冷链物流环境参数的远程无线监测.doc

河北工业大学信息工程学院本科毕业设计（论文）前期报告毕业设计（论文）题目：冷链物流中环境参数远程无线监测系统设计适用专业：电子科学与技术学生信息： 学号：092157 姓名：智笑闪 班级 ：电技091指导教师信息： 姓名：郭艳菊 职称：讲师报告提交日期：2013年3月7号一、阐述工作过程，遇到的问题、解决问题的方法、效果、启示，任务书要求进度完成情况1本阶段工作过程第一周我上网浏览和去图书馆查阅图书收集课题相关资料，熟悉课题研究现状；复习了传感器（温度，湿度）、单片机及数字电路、GPRS技术等与课题相关理论知识，熟悉基于GPRS网络和Internet网络的通信系统设计、传感器的电路与原理、单片机的编程及应用。第二周认真分析导师提供的毕业设计任务书，熟悉课题要求。熟读了与课题相关的资料。2遇到的主要问题及欲解决问题的方法考虑到了系统程序和数据存储量都是比较小，故选择Atmel公司生产的89C51单片机。它是种低电压、低功耗、高性能CMOS一8位的单片机，全静态工作，内含可编程IO线、实时时钟、3级加密的保护程序存储器、全双工串行通信通道与ISP功能，可实现在线编程，工作在非总线工作模式，不需要扩展片外程序存储器和数据存储器，并可与MCS-51微控制器产品系列实现完全兼容。湿度检测主要采用了氯化锂湿敏电阻构成电路。其可测的范围13%100，使用温度为-40+40，精度小于5.0。当湿敏电阻Rs所处环境的湿度发生变化时，其阻值也会发生变化，将此阻值通过电路，经RV转换放大后，经AD转换器变成数字量，再由89C51处理获得湿度值。本系统中温、湿度均为缓变信号，而且转换成为的电平信号是低电平缓变信号，对AD转换要求不高，所以选用较为廉价的ADC0809。系统软件它的重点在于对单片机利用的汇编语言编程。包括初始化程序，AD转换的启动，以及AT89C51对TC35i的初始化，包括对串行口的通信速率、短消息模式、短消息中心号码初始化。这些初始化的指令是通过AT指令写入的，因此编程时将这些常用到的AT指令编成表格，然后存放在A聪9C51的程序存储器内，以便使用。3任务书要求进度完成情况根据指导老师提供的任务书，在第一周我在网上收集了与课题相关的资料，在图书馆借阅相关书籍，从中知道了对于本课题旨在开发研制一套基于GSM网络的远程无线数据监测系统。由于涉及到关于数字电路、传感器、单片机及GSM网络等相关理论知识。因此在本周我去图书馆借到了相关的图书开始复习。在第二周我认真分析了毕业设计任务书，了解了传感器的电路与原理、单片机的编程及应用，熟读课题相关资料。第三、四周 熟读课题相关资料，熟悉课题研究现状及研究方法，确定课题设计方案，分析课题设计过程中可能遇到的问题及解决的方法，撰写并提交毕业设计前期报告。二、文 献 综 述1.课题研究的目的和意义冷链物流(Cold Chain Logistics) 泛指冷藏冷冻类食品在生产、贮藏运输、销售，到消费前的各个环节中始终处于规定的低温环境下，以保证食品质量，减少食品损耗的一项系统工程。它是随着科学技术的进步、制冷技术的发展而建立起来的，是以冷冻工艺学为基础、以制冷技术为手段的低温物流过程。 作为一个普通消费者，无论是在综合大卖场、超市还是在传统的菜场购买肉类、乳制品、冷冻的包装食品等一系列需要温度控制来保鲜的产品时，除考虑产品是否是货真价实， 无造假、伪劣和质量可靠外， 有没有考虑到这些产品是如何从生产厂家配送到零售终端的? 因为非常温产品在整个供应链中的质量保证是非常重要的，再好的产品如果由于运输和储存中的问题而造成的不新鲜，会影响营养和味道变化还是小事，严重的情况会对身体健康产生影响，故可以等同于伪劣商品， 但是这背后的供应链往往是广大的消费者所无法了解到的。冷藏和冷冻食品需要一个完整的冷链物流对货物进行全程的温度控制（根据相关的规则），以确保食品的安全；这包括装卸货物时的封闭环境、储存和运输等等，一个环节都不能少；完整的冷藏食品供应链是食品安全不可或缺元素，因此冷链物流的要求比较高，相应的管理和资金方面的投入也比普通的常温物流要大。实现温度实时监测既是食品(冷冻水产品)安全监管的要求, 也是冷链物流技术发展的要求,更是保证食品质量安全的关键。实时监测和记录产品温度是食品安全的重要一环。根据危害分析和关键控制点的要求,必须对食品运输过程中的温度变化进行严格检查。冷链过程中对温度变化进行实时监测和预警, 可以减少食品变质损耗; 有了明确的温度记录, 可以确定食品环境温度是否超标, 减少因估测而造成的不必要损失。随着物流技术的进步, 对温度监测技术提出了更高的要求, 传统的温度采集方式已不能满足快速物流的需要, 无线传感器网络(WSN )技术以快速、便捷、无线传输的温度采集优势受到一致好评。 2. 设计原理 湿度参数无 线 传 输 模 块TC35I 模块数 据 采 集 模 块温 湿 度 传 感 器温度参数 MSP430 单片机无 线 传 输 模 块上 位 机 控 制 模 块 系统分为四个部分：温湿度传感器探测器部分、数据采集部分、无线传输部分、上位机数据管理软件部分。通过设计和研究温度和湿度传感器，完成相应探测器的研究和电路设计，进行温湿度环境参数的测试。通过 MSP430 单片机对温湿度环境参数进行数据采集。 应用 GSM 无线模块 TC35i 进行无线传输，MSP430 单片机发送 AT 指令控制 TC35i 模块，实现数据的无线传输和控制。