專利名稱：冷鏈設備溫濕度監控系統及通訊方法
技術領域：
本發明涉及一種冷鏈設備溫濕度監控系統及通訊方法，更具體的說，尤其涉及一種集溫濕度采集、報警判斷和短信提醒于一體的冷鏈設備溫濕度監控系統及通訊方法。
背景技術：
冷鏈(cold chain)是指易腐食品從產地收購或捕撈之后,在產品加工、忙藏、運輸、分銷和零售、直到消費者手中，其各個環節始終處于產品所必需的低溫環境下，以保證食品質量安全，減少損耗，防止污染的特殊供應鏈系統。溫度是冷鏈系統中的一個非常重要的參數，尤其是對于藥品、疫苗的生產、運
輸和保存來說，只有確保其處于合理的溫度范圍之內，才能確保其質量。如果可對藥品、疫苗的全過程監控數據進行記錄，并有連續的溫度信息，以便對其所處的環境溫度是否超標作出合理估計，減少現有估計、推測不準確造成的不必要的損失，防止藥品、疫苗發生變質，確保藥品、疫苗質量。就目前對冷鏈系統的檢測來說，還沒有一套完善的監控系統。
發明內容
本發明為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種集溫濕度采集、報警判斷和短信提醒于一體的冷鏈設備溫濕度監控系統及通訊方法。本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統，其特別之處在于包括對冷藏設備進行信息采集的溫濕度采集器、用于集中采集溫濕度數據的無線信號接收器、實現數據信息保存和處理的監控PC機以及接收報警信息的移動終端，所述溫濕度采集器與無線信號接收器通過無線ISM網絡進行通訊，無線信號接收器與監控PC機通過RS232接口相連接；所述監控PC機通過RS232接口還連接有GSM報警器，GSM報警器可通過GSM網絡向移動終端發送報
m樣自目 I R ο冷藏設備可以為任何一種形式的具有低溫保存功能的裝置；溫濕度采集器可實現溫度、濕度信號的采集，并將采集的信息通過無線網絡發送至無線信號接收器中。無線信號接收器可對區域范圍內的多個溫濕度采集器進行信息采集，并將采集的信息上傳至監控PC機；監控PC機對接收的數據信息進行存儲，并對溫濕度是否處于規定的范圍內作出判斷，如果超出規定值，則向GSM報警器發出報警信息，GSM報警器將有關信息發送至移動終端，通知相應人員。整個監控系統，不僅有效地實現了溫濕度信息的采集、無線傳輸、長期保存，而且還可通過GSM網絡產生產生報警信號。本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統，所述冷藏設備為冰箱、冰柜或冷藏室；所述ISM網絡為443MHz無線網絡，所述監控PC機還連接有聲光報警設備和打印設備。443MHz無線ISM網絡為免費波段，不產生通訊費；通過聲光報警設備可產生明顯的警示信號。本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統，所述溫濕度采集器包括微控制器、時鐘電路和電源模塊；微控制器的輸入端口連接有多路溫度采集電路、多路濕度采集電路和地址編碼電路，多路溫度采集電路、多路濕度采集電路分別與溫度傳感器、濕度傳感器相連接；微控制器還連接有實現數據收發的無線信號收發模塊。地址編碼電路對溫濕度采集器進行編碼，以便對不同的溫濕度采集器進行區分；溫度傳感器、濕度傳感器置于冷藏設備的內部，以便實現溫濕度檢測。溫濕度采集器通過無線信號收發模塊實現與無線信號接收器的通τΗ ο本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統，還包括強制復位電路和工作狀態指示電路，工作狀態指示電路由發光二極管組成，強制復位電路由7555芯片組成的定時芯片，7555芯片的輸出端與微控制器的復位端口相連接；所述地址編碼電路由6位撥碼開關組成。要想實現溫濕度采集器與無線信號接收器的實時通訊，僅僅依靠芯片的看門狗電路是不夠的；通過設置強制復位電路，可定時喚起溫濕度采集器處于工作狀態。采用6位撥碼開關，可對溫濕度采集器進行O 63的數字編碼。本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統，還包括用于對溫濕度采集器的電源檢測的電
