一种基于近场通讯的便携式运输状态监测仪及其运行方法技术

本发明专利技术涉及物流运输质量控制技术领域，公开了一种基于近场通讯的便携式运输状态监测仪及其运行方法。所述基于近场通讯的便携式运输状态监测仪包括电源管理组件、传感器组件、低功耗微控制器、存储芯片以及近场通讯组件。本发明专利技术基于近场通讯的便携式运输状态监测仪体积小、重量轻、续航长、数据交互方便快捷，可广泛应用于物流、运输行业。

Portable traffic condition monitor based on near field communication and operation method thereof

The invention relates to the technical field of logistics and transportation quality control, and discloses a portable transportation status monitor based on near field communication and a method for operating the same. The portable transport status monitor based on near field communication includes a power management component, a sensor assembly, a low-power microcontroller, a memory chip, and a near field communication component. The portable transportation condition monitor based on near field communication has the advantages of small volume, light weight, long endurance, convenient and fast data exchange, and wide application in the logistics and transportation industry.

【技术实现步骤摘要】
一种基于近场通讯的便携式运输状态监测仪及其运行方法
本专利技术涉及物流运输质量控制
，尤其涉及一种基于近场通讯的便携式运输状态监测仪及其运行方法。
技术介绍
目前随着国内互联网购物的迅猛发展，物流行业也呈现高速增长趋势，物流运输企业的规模与管理水平也需要进一步提高，货物的运输质量就成为物流企业关注的焦点和评判的标准。据调查，在运输过程有52％的货物损坏是由环境因素引起的，其中温度、湿度、振动和冲击因素占到了45％。因此在货物运输过程中安装状态监测仪一方面能够测量加速度和温湿度值，并在达到设定条件时给予相应的提醒；另一方面能够记录运输过程的状态信息，以发现产品破损失效的原因、评价道路的严酷程度。这样物流运输企业可以针对不同的货物、不同严酷程度的道路进行科学的包装设计，以达到货物适度和安全运输的要求。目前国外运输状态监测仪的代表产品有：(1)美国LANSMONT公司生产的SAVER系列振动记录仪，内置MEMS三轴加速度传感器，尺寸为127mm*124mm*43mm，测量范围200g，16位采样分辨率，最高采样率5000Hz，内存大小128MB，USB数据接口。(2)瑞士SOLVE公司生产的g-log系列振动记录仪，其大小为145mm*80mm*29mm，加速度测量范围70g，最高采样率2000Hz，内存大小4MB，配有RS232和USB通讯接口。这些产品主要用于监测、记录振动和冲击事件，对于温度、湿度、位置等其他运输状态则没有监测或仅提供了外部测量接口，而且由于产品只配备了USB等有线数据接口，导致监测仪的适用性和数据实时性难以保证。近年来，国内许多科研院所和企业正着手研制功能更强、适用性更高的运输状态记录仪。其中一项新技术中公布了一款安装有显示屏、微型打印机和无线通讯模块的冲击记录仪，该产品能够随时显示和打印冲击记录，而且使用特制手持接收机能够实时获取运输过程中的冲击记录并实现声光报警。以上产品功能强大，但数据输出一般通过USB接口或微型打印机的方式，可操作性不强。少数产品使用无线通讯方式实现了运输状态的实时监测，但随之带来的是必须使用专用手持设备和耗电量进一步提高等问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供一种基于近场通讯的便携式运输状态监测仪及其运行方法，以解决现有运输状态监测仪的数据输出方式可操作性不强以及耗电量高的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于近场通讯的便携式运输状态监测仪，包括电源管理组件、传感器组件、低功耗微控制器、存储芯片以及近场通讯组件，其中，所述电源管理组件分别与所述传感器组件、低功耗微控制器、存储芯片以及近场通讯组件电连接并为其供电，所述传感器组件包括加速传感器以及温湿度传感器，所述低功耗微控制器与所述加速传感器、温湿度传感器、近场通讯组件、存储芯片分别电连接，所述低功耗微控制器内置有底层驱动模块，所述底层驱动模块能够控制低功耗微控制器与加速传感器、温湿度传感器、存储芯片和近场通讯组件进行数据交换，所述底层驱动模块还能控制低功耗微控制器工作状态的切换。