一種冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，包括安裝于冷鏈物流的運輸車上、且通過運輸車的車載電源供電的主節(jié)點，分散安裝在運輸車上每個冷藏箱中的多個從節(jié)點，用于監(jiān)控所述主節(jié)點和多個從節(jié)點的服務器，以及用于所述主節(jié)點與多個從節(jié)點之間、以及主節(jié)點以及服務器之間進行信息交互的無線通信模塊。本實用新型所述冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，可以克服現有技術中運輸可靠性低和使用安全性差等缺陷，以實現運輸可靠性高和使用安全性好的優(yōu)點。
【專利說明】一種冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及冷鏈物流監(jiān)測系統【技術領域】，具體地，涉及一種冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統。
【背景技術】
[0002]冷鏈物流，泛指冷藏冷凍類食品在生產、貯藏運輸、銷售，到最終用戶之前的各個環(huán)節(jié)中始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下，以保證食品質量，減少食品損耗的一項系統工程。它是以制冷技術為手段的低溫物流過程，是需要特別裝置，需要注意運送過程、時間掌控、運輸型態(tài)的特殊物流形式。
[0003]冷鏈物流一般分為冷藏(凍)加工、冷藏(凍)存儲、冷藏(凍)運輸及配送、冷藏(凍)銷售四個部分，其中冷藏運輸及配送環(huán)節(jié)是目前冷鏈物流的最薄弱環(huán)節(jié)。由于存在環(huán)境影響、技術限制、成本費用等諸多因素，在運輸和配送過程中的物品溫度因不利因素影響而造成的物品質量事故風險要比其他環(huán)節(jié)大得多。為解決這些問題，需要能夠持續(xù)記錄物品溫度變化并將此溫度數據存儲和發(fā)送到后臺管理系統。因此，為避免低溫食品在運輸途中發(fā)生溫度異常變化或被非法打開，造成消費者在食用后發(fā)生食品安全問題，需要建立一套用于冷鏈物流的監(jiān)測系統是非常有必要的。
[0004]在實現本實用新型的過程中，發(fā)明人發(fā)現現有技術中至少存在運輸可靠性低和使用安全性差等缺陷。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于，針對上述問題，提出一種冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，以實現運輸可靠性高和使用安全性好的優(yōu)點。
[0006]為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，包括安裝于冷鏈物流的運輸車上、且通過運輸車的車載電源供電的主節(jié)點，分散安裝在運輸車上每個冷藏箱中的多個從節(jié)點，用于監(jiān)控所述主節(jié)點和多個從節(jié)點的服務器，以及用于所述主節(jié)點與多個從節(jié)點之間、以及主節(jié)點以及服務器之間進行信息交互的無線通信模塊；其中:
[0007]所述主節(jié)點，用于檢測所處運輸車的環(huán)境信息，通過無線通信模塊接收從節(jié)點傳來的信息，并將檢測所得運輸車環(huán)境信息和接收所得從節(jié)點信息通過無線通信模塊發(fā)送到服務器；
[0008]所述從節(jié)點，用于檢測所處冷藏箱的環(huán)境信息，并通過無線通信模塊將檢測所得冷藏箱環(huán)境信息傳送給主節(jié)點。
[0009]進一步地,所述從節(jié)點的個數,至少為128個；所述主節(jié)點和至少128個從節(jié)點組成星型網絡，并通過符合ZigBee標準的協議進行組網和通訊。
