一种应用于冷链运输的存储温度自动控制系统的制作方法

本发明属于冷链运输保藏技术领域，尤其涉及一种应用于冷链运输的存储温度自动控制系统。

背景技术

冷链运送是一种在物品运送过程中通过控制温度来保证运送物品可保持其原有特性的运送方式，被广泛运用于生产当中；例如疫苗的冷链运送，疫苗是一种比较特殊的商品，它对贮存、运输的环境温度有着严格的要求，一般为2℃—8℃，一旦储存温度超出适宜范围，疫苗就有可能失效。用于存储和运送疫苗的设施，在某些突发情况下，发生故障而使冷藏设施处于失控状态，会给疫苗带来安全隐患，很多疫苗的失效较难直接从感官识别，因此，为确保疫苗使用时的质量，对处于冷链运送的疫苗应进行独立全程端对端监控、监管与报警，即对疫苗等生物制品从制药厂成品仓库储存、发运、到使用，进行全程温度的记录并实时上传监管，确保疫苗安全可靠。

目前，市面上还缺乏一种能对冷链运送的物品进行全生命周期温度监测并在使用时快速读取测温数据的设备。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供了一种应用于冷链运输的存储温度自动控制系统，该系统用于对冷链运输物品的保藏温度进行实时记录，并根据记录数据进行实时调整，以保证运输物品在一个适宜贮藏温度环境下，提高冷链运输的安全及可靠性；具体技术方案如下：

一种应用于冷链运输的存储温度自动控制系统，所述系统包括测温标签、数据终端和上位机，所述数据终端与所述测温标签和上位机之间均通过无线通信技术实现数据交互，所述测温标签用于实时监测冷链运输物品保藏温度值并将所述温度值传送至所述数据终端，所述数据终端用于接收所述温度值，并对所述温度值处理，所述上位机对所有所述温度值处理和评估，并为所述评估提供数据支持；其中：

所述测温标签包括测温模块、第一控制处理模块和第一通信模块，所述测温模块用于采集所述测温标签周围环境的温度信息并传递至所述第一控制处理模块，所述第一控制处理模块用于对所述温度信息存储并处理，所述第一通信模块用于实现所述测温标签与所述数据终端之间的数据交互；

所述数据终端包括第二通信模块和第二控制处理模块，所述第二通信模块与所述第一通信模块进行数据交互，并传送所述第一通信模块发送的数据至所述第二控制处理模块，所述第二控制处理模块用以对所述数据进行解析处理。

进一步的，所述第一通信模块包括一天线和与所述天线匹配的电容，所述天线用于通信，所述电容用作滤波处理，增强第一通信模块的通讯信号；所述第二通信模块与所述第一通信模块具有相同的结构和功能。

进一步的，所述测温标签的测温范围为-30℃~70℃，测温精度为±0.5℃。

进一步的，所述测温模块为rc测温模块。

进一步的，所述上位机中设置有一数据库，所述数据库用于处理所有所述测温标签采集的温度信息数据。

本发明的应用于冷链运输的存储温度自动控制系统，通过包括测温模块、第一控制处理模块和第一通信模块的测温标签对冷链运输物品进行实时的温度监测，并将监测所得温度信息通过无线通信技术传递至包括第二通信模块和第二控制处理模块的数据终端，数据终端对温度信息进行存储、加密后发送至包括一数据库的上位机，通过上位机来对所有温度信息数据进行管理，实现对温度的控制；与现有技术相比，本发明的测温标签测温精度高，使用寿命长且可适用环境广泛；本发明整个系统采用模块化设计，整体结构简单易维护，并且适用模块化设计有利于整个系统的拓展，提升力兼容性；本发明的整体布局有利于增强系统自身抗干扰能力，有利于模块间数据的稳定传输；本发明整体结构简单，功耗低，具有良好的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例中所述应用于冷链运输的存储温度自动控制系统的结构组成框图示意；