源檢測電路，該電源檢測電路由芯片LM385組成。設置電源檢測電路，當溫濕度采集器的電源能量不足時，可及時對使用人員進行提醒。本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統，所述無線信號接收器包括微控制器、時鐘電路、電源模塊、按鍵模塊和數據存儲器，按鍵模塊、數據存儲器均與微控制器相連接；所述微控制器還連接有實現與溫濕度采集器通訊的無線信號收發模塊、與監控PC機通訊的RS232通訊模塊，微控制器通過快速光耦合電路和鎖存刷新電路連接有數碼管顯示電路。微控制器實現數據采集、處理和控制輸出的作用，按鍵模塊用于實現參數設定；數據存儲器實現對接收數據的暫存。無線信號接收器通過無線信號收發模塊實現與溫濕度采集器的通訊，通過RS232通訊模塊實現與監控PC機的通訊；數碼管顯示電路可實時地顯示采集到的冷藏設備上的溫濕度信息，鎖存刷新電路實現數碼管顯示電路數據的鎖存和刷新。本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統，所述微控制器還連接有工作狀態指示電路和繼電器輸出電路，繼電器輸出電路由固態繼電器和與繼電器線圈相串聯的三極管組成；所述數據存儲器、RS232通訊模塊分別由芯片24C512、MAX232芯片組成，快速光耦合電路和鎖存刷新電路均由兩個高速光耦合器6N137芯片組成。繼電器輸出電路可與相應設備上的制冷管路相連接，以便調節制冷設備中的溫度。本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統的通訊方法，其特別之處在于，包括以下步驟
a.溫濕度采集，溫濕度采集器將采集的冷藏設備中的溫度、濕度信號通過無線信號收發模塊進行發送；b.溫濕度暫存、轉發，無線信號接收器通過無線信號收發模塊接收由溫濕度采集器發送的溫濕度信號，首先將其暫存到數據存儲器中，然后通過RS232通訊模塊將其上傳至監控PC機；c.溫濕度信息的存儲，監控PC機將接收到的、由無線信號接收器發送的溫濕度信息進行存儲，并生成相應的數據格式，以備查詢之用；d.溫濕度信息的檢測，監控PC機每接收到一個溫濕度采集器的信息，就會對溫度、濕度信息分別進行判斷，判斷其是否超出了規定的上限值和下限值，如果沒有超出，則不作處理；如果超出了規定的上、下限值，則驅使聲光報警設備發出聲光報警信號，并執行步驟e ；e.發送信息至GSM報警器，監控PC機通過有線通訊形式將產生報警的溫濕度采集器的位置編號、報警原因發送至GSM報警器中；f.發送信息至移動終端，GSM報警器通過GSM網絡將其接收到的報警信息發送至移動終端，以便通知相應人員。
本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統的通訊方法，所述步驟b中無線信號接收器對溫濕度信號的暫存時間可進行設定，暫存時間段為I天至10天；所述步驟d中，溫度報警的上、下限值分別為+155°c、-55°c。本發明的有益效果是本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統，通過設置可進行無線數據收發的溫濕度采集器、集中采集信息的無線信號接收器以及用于數據運算和處理的監控PC機，以及與PC機相通訊的GSM報警器和用于接收GSM報警器發出報警信息的移動終端，有效地實現了對冷鏈系統溫濕度信息的采集、存儲和判斷，當現場冷藏設備溫濕度超過規定值時，可通過聲光報警和短信發送至移動終端的形式來提醒有關工作人員，便于及時對報警情況作出處理，最大限度地維護了冷鏈產品的安全。具體地說，本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統存在以下優點(I)對每個冷藏室的溫濕度信息實時監測、顯示；監控PC機的數據顯示形式多樣，例如表格、實時曲線等；(2)
有效、統一的整合了有線、無線、GPRS多種通訊方式，可實現對不同房間、不同樓層、不同大樓、不同地方內的冰箱、冰柜的統一溫度監測；且采用433MHz無線ISM網絡，無通訊費用；
(3)對同一冷藏設備或者冷庫的溫度信息可以進行多點同步監控，減少了分歧；(4)自動記錄每臺冷藏設備的溫度信息，無需人工抄錄，還可準確記錄冷藏室速凍、存取過程中的溫度變化，以保證藥品、疫苗的質量；(5)通過與監控PC機的聯網，支持C/S、B/S遠程訪問，除監控中心外，還可以在相關科室、部門同步實時監控、歷史數據查看、報表打印等。