[0010]進一步地，所述主節(jié)點，包括殼體，設置在所述殼體內部的主節(jié)點控制器、運輸車環(huán)境信息傳感器、供電系統、實時時鐘芯片、主節(jié)點無線通信模塊和存儲器，以及設置在所述殼體外部、且與殼體內部相應設備連接的外部接口 ；
[0011]所述運輸車環(huán)境信息傳感器、供電系統、實時時鐘芯片、主節(jié)點無線通信模塊和存儲器，分別與主節(jié)點控制器連接；所述供電系統，包括配合設置的車載電源供電模塊和可充電電池供電模塊。
[0012]進一步地，所述主節(jié)點控制器，包括主從式設置的主CPU和從CPU ；
[0013]所述主CPU，分別與運輸車環(huán)境信息傳感器、供電系統、實時時鐘芯片、主節(jié)點無線通信模塊和存儲器連接；所述從CPU，分別與所述主CPU和主節(jié)點無線通信模塊連接。
[0014]進一步地，所述主節(jié)點無線通信模塊，包括分別與所述主CPU連接的GPRS通信模塊、GPS通信模塊和WIFI通信模塊，以及分別與所述從CPU連接的ZigBee通信模塊。
[0015]進一步地，所述外部接口，包括電源接口、GPRS天線接口、GPS天線接口、WIFI接口和ZigBee天線接口 ；
[0016]所述電源接口與所述供電系統連接，所述GPRS天線接口與GPRS通信模塊連接，所述GPS天線接口與GPS通信模塊連接，所述WIFI接口與WIFI通信模塊連接，所述ZigBee天線接口與ZigBee通信模塊連接。
[0017]進一步地，所述運輸車環(huán)境信息傳感器，包括分別與所述主節(jié)點控制器、供電系統和主節(jié)點無線通信模塊連接的溫度傳感器、濕度傳感器、加速度傳感器、CO2氣體傳感器和GPS傳感器。
[0018]進一步地，所述從節(jié)點，包括殼體，以及設置在所述殼體內部的從節(jié)點CPU、冷藏箱環(huán)境信息傳感器、電池供電模塊、實時時鐘芯片和ZigBee通信模塊，以及設置在所述殼體外部、且與殼體內部相應設備連接的ZigBee天線接口 ；
[0019]所述冷藏箱環(huán)境信息傳感器、電池供電模塊、實時時鐘芯片和ZigBee通信模塊，分別與從節(jié)點CPU連接；所述ZigBee天線接口，與ZigBee通信模塊連接。
[0020]進一步地，所述冷藏箱環(huán)境信息傳感器，包括分別與所述從節(jié)點CPU和電池供電模塊連接的溫度傳感器、濕度傳感器、加速度傳感器和非法打開傳感器。
[0021]進一步地，所述非法打開傳感器，包括分別與所述從節(jié)點CPU和電池供電模塊連接的干簧管，以及與冷藏箱中相應包裝箱配合設置的磁鐵；所述干簧管與磁鐵連接；和/或，
[0022]所述ZigBee天線接口，為輸入輸出雙向結構；與所述ZigBee天線接口相匹配的ZigBee天線，采用PCB天線。
[0023]本實用新型各實施例的冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，由于包括安裝于冷鏈物流的運輸車上、且通過運輸車的車載電源供電的主節(jié)點，分散安裝在運輸車上每個冷藏箱中的多個從節(jié)點，用于監(jiān)控主節(jié)點和多個從節(jié)點的服務器，以及用于主節(jié)點與多個從節(jié)點之間、以及主節(jié)點以及服務器之間進行信息交互的無線通信模塊；可以利用zigbee技術同時結合主從式無線傳感系統，實現對冷鏈物流運輸和配送環(huán)節(jié)過程中物品溫濕度等信息的實時監(jiān)控，當溫濕度超標或遭遇非法打開時實施報警，并可對運輸、配送過程中的溫濕度變化、地理信息進行記錄，實現冷鏈物品狀態(tài)監(jiān)測與安全報警、冷鏈物品全過程信息追溯等功能；從而可以克服現有技術中運輸可靠性低和使用安全性差的缺陷，以實現運輸可靠性高和使用安全性好的優(yōu)點。
[0024]本實用新型的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本實用新型而了解。
[0025]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0027]圖1為本實用新型冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統中主節(jié)點的工作原理示意圖；
