随着人们宁静意识的增强与生活质量的提高,果蔬的品质宁静逐渐受到消费者的重视。冷链物流是包管果蔬品质宁静的要害,而物流运输监测是其中较为薄弱的环节［1 － 2］。完善我国冷链物流体系的治理和监管事情已成为当今社会急需解决的焦点问题［3］。物联网是一种涉及射频识别技术、传感器技术、互联网技术、嵌入式系统技术等的新一代信息技术,物联网技术的生长及其在冷链物流中的应用使整个冷链历程越发信息化、透明化,从而提升食品品质,包管食品宁静［4 － 7］。
本研究提出一种将物联网应用于冷链物流的设计计划,通过GPS� ？椤⑽率仁章弈 ？椤⑹称诽趼胄畔⑹章弈 ？槭章蘩淞丛耸淅讨泄叩氖称飞矸菪畔ⅰ⑶榭霾问畔ⅰ⒌赜咝畔�,并通过无线发送装置传输给上位机显示。物联网与冷链物流的结合,可实现对农产品在冷链运输历程中情况参数的监测,提高果蔬在冷链物流中的宁静品质。
本系统以微处理器STM32 为焦点,实时监测冷链运输历程中的情况参数和地舆位置信息。通过温湿度传感器收罗冷藏车的温度、湿度,通过GPS收罗运输车的位置信息,通过扫码器扫描食品包装二维码信息,并通过无线传输装置( 无线� ？閁TC - 1212SE) 将以上信息发送给上位机,实现对食品冷链运输的实时监测( 图1) 。
硬件部分主要由温湿度、GPS、条码收罗三大� ？樽槌�。温湿度� ？橛糜谑凳笔章蘩淞次锪骼讨械奈露取⑹刃畔�,GPS� ？橛糜诨袢±洳爻翟谠耸淅讨械牡赜呶恢眯畔�,条码收罗� ？橛糜谑占称返纳矸菪畔�。 本研究选取STM32F103ZET6 型微处理器,该处理器是基于ARM Cortex - M3内核的32 位嵌入式微处理器,主频为72 MHZ,具有5 个USART串口,其最小系统电路包括电源电路、复位电路、时钟电路等［8］。该处理器具有功效强、结构简单、本钱低等优势［9］,其特性满足冷链物流实时监测的需要。STM32 型微处理器通过无线装置将温湿度、GPS、条码扫描3 个� ？槭章薜氖荽洳⑾允居谏衔换�,完成整个冷链物流运输历程中的信息自动实时收罗( 图2) 。
在果蔬冷链运输历程中,温湿度决定果蔬的品质,温湿度过高或过低均会导致果蔬的口感、味道等变差,从而使果蔬品质降低甚至变质[10],因此温湿度检测极其重要。本系统的温湿度收罗� ？橛糜谑凳奔嗖饫洳爻党迪崮诘奈率刃畔�。鉴于果蔬冷链运输历程中的庞大情况,本� ？橐笪率却衅鞯恼闪烤雀摺⒖棺倘拍芰η俊⑹虑樾阅芪榷ā⒔峁辜虻ァ⒐慕闲�。
本研究选用SHT10 型温湿度传感器,包括1 个电容式聚合体测湿元件、1 个能隙式测温元件,并与1 个14 位A/D转换器、串行接口电路在同一芯片上无缝连接。SHT10 型温湿度传感器的两线制串行接口可与微处理器的串口相连并进行串口通信。SHT10 型温湿度传感器具有恒久稳定、体积小、功耗低、信号质量优等优点,且其丈量规模广、精度高,完全满足对果蔬冷链运输历程中车厢内情况的监测要求。
温湿度收罗� ？榈氖虑榱鞒碳�3。首先,微处理器发送1 组“启动传输”时序来完成数据传输的初始化,启动时序为: 当SCK时钟为高电平时,DATA翻转为低电平,紧接着SCK变为低电平,随后在SCK时钟高电平时,DATA翻转为高电平。启动完成后,微处理器向SHT10 型温湿度传感器发送包括3 个地点位( 目前只支持“000”) 、5 个命令位的指令,并期待其丈量结束。当SHT10 型温湿度传感器丈量完成后,通过下拉DATA至低电平体现丈量结束。最后,控制器触发SCK时钟读取温湿度数据。