圖I為本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統的原理 圖2為本發明中溫濕度采集器的原理 圖3為本發明中無線信號接收器的原理 圖4、圖5和圖6為本發明中溫濕度采集器的電路 圖7、圖8和圖9為本發明中無線信號接收器的電路圖。圖中I冷藏設備，2溫濕度采集器，3移動終端，4無線信號接收器，5監控PC機，6GSM報警器，7無線ISM網絡，8打印設備，9微控制器，10多路溫度采集電路，11多路濕度采集電路，12溫度傳感器，13濕度傳感器，14地址編碼電路，15無線信號收發模塊，16工作狀態指示電路，17強制復位電路，18微控制器，19按鍵模塊，20無線信號收發模塊，21數據存儲器，22 RS232通訊模塊，23快速光耦合電路，24數碼管顯示電路，25鎖存刷新電路，26工作狀態指示電路，27繼電器輸出電路。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。如圖I所示，給出了本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統的原理圖，其包括冷藏設備I、溫濕度采集器2、移動終端3、無線信號接收器4、監控PC機5、GSM報警器6、無線ISM網絡7、打印設備8;冷藏設備I可以為冰箱、冰柜或冷藏室，用于存放藥品、疫苗或其它需冷鏈運輸的物品。溫濕度采集器2用于采集冷藏設備I中的溫度、濕度信息，溫度采集器2將采集的溫度、濕度信息通過無線ISM網絡7發送至無線信號接收器4中。無線信號接收器4可接收不同溫濕度采集器2發送來的信息；無線信號接收器4通過RS232總線與監控PC機5相連接，以便將接收到的溫濕度信息及時傳輸至監控PC機5。監控PC機5實現數據的運算、處理以及判斷溫濕度是否超范圍的作用；監控PC機上運行有相應的應用軟件，可對接收到的溫濕度信息以表格、實時曲線等形式顯示出來，并支持C/S、B/S遠程訪問。監控PC機5還可連接聲光報警設備，當監控PC機判斷出溫濕度超過規定范圍后，不僅會通過聲光報警設備進行報警，而且還會把報警信息發送至GSM報警器6中，GSM報警器6在通過GSM網絡將發生報警信息的冷藏設備I信息、報警原因發送至移動終端3中，以便及時提醒相應的工作人員對報警做出處理；移動終端3可采用手機。監控PC機5還連接有打印設備8，以便對打印出相關數據。上述冷鏈設備溫濕度監控系統，通過無線ISM網絡，實現了對諸多冷藏設備I溫濕度信息的同一采集和處理，無通訊費用；還可通過GSM網絡將報警信息發送至手機上，實現
了報警信息的及時傳達，便于及時對報警做出處理。如圖2所示，給出了本發明的溫濕度采集器2的電路原理圖，圖4、圖5和圖6給出了具體的電路圖，其包括微控制器9、多路溫度采集電路10、多路濕度采集電路11、溫度傳感器12、濕度傳感器13、地址編碼電路14、無線信號收發模塊15、工作狀態指示電路16、強制復位電路17 ;所示的微控制器9實現信號采集、數據處理和控制輸出作用，其可采用信號為STC12C5412AD型號的單片機。多路溫度采集電路10、多路濕度采集電路11的輸入端分別與溫度傳感器12、濕度傳感器13相連接，輸出端與微控制器9的輸入端口相連接，以便將采集的溫濕度信號輸入到微控制器9中；所示的多路溫度采集電路10中，還設置有一路用于自身溫度采集的電路。地址編碼電路14由6位撥碼開關組成，以便對溫濕度采集器2進行編碼，使得不同的溫濕度采集器2具有不同過的編碼地址。所示的無線收發模塊15具有三種不同的形式，以便與不同信號的ISM網絡無線信號收發模塊相配合；例如，當無線傳輸距離較近時，就采用不帶功放單元的收發模塊；當無線信號傳輸的距離較遠時，應選取帶功放單元的無線收發模塊。工作狀態指示電路16有發光二極管組成。強制復位電路17有7555芯片組成，以便實現對溫濕度采集器2的強制復位功能，保障通訊的順利進行。還可設置電源檢測電路，該電源檢測電路由芯片LM385組成；設置電源檢測電路，當溫濕度采集器的電源能量不足時，可及時對使用人員進行提醒。上述溫濕度采集器2的電路結構，有效地實現了溫濕度采集、自身地址編碼和數據的無線收發功能。如圖3所示，給出了本發明中無線信號接收器4的電路原理圖，圖7、圖8和圖9給出了具體的電路圖，其包括微控制器18、時鐘電路、電源模塊、按鍵模塊19、無線信號收發模塊20、數據存儲器21、RS232通訊模塊22、快速光耦合電路23、數碼管顯示電路24、鎖存刷新電路25、工作狀態指示電路26和繼電器輸出電路24 ；時鐘電路和電源模塊分別提供脈沖時鐘和電能，保證微控制器18的正常工作；微控制器18可以采用STC89LE54單片機。