一种农产品冷链物流车厢电子履历采集与预警装置及方法.pdf

本发明提供了一种农产品冷链物流车厢电子履历采集与预警装置及方法，所述装置包括数据采集单元，与主控制器相连，包括温湿度传感器、气体传感器、光照传感器、速度传感器和摄像机，用于采集车厢中的环境信息、车辆行驶速度信号及装卸货时的图像及视频信息；报警单元，用于在车厢中的环境超过预设的车厢环境参数报警阈值时发出报警信息；存储单元，用于存储数据采集单元采集的车厢环境信息和装卸货时的图像信息；通信单元，与主控制器相连，包括以太网接口和USB接口，用于将数据采集单元采集的数据进行离线导出。本发明所述装置不但能够对运输过程中的农产品的品质进行预警，还可以以离线方式采集车厢环境信息及装卸货图像信息。

权利要求书
1.  一种农产品冷链物流车厢电子履历采集与预警装置，其特征在 于，包括：
数据采集单元，与主控制器相连，包括温湿度传感器、气体传感 器、光照传感器、速度传感器和摄像机，用于采集车厢中的环境信息、 车辆行驶速度信号及装卸货时的图像及视频信息；
报警单元，与主控制器相连，用于在车厢中的环境超过预设的车 厢环境参数报警阈值时发出报警信息；
存储单元，与主控制器相连，用于存储数据采集单元采集的车厢 环境信息和装卸货时的图像信息；
通信单元，与主控制器相连，包括以太网接口和USB接口，用于 将数据采集单元采集的数据进行离线导出；
供电单元，用于为所述采集装置提供电源支持。

2.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括数据接收单 元，与主控制器相连，用于接收预先设置的车厢环境参数报警阈值及 车厢环境参数采集周期。

3.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供电单元包括： 车载电瓶取电模块和/或蓄电池取电模块；5V电源转换单元、3.3V电 源转换单元和/或1.8V电源转换单元。

4.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述报警单元包括 喇叭和/或警示灯。

5.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述存储单元包括 SD卡、SDRAM和/或闪存FLASH。

6.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摄像机设置在 云台上。

7.  根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体传感器包 括乙烯传感器、CO2传感器和硫化氢传感器中的一种或多种。

8.  一种利用权利要求1～7任一项所述装置进行农产品冷链物流车 厢电子履历采集与预警方法，其特征在于，包括：
S1.向数据接收单元发送待运输农产品的环境参数报警阈值及车厢 环境参数采集周期；
S2.数据采集单元开始采集车厢中的环境信息、车辆行驶速度信号 及装卸货时的图像信息，并将所采集的所有信息发送给存储单元；
S3.当光照传感器采集的光照强度大于或等于设定的光照阈值且速 度传感器采集的车辆速度低于或等于设定的第一速度阈值时，主控制 器向摄像机发送启动信号，使摄像机拍摄车门开闭过程及装卸货过程 的图像或视频；
当光照传感器采集的光照强度小于设定的光照阈值且速度传感器 采集的车辆速度高于设定的第二速度阈值时，主控制器向摄像机发送 关闭信号，使摄像机停止工作；
当温湿度传感器采集的温湿度大于或等于设定的温湿度阈值，当 气体传感器采集的气体浓度大于或等于设定的气体浓度阈值，和/或， 当光照传感器采集的光照强度大于或等于设定的光照阈值时，主控制 器向报警单元发送报警启动信号，报警单元在收到所述报警启动信号 后，发出报警信息；
S4.当冷链物流车辆达到预设的配送点后，进行离线数据读取，读 取存储单元存储的数据，作为运输过程中的电子履历存档。

9.  根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S3还包 括：
当速度传感器采集的车辆速度低于或等于设定的第一速度阈值时， 主控制器向各传感器发送提高采样频率的信号；
当光照传感器采集的光照强度小于设定的光照阈值且速度传感器 采集的车辆速度高于设定的第二速度阈值时，主控制器向各传感器发 送降低采样频率的信号。

