基于WSN的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)測平臺設(shè)計與實現(xiàn)＊

王義勇

(浙江經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310018)

0 引言

冷鏈物流是指對溫度濕度敏感的水果、蔬菜、肉類、禽蛋和水產(chǎn)品等，這些產(chǎn)品要求從生產(chǎn)、加工、儲運以及銷售等各個環(huán)節(jié)始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下，以保證食品安全，減少損耗的一項系統(tǒng)工程[1]。本文針對農(nóng)產(chǎn)品在物流環(huán)節(jié)中的質(zhì)量和安全監(jiān)控需求，采用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)[2]，設(shè)計了基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)、GPRS/Wifi網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)測平臺，對需要存儲在冷鏈環(huán)境中的農(nóng)產(chǎn)品從生產(chǎn)、加工、儲運以及銷售等全過程進行實時監(jiān)測，并提供異常信息報警和監(jiān)測數(shù)據(jù)等功能。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)測平臺總體結(jié)構(gòu)分為數(shù)據(jù)采集與傳輸模塊、系統(tǒng)業(yè)務(wù)處理模塊、監(jiān)控終端模塊三部分，如圖1所示。數(shù)據(jù)采集和傳輸模塊負責采集冷鏈環(huán)境數(shù)據(jù)并發(fā)送給監(jiān)測中心服務(wù)器，主要由溫濕度傳感器和協(xié)調(diào)器組成；系統(tǒng)業(yè)務(wù)處理模塊由監(jiān)測中心服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成，負責對獲得的數(shù)據(jù)進行過濾、篩選和分析處理，將有實際價值的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；監(jiān)控終端模塊負責對監(jiān)測數(shù)據(jù)查看分析、異常報警處理等。

圖1 農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)測平臺結(jié)構(gòu)

2 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

該平臺利用無線傳感器對冷鏈物流環(huán)境中的溫濕度進行實時采集，通過GPRS/Wifi網(wǎng)絡(luò)將采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳到服務(wù)器，由監(jiān)測中心服務(wù)器對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理，并為終端用戶提供異常報警和查詢服務(wù)，硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

無線傳感器對冷鏈物流環(huán)境的溫濕度情況進行監(jiān)測，將采集到的數(shù)據(jù)通過串口進行轉(zhuǎn)發(fā)[3]。在冷鏈運輸車輛中，傳感器將采集數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，由GPRS模塊傳到移動基站，GPRS網(wǎng)絡(luò)把采集數(shù)據(jù)傳到Internet，完成采集數(shù)據(jù)的傳輸任務(wù)；在冷鏈倉庫環(huán)境中，將傳感器采集的數(shù)據(jù)由串口模塊轉(zhuǎn)化Wifi與網(wǎng)絡(luò)連接，通過無線路由傳輸?shù)絀nternet，實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的傳輸。

3 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計

整個監(jiān)測平臺按功能結(jié)構(gòu)可劃分數(shù)據(jù)采集層，業(yè)務(wù)處理層和應(yīng)用服務(wù)層，其中業(yè)務(wù)處理層與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接，如圖3所示。系統(tǒng)各層通過接口實現(xiàn)通信，各分層獨立設(shè)計，邏輯清楚，既實現(xiàn)代碼的靈活組合（易維護），又支持跨平臺開發(fā)保證系統(tǒng)安全[4]。

圖3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

⑴ 數(shù)據(jù)采集層負責對傳感設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行獲取。運行在服務(wù)器端的數(shù)據(jù)采集程序首先讀取平臺中的配置文件，根據(jù)配置文件中的設(shè)備參數(shù)確定進行數(shù)據(jù)通信的串口，并對相應(yīng)串口發(fā)送數(shù)據(jù)索取命令進行數(shù)據(jù)采集。

⑵ 業(yè)務(wù)處理層對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理。數(shù)據(jù)處理包括：①對從數(shù)據(jù)采集層傳來的實時數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，經(jīng)提取篩選后存入數(shù)據(jù)庫；②將監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中標準值進行比對，如果發(fā)生溫度異常，處理程序?qū)⑿麻_啟線程向用戶進行預(yù)警。

⑶ 應(yīng)用服務(wù)層主要面向用戶提供環(huán)境監(jiān)測查詢和管理功能，包括數(shù)據(jù)管理、預(yù)警管理、設(shè)備管理以及用戶管理等。用戶通過數(shù)據(jù)應(yīng)用層提供的功能可以對冷鏈物流環(huán)境進行監(jiān)測，并對其需要的功能進行個性化設(shè)置。

4 結(jié)束語

本文將無線傳感網(wǎng)絡(luò)、GPRS/Wifi網(wǎng)絡(luò)結(jié)合應(yīng)用到農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流運輸中，實現(xiàn)對產(chǎn)品在冷鏈環(huán)境的實時監(jiān)控，保證了農(nóng)產(chǎn)品在運輸過程中的質(zhì)量安全。該平臺不僅能對冷鏈倉儲環(huán)境進行溫濕度監(jiān)測，而且能夠在移動的冷鏈車環(huán)境進行實時數(shù)據(jù)采集[5]。

該平臺對終端用戶提供查詢和監(jiān)測功能，用戶能夠隨時隨地獲取相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)，出現(xiàn)問題時及時采取措施以降低損失。冷鏈物流監(jiān)測的目的是對冷鏈環(huán)境參數(shù)進行控制，下一步計劃針對冷庫和冷藏車的環(huán)境參數(shù)設(shè)計控制節(jié)點，從而實現(xiàn)智能化的冷鏈物流全過程實時監(jiān)控。

參考文獻(References):

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[2]宋漢利,于勇.農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中的安全監(jiān)控應(yīng)用研究[J].物流技術(shù),2007.26(2):177-180

[3]齊林,韓玉冰等.基于WSN的水產(chǎn)品冷鏈物流實時監(jiān)測系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報,2012.43(8):134-140

[4]劉國梅,孫新德.基于WSN和RFID的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流監(jiān)控追蹤系統(tǒng)[J].農(nóng)機化研究,2011.33(4):179-182

[5]繆小紅,周新年,巫志龍.生鮮食品冷鏈物流研究進展探討[J].物流技術(shù),2009.28(2):24-27