按鍵模塊19用于實現參數設置，數據存儲器21用于實現溫濕度信息的暫存，其保存時效可在I 10天之間進行各設置，在無線信號接收器4與監控PC機5無法進行通信時，可進行溫濕度信息的暫存，以免數據丟失。無線信號接收器4通過無線信號收發模塊20實現與溫濕度采集器2的通訊，以便接收到冷藏設備I的溫濕度信息。RS232通訊模塊22與微控制器18相連接，以便實現無線信號接收器4與監控PC機的RS232總線通訊，以便將采集的信息及時傳送至監控PC機5中。微控制器18通過快速光耦合電路23和鎖存刷新電路25與數碼管顯示電路24相連接，數碼管顯示電路24由多位數碼管組成，以便對接收到的信息進行實時顯示；數碼管可以采用多位。通過鎖存刷新電路25的鎖存，保證了顯示信息的顯示，鎖存刷新電路25還可實現數據的刷新作用。如圖8所示，快速光耦合電路23、鎖存刷新電路25均有兩個高速光耦合器6N137芯片組成。繼電器輸出電路27與微控制器18相連接，通過固態繼電器來實現，繼電器輸出電路可與相應設備上的制冷管路相連接，以便調節制冷設備中的溫度。上述無線信號接收器4，不僅實現了對溫濕度采集器2發送的無線數據的采集、顯示，而且還可將其上傳至監控PC機5，以便進一步處理。本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統，可應用在(I)血站待檢庫、成品庫、成分科等
血液儲存冰箱、冰柜的溫度監測；(2)質控科、檢驗科、庫房等冰箱、冰柜的溫度監測；(3)制藥廠、醫院儲存冰箱、冰柜的溫度監測；(4 )采、送血車車載冰箱溫度檢測；(5 )藥品、疫苗車載冰箱溫度檢測。本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統的通訊方法，包括以下步驟
a.溫濕度采集，溫濕度采集器2將采集的冷藏設備I中的溫度、濕度信號通過無線信號收發模塊15進行發送；
b.溫濕度暫存、轉發，無線信號接收器4通過無線信號收發模塊20接收由溫濕度采集器發送的溫濕度信號，首先將其暫存到數據存儲器21中，然后通過RS232通訊模塊22將其上傳至監控PC機5 ;該步驟中，無線信號接收器4對溫濕度信號的暫存時間可在I天至10之間進行設定；
c.溫濕度信息的存儲，監控PC機將接收到的、由無線信號接收器發送的溫濕度信息進行存儲，并生成相應的數據格式，以備查詢之用；
d.溫濕度信息的檢測，監控PC機每接收到一個溫濕度采集器的信息，就會對溫度、濕度信息分別進行判斷，判斷其是否超出了規定的上限值和下限值，如果沒有超出，則不作處理；如果超出了規定的上、下限值，則驅使聲光報警設備發出聲光報警信號，并執行步驟e ;該步驟中，溫度報警的上、下限值可分別為+155°C、_55°C。e.發送信息至GSM報警器，監控PC機通過有線通訊形式將產生報警的溫濕度采集器的位置編號、報警原因發送至GSM報警器6中；
f.發送信息至移動終端，GSM報警器通過GSM網絡將其接收到的報警信息發送至移動終端，以便通知相應人員。本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統和通訊方法，有效地實現了對溫度敏感性藥品、疫苗等產品的監控；利用冷鏈溫度實時監控和預警機制，減少了低溫物品的變質損耗，可有效確定低溫物品的環境溫度是否超標，減少估計和推測造成的不必要的損失，防止藥品、疫苗發生變質，確保藥品、疫苗質量。
權利要求
1.一種冷鏈設備溫濕度監控系統，其特征在于包括對冷藏設備(I)進行信息采集的溫濕度采集器(2)、用于集中采集溫濕度數據的無線信號接收器(4)、實現數據信息保存和處理的監控PC機(5)以及接收報警信息的移動終端(3)，所述溫濕度采集器與無線信號接收器通過無線ISM網絡進行通訊，無線信號接收器與監控PC機通過RS232接ロ相連接；所述監控PC機通過RS232接ロ還連接有GSM報警器(6 )，GSM報警器可通過GSM網絡向移動終端(3)發送報警信息。
2.根據權利要求I所述的冷鏈設備溫濕度監控系統，其特征在于所述冷藏設備為冰箱、冰柜或冷藏室；所述ISM網絡為443MHz無線網絡，所述監控PC機還連接有聲光報警設備和打印設備(8)。