[0028]圖2為本實用新型冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統中從節(jié)點的工作原理示意圖；
[0029]圖3為本實用新型冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統中CC2530軟件架構圖；
[0030]圖4為本實用新型冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統中Cortex M3軟件架構圖。
【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0032]冷鏈物流，泛指冷藏冷凍類食品在生產、貯藏運輸、銷售，到最終用戶之前的各個環(huán)節(jié)中始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下，以保證食品質量，減少食品損耗的一項系統工程。由于存在環(huán)境影響、技術限制、成本費用等諸多因素，在運輸和配送過程中的物品溫度因不利因素影響而造成的物品質量事故風險要比其他環(huán)節(jié)大得多。為解決這些問題，需要能夠持續(xù)記錄物品溫度變化并將此溫度數據存儲和發(fā)送到后臺管理系統。因此，為避免低溫食品在運輸途中發(fā)生溫度異常變化或被非法打開，造成消費者在食用后發(fā)生食品安全問題，建立一套用于冷鏈物流的監(jiān)測系統是非常有必要的。
[0033]為了滿足智能新鮮食品物流系統應用需求，根據本實用新型實施例，如圖1-圖4所示，提供了一種冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統。該冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，可用于整個物流過程的實時管控，食品從始發(fā)地出庫、運輸途中、到達目的地入庫的整個流程進行管理和監(jiān)控，幫助企業(yè)及時掌握貨物運輸狀況，減少人工操作的失誤和滯后，節(jié)省人力物力，降低食品質量損耗，增強了冷鏈物流的技術能力，提高管理效率、透明度和真實度。
[0034]本實施例的冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，主要包括控制器，以及分別與控制器連接的傳感器、無線傳輸模塊、電源模塊和GPS定位模塊。
[0035]作為主從式結構，本實施例的冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，一般包含一個主節(jié)點和多個從節(jié)點，主節(jié)點和多個從節(jié)點(不少于128個)組成星型網絡，并通過符合ZigBee標準的協議進行組網和通訊。主節(jié)點安裝于冷鏈物流的運輸車上，通過車載電源供電；多個從節(jié)點分散放置于運輸車上的各個冷藏箱中。主節(jié)點含有溫度、濕度、加速度、C02氣體、GPS等傳感器，在檢測所處環(huán)境的傳感器信息的同時，接收從節(jié)點傳來的信息，并將這些信息通過GPRS或WIFI以無線的方式傳送到服務器；從節(jié)點含有溫度、濕度、加速度、非法打開等傳感器，可以檢測所處環(huán)境的傳感器信息，并將這些信息傳送給主節(jié)點。具體說明如下:
[0036]㈠主節(jié)點:
[0037]⑴外觀通常為長方體，大小一般為160*155*50mm ;為便于固定安裝，在結構設計時還預留了電源、天線、指示燈等接口、安裝孔等。
[0038]⑵供電系統:主節(jié)點的供電采用車載電源供電和可充電電池供電相結合的方式?？沙潆婋姵仡~定容量450mAh,額定電壓7.4V。電源管理部分將外部輸入的電源或內部蓄電池的電能轉換成內部各個模塊正常工作所需的電源。在有外部電源輸入時，對內部蓄電池進行充電，沒有電源輸入時，使用內部蓄電池供電。