进一步地，所述电源管理模块包括稳压芯片以及电池管理芯片，所述稳压芯片将电压转化为传感器组件、低功耗微控制器、存储芯片、底层驱动芯片以及近场通讯组件的适宜电压；所述电池管理芯片用于连接可充电电池以及外部电源。进一步地，所述加速传感器是MEMS三轴加速传感器，所述温湿度传感器是MEMS温湿度传感器。进一步地，还包括可充电电池，所述可充电电池与电源管理芯片连接，所述可充电电池能够通过所述电源管理芯片充电，所述可充电电池也能够作为监测仪的供能源。进一步地，所述低功耗微控制器与所述可充电电池连接，并能够检测可充电电池的电压。作为本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种基于近场通讯的便携式运输状态监测仪的运行方法，底层驱动模块包括系统初始化和引导模块，事件监测中断服务模块、近场通讯组件中断服务模块以及实时时钟模块；监测仪开机过程：监测仪系统启动，系统初始化和引导模块引导传感器组件、低功耗微控制器、存储芯片以及近场通讯组件初始化成功，进而开启低功耗微控制器全局中断、使能加速度传感器和近场通讯组件中断输出后，低功耗微控制器进入待机模式，等待外部中断的唤醒；监测仪加速中断记录过程：加速传感器检测到事件发生后，产生中断信号控制事件监测中断服务模块启动，事件监测中断服务模块控制低功耗微控制器启动接收加速传感器传输的加速度值、温湿度传感器传输的温度和湿度值以及实时时钟模块的时间值并记录在存储芯片内，信息更新完成后，事件监测中断服务模块关闭，低功耗微控制器进入待机模式并等待下次活动事件的触发；监测仪的通讯组件中断服务过程：近场通讯组件检测到射频场且与移动端有数据交换时，近场通讯组件产生中断信号控制近场通讯组件中断服务模块开启，近场通讯组件中断服务模块唤醒低功耗微控制器，低功耗微控制器从待机模式进入工作模式，低功耗微控制器解析外部指令，低功耗微控制器完成外部指令后重新进入待机模式并等待下次通讯事件的触发。进一步地，所述监测仪开机过程还包括检测传感器组件、低功耗微控制器、存储芯片以及近场通讯组件初始化是否成功的步骤：系统初始化和引导模块读取加速传感器、温湿度传感器、存储芯片以及近场通讯组件的芯片内部寄存器验证芯片连接是否正常，若连接失败，向近场通讯组件缓存中写入“初始化失败”的标识符；若连接成功则按照默认设置对加速传感器、温湿度传感器、存储芯片以及近场通讯组件的芯片内部寄存器进行配置以完成初始化，并向近场通讯组件缓存中写入“初始化成功”的标识符。进一步地，所述监测仪加速中断记录过程还包括检测采样时间是否达到预定采样时间的步骤：事件监测中断服务模块判断本次事件已采样时间是否达到用户设定的预定采样时间，若采样时间未达到，则继续读取加速度值并存入低功耗微控制器的事件缓存模块，当缓存数据量达到程序预定值时，低功耗微控制器的事件缓存模块的数据将被转存入存储芯片中，并再次判断采样时间是否完成；若采样时间已完成，则本次活动事件的记录信息更新完成。进一步地，所述监测仪的通讯组件中断服务过程还包括判断低功耗微控制器是否解析指令成功的步骤：读取近场通讯组件的芯片上的相应寄存器判断是否成功解析到外部命令，若未解析到命令则通讯组件中断服务模块停止工作，低功耗微控制器重新进入待机模式；若解析到外部命令则按照命令内容执行相应的程序流程，最后在各命令执行完成后，低功耗微控制器会控制近场通讯组件发送“命令执行完成”的回应，再退出中断服务模块进入待机模式，等待下次通讯事件的触发。进一步地，预定采样时间、当前实时时钟模块的时间值和活动检测阈值能够通过低功耗微控制器、近场通讯组件接收到移动端的设定值进行更改。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术提供的基于近场通讯的便携式运输状态监测仪及其运行方法，监测仪使用低功耗微控制器、加速度和温湿度传感器、近场通讯组件以及大容量存储芯片部件设计完成，它能够监测和记录货物在运输过程中的加速度、温湿度等状态信息，并通过被动式的近场通讯方式与手机等移动端进行数据交互，这样移动端可使用定制软件获取仪器信息和已存入的事件记录，且能够对活动阈值、采样率和当前时间等仪器参数进行设置。本专利技术基于近场通讯的便携式运输状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于近场通讯的便携式运输状态监测仪，其特征在于：包括电源管理组件、传感器组件、低功耗微控制器、存储芯片以及近场通讯组件，其中，所述电源管理组件分别与所述传感器组件、低功耗微控制器、存储芯片以及近场通讯组件电连接并为其供电，所述传感器组件包括加速传感器以及温湿度传感器，所述低功耗微控制器与所述加速传感器、温湿度传感器、近场通讯组件、存储芯片分别电连接，所述低功耗微控制器内置有底层驱动模块，所述底层驱动模块能够控制低功耗微控制器与加速传感器、温湿度传感器、存储芯片和近场通讯组件进行数据交换，所述底层驱动模块还能控制低功耗微控制器工作状态的切换。

