廣東工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院人工智能學(xué)院 李南安

本文提出一種基于北斗精確定位和5G移動(dòng)通信技術(shù)的GSP溫濕度云監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)高精度溫濕度傳感器和北斗定位系統(tǒng)獲取溫濕度信息和位置信息，并將所采集數(shù)據(jù)通過(guò)5G通信技術(shù)上傳到阿里IOT云平臺(tái)。在電腦或移動(dòng)終端通過(guò)IE能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控。

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家對(duì)藥品安全日益重視，《藥品經(jīng)營(yíng)質(zhì)量管理規(guī)范（GSP）認(rèn)證管理辦法（試行）》（國(guó)藥管市〔2000〕527號(hào)，以下簡(jiǎn)稱《辦法（試行）》）自2000年11月發(fā)布實(shí)施。2003年4月24日國(guó)家食品藥品監(jiān)管局頒布了《藥品經(jīng)營(yíng)質(zhì)量管理規(guī)范認(rèn)證管理辦法》，強(qiáng)制推行GSP認(rèn)證；《藥品經(jīng)營(yíng)質(zhì)量管理規(guī)范》（Good SupplyPractice，GSP）（2016年6月修正）于2016年7月20日實(shí)施，它是藥品經(jīng)營(yíng)管理和質(zhì)量控制的基本準(zhǔn)則，是國(guó)家強(qiáng)化對(duì)藥品流通監(jiān)督管理的有力措施之一，它的實(shí)施對(duì)于國(guó)內(nèi)藥品經(jīng)營(yíng)企業(yè)和藥品生產(chǎn)企業(yè)（銷售藥品以及藥品流通過(guò)程中其他涉及藥品儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)男袨椋┮约暗谌剿幤番F(xiàn)代物流企業(yè)健康發(fā)展、藥品質(zhì)量的保證起到了重要作用。根據(jù)GSP認(rèn)證的要求，在儲(chǔ)存藥品的倉(cāng)庫(kù)中和運(yùn)輸冷藏、冷凍藥品的設(shè)備中配備溫濕度自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱系統(tǒng)）。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)對(duì)藥品儲(chǔ)存過(guò)程的溫濕度狀況和冷藏、冷凍藥品運(yùn)輸過(guò)程的溫度狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和記錄，有效防范儲(chǔ)存運(yùn)輸過(guò)程中可能發(fā)生的影響藥品質(zhì)量安全的風(fēng)險(xiǎn)，確保藥品質(zhì)量安全。因此，溫濕度記錄和運(yùn)輸過(guò)程的軌跡記錄成為必須，溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)具有廣闊的市場(chǎng)前景。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于北斗精確定位和5G移動(dòng)通信技術(shù)的GSP溫濕度云監(jiān)控系統(tǒng)研究采用高精度溫度傳感器，滿足GSP認(rèn)證要求；北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是由我國(guó)自主研制并獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)導(dǎo)航、快速定位、精確授時(shí)、位置報(bào)告和短報(bào)文通信服務(wù)五大功能，北斗三號(hào)系統(tǒng)2020年建網(wǎng)完成，面向全球提供服務(wù)。北斗精確定位能夠滿足對(duì)應(yīng)冷凍藥品運(yùn)輸過(guò)程的軌跡記錄；5G是4G的延伸，是第五代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，也稱第五代移動(dòng)通信術(shù)，其具有高速率、低時(shí)延、大容量等特征，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信2020年已經(jīng)開(kāi)始商用。采用5G移動(dòng)數(shù)據(jù)通信技術(shù)更能保準(zhǔn)數(shù)據(jù)的可靠性和及時(shí)性；所有數(shù)據(jù)本地備份，同時(shí)根據(jù)要求通過(guò)5G移動(dòng)數(shù)據(jù)通信技術(shù)上傳到IOT云平臺(tái)，在云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和匯總；使用者可以通過(guò)手機(jī)或者電腦對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，查看數(shù)據(jù)記錄并生成報(bào)表。整個(gè)系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

