冷鏈物流監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2014-01-18 來源：網(wǎng)絡(luò)

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目前，中國(guó)食品工業(yè)協(xié)會(huì)指出，全國(guó)由于冷鏈物流管理缺失或存在問題，導(dǎo)致每年約1 200萬噸水果和1．3億噸蔬菜的浪費(fèi)，總價(jià)值超過1 000億元人民幣。震驚全國(guó)的山西疫苗事件等，表明監(jiān)管水平低下，直接影響食品安全和醫(yī)療安全。冷鏈物流監(jiān)控系統(tǒng)的形成，將帶動(dòng)一些相應(yīng)產(chǎn)業(yè)，像速凍產(chǎn)業(yè)和蔬菜產(chǎn)業(yè)提高到一個(gè)新水平。本系統(tǒng)是針對(duì)冷鏈物流的監(jiān)控進(jìn)行的，系統(tǒng)包括終端設(shè)備與服務(wù)器，采用GPRS數(shù)據(jù)傳輸、終端低功耗技術(shù)、服務(wù)器數(shù)據(jù)管理，對(duì)冷鏈全過程實(shí)時(shí)監(jiān)控。經(jīng)過實(shí)際的測(cè)試，系統(tǒng)滿足了冷鏈物流業(yè)管理信息化的要求，促進(jìn)了冷鏈物流、藥品運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)主要針對(duì)冷鏈的全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，需要對(duì)溫、濕、光度及地理位置等信息進(jìn)行采集并處理，通過GPRS數(shù)據(jù)分組的方式無線傳輸數(shù)據(jù)到服務(wù)器；系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合各種因素，提高了對(duì)環(huán)境的突變的響應(yīng)速度；設(shè)計(jì)的服務(wù)器端是B／S模式，通過互聯(lián)網(wǎng)或手機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控物品的狀態(tài)，方便用戶隨時(shí)隨地地查看運(yùn)輸途中物品的環(huán)境參數(shù)，以減小經(jīng)濟(jì)損失。如圖1所示，是系統(tǒng)的構(gòu)成框圖，包括終端設(shè)備、互聯(lián)網(wǎng)、B／S架構(gòu)服務(wù)器。

1．1 終端硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)終端硬件部分是以MSP430為核心設(shè)計(jì)，采集冷鏈的環(huán)境特征數(shù)據(jù)并處理，通過SIM300的GPRS數(shù)據(jù)分組功能接入互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器。終端電路包括電池管理部分、箱子開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)傳感器、工作位置監(jiān)測(cè)傳感器、溫度傳感器、光度傳感器、濕度傳感器。終端硬件構(gòu)成框圖如圖2所示。

1．1．1 硬件電路設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)選用美國(guó)TI公司MSP430F149芯片為控制核心，通過串口控制GPRS模塊數(shù)據(jù)傳輸；利用其內(nèi)部集成的A／D模塊檢測(cè)濕度；利用其60 kB Flash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，保證整個(gè)運(yùn)輸過程數(shù)據(jù)可靠保存；利用其內(nèi)部模擬比較器檢測(cè)外部光強(qiáng)度。系統(tǒng)設(shè)計(jì)以CN3063電池充電管理芯片為中心的電池管理電路，提供了充電狀態(tài)指示，提供電池溫度保護(hù)電路。采用低功耗LDO穩(wěn)壓芯片TLV70033提供3．3 V供電，如圖3
所示。系統(tǒng)選用光敏電阻作為光強(qiáng)度檢測(cè)傳感器，檢測(cè)一定強(qiáng)度的光，如圖4所示，CA0與CA1為單片機(jī)內(nèi)部模擬比較器正負(fù)輸入端子，調(diào)節(jié)W1可以調(diào)整檢測(cè)光照強(qiáng)度閾值。利用DS18B20測(cè)量環(huán)境溫度，其在穩(wěn)定測(cè)量這測(cè)量中穩(wěn)定精度高。電路在設(shè)計(jì)中還利用霍爾開關(guān)TP4913檢測(cè)工作位置和工作狀態(tài)，通過霍爾開關(guān)，使產(chǎn)品的整體封裝更簡(jiǎn)單，成本更低。

1．1．2 硬件低功耗設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件功耗要求嚴(yán)格，必須保證系統(tǒng)平均功耗4．2 mW。因此，采用低功耗技術(shù)的MCU，其活動(dòng)模式280μA@1 MHz，待機(jī)電流1μA；電池管理芯片的睡眠電流3μA；選用SIM300，提供GPRS分組數(shù)據(jù)傳輸，其待機(jī)電流1 mA。