上海正偉GPRS無線冷藏車溫度監測系統方案

分類：解決方案日期：2010-07-16 09:34:16

1、概述

由于食品儲運過程時間并不是一個短期問題，但食品保存中的相對平衡濕度又是保證食品安全的一項重要指標，相對平衡濕度直接影響菌落的生長。例如：在平衡相對濕度為95%RH至91%RH范圍內，易于滋生的菌落為沙門氏菌、波林特菌、乳酸菌、霉菌和酵母菌。而食物保存周期也與溫度、平衡相對濕度有關，平衡相對濕度值為81%RH的蛋糕，其保質期為27℃時14天、21℃時24天，如果平衡相對濕度提高到85%RH，這些指標將降低為27℃ 時8天、21℃ 時12天。吸濕物質的平衡相對濕度起到了決定性作用。平衡相對濕度定義為物質與空氣中水不進行交換情況下，由周圍空氣獲取的濕度值。這個定義很清楚，為了成功地儲存和保持這些產品，環境氣候的控制及包裝必須仔細指明。同時，很多食品的保存在過于干燥情況下，其口感都會有些變壞。針對這種情況，要求實時記錄溫濕度變化，保證食品安全進入消費者口中。

當長途運輸或者海運冷凍冷藏食品時，如何在接收時證明貨物一直處于規定的溫濕度條件是件非常重要的事。解決爭議的做法就是在發貨的時候放入冷藏車中一個溫度傳感器，并啟動它，溫度傳感器忠實地記錄指定時間間隔的溫濕度數據，在取出時可以容易地利用電腦察看圖形文件及報警值，判斷是否超過容許值,什么時候及持續時間都能輕松獲得，承運方是否有責任也會立即知曉。目前采用上海正偉提供的GPRS無線溫度監測系統就可以成功的解決這一難題，找到科學管理冷藏運輸的有力辦法。

由于我國社會發展過程中出現越來越多的食品安全問題，近年來國家已充分重視和加強對食品安全問題的治理。為了配合這項工作，改進水食品安全監測手段和方法已顯得尤為重要。上海正偉數字技術有限公司在充分調研、考察、征詢客戶意見等基礎上，研制開發了集自動化、即時化、智能化于一體的經濟實用的GPRS無線冷藏車溫度監測系統。該系統可以對冷藏車溫度變化進行實時監控，利用GPRS無線網絡把溫度值回傳到中心，并通過PC智能分析軟件對所記錄的數值以圖文表的形式輸出，方便管理員分析管理。并有自帶告警功能，當溫濕度超過設定的高低限時，報警器自動響應，及時提醒工作人員調節冷藏車環境中的溫濕度。使用該無線溫度監測系統可以簡化您的工作，也將節約成本，并不受過多的人為因素的干擾，客觀真實得反映記錄過程。通過正偉GPRS/CDMA無線終端將溫度值傳送到監控中心和相關管理部門，工作人員就可以實時的在監控中心或辦公室進行遠程監測，隨時得到即時溫度數值的報告，實現遠端無人值守。同時當貨廂內溫度超出預設數值上限或低于下限時，自動向司機、網絡監控中心和綁定的手機或電話報警。

2、系統組成和工作原理

系統主要是由一個監測中心，若干輛冷藏車，若干個溫度傳感器和專用GPRS無線終端組成。監測中心對各輛冷藏車進行溫度監測，溫度傳感器負責測量冷餐車內的溫度變化，兩者間的控制信號和溫度監測數據通過GPRS/CDMA無線終端傳送完成。監測中心既是各監測站的指揮中心，又是各輛車內溫度的匯集、處理的存儲的數據庫。該GPRS無線監測系統可設置為自動向監測中心發送信息；也可設置為平時處于待機狀態，在收到監測中心的指令后才開始啟動工作，將信息發送給監控中心。同時，當冷藏車貨廂內溫度超出預設數值上限或低于下限時，自動向司機、網絡監控中心和綁定的手機或電話報警。

監測中心由功能較齊全的計算機外圍設備如顯示器、打印機、繪圖機等組成。監測現場為各輛冷藏車，溫度傳感器和GPRS/CDMA無線終端組成。

3、系統方案說明

在冷凍食品的運輸過程中，常常需要對冷藏車內的溫度進行實時監控實時監測，大部分監測的溫度數據需要實時發送到管理中心的后端服務器進行處理。由于冷藏車經常全國范圍的跑，運輸范圍廣，而且有些還在環境較惡劣的地區，通過電話線傳送數據往往事倍功半，通過GPRS無線網絡進行數據傳輸，成為冷凍食品監測部門選擇的通信手段之一。車內溫度傳感器設備可將監測到的溫度數據和告警信息通過GPRS/CDMA無線網絡同時發送到多個溫度監測中心，實現對冷藏車內食品溫度的及時管理，可以大大提高監測部門的工作效率，也可為相關糾紛提供強有力的調查證據及索賠證據。