[0039]⑶主節(jié)點使用ARM Cortex M3作為主CPU(主控芯片)，負責系統管理。ARM CortexM3的功能為:通過計算機串口向主節(jié)點發(fā)送數據，設置工作參數，包括:
[0040]①作為協調器進行組網。
[0041]②設置服務器IP地址和端口號，定時向服務器發(fā)送測試數據包、測試網絡連通狀態(tài)。
[0042]③設置主節(jié)點數據上傳方式:GPRS、W1-Fi或ZigBee。
[0043]④檢測電源，以確定主節(jié)點工作在正常模式還是低功耗模式。正常模式下持續(xù)打開GPRS、GPS ;低功耗模式下定時打開GPRS、GPS0
[0044]⑤設置主節(jié)點傳感器類型(溫濕度、加速度、二氧化碳、GPS等傳感器)，根據設置進行開啟。
[0045]⑥設置正常模式和低功耗模式下主、從節(jié)點傳感器采集間隔時間和主節(jié)點的發(fā)送時間間隔:
[0046]正常模式下，主、從節(jié)點傳感器采集間隔時間一般為1-60分鐘，遞進單位為I分鐘；主節(jié)點發(fā)送間隔時間一般為1-120分鐘，遞進單位為I分鐘。低功耗模式下，主、從節(jié)點傳感器采集間隔時間一般為10-60分鐘，遞進單位為10分鐘；主節(jié)點發(fā)送間隔時間一般為I小時一6小時,遞進單位為I小時。
[0047]⑦根據主節(jié)點采集間隔時間，定時采集溫濕度、二氧化碳、GPS傳感器數據；通過中斷的方式讀取加速度傳感器事件，通過串口接收從節(jié)點的傳感器數據。
[0048]⑧如果信息發(fā)送間隔大于采集間隔，將采集的主節(jié)點溫濕度、二氧化碳、GPS、加速度以及從節(jié)點傳感器數據暫存在EEPR0M，等發(fā)送時間到再上傳；如果信息發(fā)送間隔等于采集間隔，將實時上傳到服務器。
[0049]⑨能夠接收并通過串口轉發(fā)從節(jié)點的設置參數，包括從節(jié)點的ZigBee工作頻段、分組編號、傳感器類型、采集間隔時間、溫濕度傳感器的上下限等。
[0050]⑩讀取主、從節(jié)點的網絡狀態(tài)信息,包括從節(jié)點數量等。
[0051]⑷主節(jié)點使用TI (Texas Instruments)的CC2530作為從CPU，完成對各部分模塊的通訊和控制，并實現兼容ZigBee無線通信協議。
[0052]①能夠實現ZigBee協議開發(fā)需求中的功能。
[0053]②能夠通過串口發(fā)出主節(jié)點CC2530的工作方式，設置主節(jié)點CC2530的工作頻段(CHl—CH16)，通過切換頻段，抗干擾、保證穩(wěn)定。
[0054]③能夠通過串口接收ZigBee網絡中從節(jié)點、路由器的設置參數，并通過ZigBee網絡轉發(fā)給從節(jié)點；設置參數包括從節(jié)點的ZigBee工作頻段、分組編號、傳感器類型(使用溫濕度、非法打開、加速度傳感器其中哪些傳感器)、采集間隔時間、溫濕度傳感器的上下限。
[0055]④在系統需要時，能夠上傳網絡狀態(tài)信息，包括從節(jié)點數量。
[0056](5)主節(jié)點實現兼容GPRS無線通信協議。利用運營商的GPRS/GSM無線網絡，為終端設備和數據服務中心(平臺)搭建起一條無線通信鏈路，基于該無線通信鏈路能夠進行數據的傳輸，實現與云通信平臺的無縫接入。
[0057](6)主節(jié)點含有GPS模塊，具有以下特點:50個通道的u-bolx引擎，I百多萬個有效相關器；熱啟動和輔助啟動首次定位時間小于I秒；_162dBm的SuperSense捕獲和跟蹤靈敏度；具備KickStart功能,型號微弱時可實現加速啟動；支持AssistNow Online和AssistNow Offline 等 A-GPS 服務；GPS、GALILEO、SBAS (WAAS、EGNOS, MSAS, GAGAN)混合引擎；5Hz定位更新速率；定位精確度為2.5MCEP;有UART接口、USB V2.0接口、DDC (兼容I2C)接口、SPI 接口。
