李瑞賢 趙青 趙中堂

[摘 要]本文針對貨物頻繁流通中的食品安全問題進行了研究，提出通過控制冷鏈物流的車載監(jiān)控系統(tǒng)解決貨物流通中的食品安全問題。冷鏈物流監(jiān)控系統(tǒng)不僅要實現(xiàn)車載監(jiān)控系統(tǒng)的GPS 定位、數(shù)據(jù)傳輸功能、溫度監(jiān)測功能、車輛軌跡和核對、車載設備數(shù)據(jù)管理功能及導航。

[關鍵詞]食品安全;冷鏈物流;實時監(jiān)控;導航

[中圖分類號]TQ914 [文獻標識碼]A

1 引言

在經濟日益發(fā)展的今天，人們的生活水平不斷提高，人們已經不在局限當季和當?shù)氐氖澄铮虼?，食物的運輸和儲存就顯得非常必要。同時，在各種食物的運輸中，必須保持食物不會腐壞和保持新鮮，尤其像我國這樣的消費大國，因此，研究冷鏈物流運輸環(huán)境信息采集和處理方法，同時開發(fā)監(jiān)遠程監(jiān)控系統(tǒng)，對保障長時間和遠途運輸過程中食物質量具有重要意義。

在經濟和科技十分發(fā)達的今天，雖然冷鏈物流服務行業(yè)在當今社會中日益發(fā)展，但是，目前的發(fā)展還沒有統(tǒng)一標準和規(guī)模，基本上還是處于散亂無章、服務單一的階段，能夠形成一定規(guī)模的只有榮慶、安得物流兩個企業(yè)。因此，總結冷鏈物流發(fā)展趨勢可以看出，國內冷鏈物流有以下幾個特點：

（1）技術落后和基礎裝備差;

（2）市場化程度低，缺乏產業(yè)扶持，供應鏈不完善;

（3）信息化和自動化程度低，嚴重缺乏專業(yè)人才，研究及應用技術不先進。

2 研究內容及特點

冷鏈物流監(jiān)控系統(tǒng)不僅要實現(xiàn)車載監(jiān)控系統(tǒng)的GPS 定位、無線數(shù)據(jù)通信、RFID 射頻識別等基礎功能，還要對冷鏈物流過程中的車輛本身進行實時監(jiān)督與控制，除了通過GPS定位對冷鏈物流所行走的路徑進行實時監(jiān)控之外，還要對冷鏈物流中車輛隨車人員狀況信息、車輛的運輸功能狀況及信息、運輸物品的信息和環(huán)境信息等都要有足夠的監(jiān)控。同時配合冷鏈物流總的監(jiān)控中心系統(tǒng)，完成GPS定位的地理位置及車輛運行軌跡的導航功能、車載物品的環(huán)境信息（溫度、濕度、光照、空氣等）數(shù)據(jù)的傳送功能、環(huán)境信息的實時監(jiān)測控制功能。

3 研究思路和方法

3.1 硬件電路部分

通過嵌入式方式設計主控系統(tǒng)，其他功能應用模塊化設計，包括GPS定位模塊、網絡通信終端（GPRS）模塊、無線射頻識別（RFID）模塊、LCD顯示模塊、SD 卡存儲模塊和內存擴展等，然后通過相應的模塊接口，集成所有模塊完成整體硬件系統(tǒng)的設計。

（1）嵌入式主控系統(tǒng)：基于ARM具有功耗低、成本低、性能高的特點，車載終端主控系統(tǒng)準備采用ARM處理器，電源模塊采用STM32標準電路設計，發(fā)熱小、噪聲小、抗干擾能力強;時鐘電路采用Pierce結構的RC振蕩電路作為系統(tǒng)時鐘電路設計，具有低功耗、低成本、穩(wěn)定性高和精確度高的特點;采用JTAG協(xié)議進行在線編程。