1.1 溫濕度及定位信息采集器

采集器采用NXP公司推出的基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的微控制器LPC1768，該處理器用于處理要求高度集成和低功耗的嵌入式應(yīng)用。操作頻率可達(dá)100MHz,具有3級(jí)流水線和哈佛結(jié)構(gòu)；具有高達(dá)512KB的flash存儲(chǔ)器、64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)MAC、USB主機(jī)/從機(jī)/OTG接口4個(gè)UART、2個(gè)SSP控制器、SPI接口、3個(gè)IIC接口、2輸入和2輸出的IIS接口、8 通道的12位ADC、10位DAC、多達(dá)70個(gè)的通用IO管腳。溫濕度傳感器采用瑞士盛思瑞公司的高精度溫濕度傳感器SHT15，完全滿足新版的GSP標(biāo)準(zhǔn)。位置信息由5G-DTU中的北斗定位獲取，整個(gè)采集器硬件框圖如圖2所示。

圖2 采集器硬件系統(tǒng)框圖

1.2 數(shù)字溫濕度傳感器SHT15

SHT15屬于Sensirion溫濕度傳感器家族，用專利的CMOSens?技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、響應(yīng)迅速、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。其相對(duì)濕度工作范圍（濕度0～100%），濕度最大誤差：±2%RH；溫度工作范圍溫度（-40～+125°C (-40～+257°F)），溫度最大誤差：±0.3°C。

1.3 5G-DTU

AR7088H ROUTER是基于2G/3G/4G/5G、WIFI、虛擬專網(wǎng)等技術(shù)開(kāi)發(fā)的無(wú)線路由器。該產(chǎn)品采用高性能的工業(yè)級(jí)32位通信處理器和工業(yè)級(jí)無(wú)線模塊，以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，同時(shí)支持1個(gè)以太網(wǎng)WAN（可配置為L(zhǎng)AN口）、2個(gè)以太網(wǎng)LAN、1個(gè)RS232/RS485接口和1個(gè)WIFI接口，能滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通信的需求。AR7088H ROUTER全面支持中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信三大運(yùn)營(yíng)商的2G（GPRS/CDMA）、3G（WCDMA/HUUPA/HSPA+/CDMA 2000 1x EVDO）、4G（TDD-LTE/FDDLTE）、5G網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)部集成了北斗精確定位系統(tǒng)，滿足系統(tǒng)要求。

1.4 IOT云平臺(tái)

各IoT平臺(tái)功能有了極大的豐富和優(yōu)化，行業(yè)頭部玩家也逐漸浮出水面，目前市場(chǎng)的排名如下：阿里、小米、京東、百度、涂鴉，這幾家以開(kāi)放的生態(tài)接入了千萬(wàn)甚至億級(jí)設(shè)備，傳統(tǒng)設(shè)備廠家如美的、海爾也在積極搭建自己的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，物聯(lián)網(wǎng)已然步入爆發(fā)的軌道。為了便于以后的商業(yè)化發(fā)展需要，本系統(tǒng)采用阿里IOT云平臺(tái)，提供全托管的實(shí)例服務(wù)，無(wú)需自建物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施即可便捷地接入和管理設(shè)備，具有低成本、高可靠、高性能、易運(yùn)維的優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力可以更好地對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和可視化展示，實(shí)時(shí)的安全威脅檢測(cè)可以保證每個(gè)實(shí)例都是安全可靠的。

2 展望

本系統(tǒng)完成溫濕度和位置信息的采集，能夠保存到本地U盤設(shè)備，并通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳到阿里IOT云平臺(tái)，如圖3所示。在以后研究進(jìn)一步完善在云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和匯總；使用者可以通過(guò)手機(jī)或者電腦對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)查看數(shù)據(jù)記錄并生成報(bào)表這些功能。

圖3 云監(jiān)控系統(tǒng)界面