3.根據權利要求I或2所述的冷鏈設備溫濕度監控系統，其特征在于所述溫濕度采集器(2)包括微控制器(9)、時鐘電路和電源模塊；微控制器的輸入端ロ連接有多路溫度采集電路(10)、多路濕度采集電路(11)和地址編碼電路(14)，多路溫度采集電路、多路濕度采集電路分別與溫度傳感器、濕度傳感器相連接；微控制器還連接有實現數據收發的無線信號收發模塊。
4.根據權利要求3所述的冷鏈設備溫濕度監控系統，其特征在于還包括強制復位電路(17)和工作狀態指示電路(16)，工作狀態指示電路由發光二極管組成，強制復位電路由7555芯片組成的定時芯片，7555芯片的輸出端與微控制器的復位端ロ相連接；所述地址編碼電路(14)由6位撥碼開關組成。
5.根據權利要求3或4所述的冷鏈設備溫濕度監控系統，其特征在于還包括用于對溫濕度采集器(2)的電源檢測的電源檢測電路，該電源檢測電路由芯片LM385組成。
6.根據權利要求I或2所述的冷鏈設備溫濕度監控系統，其特征在于所述無線信號接收器(4)包括微控制器(18)、時鐘電路、電源模塊、按鍵模塊(19)和數據存儲器(20)，按鍵模塊、數據存儲器均與微控制器相連接；所述微控制器還連接有實現與溫濕度采集器通訊的無線信號收發模塊(20)、與監控PC機(5)通訊的RS232通訊模塊(22)，微控制器通過快速光耦合電路(23)和鎖存刷新電路(25)連接有數碼管顯示電路(24)。
7.根據權利要求6所述的冷鏈設備溫濕度監控系統，其特征在于所述微控制器還連接有工作狀態指示電路(26)和繼電器輸出電路(27)，繼電器輸出電路由固態繼電器和與繼電器線圈相串聯的三極管組成；所述數據存儲器(21)、RS232通訊模塊(22)分別由芯片24C512、MAX232芯片組成，快速光耦合電路(23 )和鎖存刷新電路(25 )均由兩個高速光耦合器6N137芯片組成。
8.基于權利要求I所述的冷鏈設備溫濕度監控系統的通訊方法，其特征在于，包括以下步驟 a.溫濕度采集，溫濕度采集器(2)將采集的冷藏設備(I)中的溫度、濕度信號通過無線信號收發模塊(15)進行發送； b.溫濕度暫存、轉發，無線信號接收器(4)通過無線信號收發模塊(20)接收由溫濕度采集器發送的溫濕度信號，首先將其暫存到數據存儲器(21)中，然后通過RS232通訊模塊(22 )將其上傳至監控PC機(5 ); c.溫濕度信息的存儲，監控PC機將接收到的、由無線信號接收器發送的溫濕度信息進行存儲，并生成相應的數據格式，以備查詢之用；d.溫濕度信息的檢測，監控PC機每接收到ー個溫濕度采集器的信息，就會對溫度、濕度信息分別進行判斷，判斷其是否超出了規定的上限值和下限值，如果沒有超出，則不作處理；如果超出了規定的上、下限值，則驅使聲光報警設備發出聲光報警信號，并執行步驟e ; e.發送信息至GSM報警器，監控PC機通過有線通訊形式將產生報警的溫濕度采集器的位置編號、報警原因發送至GSM報警器(6)中； f.發送信息至移動終端，GSM報警器通過GSM網絡將其接收到的報警信息發送至移動終端，以便通知相應人員。
9.基于權利要求I所述的冷鏈設備溫濕度監控系統的通訊方法，其特征在于所述步驟b中無線信號接收器(4)對溫濕度信號的暫存時間可進行設定，暫存時間段為I天至10天；所述步驟d中，溫度報警的上、下限值分別為+155°C、_55°C。
全文摘要
本發明的冷鏈設備溫濕度監控系統，包括溫濕度采集器、無線信號接收器、監控PC機和移動終端，溫濕度采集器與無線信號接收器通過無線ISM網絡進行通訊，無線信號接收器與監控PC機通過RS232接口相連接；監控PC機通過RS232接口還連接有GSM報警器，GSM報警器可通過GSM網絡向移動終端發送報警信息。通訊方法包括a.溫濕度采集；b.溫濕度暫存、轉發；d.溫濕度信息的檢測；e.發送信息至GSM報警器；f.發送信息至移動終端。本發明的系統和方法，有效地實現了對冷鏈系統溫濕度信息的采集、存儲和判斷，當溫濕度超過規定值時，可產生聲光報警和發送短信，以便工作人員對報警情況作出處理，最大限度地維護了冷鏈產品的安全。防止藥品、疫苗發生變質，確保藥品、疫苗質量。
文檔編號G05D23/19GK102818592SQ20121027295
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月2日 優先權日2012年8月2日
發明者黃超, 林初文 申請人:濱州學院