[0058](7)主節(jié)點內含實時時鐘芯片，實時時鐘除提供當前時間外，還能產生定時脈沖，用來喚醒CPU。
[0059](8)主節(jié)點含有帶電可擦寫可編程只讀存儲器(EEPROM)來存儲從節(jié)點的信息，EEPROM的容量為256KB，使用I2C接口進行通信，支持一百萬次的寫操作，數據能夠保持40年。
[0060](9)主節(jié)點的外部接口包括電源接口、GPRS天線接口、GPS天線接口和ZigBee天線接口。
[0061]①主節(jié)點電源接口:主節(jié)點采用外部車載電源供電時，車載電源通過電源接口與主節(jié)點連接，電源接口是輸入接口，輸入電壓范圍是直流9V?20V。
[0062]②主節(jié)點GPRS天線接口采用SMA接口形式，與外接鞭狀天線相連，接口方向為輸入輸出雙向。
[0063]③主節(jié)點ZigBee天線接口:主節(jié)點的ZigBee天線接口采用SMA接口形式，與外接鞭狀天線相連，接口方向為輸入輸出雙向。
[0064]㈡從節(jié)點:
[0065]⑴從節(jié)點的結構設計小巧、輕薄,通常為長方體,大小一般為97mm*57mm*7mm。
[0066]⑵從節(jié)點采用電池供電，電源管理模塊將電池的電能轉換成內部各個模塊正常工作所需的電源。從節(jié)點采用150mAh電池供電時，使用壽命大于I年，平均工作電流小于170uA。
[0067]⑶從節(jié)點的CPU采用TI的CC2530，與主節(jié)點相同，實現兼容ZigBee無線通信協議。
[0068]⑷從節(jié)點包括實時時鐘芯片、溫濕度傳感器、加速度傳感器，可與主節(jié)點相同或不同；
[0069](5)從節(jié)點采用干簧管作為非法打開傳感器，配合磁鐵檢測包裝箱是否被打開。
[0070](6)從節(jié)點的外部接口為ZigBee天線接口。ZigBee天線采用PCB天線的形式，接口方向為輸入輸出雙向。
[0071](7)能夠通過ZigBee接收并設置從節(jié)點的工作頻段(CHf CH16)、分組編號(f 10)、傳感器類型(使用溫濕度、非法打開、加速度傳感器其中哪些傳感器)、采集間隔時間、溫濕度傳感器的上下限(一般為-10°C~60°C)。
[0072](8)能夠根據從節(jié)點采集間隔時間，定時采集溫濕度傳感器數據，并將傳感器數據通過ZigBee網絡發(fā)送給CC2530。能夠通過中斷的方式讀取非法打開和加速度傳感器事件(干簧管和磁鐵一中斷信號一CC2530)，并及時將傳感器數據通過ZigBee網絡發(fā)送給協調器。
[0073]⑶如果設置了溫濕度傳感器的上下限，則定時采集溫濕度傳感器數據，如果溫濕度超限，及時將傳感器數據通過ZigBee網絡發(fā)送CC2530。
[0074]㈢通信協議:
[0075]⑴上述各實施例的冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，主節(jié)點和從節(jié)點之間的通訊符合ZigBee協議標準，主從節(jié)點之間能通過ZigBee協議組成星型網絡，主從節(jié)點之間能夠實現雙向數據通信，工作信號可以手動配置，具有良好的網絡維護功能、自愈和自組網功能、精確時間同步功能(主從節(jié)點時差<5ms)。具體包括:從節(jié)點應用層有效數據在:32~64 BYTE ;提供工作信道配置接口 ；傳輸時延≤6s ;網絡維護周期≤60s ;單個從節(jié)點入網時間<10s ;最長組網時間〈60s ;數據丟包率〈1% ;從節(jié)點數據傳輸吞吐量>27Kb/s (有效數據)。
[0076]⑵主節(jié)點能夠通過符合GPRS協議的2G通訊模塊，與數據中心實現雙向的無線數據傳輸。
[0077]⑶主從節(jié)點中能夠運行嵌入式系統，并留有接口與PC端應用軟件進行通信。
[0078](E)軟件系統: 包括底層軟件、配置軟件和應用軟件。
[0079]⑴底層軟件是運行在主從節(jié)點硬件上的軟件。主節(jié)點上的底層軟件主要完成各個模塊的初始化、采集各種傳感器的信息、存儲傳感器的信息、與從節(jié)點組網、接收從節(jié)點的傳感器信息、存儲從節(jié)點的傳感器信息、上傳傳感器信息到服務器等功能；從節(jié)點的底層軟件主要完成各個模塊的初始化、采集各種傳感器的信息、與主節(jié)點組網、上傳傳感器信息到主節(jié)點等功能。