10.  根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤S2还包 括：
每经过一个采样周期后，数据采集单元将本次采样周期采集的数 据和上一次采样周期采集的数据进行比较，如果数据无变化，则数据 采集单元不向存储单元发送采集数据，如果数据发生变化，则数据采 集单元向存储单元发送采集数据。

说明书一种农产品冷链物流车厢电子履历采集与预警装置及方法
技术领域
本发明属于农业信息技术领域，具体涉及一种农产品冷链物流车 厢电子履历采集与预警装置及方法。
背景技术
物流运输过程中，农产品的电子履历数据是实现农产品质量安全 追溯的基础。但是目前物流过程中缺乏适合采集鲜活农产品电子履历 的手段及方法，对冷链物流农产品的运输管理主要是对货物的运输载 体配备行驶记录仪或者定位系统，通过在货物运输过程中由运输人员 定期检查货物状态并进行通报。这种管理方式使得对于农产品的电子 履历采集的可信度和完整性具有很大的漏洞，并对品质信息预警有一 定滞后性，人为过失导致的安全事故不可避免使得在运输途中的易腐 易坏农产品等因达不到环境要求而损坏的责任无法定责。
新疆农业大学计算机与信息工程学院提出了一种基于Zigbee无线 冷藏车厢信息采集方法，利用无线传感器网络采集温湿度信息。这种 方法的不足之处是由于大多数农产品水分含水量较高并且车厢内湿度 较大，Zigbee无线传感器网络的信号易在传播中损耗，容易造成传输距 离短、功耗增大或传输不稳定的情况，不适应于对农产品的物流运输 过程监测。而且在同一冷链车厢内，由于内部温差整体差别不大，因 此对于多点的部署无太大意义。
北京农业智能装备技术研究中心提出了一种网络型冷链物流货厢 监控设备及监控方法，利用短距离自组网无线通信技术及长距离3G通 信技术，对冷链运输中的车厢环境进行全程监控。该方法适合点到点 的配送，而对于多点的配送将数据传到每个配送点对网络负载压力大。 其次该方法不适用于鲜活农产品的配送，鲜活农产品对环境要求较高， 对影响农产品品质的环境变化不能及时做出提示或者警示。
当前专门针对农产品冷链物流运输的第三方电子履历采集设备还 相对较少。由于鲜活农产品物流运输的特殊性，特别涉及到多点配送 时，如何能不用占用较高的网络带宽成为一个需要考虑的重要问题。 此外，农产品冷链物流过程中不仅需要对配送的环境进行监控，还需 要在影响农产品品质的环境因子变化时，能够做出提示或者预警。因 此迫切需要一种针对能够全面、自动并且可离线采集的电子履历采集 方法与装置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种农产品冷链物流车厢电子 履历采集与预警装置及方法，不但能够对运输过程中的农产品的品质 进行预警，还可以以离线方式采集车厢环境信息及装卸货图像信息， 为数据采集的真实性和可靠性提供了保证，同时也为溯源数据库的建 立和责任划分提供了数据支持。
第一方面，本发明提供了一种农产品冷链物流车厢电子履历采集 与预警装置，包括：
数据采集单元，与主控制器相连，包括温湿度传感器、气体传感 器、光照传感器、速度传感器和摄像机，用于采集车厢中的环境信息、 车辆行驶速度信号及装卸货时的图像及视频信息；
报警单元，与主控制器相连，用于在车厢中的环境超过预设的车 厢环境参数报警阈值时发出报警信息；
存储单元，与主控制器相连，用于存储数据采集单元采集的车厢 环境信息和装卸货时的图像信息；
通信单元，与主控制器相连，包括以太网接口和USB接口，用于 将数据采集单元采集的数据进行离线导出；
供电单元，用于为所述采集装置提供电源支持。
其中，所述装置还包括数据接收单元，与主控制器相连，用于接 收预先设置的车厢环境参数报警阈值及车厢环境参数采集周期。
其中，所述供电单元包括：车载电瓶取电模块和/或蓄电池取电模 块；5V电源转换单元、3.3V电源转换单元和/或1.8V电源转换单元。
其中，所述报警单元包括喇叭和/或警示灯。
其中，所述存储单元包括SD卡、SDRAM和/或闪存FLASH。
