面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统及方法技术方案

本发明专利技术的面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统，包括保温箱、智能测温终端、网关和数据云平台，智能测温终端设置于保温箱上，智能测温终端由微处理器及与其相连接的无源RFID、电源模块、存储模块、NBIoT模块、LoRA模块和单总线连接接口组成。本发明专利技术的面向冷链物流的监测方法，包括：a).货品信息的写入；b).温度获取；c).NBIoT网络传输；d).LoRA自组网传输；e).货品实时监控。本发明专利技术的有益效果是：解决了冷链物流从取货到仓储到运输再到交货全过程中的温度与位置监测、温度超标实时报警、保温效果追溯的需求，为冷链物流服务可知、可靠、可信、可管理做出了创新并奠定了坚实的技术基础。

【技术实现步骤摘要】
面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统及方法
本专利技术涉及一种面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统及方法，更具体的说，尤其涉及一种可获取保温装置内的多个监测点的实时温度、以及保温装置的地理位置的面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统及方法。
技术介绍
近年来，冷链物流的发展诉求日见高涨，医药、生鲜、食品、菜蔬等越来越多地需要冷链物流运输和配送。然而，传统冷链物流由于使用冷藏车的成本过于高昂，往往只在批量货品的运输过程中进行集中的冷链保温，而前端的取货与后端的配送却仍是常温操作，容易出现货品的变质。对于高价值和高要求的货品如疫苗，也有物流企业使用保温箱、保温袋等保温箱进行防护，这种方式虽然在一定程度上对货品保温有所改善，但却缺乏温度监测、记录和管理的方法与系统，无法让用户方及物流方实时获知保温箱内的情况与问题，例如装置损坏、温度超标等等，也无法在运输结束时进行温度的全过程追溯。而且，如果仅监测保温箱内的实时温度、却不知道其相应的位置，也会带来管理上的困难，即出现问题时不知道当前承运车辆和责任人，无法及时处理。因此，本专利技术通过物联网技术，设计和实现了对使用保温箱的冷链物流的全过程温度及位置实时监测、信息数据实时上传及处理的方法与系统。这一专利技术可提供物流全过程的温度跟踪与追溯，解决了冷链物流中实时信息采集与温度超标等风险处理的技术难题，将对冷链物流行业的发展起到极大的推动作用。。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统及方法。本专利技术的面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统，包括保温箱、智能测温终端、网关和数据云平台，智能测温终端设置于保温箱上，用于采集保温箱内多点及保温箱外的温度，网关设置于冷藏车中，网关的天线伸出于冷藏车的金属车厢外；其特征在于：所述智能测温终端由微处理器及与其相连接的无源RFID、电源模块、存储模块、NBIoT模块、LoRA模块和单总线连接接口组成，保温箱内设置有多个测量其内部不同部位的温度芯片，保温箱外设置有测量外部温度的温度芯片；无源RFID中存储有货品内容和货品保温范围信息，微处理器经单总线连接接口与测温传感器通信，以获取各个温度芯片采集的温度信息；在保温箱处于非屏蔽环境中时，微处理器经NBIoT与数据云平台相通信，在保温箱处于冷藏车的金属车厢内屏蔽环境中时，保温箱上的智能测温终端经LoRA模块自组网，并经网关与数据云平台相通信；数据云平台获取保温箱编号、保温箱内外温度信息，通过基站定位的方式获取保温箱位置信息，并根据设定的货品的有效保温范围实时监测温度是否超范围。本专利技术的面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统，所述保温箱内部的前后壁、左右壁和上下壁上均设置有对其内部温度进行测量的测温传感器，保温箱的外壁上设置有对其外部温度进行测量的测温传感器。本专利技术的面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统，所述网关为LoRA与NBIoT双网络网关。本专利技术的面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统的监测方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：a).货品信息的写入；当冷链物料的货品在原产地或者发货地装入保温箱中时，利用RFID读写器读出保温箱编号，并将货品内容、保温范围和保温时长信息写入无源RFID中；b).温度获取，在货品运输过程中，微处理器以测温间隔T周期性地采集保温箱内多个区域的温度以及外部温度，每采集完一次则将采集的温度信息进行上传；c).NBIoT网络传输，在保温箱四周没有金属车厢屏蔽状态下，每个保温箱上的智能测温终端将采集的温度信息通过NBIoT物联网络传输至数据云平台；当无法通过NBIoT网络传输时，执行步骤d)；d).LoRA自组网传输，在保温箱处于金属车厢的屏蔽状态下时，各个保温箱上的智能测温终端首先通过LoRA模块进行自组网，将各个智能测温终端所采集的温度信息会聚至网关后，在通过金属车厢上的天线发送至数据云平台；e).货品实时监控，数据云平台接收智能测温终端上传的各个保温箱的温度信息，通过基站定位的方式获取保温箱位置信息，并根据货品的保温范围和保温时长信息进行判断，如出现温度超标现象，则报警显示当前超标的保温箱位置、以及超标温度的具体数值，供管理人员及时发现与处理。本专利技术的面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统的监测方法，步骤b)中所述的温度获取通过以下步骤来实现：温度传感器按照由外到内依次顺序编号为T0、T1、T2、…、T6，采集时，由微处理器（1）通过单总线连接接口按编号从小到大依次读取各编号传感器的温度值Ti，即可获得各相应点位的温度。本专利技术的面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统的监测方法，步骤b)中，微处理器（1）每10分钟采集一次保温箱（11）中各点位的温度数据，也可由数据云平台发送指令动态调整温度采集的间隔时间以适应不同的应用需求；采集到的温度数据形成数组Temp[i]，其中i为点位。本专利技术的面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统的监测方法，步骤e)中所述的基站定位方式为通过NBIoT网关与通信基站进行定位运算而获得的地理位置，位置信息与NBIoT网关上传的温度数据以及上传的时间进行绑定，共同存贮于数据云平台，供管理系统使用。本专利技术的面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统的监测方法，步骤c)中，如发现NBIoT网络无法联通，则将数据暂存于存储模块中，间隔1分钟后再次尝试连接，如仍不成功则间隔3分钟后再次尝试连接，如仍不成功，则间隔5分钟后再次尝试连接，三次均无法连接到NBIoT网络，则切换为LoRA通信模式，保温箱搜索车内LoRA网关并加入，将保存的数据和后续监测的数据通过LoRA网关连接的车载NBIoT网络上传至数据云平台；如无法搜索到LoRA网关，则系统将数据保存，仍按原工作模式，间隔10分钟连接NBIoT网络直至连接成功；如冷藏车内有多只保温箱，则各装置内的LoRA模块与LoRA网关以无线自组网方式进行数据汇聚与上传。本专利技术的有益效果是：通过在保温箱中内置基于物联网的集温度采集、定位、数据组网传输的智能终端，配合车载通信网关以及数据云平台管理软件，有效解决了冷链物流从取货到仓储到运输再到交货全过程中的温度与位置监测、温度超标实时报警、保温效果追溯的需求，实现了冷链物流全程无缝的温度管理。为冷链物流服务可知、可靠、可信、可管理做出了创新并奠定了坚实的技术基础。附图说明图1为本专利技术的全程温度与位置监测系统的整体架构图；图2为本专利技术的全程温度与位置监测方法的流程图；图3为本专利技术中冷藏车内多保温箱组网上传信息的示意图。图中：1微处理器，2无源RFID，3电源模块，4存储模块，5NBIoT模块，6LoRA模块，7单总线连接接口，8网关，9测温传感器，10数据云平台，11保温箱，12智能测温终端，13LoRA与NBIoT双网络网关。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，给出了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统，包括保温箱（11）、智能测温终端（12）、网关（8）和数据云平台（10），智能测温终端设置于保温箱上，用于采集保温箱内多点及保温箱外的温度，网关设置于冷藏车中，网关的天线伸出于冷藏车的金属车厢外；其特征在于：所述智能测温终端（12）由微处理器（1）及与其相连接的无源RFID（2）、电源模块（3）、存储模块（4）、NBIoT模块（5）、LoRA模块（6）和单总线连接接口（7）组成，保温箱内设置有多个测量其内部不同部位的温度芯片，保温箱外设置有测量外部温度的温度芯片；无源RFID中存储有货品内容和货品保温范围信息，微处理器经单总线连接接口与测温传感器通信，以获取各个温度芯片采集的温度信息；在保温箱处于非屏蔽环境中时，微处理器经NBIoT与数据云平台相通信，在保温箱处于冷藏车的金属车厢内屏蔽环境中时，保温箱上的智能测温终端经LoRA模块自组网，并经网关（8）与数据云平台（10）相通信；数据云平台获取保温箱编号、保温箱内外温度信息，通过基站定位的方式获取保温箱位置信息，并根据设定的货品的有效保温范围实时监测温度是否超范围。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统，包括保温箱（11）、智能测温终端（12）、网关（8）和数据云平台（10），智能测温终端设置于保温箱上，用于采集保温箱内多点及保温箱外的温度，网关设置于冷藏车中，网关的天线伸出于冷藏车的金属车厢外；其特征在于：所述智能测温终端（12）由微处理器（1）及与其相连接的无源RFID（2）、电源模块（3）、存储模块（4）、NBIoT模块（5）、LoRA模块（6）和单总线连接接口（7）组成，保温箱内设置有多个测量其内部不同部位的温度芯片，保温箱外设置有测量外部温度的温度芯片；无源RFID中存储有货品内容和货品保温范围信息，微处理器经单总线连接接口与测温传感器通信，以获取各个温度芯片采集的温度信息；在保温箱处于非屏蔽环境中时，微处理器经NBIoT与数据云平台相通信，在保温箱处于冷藏车的金属车厢内屏蔽环境中时，保温箱上的智能测温终端经LoRA模块自组网，并经网关（8）与数据云平台（10）相通信；数据云平台获取保温箱编号、保温箱内外温度信息，通过基站定位的方式获取保温箱位置信息，并根据设定的货品的有效保温范围实时监测温度是否超范围。