运用Delphi7.0软件进行上位机数据管理软件的编程，可以实现数据的接收、数据曲线分析、以及数据存储和历史数据查询分析等功能。3. 国内外研究现状（1） 冷链物流的研究现状国外研究：从研究的视角来看，国外的研究文献也相当的缺乏。目前，国外的冷链研究内容主要集中在以下几个方面。博加塔等人研究了冷链物流管理中易腐食物的稳定性问题；乔希等设计了一套评价冷链物流公司业绩的指标体系框架，该体系可以帮助揭示企业自身的优势和劣势，最终找到不断改进业绩的措施；沙巴尼等人则开发了一个线性模型，以帮助企业寻找最优合作销售代理商；乔希等人基于印度的现状，分析了在冷链管理的过程中消费者应具有一定的冷藏常识，才能保证整个冷链食品管理中的安全。我们的企业、政府和社区都有责任和义务指导和向消费者宣讲合理的食品冷藏知识。蒙塔纳里等人认为在冷链物流中时间和温度是影响食物腐败的关键因素，因此为了有效地监控这两个关键因素，技术和管理的手段应该并重。奥夫和耶夫什妮克论述了冷链物流管理措施；阿巴达等人研究了预测微生物模型，为微生物危险性定量评估与关键控制点危害分析提供了科学依据；克鲁兹等人研究了冷链物流的稳定性、方法评价及效果。国内研究：近年来，随着国民经济发展逐步摆脱粗放型模式，随着质量与效益意识的逐渐提高，冷链越来越受到经济界和产业界的关注。首先，学术界对冷链概念的认识随着冷链的发展越来越科学和深入。其次，众多学者强调了冷链物流发展对中国经济的重要意义及在发展的过程中存在的问题及对策再次，另有部分学者从技术的角度，研究了冷链物流模式的优化和管理决策。（2） 无线监测的研究现状无线传感网络系统是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算机技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等。无线传感器网络是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用发展前景，它将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来，还将在许多新兴领域体现其优越性，如家用、保健、交通等领域。将来无线传感器网络将无处不在，将完全融入我们的生活。 4. 目前存在的主要问题 冷链物流中存在的问题主要有：首先，设施设备不足。目前，中国易腐物品装车大多在露天而非在冷库和保温场所操作，80%90%的水果、蔬菜、禽肉、水产品都是用普通卡车运输，大量的牛奶和豆制品是在没有冷链保证的情况下运输的，运输这些易腐食品时大多在上面盖一块帆布或塑料布，有时棉被还成了最好的保温材料。造成这种窘境的直接原因是目前中国冷链设施和冷链装备严重不足，原有设施设备陈旧，发展和分布不均衡，无法为易腐食品流通系统地提供低温保障。其次，技术标准缺位。由于食品冷链是以保证易腐食品品质为目的，以保持低温环境为核心要求的供应链系统，所以它比一般常温物流系统的要求更高，更复杂，建设投资也要大很多。而目前中国的冷链系统还只是一个早期的冷冻设备市场，掌握的冷链技术在很多食品种类上还不能完全应用，相对于国际先进水平差距很大。同时，中国冷链的实施没有国家或行业的专项标准，只有一些大型食品生产加工企业自己制定了一些标准，因此在监管上也是空白。第三，产业配套不全。易腐食品的时效性要求冷链各环节必须具有更高的组织协调性。然而，中国冷链产业的整体发展规划欠缺影响了食品冷链的资源整合，供应链上下游之间缺乏配套协调。如在冷库建设中就存在着重视肉类冷库建设，轻视果蔬冷库建设；重视城市经营性冷库建设，轻视产地加工型冷库建设；重视大中型冷库建设，轻视批发零售冷库建设等问题。这些失衡使得中国食品冷链产业还未形成独立完善的运作体系。5. 前景和展望随着工、农业生产的发展,对温、湿度环境要求越来越高,使温、湿度测量和控制的应用更加广泛。许多的产业对温、湿度环境提出了较高的要求:在粮食储藏、生物化学制药、制造集成电路、温室环境等领域均需要精确的温湿度环境。因此,对温、湿度监测和控制已成为工业生产过程中十分重要的技术要求。为了更好的实现工农业生产的需要，把温湿度环境检测作为评估生产效率和安全达标的标准，需要对温、湿度环境的参数进行实时监测。且伴随着移动通信技术高速的发展，使无线通信技术被广泛应用于各个领域中，为环境的远程的无线监测提供了技术的支持与更大的应用空间。三.参考文献:1 孙利民无线传感器网络M清华大学出版社,，20052王晓娟冷链设备无线监控系统采集模块的设计与实现D中国海洋大学，2007 3 RJ. (Bud)Bates，朱洪波通用分组无线业务(GPRS)技术与应用M北京：人民邮电出版社，20044 周静，舒乃秋，裴春明等MSC1210的GPRS无线通信系统设计J单片机与嵌入式系统应用，2006(2)：65-685 王成江，王安敏等单总线数字温度传感器原理及应用J半导体技术，2003,28(2)：68-706 韩志军，刘新民数字温度传感器DS18B20及其应用J南京工程学院学报J2003.1(l)：9-147 孙旭霞，李生民，张维娜工业自动化通用组态软件“组态王”的功能分析及应用J仪器仪表用户2001，23(4)：56-588 李雁飞，陈国钧，张卫东，吴杰长等组态王环境下数据库访问技术及其应用J微计算机信息.2004，12(5-6)：59-619 孙育才，王荣兴，孙华芳新型AT89S52