考慮到冷藏車(chē)車(chē)廂環(huán)境信息感知系統(tǒng)模塊的多用戶(hù)性和可擴(kuò)展性，本系統(tǒng)采用B／S體系結(jié)構(gòu)，終端服務(wù)器為系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收、處理和發(fā)布的中心，可由數(shù)據(jù)通信軟件和基于Web的數(shù)據(jù)分析顯示軟件系統(tǒng)組成，其功能模塊如圖2所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/159397.htm
圖2中的系統(tǒng)管理模塊包括權(quán)限管理和系統(tǒng)維護(hù)功能?？筛鶕?jù)不同的用戶(hù)設(shè)定不同的權(quán)限，以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。
遠(yuǎn)程信息控制模塊可以為用戶(hù)提供設(shè)備遠(yuǎn)程控制、信息瀏覽、數(shù)據(jù)查詢(xún)及記錄下載等服務(wù)，包括設(shè)備管理、遠(yuǎn)程預(yù)警、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、信息查詢(xún)等功能。在冷藏車(chē)微環(huán)境的管理中，對(duì)車(chē)廂的儲(chǔ)藏環(huán)境實(shí)行品質(zhì)安全預(yù)警，也就是對(duì)影響冷藏車(chē)車(chē)廂內(nèi)的貨物品質(zhì)質(zhì)量安全的環(huán)境中的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便實(shí)時(shí)提出預(yù)警信息，給出糾偏建議，提醒冷藏車(chē)管理者。
遠(yuǎn)程預(yù)警是通過(guò)對(duì)比設(shè)定的冷藏車(chē)車(chē)廂中的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)藏參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。將車(chē)廂內(nèi)溫濕度含量按照貨物的儲(chǔ)藏標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，可在檢測(cè)到車(chē)廂微環(huán)境內(nèi)含量超標(biāo)或者低于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)送預(yù)警信號(hào)，傳送給管理員提示信息，提示需要采取增加氧氣或者降溫，同時(shí)將實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器，并保存至數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)果品儲(chǔ)藏期的品質(zhì)安全質(zhì)量監(jiān)控。
針對(duì)以往監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中信息采集參數(shù)不易更改，缺乏控制的情況，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置模塊。各傳感器節(jié)電的工作模式、數(shù)據(jù)采樣時(shí)間等系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，都可通過(guò)客戶(hù)端遠(yuǎn)程設(shè)置頁(yè)面完成。服務(wù)器后臺(tái)處理程序可以從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取設(shè)置的參數(shù)值，并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)以短信方式發(fā)送至網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，再經(jīng)底層傳感器網(wǎng)絡(luò)完成對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的參數(shù)設(shè)置。這樣，通過(guò)與服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的交互，就可實(shí)現(xiàn)Web方式下客戶(hù)端對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置功能。
數(shù)據(jù)管理模塊包括數(shù)據(jù)接收、解析、存儲(chǔ)和處理等功能。通過(guò)監(jiān)聽(tīng)服務(wù)器端口和創(chuàng)建控件數(shù)組，可同時(shí)接受多個(gè)連接請(qǐng)求，將網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)GPRS發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)按照自定義的數(shù)據(jù)幀協(xié)議解析后存入數(shù)據(jù)庫(kù)。
評(píng)論