2.根据权利要求1所述的面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统，其特征在于：所述保温箱（11）内部的前后壁、左右壁和上下壁上均设置有对其内部温度进行测量的测温传感器（9），保温箱的外壁上设置有对其外部温度进行测量的测温传感器。


3.根据权利要求1或2所述的面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统，其特征在于：所述网关（8）为LoRA与NBIoT双网络网关（13）。


4.一种基于权利要求1所述的面向冷链物流保温箱的全程温度与位置监测系统的监测方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：
a).货品信息的写入；当冷链物料的货品在原产地或者发货地装入保温箱中时，利用RFID读写器读出保温箱编号，并将货品内容、保温范围和保温时长信息写入无源RFID中；
b).温度获取，在货品运输过程中，微处理器以测温间隔T周期性地采集保温箱内多个区域的温度以及外部温度，每采集完一次则将采集的温度信息进行上传；
c).NBIoT网络传输，在保温箱四周没有金属车厢屏蔽状态下，每个保温箱上的智能测温终端将采集的温度信息通过NBIoT物联网络传输至数据云平台；当无法通过NBIoT网络传输时，执行步骤d)；
d).LoRA自组...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭强，高小钢，孙海浪，张诗中，阎跃鹏，卞玉可，
申请(专利权)人：济南东朔微电子有限公司，伍兹物料周转用品苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37