图2为本发明实施例中所述测温模块的测温电路图示意；

图3为本发明实施例中所述测温模块的测温流程图示意；

图4为本发明实施例中所述通信模块中天线在集成电路中的布局图示意；

图5为本发明实施例中所述系统的工作流程图示意；

图6为本发明实施例中所述系统单次测温的流程图示意；

图7为本发明实施例中所述flash基础操作流程图示意；

图8为本发明实施例中所述测温标签的睡眠发送模式流程图示意；

图9为本发明实施例中所述测温标签的睡眠接收模式流程图示意。

标示说明：1-测温标签，2-数据终端，3-上位机；11-测温模块，12-第一控制处理模块，13-第一通信模块，21-第二通信模块，22-第二控制处理模块，31-数据库。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参阅图1~图9，在本发明实施例中，提供了一种应用于冷链运输的存储温度自动控制系统，所述系统包括测温标签1、数据终端2和上位机3，数据终端2与测温标签1和上位机3之间均通过无线通信技术实现数据交互，测温标签1用于实时监测冷链运输物品保藏温度值并将温度值传送至数据终端2，数据终端2用于接收所述温度值，并对温度值处理，上位机3对所有温度值处理和评估，并为所述评估提供数据支持；其中，测温标签1包括测温模块11、第一控制处理模块12和第一通信模块13，测温模块11用于采集测温标签1周围环境的温度信息并传递至第一控制处理模块12，第一控制处理模块12用于对温度信息存储并处理，第一通信模块13用于实现测温标签1与数据终端2之间的数据交互；数据终端2包括第二通信模块21和第二控制处理模块22，第二通信模块21与第一通信模块22进行数据交互，并传送第一通信模块13发送的数据至第二控制处理模块22，第二控制处理模块22用以对数据进行解析处理；此外，上位机3中设置有一数据库31，数据库31用于处理所有测温标签1采集的所有温度信息数据。

在具体实施例中，第一控制处理模块12为所述测温标签的核心部分，用于接收测温模块11采集到的温度信息并对温度信息做存储，加密和发送等操作；而数据终端2在与测温标签进行通讯时，通过第二通信模块21实现发送寻卡信号，写入测温标签1初始化数据并接收，随后对接收的初始化数据进行解析并传递到上位机3中。

在本发明实施例中，第一通信模块13包括一天线和与天线匹配的电容，天线用于通信，电容用作滤波处理，从而保证第一通信模块13和第二通信模块21通讯时不会被不必要的信号所干扰，增强两者通讯时的信号；同理，第二通信模块21与第一通信模块13具有相同的结构和功能；结合图4，优选的，本发明的天线设计采用了13.56mhz天线成熟的技术方案，天线外圈尺寸为14mm×14mm，线圈双层共22匝，天线线宽为0.2mm，线间距0.2mm，电感值为5μh，最大有效耦合距离为100mm。

在具体实施例中，测温标签1的测温范围为-30℃~70℃，测温精度为±0.5℃，即本发明的系统完全适用于冷链运输过程中合适保藏温度的采集，以及其他在其可采集温度范围的环境，且具有良好的测温精度，例如，对疫苗、生物制品以及血液制品等对温度敏感的冷链运输系统的温度控制，实现对冷链运输物品的实时监测和保护；优选的，测温模块11采用rc测温模块，当然，对此本发明并不进行限制和固定，可根据实际情况选择。

本发明中各模块的通讯实现可通过nfc无线通信技术、蓝牙无线通信技术、wifi无线通信技术等，然后在辅以本发明中在整个系统中采用的抗干扰技术，可以保证系统中各模块的通讯的完整和清晰；具体可根据实际情况进行选择，本发明对此并不进行限制和固定；其中，若采用nfc无线通信技术进行通讯，nfc无线通信技术的传输速率可根据实际情况选择106kbit/s、212kbit/s或424kbit/s三种中的一种，以实现最佳的通讯，保证各模块之间数据收发的稳定和全面性。

下面对本发明系统中各模块进行详细说明：

请参阅图2，图3和图6，从中可知，本发明的测温模块11的测温电路通过三个gpio管脚，分别连接ntc热敏电阻、参考电阻r1和线性化电阻r5，然后通过电容连接到gnd，具体过程为：

首先将p02设置成高阻状态，即使p02处设置为断路，将p01设置成推挽输出状态，并通过电阻r1给电容放电；放完电经过短暂延时后用p01端口通过电阻r1给电容充电，用p00端口对电容电压进行检测，通过芯片内部计数器记下电容充满电的时间t1；充完电经过短暂延时后用p01端口通过电阻r1给电容放电；然后，放完电后将p01端口设置为高阻状态，将p02设置成推挽输出状态，并用p02端口通过电阻r2和ntc热敏电阻rn给电容充电，用p00端口对电容电压进行检测，通过芯片内部计数器记下电容充满电的时间t2；最后，充完电经过短暂延时后用p01端口通过电阻r1给电容放电，一次测量完成。