其中，所述摄像机设置在云台上。
其中，所述气体传感器包括乙烯传感器、CO2传感器和硫化氢传感 器中的一种或多种。
第二方面，本发明还提供了一种农产品冷链物流车厢电子履历采 集与预警方法，包括：
S1.向数据接收单元发送待运输农产品的环境参数报警阈值及车厢 环境参数采集周期；
S2.数据采集单元开始采集车厢中的环境信息、车辆行驶速度信号 及装卸货时的图像信息，并将所采集的所有信息发送给存储单元；
S3.当光照传感器采集的光照强度大于或等于设定的光照阈值且速 度传感器采集的车辆速度低于或等于设定的第一速度阈值时，主控制 器向摄像机发送启动信号，使摄像机拍摄车门开闭过程及装卸货过程 的图像或视频；
当光照传感器采集的光照强度小于设定的光照阈值且速度传感器 采集的车辆速度高于设定的第二速度阈值时，主控制器向摄像机发送 关闭信号，使摄像机停止工作；
当温湿度传感器采集的温湿度大于或等于设定的温湿度阈值，当 气体传感器采集的气体浓度大于或等于设定的气体浓度阈值，和/或， 当光照传感器采集的光照强度大于或等于设定的光照阈值时，主控制 器向报警单元发送报警启动信号，报警单元在收到所述报警启动信号 后，发出报警信息；
S4.当冷链物流车辆达到预设的配送点后，进行离线数据读取，读 取存储单元存储的数据，作为运输过程中的电子履历存档。
其中，所述步骤S3还包括：
当速度传感器采集的车辆速度低于或等于设定的第一速度阈值时， 主控制器向各传感器发送提高采样频率的信号；
当光照传感器采集的光照强度小于设定的光照阈值且速度传感器 采集的车辆速度高于设定的第二速度阈值时，主控制器向各传感器发 送降低采样频率的信号。
其中，所述步骤S2还包括：
每经过一个采样周期后，数据采集单元将本次采样周期采集的数 据和上一次采样周期采集的数据进行比较，如果数据无变化，则数据 采集单元不向存储单元发送采集数据，如果数据发生变化，则数据采 集单元向存储单元发送采集数据。
本发明至少具有如下的有益效果：
本发明提供的农产品冷链物流车厢电子履历采集与预警装置，对 运输过程中的农产品的品质进行预警，以尽可能减少因环境变化引起 的损失，同时以离线方式采集的车厢环境信息及装卸货图像信息不但 免去了网络负载压力大的问题，同时也降低了系统维护费用，另外， 由于是离线式信息传输，因此可以保存数据量较大的完整信息，这为 数据采集的真实性和可靠性提供了保证，同时也为溯源数据库的建立 和责任划分提供了数据支持。
当然，实施本发明的产品不一定需要同时达到以上所述的所有优 点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面 将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而 易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通 技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的农产品冷链物流车厢电子履历采集 与预警装置的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的农产品冷链物流车厢电子履历采集 与预警装置的具体结构示意图；
图3是本发明实施例二提供的农产品冷链物流车厢电子履历采集 与预警方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结 合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有 作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护 的范围。
本发明针对目前无有效针对农产品电子履历采集的现状，农产品 的物流环节多点配送时数据获取方式单一、运输过程鲜活农产品品质 信息预警滞后的问题，提出了一种可离线采集车厢内的电子履历信息 并当车厢运输环境影响农产品品质时预警，增强了采集数据的有效性 与实用性。