目前,我国冷链物流的流程信息不透明,冷链食品的信息网络和技术均处于初级阶段,难以包管食品质量,使冷链物流本钱大幅提升[11]。GPS定位系统具有高精度、全天候、高效率、多功效、操作简便、使用广泛等特点,可对冷藏车进行全天候、全面的监控[12];因此,GPS技术的引用极有利于物流行业的生长。本系统选用型号为WF-NEO-6M的GPS。WF-NEO-6M型GPS是具有高性能、低功耗的GPS定位� ？�,接纳u-blox公司的NEO-6M模组计划,可通过串口、USB接口将GPS定位信息输出至单片机系统和电脑。WF-NEO-6M型GPS事情时的波特率为9 600 B/s。本研究中接纳NMEA0183协议的GPS定位数据信息,被WF-NEO-6M型GPS通过串口传输至STM32型微处理器。本研究使用NMEA0813协议界说语句中的$GPG-GA,花样为:$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>,<13>,<14>*<15><CR><LF>。其中,<1>、<2>、<3>、<4>、<5>是所需信息,划分代表UTC时间、纬度、纬度半球、经度、经度半球。STM32型微处理器接收到GPS数据后,将所需信息提取解析并通过串口发送至上位机(图4)。
二维码技术是一种用于信息贮存、传输、识别的全新技术。二维码技术的应用可极大提高信息的收罗、处理速度,提升事情效率[13]。在兴旺国家,二维码技术被广泛运用于军事、物流等领域。我国应用二维码技术的领域较少,物流条码笼罩率较低,许多物流公司尚未应用条码技术[14],须增强二维码技术在我国物流领域的推广。
本研究选用型号为H21 的二维影像式扫描器。H21 型扫码器主要由激光源、光学扫描、光学接收、光电转换、信号放大、整形、量化、译码等部分组成。H21 型扫码器的全向扫描模式可解读所有标准一维条码以及PDF417、QR Code、Data Matrix、Aztec Code等二维条码,其扫描角度为水平50°、笔直20°。H21 型扫码器有USB、RS - 232 等接口模式,本研究选择扫码器的串口模式与STM32 型微处理器相连。扫码器将扫描获得的条码信息传送至串口的数据寄存器,微处理器检测到数据寄存器有数据后,将数据读取至内存中,然后将条码信息通过串口传送至上位机。
本研究中,上位机信息收罗显示软件在Windows 8 操作系统下、Visual Studio 2012 编程情况中,使用C# 语言挪用Serial Port类实现串口通信功效( 图5) ,此类提供同步I / O、事件驱动I/O、对管脚和中断状态的会见、对串行驱动程序属性的会见,为应用程序提供通过串口收发数据的简便要领,具有功效强大、通信快速、实时性好等特点［15］。
最终编写的上位机见图6,能够实时收罗并显示果蔬冷链物流历程中的温湿度信息、果蔬条码信息、运输车的经纬度和地舆位置信息。
温度参数检测精度在监测系统中最重要,本研究对其进行测试。试验在差别温度的情况下进行监测,将监测结果与AZ7752 型温湿度收罗器收罗的20 组数据进行比照( 图7 ) 。结果标明,系统精度满足果蔬冷链物流中温湿度监测精度的要求,数据传输稳定。
针对目前冷链运输环节追溯信息不透明的问题,设计了一套基于物联网的果蔬温湿度实时监测系统。本试验模拟了果蔬的冷链运输情况,并对冷链运输历程中果蔬所处情况的温湿度信息、车辆位置信息进行监测,证实了试验的可行性。物联网技术对果蔬冷链物流的信息化起重要作用,其在冷链物流中的应用已成为一种趋势,对提高食品品质、包管食品宁静具有重要意义。
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