（2）GPS模塊：選擇合適的車載監(jiān)控系統(tǒng)GPS模塊接收芯片，要求芯片尺寸小，能夠在偏遠山區(qū)信號比較弱的地方接受到信號，脈沖時間精度能夠達到15ns，完整地接收GPS定位運行軌跡信號。

（3）GPRS網絡通信終端：通過嵌入式的主控系統(tǒng)控制GPRS模塊，利用GPRS的數(shù)據(jù)收集、合并和預處理工作業(yè)務，來控制數(shù)據(jù)的收發(fā)與處理。

（4）RFID射頻識別：選擇合適的IC卡，要求符合ISO/IEC14443標準，實現(xiàn)讀取距離5-10cm。

（5）LCD顯示模塊：顯示模塊利用ILI9341或者ILI9320控制器，基于它們的圖像存儲器系統(tǒng)接口來顯示圖像;基于電阻屏具有簡單的控制系統(tǒng)，低成本，適應惡劣環(huán)境的能力，采用電阻屏作為顯示和觸摸屏模塊;通過SPI接口與STM32通信，完成觸摸屏控制器的觸電電壓的測量。

（6）其他功能組件：基于SD卡容量非常高，較快的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以靈活應用，外部存儲采用SD卡;擴展 FLASH采用合適的芯片類型實現(xiàn)擴展功能。

3.2 軟件設計

（1）系統(tǒng)軟件開發(fā)：基于Keil u Vision4，采用C語言編寫;軟件設計利用KEIL-ARM工具，實現(xiàn)GPS定位信息的接收、SD卡的存儲、LCD的顯示、GPRS網絡通信終端的數(shù)據(jù)收發(fā)、RFID無線射頻識別、GUI界面操作和 u-C/OSⅡ操作系統(tǒng)的編寫，整體程序運行流程圖如圖1所示。

（2）應用軟件設計：

應用軟件的設計主要包括以下幾個方面：

GPS定位模塊軟件設計;GPRS網絡通信組建的軟件設計;RFID無線射頻識別模塊的軟件設計;FLASH擴展和SD卡擴展的軟件設計;TFT-LCD顯示及輸入設計;u C/OS-Ⅱ系統(tǒng)移植。

4 系統(tǒng)的創(chuàng)新與特色

（1）對冷鏈車載物品的環(huán)境信息（包括溫度、濕度、光照、空氣等）進行采集和監(jiān)控處理，同時監(jiān)控車輛有沒有偏離既定的路線。

（2）通過網絡通信終端（GPRS）的無線與網絡結合，進行數(shù)據(jù)的端到端的無線與有限的結合傳輸，將實時的環(huán)境信息通過傳輸和控制兩個方面發(fā)送至監(jiān)控中心的服務器上，由監(jiān)控中心對信息進行統(tǒng)一處理。

（3）通過各種公用信息平臺，提供運輸過程的所有信息數(shù)據(jù)（包括運輸時間節(jié)點、運輸環(huán)境、運輸質量等）的查詢及驗證服務。

（4）在冷鏈物流的運輸工具上實現(xiàn)一個小型的自動控制系統(tǒng)，實時對車載的環(huán)境進行自動化控制，依據(jù)單片機和各種傳感器實現(xiàn)這個小型自動控制系統(tǒng)。

[參考文獻]

[1] 朱銀龍.基于GPS/GPRS/RFID的車載監(jiān)控系統(tǒng)設計與開發(fā)[D].南京：南京航空航天大學機電學院，2014

[2] 洪濤.我國農產品冷鏈物流模式創(chuàng)新與發(fā)展[J].中國農村技，2013（08）.

[3] 史良.基于GPS/RFID的冷鏈運輸車輛監(jiān)控系統(tǒng)設計與研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學自動化學院，2011.

[4] 李曉東.射頻識別技術中的隱私安全問題與策略[J].微電子學與計算機，2005（09）.