[0080]⑵配置軟件:
[0081]①能夠設置主節(jié)點和從節(jié)點的工作模式，包括主節(jié)點和從節(jié)點分別的采樣間隔時間、上傳間隔時間等
[0082]②能夠配置主節(jié)點和從節(jié)點分別需要采集和上傳的傳感器類型。一般從節(jié)點具有溫濕度傳感器、加速度傳感器、非法打開傳感器；主節(jié)點具有溫濕度傳感器、加速度傳感器、二氧化碳傳感器、GPS傳感器，并預留傳感器接口。
[0083]③能夠配置無線傳感節(jié)點的空中接口類型，主節(jié)點的空中接口包括GPRS、WIFI和ZigBee，子節(jié)點的空中接口僅有ZigBee。通過軟件能夠配置主節(jié)點以ZigBee、GPRS或者WIFI方式組網通訊。
[0084]④主節(jié)點以ZigBee方式組網工作時能夠配置成入網和不入網兩種不同方式；主節(jié)點以GPRS方式組網工作時能夠配置服務器的IP地址和端口號。
[0085]⑤能夠配置從節(jié)點設備編碼等。
[0086]⑥能夠通過主節(jié)點以指令的方式配置從節(jié)點傳感器采集的門限值，并能夠通過PASSWORD或者密碼算法進行訪問控制；
[0087]⑦能夠通過主節(jié)點以命令的方式配置從節(jié)點的工作頻段。[0088]⑧能夠通過計算機串口向主節(jié)點發(fā)送數據，設置并讀取工作參數，包括:
[0089]a)主節(jié)點CC2530的工作方式:協調器、路由器
[0090]b)主節(jié)點CC2530為協調器時，主節(jié)點數據的上傳方式:GPRS、W1-Fi
[0091]c)主節(jié)點CC2530為協調器時，服務器IP地址和端口號
[0092]d)傳感器類型:溫濕度、加速度、二氧化碳、GPS
[0093]e)低功耗模式下，主、從節(jié)點傳感器采集間隔時間:10分鐘飛O分鐘，遞進單位為10分鐘
[0094]f)低功耗模式下，主節(jié)點發(fā)送間隔時間:1小時-6小時，遞進單位為1小時
[0095]g)正常模式下，主、從節(jié)點傳感器采集間隔時間:1分鐘飛O分鐘，遞進單位為I分鐘
[0096]h)正常模式下，主節(jié)點發(fā)送間隔時間:1分鐘~120分鐘，遞進單位為1分鐘
[0097]i )主節(jié)點CC2530的工作頻段:CH1~CH16
[0098]⑨能夠設置并讀取從節(jié)點的工作參數，包括:傳感器類型(溫濕度、非法打開、加速度傳感器);溫濕度傳感器的上、下限:-10°C~60°C。工作頻段:CH1~CH16 ;分組編號:廣10。
[0099]⑩能夠讀取主、從節(jié)點的網絡 結構:路由級數和每級路由下的從節(jié)點數量、編號。
[0100]⑶應用軟件能夠向用戶展示主從節(jié)點的傳感器信息、位置信息等，滿足智能新鮮食品物流系統應用需求，可進行擴展開發(fā)。
[0101]具體實施時，上述實施例的冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，可以選用以下設備:
[0102]QZigbee:
[0103]網絡協議:兼容ZigBee 2007 ；
[0104]網絡規(guī)模:
[0105]星型網絡:單個主節(jié)點連接子節(jié)點≥128 ；
[0106]傳輸時延:≤6s ;
[0107]網絡維護周期:≤ 60s ;
[0108]節(jié)點入網時間:〈10s;
[0109]組網時間:〈60s;
[0110]數據丟包率:〈1%;
[0111]子節(jié)點數據傳輸吞吐量:>27Kb/s (有效數據)。
[0112]⑵GPRS:
[0113]無線頻段:GSM900/1800雙頻；
[0114]無線帶寬:25_50KB/s;
[0115]通訊接口: TTL電平串行接口。
[0116](3) WIFI:
[0117]工作頻率:2.412-2.484GHz ；
