鐵路冷藏集裝箱運輸智能監(jiān)控系統(tǒng)設計及應用

付雄新

鐵路冷藏集裝箱運輸覆蓋范圍廣、距離長，所運貨物具有小批量、多品種、高保鮮的特點。在鐵路冷藏集裝箱運輸過程中，鐵路運輸管理部門需要實時掌握冷藏集裝箱設備的運行狀態(tài)，根據所運貨物的需要設定合理的冷藏溫度，及時處理冷機故障、欠油等狀況，充分利用現代網絡通信技術及調度系統(tǒng)減少冷藏集裝箱滯留或閑置現象，以提高運輸效率，降低運營成本。本文針對鐵路冷藏集裝箱運輸的特點，提出鐵路冷藏集裝箱運輸智能監(jiān)控系統(tǒng)設計，通過在冷藏集裝箱上安裝智能監(jiān)控終端，實現鐵路冷藏集裝箱與監(jiān)控中心的雙向通信，以監(jiān)控冷藏集裝箱內溫度等參數，從而達到確保箱內貨物品質安全的目的。

1 鐵路冷藏集裝箱運輸智能監(jiān)控系統(tǒng)設計

鐵路冷藏集裝箱運輸智能監(jiān)控系統(tǒng)主要包括冷藏集裝箱智能監(jiān)控終端、監(jiān)控中心和廣域監(jiān)測網等（見圖1）。在冷藏集裝箱運輸過程中，安裝在冷藏集裝箱上的智能監(jiān)控終端按照設定要求采集集裝箱及其所運貨物的運行狀態(tài)和位置信息，并以GPRS方式傳送至服務器。監(jiān)控中心主要負責存儲、分析和處理信號覆蓋范圍內的所有冷藏集裝箱位置和狀態(tài)信息，并以合理的形式加以展現，從而實現實時監(jiān)控冷藏集裝箱內部參數以及本地和遠程實時報警，并通過遠程通信系統(tǒng)設置和控制智能終端，以有效預防因運輸環(huán)境失調而引起的貨物品質損壞。當冷藏集裝箱堆放在堆場時，安裝在冷藏集裝箱上的智能監(jiān)控終端通過無線網絡與手持終端通信，實現查詢、設置冷機本地參數及控制冷機等功能。通過手持終端管理堆場冷藏集裝箱不僅有利于降低人工巡檢費用，而且便于工作人員及時處理制冷裝置失靈等故障，從而減少貨損。

1.1 智能監(jiān)控終端

智能監(jiān)控終端采用STM32系列單片機作為主控制器，主要組成部分包括通過串行總線連接的GPS、GPRS、WIFI、冷機i-box通信模塊以及多通道數據采集模塊（見圖2）。監(jiān)控終端上電后與監(jiān)控中心建立實時通信和跟蹤網絡，將實時采集的各種信息傳輸到監(jiān)控中心；同時，監(jiān)控中心可以對智能監(jiān)控終端進行遠程設置和控制。

智能監(jiān)控終端的主要功能如下。

（1）遠程定位 系統(tǒng)采用GPS技術，選用追蹤靈敏度極高的SkyNav GM25引擎模塊，大大擴大定位覆蓋面。例如，在狹窄的都市及密集的叢林環(huán)境等普通GPS接收模塊不能定位的地方，SkyNav GM25均能高精度定位。只要SkyNav GM25接收模塊處于工作狀態(tài)，就能定時把接收并計算出的定位信息通過串口傳送到主控制器。

（2）遠程狀態(tài)監(jiān)測和控制 智能監(jiān)控終端通過串口與冷機的i-box模塊通信，以監(jiān)控冷機送風溫度、回風溫度、運行狀態(tài)、工作模式及報警等參數，同時通過8路12位模數轉換通道實時監(jiān)測供電蓄電池電壓、油箱液位、潤滑油壓力等。監(jiān)控中心可以根據需要，遠程設置溫控點和運行模式，消除報警并遠程診斷冷機故障。

（3）數據雙向傳輸 智能監(jiān)控終端與監(jiān)控中心采用GPRS方式傳輸數據，選用GE864模塊，其采用球狀引腳柵格陣列封裝技術，是市場上最小的標準四頻GSM/GPRS通信模塊，內嵌TCP/IP協(xié)議棧，通過標準的AT指令進行通信控制。智能監(jiān)控終端與手機采用無線通信方式，選用88W8686 WIFI模塊，通過串行外設接口與控制器通信。

1.2 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心的主要任務是接收冷藏集裝箱監(jiān)測狀態(tài)信息以及分析和處理相關數據，以合理的形式展現給終端用戶，并根據冷藏集裝箱的運行狀態(tài)向智能監(jiān)控終端發(fā)布控制設置命令等?？紤]到鐵路冷藏集裝箱運輸系統(tǒng)容量需求不斷增長以及用戶訪問量日益擴大，監(jiān)控中心系統(tǒng)采用先進的分布式負載均衡系統(tǒng)設計（見圖3）。監(jiān)控中心系統(tǒng)主要由通信服務器子系統(tǒng)、應用服務器子系統(tǒng)、網頁發(fā)布服務器子系統(tǒng)、地圖發(fā)布子系統(tǒng)、接口服務子系統(tǒng)和無線網絡、互聯(lián)網等組成。

2 鐵路冷藏集裝箱運輸智能監(jiān)控系統(tǒng)應用

鐵路冷藏集裝箱運輸智能監(jiān)控系統(tǒng)應用多種新技術：雙向遠程無線通信技術的應用有利于實現對鐵路冷藏集裝箱運輸的實時監(jiān)控功能；GPS技術的應用便于實現冷藏集裝箱定位和跟蹤功能；GIS技術的應用便于實現冷藏集裝箱信息顯示和實時監(jiān)管功能，使用戶通過網頁瀏覽器便能獲知冷藏集裝箱的實時位置、運行狀態(tài)、報警信息、溫度信息等。此外，鐵路冷藏集裝箱運輸智能監(jiān)控系統(tǒng)通過通信網絡，可以遠程設定冷機的工作溫度和運行模式、消除報警并遠程診斷冷機故障，實現冷藏集裝箱在網絡環(huán)境下的可視化，滿足在鐵路冷藏集裝箱運輸模式下監(jiān)控冷藏集裝箱，以保障其運輸安全的需求。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2014-04-10）