3.1系統結構圖(如圖1)

3.2、系統硬件組成及功能說明

3.2.1、溫度監控中心

溫度監控中心服務器通過ADSL或電話撥號接入Internet，或申請配置專線，通過光纖、DDN等數據專線直接和移動中心機房的GPRS/CDMA 網絡連接。監控中心服務器上安裝相關溫度監測系統軟件。

維護中心主要的功能是收集來自各使用中的溫度傳感器監測溫度數據，處理采集的數據并保存，處理后的數據提供給溫度監測管理人員、本公司的技術支持人員和設計人員，同時也可以擴展到建筑設計者，工程投標方，工程建設單位以及其他可能的用戶。

維護中心系統包括：

硬件：公網靜態IP地址，管理服務器，數據庫服務器

公網靜態IP地址用于接入互聯網

管理服務器響應機組的故障報警，并通知維護服務器及維護工程師進行檢查和維護。

3.2.2. GPRS無線傳輸終端

溫度傳感器通過RS232或RS485串口直接與正偉溫度監測專用上海正偉GPRS無線傳輸數傳設備（智能型GPRS調制解調器）連接，并由其建立無線數據連接與監控中心進行雙向數據通信。溫度傳感器或者溫度記錄儀等測量儀可根據系統實際監控冷藏車的需求選擇對應測量儀器。

設備技術參數

產品特點：

采用西門子MC39i模塊，工業級產品
· 透明數據傳輸：ZW1000 GPRS 模塊內嵌完整的TCP/IP協議棧，提供RS-232/485接口，為用戶的數據設備提供透明傳輸通道
· 永遠在線：ZW1000 GPRS 模塊一開機就能自動附著到GPRS網絡上，并建立數據通信鏈路，隨時收發用戶數據設備的數據
· 組網簡單、靈活：在移動GPRS覆蓋的地區可以隨時隨地的構建虛擬移動數據通信專用網絡。

正偉GPRS終端的外形示意圖如圖2所示：

圖表 2

產品功能：

透明數據傳輸
支持雙頻GSM/GPRS
符合ETSI GSM Phase 2+標準
永遠在線
按流量計費
支持虛擬數據專用網
支持點對點、點對多點、中心對多點對等數據傳輸
短消息數據備用通道
支持RS-232/485接口
系統配置和維護接口
支持遠程喚醒功能
支持動態域名解析功能
自診斷與告警輸出
抗干擾設計，適合電磁環境惡劣的應用需求

設備參數：
· 采用5V,3A的外接電源，低功耗
· 天線接口為50Ω SMA（陰頭）
· SIM卡3V/5V自動檢測
· 512K DRAM，512K字節Flash
· 工作溫度：-20℃～60℃，工作濕度≤90%

終端工作過程：
在GPRS無線通訊中，作為用戶數據傳輸目的地的數據中心計算機在INTERNET上的IP地址有2種形式，一種是使用固定IP，由于國內固定IP數量有限，所以多數使用動態域名作為數據中心計算機的IP地址。GPRS_DTU在參數配置時，需要將數據中心計算機的固定IP或者動態域名輸入到GPRS_DTU。對于動態域名，需要在GPRS_DTU內部通過域名服務器將動態域名解析成數據中心計算機的IP地址。當GPRS_DTU在進行數據通訊時時，用戶數據USER_DATA通過RS232串口傳輸到GPRS_DTU, USER_DATA與數據中心計算機IP地址經過TCP/IP協議轉換生成包含USER_DATA 的TCP/IP包，該TCP/IP包由GPRS無線模塊發射到移動GPRS網絡上。

組網方式：

按接入方式可分為三種組網方式：
1.GPRS無線接入: 數據中心采用GPRS無線數模塊進行GPRS無線數據接入, 在模塊上設置移動內網固定IP, 這種接入方式需要當地的GPRS網絡支持APN功能。

2．INTERNET互聯網接入方式：數據中心采用INTERNET 接入，第一種是數據中心計算機采用公網固定IP；另一種是采用動態域名方式，動態域名方式需要為數據中心計算機申請一個動態域名動態域名可以從動態域名服務商申請得到, 公網動態域名是免費的，局域網內動態域名需要少量付費。INTERNET接入，用戶數據經過公網傳輸，數據安全性可以通過策略和其他方式加以提高。

3．專線接入方式：從移動公司用專線直接接入，這種方式速度快，保密性強，但費用高，適合于保險，銀行金融，警務等保密性要求高的行業。

3.2.3、溫度記錄儀

超限報警溫度記錄儀（液晶單路）

技術指標

◆ 測量范圍： -40℃～100℃
◆ 測量精度： ±0.5℃
◆ 分辨率： 0.1℃
◆ 記錄容量： 14800～30900組
◆ 記錄間隔： 2秒～24小時連續可調
◆ 通訊接口： RS-232或USB
◆ 軟件：中、英文兩種版本