[0118]波特率:1200-115200bps；
[0119]通訊接口: TTL電平串行接口。
[0120]⑷傳感器:
[0121]①溫度傳感器測量范圍:-40°C~125°C，測量精度:±0.3°C。[0122]主節(jié)點使用Sensirion的SHT21作為溫濕度傳感器，此傳感器特點:每一個傳感器都經過校準和測試，能夠輸出標準格式的I2C數字信號，低功耗，優(yōu)異的長期穩(wěn)定性。
[0123]②濕度傳感器測量范圍:0?100%RH，測量精度:±2%RH。
[0124]③二氧化碳傳感器測量范圍:(T2000ppm，測量精度:±50 ppm。
[0125]主節(jié)點采用英國GSS的COZIR-A作為二氧化碳傳感器，這是一款超低功耗(3.5mW)、高性能的紅外二氧化碳傳感器，測量范圍為0-2000ppm、0-5000ppm、0-l%可選。
[0126]④加速度傳感器測量范圍:±2g，測量精度±10%。
[0127]主節(jié)點采用Freescale的MMA8453Q作為加速度傳感器，這是一款智能低功耗、三軸、10位分辨率的電容型微機械加速度計。MMA8453Q具有±2g/±4g/±8g三種可選量程。MMA8453Q可以配置為事件觸發(fā)中斷輸出的工作方式，這樣可以保證在沒有觸發(fā)事件時的低功耗運行。
[0128]⑤GPS 傳感器定位精度 '2.5m CEP (Circular Error Probable:圓概率誤差)。
[0129]主節(jié)點使用宏電H7710E DTU (Data Terminal Unit)實現兼容GPRS無線通信協議。H7710E DTU 是一款基于 GPRS/GSM 網絡的無線 DDN (Digital Data Network)數據通信產品。H7710E產品利用運營商的GPRS/GSM無線網絡，為終端設備和數據服務中心(平臺)搭建起一條無線通信鏈路，基于該無線通信鏈路能夠進行數據的傳輸，實現與云通信平臺的無縫接入。
[0130]本實用新型上述各實施例的冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，利用zigbee技術同時結合主從式無線傳感系統，實現對冷鏈物流運輸和配送環(huán)節(jié)過程中物品溫濕度等信息的實時監(jiān)控，當溫濕度超標或遭遇非法打開時實施報警，并可對運輸、配送過程中的溫濕度變化、地理信息進行記錄，實現了冷鏈物品狀態(tài)監(jiān)測與安全報警、冷鏈物品全過程信息追溯等功能。
[0131]與現有技術相比，本實用新型上述各實施例的冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，具有組網功能強大、數據可靠性高、監(jiān)測精度高、成本低、體積小巧、便于安裝，能有效穩(wěn)定地對冷鏈運輸過程中食品的環(huán)境信息進行實時監(jiān)控、采集和記錄，且可以對采集的數據進行無線遠距離傳輸等優(yōu)點。
[0132]最后應說明的是:以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，其特征在于，包括安裝于冷鏈物流的運輸車上、且通過運輸車的車載電源供電的主節(jié)點，分散安裝在運輸車上每個冷藏箱中的多個從節(jié)點，用于監(jiān)控所述主節(jié)點和多個從節(jié)點的服務器，以及用于所述主節(jié)點與多個從節(jié)點之間、以及主節(jié)點以及服務器之間進行信息交互的無線通信裝置；其中: 所述主節(jié)點，用于檢測所處運輸車的環(huán)境信息，通過無線通信裝置接收從節(jié)點傳來的信息，并將檢測所得運輸車環(huán)境信息和接收所得從節(jié)點信息通過無線通信裝置發(fā)送到服務器； 所述從節(jié)點，用于檢測所處冷藏箱的環(huán)境信息，并通過無線通信裝置將檢測所得冷藏箱環(huán)境信息傳送給主節(jié)點； 