基于无线传感器网络的农产品冷链物流实时监测

  基于无线传感器网络的农产品冷链物流实时监测系统

  义勇

  (浙江经济职业技术学院,浙江杭州310018)

  【摘要】根据目前农产品冷链物流中出现的问题,设计和开发了一种基于无线传感器网络的农产品冷链物流实时监测系统。该系统能够远程监测农产品在冷链环境中的信息,实时对冷链物流过程进行监测,并实现温度自动报警的功能。

  教育期刊网 http://www.jyqkw.com关键词冷链物流;无线传感器网络;终端节点;协调器

  RealtimeMonitoringSystemforColdChainLogisticsofAgriculturalProductsBasedonWSN

  WANGYi-yong

  (ZhejiangTechnicalInstituteofEconomies,HangzhouZhejiang310018,China)

  【Abstract】Accordingtothecurrentproblemsexistingintheagriculturalcoldchainlogistics,areal-timemonitoringsystemwasproposedanddevelopedforcoldchainlogisticsofagriculturalproductsbasedonWSN.Thesystemcanbereal-timeremotemonitoringofthecoldchainlogisticsenvironment,andrealizetheautomatictemperaturealarmfunction.

  【Keywords】Coldchainlogistics;WSN;Terminalnode;Coordinator

  0引言

  随着我国经济发展和人民生活水平的提高,人们对生活质量有了更高的追求,消费观念也发生了很大的变化,农产品的市场需求正逐步向绿色安全、生态新鲜方向发展[1]。从总体上看,我国农产品质量安全形势依然严峻,特别是在农产品冷链物流环节上问题经常发生,其中主要原因是对农产品流通环节安全监控上缺乏行之有效的措施[2]。

  本文针对农产品在物流环节中的质量安全监控需求,设计基于Zigbee技术用于环境监测的无线传感器终端节点、集合信息的协调器网关节点和提供信息查询、自动报警的远程监控中心,构建一个基于无线传感器网络的农产品冷链物流实时监测系统。该系统能够远程监测农产品在运输过程中的温度、湿度等信息,实现对冷链物流环境的实时监控,对解决现阶段冷链物流存在的问题具有重要的实际意义。

  1系统基本结构

  农产品冷链物流实时监测系统的基本结构主要由无线传感器网络单元和远程监控单元组成,基本结构如图1所示。无线传感器网络终端节点采集信息后,通过Zigbee无线传感网络将采集到的信息发送给协调器,协调器对接收到的信息进行分析和存储,对超过一定数值的信息进行报警,最后协调器通过GPRS将数据传输给远程实时监控端。

  本文的无线传感器网络采用星型网络结构,即只有一个协调器,其余的都是终端节点,协调器负责网络管理工作,接收和发送由终端节点传输来的数据。在网络协调器的覆盖范围内布置若干终端节点,实现数据的采集和相互通讯。

  2无线传感器网络设计

  无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息,并发送给观察者[3]。无线传感器网络作为一种全新的信息获取技术,凭借其低功耗、低成本、高可靠性等特点,已广泛应用于工业、农业等领域[4]。该无线传感器网络主要由终端节点和协调器节点组成,如图1所示。

  2.1终端节点设计

  无线传感器终端节点是整个冷链物流监控系统的重要部件,负责实时感知整个冷链物流过程环境的温度、湿度等信息,主要由温湿度采集模块、数据处理模块、数据传输模块和电源管理模块4部分组成[5]。传感器设备通过使用温湿度采集模块采集冷链物流环境信息后,经过数据处理模块的微处理器处理后,由数据传输模块的无线收发设备传出。终端节点结构如图2所示。

  本系统采用TI公司的CC2530芯片作为节点的主控芯片。CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能,是一个真正的片上系统(SoC)解决方案,能够以非常低的材料成本建立强大的网络节点。温湿度采集模块采用瑞士SENSIRION公司出品的SHT75温湿度传感器。SHT75是基于Comsens技术的新型传感器,测湿精度±1.8%RH,测温精度±0.3℃,量程范围-40℃至123.8℃,所以这款传感器较适合在冷链运输中的监测过程使用。

  2.2协调器节点设计

  协调器节点是整个无线传感器网络的中心,各个环境信息采集节点采集到的环境信息都经过无线传输到协调节点,由协调节点进行处理。它既负责建立和维护整个ZigBee网络,同时还需要接收采集节点的信息并将汇集来的数据信息整合传至远程监控端。协调器的基本结构如图3所示。

  本系统设计的协调器节点通过RS-232串行接口与GPRS模块相连接以实现无线传感器网络与远程实时监控端的远程通信,实现无线网关的功能。通过配置GPRS模块的相关网络参数以实现GPRS与Intemet的连接,最终实现将无线传感器网络实时采集的数据传送至远程监控端。

  3远程监控中心设计

  远程监控中心主要由监控服务器和数据库组成。监控服务器的主要作用是接收GPRS终端发送的数据,对接收到的信息进行分析和存储,对超过一定数值的信息进行报警,并通过GSM网络通知到管理员手机。数据库中的货物状态表包括:货物编号,货物温度,货物湿度,地理位置和日期时间等。另外,远程监控中心需要构建一个Web站点,方便管理员和用户访问以得知冷藏车和冷库中货物的环境参数、品质特征等信息。

  4结束语

  该农产品冷链物流实时监测系统由终端节点、协调器节点以及远程监控中心三部分组成,终端节点采集模块负责实时采集冷链环境信息,并将信息通过Zigbee无线传感网络发送到协调器,协调器将汇集来的数据信息整合传至远程实时监控中心。监控服务器对接收到的信息进行分析和存储,对超过一定数值的信息进行报警。同时,管理员和用户可以通过监控服务器了解冷链系统各个单元的温度、湿度等信息,对整个冷链物流环境进行实时监控。

  教育期刊网 http://www.jyqkw.com参考文献

  [1]曹东,赵学涛,杨威杉.中国绿色经济发展和机制政策创新研究[J].中国人口资源与环境,2012(5):48-54.

  [2]宋汉利,于勇.农产品冷链物流中的安全监控应用研究[J].物流技术,2007(2):177-180.

  [3]张宏锋,李文锋.基于ZigBee技术的无线传感器网络的研究[J].武汉理工大学学报:信息与管理工程版,2006(8):12-15.

  [4]齐林,韩玉冰,张小栓,等.基于WSN的水产品冷链物流实时监测系统[J].农业机械学报,2012(8):134-140.

  [5]王绍卜.基于WSN的冷链物流监控系统设计[J].微型机与应用,2013(8):26-28.

  [责任编辑:邓丽丽]

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