功能及特點

1、本機體積小，軟件操作簡單，性能可靠，記錄時間間隔可根據需要從2秒至24小時任意設置，有延時啟動、定時啟動，定時關機、實時顯示等功能。
2、全程跟蹤顯示、記錄冷庫中溫度變化，記錄時間長（15分鐘記錄一次數據，可記錄長達5個月甚至更長的時間），數據記錄在記錄儀自帶的存儲片中，具有掉電保護功能（斷電情況下數據還是保存在記錄儀中）。
3、帶超限報警功能，設定報警溫度后，記錄儀會在任何一個冷庫超過報警上下限溫度時報警（聲光報警），提醒用戶溫度超標了。
4、整機功耗小，使用內置鋰電池供電，電池壽命可達一年以上。
5、記錄溫度數據無法修改，能在藥品、食品等方面出現問題時提供強有力的調查證據及索賠證據。
6、軟件功能強大，數據查看方便，數據圖表和列表可任意切換查看，記錄儀連接電腦可以實時查看冷庫溫度的變化情況，數據拼接功能強大，將文件保存為Access格式可將每次下載的數據添加到原來保存的文件中，以保證數據的完整性（利用這一功能可保存冷庫幾年的溫度數據）。

3.2.3、冷藏車

本系統的的應用范圍及廣，在冷藏食品的物流運送上的應用更是恰到好處。一般來說，超市冷藏肉類、奶類等食品以及麥當勞、肯德基等快餐店的冷藏食品的運送十分麻煩，因為超市和快餐店方生怕食品運送過程中溫度過高不達標，導致食品運送過來后出現問題，而承運方對食品最終出現的問題也難以說清，畢竟沒有運送過程中的溫度記錄，對出現的問題難辭其咎，如此導致雙方尷尬的境地。這時只要在冷藏車上裝上一個溫度傳感器，同時接一個無線傳輸模塊，即可隨時把冷藏車的溫度數據送往超市或快餐店方面以及承運方，這樣既可監督承運方低溫運送冷藏食品，又可解除超市或快餐店方的后顧之憂，也沒有了彼此之間糾纏不清的問題了。

3.3系統軟件功能說明

實時監控

對冷藏車內的食品溫度情況進行實時監控，并以人性化的界面顯示有關數據；

數據接收

數據接收方式有兩種，一種是冷藏車內的通信控制器定時向中心返回監測溫度數據（一般按1個小時返回，也可以通過用戶設置）；一種是通過中心向監測點通信控制器發送查詢指令，監測點通信控制器返回當前監測的實時溫度數據；

報警處理

當監測到車廂內溫度超出預設數值上限或低于下限時，軟件能自動識別事故類型，并及時自動向司機、網絡監控中心和綁定的手機或電話報警；，記錄的溫度數據無法修改，可為相關糾紛提供強有力的調查證據及索賠證據。

統計分析

對所選擇冷藏車的監測溫度數據進行各種分析，以曲線圖、直方圖和表格等形式進行顯示。可選擇行業、區域、時間段等條件。

數據存儲

本設備能自動監測、記錄、存儲、傳送數據，實時采集各類溫度傳感器的輸出信號，并將測量數據通過無線遠程發送至溫度監測中心，同時將數據保存在本機大容量數據存儲器中。

參數設置

1、可按照設置的時段采集一組數據，并實時發送至溫度監測中心。GPRS/CDMA 網絡是全球分布最廣的無線網絡，使用GPRS/CDMA 的優勢在于實時、無線、遠程、誤碼率極低、安裝簡便無需布線等特點。

2、可按照設置的時段采集一組數據，并保存在本機內部大容量數據存儲器中；

3、可以通過串行接口對系統各項運行參數進行設置。對每個通道的采樣數據進行物理量的換算對應，從而使終端保存或發送的數據都是符合現場測量指標的數據；

4、可通過串行接口訪問機內大容量存儲器中的數據。將終端保存數據保存到計算機數據庫中，以備分析備案；

5、可按照條件設置系統各通道的報警條件，觸發報警，并可實時將報警信號發送至監控中心。

軟件模擬界面

4、GPRS無線溫度監測系統的優勢
1、實時性強：

GPRS/CDMA具有實時在線特性，系統無時延，無需輪巡就可以同步接收、處理多個或所有監測點的各種數據。可很好的滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。
2、可對各車輛溫度測量儀器設備進行遠程控制：