所述主節(jié)點，包括殼體，設置在所述殼體內部的主節(jié)點控制器、運輸車環(huán)境信息傳感器、供電系統、實時時鐘芯片、主節(jié)點無線通信裝置和存儲器，以及設置在所述殼體外部、且與殼體內部相應設備連接的外部接口 ； 所述運輸車環(huán)境信息傳感器、供電系統、實時時鐘芯片、主節(jié)點無線通信裝置和存儲器，分別與主節(jié)點控制器連接；所述供電系統，包括配合設置的車載電源供電裝置和可充電電池供電裝置； 所述從節(jié)點，包括殼體，以及設置在所述殼體內部的從節(jié)點CPU、冷藏箱環(huán)境信息傳感器、電池供電裝置、實時時鐘芯片和ZigBee通信裝置，以及設置在所述殼體外部、且與殼體內部相應設備連接的ZigBee天線接口 ； 所述冷藏箱環(huán)境信息傳感器、電池供電裝置、實時時鐘芯片和ZigBee通信裝置，分別與從節(jié)點CPU連接；所述ZigBee天線接口，與ZigBee通信裝置連接。
2.根據權利要求1所述的冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，其特征在于，所述從節(jié)點的個數，至少為128個；所述主節(jié)點和至少128個從節(jié)點組成星型網絡，并通過符合ZigBee標準的協議進行組網和通訊。
3.根據權利要求1所述的冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，其特征在于，所述主節(jié)點控制器，包括主從式設置的主CPU和從CPU ； 所述主CPU，分別與運輸車環(huán)境信息傳感器、供電系統、實時時鐘芯片、主節(jié)點無線通信裝置和存儲器連接；所述從CPU，分別與所述主CPU和主節(jié)點無線通信裝置連接。
4.根據權利要求3所述的冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，其特征在于，所述主節(jié)點無線通信裝置，包括分別與所述主CPU連接的GPRS通信裝置、GPS通信裝置和WIFI通信裝置，以及分別與所述從CPU連接的ZigBee通信裝置。
5.根據權利要求4所述的冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，其特征在于，所述外部接口，包括電源接口、GPRS天線接口、GPS天線接口、WIFI接口和ZigBee天線接口 ； 所述電源接口與所述供電系統連接，所述GPRS天線接口與GPRS通信裝置連接，所述GPS天線接口與GPS通信裝置連接，所述WIFI接口與WIFI通信裝置連接，所述ZigBee天線接口與ZigBee通信裝置連接。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，其特征在于，所述運輸車環(huán)境信息傳感器，包括分別與所述主節(jié)點控制器、供電系統和主節(jié)點無線通信裝置連接的溫度傳感器、濕度傳感器、加速度傳感器、CO2氣體傳感器和GPS傳感器。
7.根據權利要求1或2所述的冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，其特征在于，所述冷藏箱環(huán)境信息傳感器，包括分別與所述從節(jié)點CPU和電池供電裝置連接的溫度傳感器、濕度傳感器、加速度傳感器和非法打開傳感器。
8.根據權利要求7所述的冷鏈物流用主從式無線傳感節(jié)點監(jiān)控系統，其特征在于，所述非法打開傳感器，包括分別與所述從節(jié)點CPU和電池供電裝置連接的干簧管，以及與冷藏箱中相應包裝箱配合設置的磁鐵；所述干簧管與磁鐵連接；和/或， 所述ZigBee天線接口，為輸入輸出雙向結構；與所述ZigBee天線接口相匹配的ZigBee天線，采 用PCB天線。
【文檔編號】G05B19/418GK203673312SQ201320673853
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權日:2013年10月30日
【發(fā)明者】鄭立榮, 姚榮偉, 賀蘭茂, 王波, 蔡旭, 沈美根 申請人:復旦大學無錫研究院