本实施例一提出了一种农产品冷链物流车厢电子履历采集与预警 装置，图1示出了本实施例一提供的农产品冷链物流车厢电子履历采 集与预警装置的结构示意图；图2示出了本实施例一提供的农产品冷 链物流车厢电子履历采集与预警装置的具体结构示意图；参见图1和 图2，该装置包括：
数据采集单元101，与主控制器106相连，包括温湿度传感器、气 体传感器、光照传感器、速度传感器和摄像机，用于采集车厢中的环 境信息、车辆行驶速度信号及装卸货时的图像及视频信息；
报警单元102，与主控制器106相连，用于在车厢中的环境超过预 设的车厢环境参数报警阈值时发出报警信息；
存储单元103，与主控制器106相连，用于存储数据采集单元采集 的车厢环境信息和装卸货时的图像信息；
通信单元104，与主控制器106相连，包括以太网接口和USB接 口，用于将数据采集单元采集的数据进行离线导出；
供电单元105，用于为所述采集装置提供电源支持。
在本实施例中，各个传感器分布在车厢内部，并且形成内在联动 关系，实现对车厢温湿度、气体(如乙烯)、速度、车厢门开启-关闭状 态及装卸状态过程的监控；数据采集单元所采集到的数据存储在存储 单元中，到达目的地后可以将采集到的数据导出，以形成本次运输的 车厢电子履历。
其中，所述主控制器包括微控制器、JTAG、晶振、系统时钟、复 位、存储单元接口、通信单元接口、数据采集单元接口、报警单元接 口和供电单元接口等。
其中，所述装置还包括数据接收单元107，与主控制器106相连， 用于接收预先设置的车厢环境参数报警阈值及车厢环境参数采集周期。
所述数据采集单元通过主控制器上的数据采集单元接口与主控制 器相连，所述数据采集单元接口可以采用RS232接口，所述RS232接口 经变送单元连接数据采集单元，接收变送单元处理和转换后的传感数 据。
其中，变送单元部分主控芯片为NXP LPC1766，其通过I2C接口与 温湿度传感器、光照传感器相连，通过AD转换接口与气体传感器相连。 通过RS232接口与速度传感器相连；
优选地，所述温湿度传感器为SHT75，采用I2C的方式与变送单元 连接；
优选地，所述光照传感器型号为ISL29090，采用I2C的方式与变送 单元通信；
优选地，速度传感器为舌簧开关式速度传感器，采用RS232接口与 变送单元相连。
优选地，所述摄像机设置在云台上。这里采用CCD摄像机，并通 过BT656接口与主控制器相连，云台通过RS485总线与主控制器相连；
其中，所述供电单元包括：车载电瓶取电模块和/或蓄电池取电模 块；5V电源转换单元、3.3V电源转换单元和/或1.8V电源转换单元。
所述供电单元可以根据现场情况优选选择使用汽车电瓶或者蓄电 池取电。另外，供电单元中还包括5V转换单元、3.3V转换单元和1.8V 转换单元中的一种或多种。5V转换单元优先选用开关电源调节器 LM2596芯片，完成24V到5V的电压转换；3.3V转换单元优先选择 LM1117-3.3V实现5V到3.3V的转换；1.8V转换单元优先选用 LM1117-1.8V实现5V到1.8V的转换。1.8V电源主要为装置内核提供工 作电压，3.3V主要为主控制器及存储单元、通信单元供电，5V主要供 给数据采集单元供电。另外数据采集单元中的摄像机主要采用24V电瓶 或者蓄电池供电。
其中，所述报警单元包括喇叭和/或警示灯，以声、光或声光结合 的方式提醒车厢内环境发生了较大变化。
所述报警单元通过报警单元接口与主控制器相连，所述报警单元 接口为SMI接口。
其中，所述存储单元包括SD卡、SDRAM和/或闪存FLASH。
这里所述存储单元通过主控制器上的存储单元接口与主控制器相 连，用于暂存摄像机采集的视频和图片数据。所述存储单元接口包括 SD卡接口、DDR2控制器接口和SMI接口。
其中，所述通信单元通过主控制器上的通信单元接口与主控制器 相连。所述通信单元接口包括以太网控制器和USB控制器。