通過GPRS/CDMA雙向系統還可實現對溫度測量儀器設備進行反向控制，如：時間校正、狀態報告、開關等控制功能，并可進行系統遠程在線升級。
3、建設成本少低：

由于采用GPRS/CDMA公網平臺，無需建設網絡，只需安裝好設備就可以，建設成本低。
4、監控范圍廣：

構建溫度監測采集傳輸系統要求數據通信覆蓋范圍廣，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。由于冷藏車輛，分布在全省范圍內，部分地點位于偏僻地區，而且地理位置分散，選用通信覆蓋范圍廣的GPRS網絡是最佳的選擇。

5、具有良好的可擴展性:

由于目前GPRS網絡已覆蓋省內絕大部分地區，基本不存在盲區，可實現大范圍的在線監控，滿足溫度信息采集傳輸系統對覆蓋范圍的要求。
6、系統的傳輸容量大：

溫度監測中心要和每一輛冷藏車實現實時連接。由于溫度信息采集點數量眾多，系統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。

7、數據傳送速率高：

每個溫度信息采集點每次數據傳輸量在10Kbps之內。GPRS網絡傳送速率理論上可達171.2kbit/s，目前GPRS實際數據傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足本系統數據傳輸速率（≥10Kbps）的需求。
8、通信費用低：

采用包月計費方式，運營成本低。據中國移動上海公司(下稱“上海移動”)公告稱，自2009年1月1日零時起調整現行的GPRS標準資費，從5元包月30MB起共有5檔套餐可選。不區分CMWAP和CMNET 可國內漫游，上海移動五檔GPRS新套餐為：5元/30MB、20元/150MB、50元/500MB、100元/2GB、200元/5GB；超過部分流量費0.01元/k字節，500元封頂

5、系統安全措施

由于溫度監測系統的特殊性，本系統需要極高的系統安全保障和穩定性。安全保障主要是防止來自系統內外的有意和無意的破環，網絡安全防護措施包括信道加密、信源加密、登錄防護、訪問防護、接入防護、防火墻等。穩定是指系統能夠7×24小時不間斷運行，即使出現硬件和軟件故障，系統也不能中斷運行。以GPRS為例，數據中心可通過公網使用VPN接入到移動GPRS網，采用VPN方式成本比較低，企業不用租用專線，還可以利舊使用原有的VPN設備，移動終端需要安裝具有VPN二次虛擬撥號的功能的軟件。通過VPN方式，客戶端在連接應用服務器前，要經過Radius服務器的認證整個數據傳送過程得到了加密保護，安全性比較高，可充分保障速度和網絡服務質量。另外，數據中心也可以采用APN接入方式，租用專線接入到移動公司的GGSN設備上，這種成本高，安全性高、穩定可靠。對于安全性要求非常高的系統，可考慮在專用APN接入的基礎上再加上VPN接入方式的混合接入方式，進一步提高系統的安全性。

1、VPN虛擬專網模式：企業內部網絡中配置VPN服務器，移動終端加載具有VPN二次虛擬撥號的功能的客戶端軟件。采用VPN安全技術，用戶通過接入企業內部虛擬專網的方式與Internet進行隔離，可對整個數據傳送過程進行加密保護，有效避免非法入侵。

2、用SIM卡的唯一性：對用戶SIM卡手機號碼進行鑒別授權，在網絡側對SIM卡號和APN進行綁定，劃定用戶可接入某系統的范圍,只有屬于指定行業的SIM卡手機號才能訪問專用APN，移動終端與數據中心采用中國移動分配的專門的APN進行無線網絡接入，普通手機的SIM卡號無法呼叫專門的APN。

3、對于特定用戶：可通過數據中心分配特定的用戶ID和密碼，其他沒有數據中心分配的用戶ID和密碼的用戶將無法登錄進入系統，系統的安全性進一步增強。

4、數據加密：通過VPN對整個數據傳送過程進行加密保護。

5、網絡接入安全鑒定機制：采用防火墻軟件，設置網絡鑒權和安全防范功能，保障系統安全。

7、結論

采用有線方式，租用靜態IP目前費用比較高約800~1500元/月。采用GPRS無線方式，系統流量費用目前有包月制和按數據量兩種收費方式，GPRS按流量計算0.01元K，而包月制5元/月有50M流量，可滿足有關企業目前溫度數據采集系統的實際數據量，估計日后其費用會逐步降低。對于溫度監測用戶來說，由于通信費用較低，享受到了實惠。另外，由于接入設備可以移動，當公司搬遷時設備可隨之遷移并可繼續使用，可以保護用戶原有投資，適合于溫度信息采集工作的特點。
采用GPRS構建冷藏車溫度數據采集系統，不僅能很好地滿足溫度信息采集監測的需求，而且，做為網絡運營商的移動通信公司也將因此獲得業務穩定的集團用戶，隨著用戶數量的增加，移動通信公司的營收也隨之增加，調動了運營商的積極性，符合網絡建設和網絡應用同步發展的要求。