用于冷鏈物流車的多點(diǎn)遠(yuǎn)程溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉 艷，張松濤，何令華

（1.浙大城市學(xué)院信息與電氣工程學(xué)院，浙江 杭州 310015；2.浙江微松冷鏈科技有限公司，浙江 杭州 310015）

近年來，冷鏈在我國受到高度關(guān)注，得益于政府扶持和產(chǎn)業(yè)資本和風(fēng)險(xiǎn)投資，冷庫等冷鏈基礎(chǔ)設(shè)施得到了長(zhǎng)足發(fā)展。而冷鏈車作為我國冷鏈物流的重要組成部分和冷鏈最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，我國冷鏈車的銷量逐年增長(zhǎng)。根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)，2021 年我國冷鏈車銷量為79895 輛，同比2020 年增長(zhǎng)18.9%[1-3]。

冷鏈物流車在運(yùn)輸過程中需要始終維持在規(guī)定的溫度條件下，以保證食品、藥品的質(zhì)量，減少他們的損耗。隨著我國冷鏈行業(yè)的發(fā)展，冷鏈物流車智能化、環(huán)?；鸵?guī)范化成為其發(fā)展的趨勢(shì)，尤其是溫濕度這些重要車內(nèi)環(huán)境參數(shù)的控制尤為重要[4-6]。

本研究根據(jù)冷鏈物流車運(yùn)輸過程中的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了一款適用于遠(yuǎn)程監(jiān)控冷鏈物流車運(yùn)輸過程中溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)計(jì)采用內(nèi)置和外置溫濕度傳感器，以Arduino 單片機(jī)為核心，進(jìn)行封閉車廂內(nèi)多點(diǎn)的溫度濕度測(cè)量并以LED 顯示屏顯示數(shù)據(jù)；同時(shí)，通過工業(yè)Wi-Fi GPS 天線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、自動(dòng)生成報(bào)表、超限蜂鳴報(bào)警并實(shí)現(xiàn)24 小時(shí)手機(jī)/電腦實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)以STM32 單片機(jī)為核心控制器，設(shè)置內(nèi)置和外置溫濕度傳感器對(duì)冷鏈物流車內(nèi)溫多點(diǎn)溫度進(jìn)行測(cè)量以LED 顯示屏顯示數(shù)據(jù)。同時(shí)，通過工業(yè)WiFi GPS 天線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、自動(dòng)生成報(bào)表、超限蜂鳴報(bào)警并實(shí)現(xiàn)24 小時(shí)手機(jī)/電腦實(shí)時(shí)監(jiān)控。硬件系統(tǒng)的內(nèi)容主要包含了冷鏈物流車內(nèi)的數(shù)據(jù)采集硬件、無線傳輸硬件，主控單片機(jī)組成。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)各單元結(jié)構(gòu)示意圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是c 語言編寫代碼由keil uVision5 環(huán)境下燒錄至單片機(jī)，以下部分是介紹部分硬件軟件設(shè)計(jì)方法。軟件設(shè)計(jì)主函數(shù)如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)函數(shù)流程圖

2.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)具備的功能是人們可以隨時(shí)通過手機(jī)或網(wǎng)頁查看冷鏈物流車內(nèi)溫濕度情況，并且當(dāng)車廂內(nèi)溫濕度出現(xiàn)異常時(shí)，能夠通過指令按鍵發(fā)警報(bào)通知車輛駕駛工作人員，告知其對(duì)車廂內(nèi)溫濕度進(jìn)行調(diào)解，保證冷鏈運(yùn)輸過程中運(yùn)輸產(chǎn)品不變質(zhì)。并且該系統(tǒng)還能夠準(zhǔn)確定位車輛位置，對(duì)車輛位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)該系統(tǒng)能繪制車輛行進(jìn)路線，方便相關(guān)工作人員對(duì)車輛運(yùn)輸及調(diào)度路線進(jìn)行合理規(guī)劃。該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程報(bào)警。

界面顯示的是一些MQTT 協(xié)議的參數(shù)設(shè)定，包括IP 地址（主機(jī)名）、端口號(hào)、用戶名、密碼、訂閱主題和發(fā)布主題。

3 實(shí)際設(shè)計(jì)

3.1 硬件模塊

硬件系統(tǒng)的制作過程主要分為：系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)、根據(jù)功能設(shè)計(jì)pcb 電路圖、根據(jù)電路圖購買相應(yīng)的元器件，pcb 板則從網(wǎng)上發(fā)送原理圖購買實(shí)體pcb 板，收到pcb 板后對(duì)其進(jìn)行焊接、組裝，然后對(duì)單片機(jī)進(jìn)行軟件部分的燒錄，最終完成本次制作過程。

3.2 測(cè)試結(jié)果

首先對(duì)pcb 板進(jìn)行上電，保證通電后能正常工作，結(jié)果是通電后，指示燈閃爍，說明電路可以正常工作。正常工作實(shí)物圖如圖3 所示。

圖3 接電正常工作圖

其次對(duì)報(bào)警功能進(jìn)行測(cè)試，操作方法就是直接在安卓端點(diǎn)擊指令，然后下位機(jī)就開始報(bào)警和亮燈，功能也是一切正常，結(jié)果圖如圖4 所示。

圖4 環(huán)境溫濕度變化數(shù)據(jù)圖

4 結(jié)論

設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了 冷鏈物流車多點(diǎn)溫濕度檢測(cè)的系統(tǒng)，其可以實(shí)現(xiàn)24 小時(shí)實(shí)時(shí)地通過手機(jī)端或網(wǎng)頁端查看冷鏈物流車內(nèi)的溫濕度情況，能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警和顯示功能。