其中，所述气体传感器包括乙烯传感器、CO2传感器和硫化氢传感 器中的一种或多种。当然，根据车厢中农产品的种类不同还可以选择 不同的气体传感器。优选地，乙烯传感器采用深圳富安达智能科技有 限公司的型号为PIN021014-C2H4的4-20MA二线制输出模块，与变送单 元相连。其他气体传感器类型根据车厢中农产品的种类不同而选择不 同的气体传感器，与预留的接口连接。
本实施例一提供的农产品冷链物流车厢电子履历采集与预警装置， 对运输过程中的农产品的品质进行预警，以尽可能减少因环境变化引 起的损失，同时以离线方式采集的车厢环境信息及装卸货图像信息不 但免去了网络负载压力大的问题，同时也降低了系统维护费用，另外， 由于是离线式信息传输，因此可以保存数据量较大的完整信息，这为 数据采集的真实性和可靠性提供了保证，同时也为溯源数据库的建立 和责任划分提供了数据支持。
本实施例二提出了一种农产品冷链物流车厢电子履历采集与预警 方法，参见图3，该方法包括：
步骤100：向数据接收单元发送待运输农产品的环境参数报警阈值 及车厢环境参数采集周期。
步骤200：数据采集单元开始采集车厢中的环境信息、车辆行驶速 度信号及装卸货时的图像信息，并将所采集的所有信息发送给存储单 元。
步骤300：当光照传感器采集的光照强度大于或等于设定的光照阈 值且速度传感器采集的车辆速度低于或等于设定的第一速度阈值(如 5km/h)时，主控制器向摄像机发送启动信号，使摄像机拍摄车门开闭 过程及装卸货过程的图像或视频。
当光照传感器采集的光照强度小于设定的光照阈值且速度传感器 采集的车辆速度高于设定的第二速度阈值(如3km/h)时，主控制器向 摄像机发送关闭信号，使摄像机停止工作。
当温湿度传感器采集的温湿度大于或等于设定的温湿度阈值，当 气体传感器采集的气体浓度大于或等于设定的气体浓度阈值，和/或， 当光照传感器采集的光照强度大于或等于设定的光照阈值时，主控制 器向报警单元发送报警启动信号，报警单元在收到所述报警启动信号 后，发出报警信息。
步骤400：当冷链物流车辆达到预设的配送点后，进行离线数据读 取，读取存储单元存储的数据，作为运输过程中的电子履历存档。
其中，所述步骤300还包括：
当速度传感器采集的车辆速度低于或等于设定的第一速度阈值时， 主控制器向各传感器发送提高采样频率的信号；
当光照传感器采集的光照强度小于设定的光照阈值且速度传感器 采集的车辆速度高于设定的第二速度阈值时，主控制器向各传感器发 送降低采样频率的信号。
其中，所述步骤200还包括：
每经过一个采样周期后，数据采集单元将本次采样周期采集的数 据和上一次采样周期采集的数据进行比较，如果数据无变化，则数据 采集单元不向存储单元发送采集数据，如果数据发生变化，则数据采 集单元向存储单元发送采集数据。通过这样设置，可以减少不必要的 数据存储量，使得存储单元可以存储更多的有用信息。
本实施例二提供的农产品冷链物流车厢电子履历采集与预警方法， 通过设置速度传感器、光照传感器、摄像机和主控制器之间的联动， 来控制拍摄车厢门开启和关闭时的装卸货信息，从而可以很好地实现 责任追溯，另外，通过对车辆速度和车厢内光照强度的判断，来控制 车内各传感器的采样频率，以实现车内环境有效监控和传感器节能的 平衡。
本实施例二提供的农产品冷链物流车厢电子履历采集与预警方法， 对运输过程中的农产品的品质进行预警，以尽可能减少因环境变化引 起的损失，同时以离线方式采集的车厢环境信息及装卸货图像信息不 但免去了网络负载压力大的问题，同时也降低了系统维护费用，另外， 由于是离线式信息传输，因此可以保存数据量较大的完整信息，这为 数据采集的真实性和可靠性提供了保证，同时也为溯源数据库的建立 和责任划分提供了数据支持。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员 应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使 相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。