【技术特征摘要】
1.一种基于近场通讯的便携式运输状态监测仪，其特征在于：包括电源管理组件、传感器组件、低功耗微控制器、存储芯片以及近场通讯组件，其中，所述电源管理组件分别与所述传感器组件、低功耗微控制器、存储芯片以及近场通讯组件电连接并为其供电，所述传感器组件包括加速传感器以及温湿度传感器，所述低功耗微控制器与所述加速传感器、温湿度传感器、近场通讯组件、存储芯片分别电连接，所述低功耗微控制器内置有底层驱动模块，所述底层驱动模块能够控制低功耗微控制器与加速传感器、温湿度传感器、存储芯片和近场通讯组件进行数据交换，所述底层驱动模块还能控制低功耗微控制器工作状态的切换。2.根据权利要求1所述的基于近场通讯的便携式运输状态监测仪，其特征在于：所述电源管理模块包括稳压芯片以及电池管理芯片，所述稳压芯片将电压转化为传感器组件、低功耗微控制器、存储芯片、底层驱动芯片以及近场通讯组件的适宜电压；所述电池管理芯片用于连接可充电电池以及外部电源。3.根据权利要求1所述的基于近场通讯的便携式运输状态监测仪，其特征在于：所述加速传感器是MEMS三轴加速传感器，所述温湿度传感器是MEMS温湿度传感器。4.根据权利要求2所述的基于近场通讯的便携式运输状态监测仪，其特征在于：还包括可充电电池，所述可充电电池与电源管理芯片连接，所述可充电电池能够通过所述电源管理芯片充电，所述可充电电池也能够作为监测仪的供能源。5.根据权利要求4所述的基于近场通讯的便携式运输状态监测仪，其特征在于：所述低功耗微控制器与所述可充电电池连接，并能够检测可充电电池的电压。6.一种基于近场通讯的便携式运输状态监测仪的运行方法，其特征在于：底层驱动模块包括系统初始化和引导模块，事件监测中断服务模块、近场通讯组件中断服务模块以及实时时钟模块；监测仪开机过程：监测仪系统启动，系统初始化和引导模块引导传感器组件、低功耗微控制器、存储芯片以及近场通讯组件初始化成功，进而开启低功耗微控制器全局中断、使能加速度传感器和近场通讯组件中断输出后，低功耗微控制器进入待机模式，等待外部中断的唤醒；监测仪加速中断记录过程：加速传感器检测到事件发生后，产生中断信号控制事件监测中断服务模块启动，事件监测中断服务模块控制低功耗微控制器启动接收加速传感器传输的加速度值、温湿度传感器传输的温度和湿度值以及实时时钟模块的时间值并记录在存储芯片内，信息更新完成后，事件监测中断服务模块关闭，低功耗微控制器进入...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚靖傑，王家乐，张静，邓哲，刘芳，王萌，
申请(专利权)人：北京强度环境研究所，天津航天瑞莱科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11