其中，ntc电阻采用mf58-10k3950型热敏电阻，其在25℃时的阻值为10k，b值为3950，测温范围为-40℃~250℃，完全满足设计指标要求；在ntc电阻旁并联了一个30k-0.1%的高精度电阻进行阻值线性化，便于温度测量；参考电阻采用30k-0.1%的高精度电阻，在保证测试精度的同时合理限制了充电时间；电容选用10nf的陶瓷贴片电容，在保证测量精度的前提下缩短测量时间；整个测温系统在日常温度下单次充电或放电时间在0.1~1ms内，在保证测量精度的同时也控制了测量时间，减小了功耗。

优选的，第一控制处理模块12的中央处理单元采用h26型nfc标签芯片，h26是一款32位nfc标签/mcu双界面集成电路产品，集成了32位cpu内核、64kbflash、4kbram，丰富了通讯接口，包括spi、i2c、uart、nfc-a、iso14443-a等通讯接口，以及四路轨到轨输入低噪声比较器，硬件随机数发生器以及硬件des/3des加解密电路；并且h26可由电源供电；也可由13.56mhz交变电磁场供电，并提供电源输出；电路采用swd仿真模式，可通过jlink仿真器进行程序烧写和调试，减小了测温标签的体积，有利于整体系统的小型化。

参阅图5，在本发明中，测温标签1上电后，系统开始进行系统初始化，并进行相应配置；接着有测温模块11进行温度测量，并将温度数据存入flash中；接着系统设定为睡眠发送模式后进入睡眠模式并等待rf中断，若没有中断产生则定时测量下一次温度数据，若有中断产生则将flash中的数据加载到rf寄存器中并进行发送；结合图7所示的flash基础操作流程图示意，首先进行flash模块初始化，然后设置本次flash操作模式，接着对flash进行相应的操作，最后判断结束标志位并结束本次操作；此外，还可对flash进行锁定、解锁和写保护等操作；其中，flash基础操作模式共分read、pageerase、masserase、program四种模式可选择。

结合图8和图9，在具体实施例中，若在第一控制处理模块的芯片在测温结束后便会进入睡眠模式，想要即时刷卡读取数据，就需要将发送模式设置为睡眠发送模式；同样的，在将测温标签1设置成睡眠接收模式才能在睡眠模式下接收到数据终端的寻卡数据，因此在等待过程中需要使标签处于睡眠接收模式；其中，睡眠发送模式流程为：系统先进行初始化，并设置工作模式，并开启rf中断，进入睡眠模式并等待rf中断信号，若收到中断信号，则关闭rf中断，并发送已加载到rf寄存器中的数据，最后返回错误标志位，若没有接收到中断信号，则继续处于睡眠状态等待中断；睡眠接受模式流程具体为：系统先进行初始化，并设置工作模式，打开并检测rf中断，若检测到中断信号，则唤醒mcu接受数据并退出接受状态，返回接收数据长度结束睡眠接收模式，若没有检测到中断则继续等待中断。

本发明的应用于冷链运输的存储温度自动控制系统，通过包括测温模块、第一控制处理模块和第一通信模块的测温标签对冷链保藏物品在保藏过程中的实时温度监测，并将监测所得温度信息通过无线通信技术传递至包括第二通信模块和第二控制处理模块的数据终端，数据终端对温度信息进行存储、加密后发送至包括一数据库的上位机，通过上位机来对所有温度信息数据进行管理，实现对温度的控制；与现有技术相比，本发明的测温标签测温精度高，使用寿命长且可适用环境广泛；本发明整个系统采用模块化设计，整体结构简单易维护，并且适用模块化设计有利于整个系统的拓展，提升力兼容性；本发明的整体布局有利于增强自身抗干扰能力，有利于模块间数据的稳定传输；本发明在设计中尽可能简化结构，减少元器件数量，加强工艺控制，降低故障率，提高产品可靠性，具有良好的推广应用价值。

以上仅为本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。