《冷链运输便携式智能温湿度记录仪技术规范》

1冷链运输便携式智能温湿度记录仪技术规范本文件规定了冷链运输便携式智能温湿度记录仪的构成及配件、一般要求、功能要求、性能要求、通讯协议及消息格式、标识与标记，并给出了检验检测方法。本文件适用于冷链运输便携式智能温湿度记录仪的设计、生产和检验检测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本（包括所有的修改单）适用GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T2423.3环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验GB/T2423.5环境试验第2部分：试验方法试验Ea和导则：冲击GB/T2423.7环境试验第2部分：试验方法试验Ec：粗率操作造成的冲击（主要用于设备型样GB/T2423.17环境试验第2部分：试验方法试验Ka：盐雾GB/T2423.35环境试验第2部分：试验和导则气候（温度、湿度）和动力学（振动、冲击）综合试验GB/T4208外壳防护等级（IP代码）GB/T18271.2过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第2部分：参比条件下的试验GB31241便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全技术规范GB/T35145冷链温度记录仪GB/T43187—2023车载无线通信终端联合国《试验和标准手册》（第8修订版）（ManualofTestsandCriteria）3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1便携式智能温湿度记录仪portableintelligenttemperatureandhumidityrecorder便于安装、拆卸且可重复使用，能自动感知、记录存储、通讯传输载运装备内置空间的温湿度、位置、采集时间等数据的无线电子设备。注：通常重量不超过1kg。3.22冷链运输监控平台coldchaintransportmonitoringplatform对冷链载运装备、货物等进行实时监测、温度管理、异常处置等的信息化平台。4构成及配件4.1构成冷链运输便携式智能温湿度记录仪（以下简称“智能记录仪”）由感知采集模块、数据处理模块、电池管理模块、外壳及显示模块等构成，具体配置应符合表1的规定，构成示意见图1。表1智能记录仪配置模块构件主要功能配置要求感知采集模块温度传感器用于自动测量和采集温度数据●湿度传感器用于自动测量和采集湿度数据●定位模块用于采集位置数据●数据处理模块主控芯片用于数据解析及计算●数据存储模块用于数据存储●通信模块用于数据传输●控制管理模块用于控制和管理功能按键、显示屏、指示灯等●电池管理模块内置可充电电池（组）提供智能记录仪运行所需的●状态管理模块用于管理内置可充电电池（组）的状态●充电接口智能记录仪与电源连接的接口，分为接触式和非接触式●外壳及显示模块功能按键开关按键、设置按键●内置蜂鸣器利用声音进行提示或报警〇显示屏用于显示智能记录仪当前工作状态、温湿度数据等〇指示灯用于显示充电、信号状态等〇注1：“●”表示应具备的功能；“〇”表示宜配置的功能。3图1智能记录仪构成示意注2：红色箭头表示电能供应，蓝色箭头表示信号或数据传输，绿色箭头表示指令下发或控制。4.2配件智能记录仪的配件主要包括用户识别卡、充电线和电源适配器。5一般要求5.1智能记录仪外观应符合以下要求：a）外形结构完好、表面光滑，且无锈蚀、锈斑、裂纹、污迹、变形、镀涂层脱落、明显划痕、b）结构件与控制组件完整有效，无机械损伤；c）名称、型号、制造厂名或商标、出厂编号有明确标识。5.2智能记录仪的外壳防护等级应至少满足GB/T4208中IP66的要求，在短时积水场景下宜满足5.3内置可充电电池（组）符合以下要求：a）宜使用锂离子电池，并应符合GB31241的相关规定；b）用于航空运输的智能记录仪，应符合《试验和标准手册》第38.3节的要求。5.4智能记录仪应在有效期内使用，每年至少校准一次，并符合GB/T35145的相关要求。5.5智能记录仪应定期进行检查和维护，并建立档案。46功能要求6.1基本功能智能记录仪的基本功能应符合表2的规定。表2智能记录仪的基本功能序号基本功能配置要求1自动测量●2数据记录、存储与传输数据记录●3数据存储●4数据传输●5定位功能●6通信功能●7实时报警超温提示〇8报警信息回传〇9数据安全数据记录和导出保护●数据掉电保护●加密传输●远程参数设置、升级远程参数设置●远程升级〇数据检索与导出●数据、状态显示数据显示●状态显示〇开关机设置●屏幕唤醒〇参数设置〇注：“●”表示应具备的功能；“〇”表示宜配置的功能。6.2自动测量智能记录仪应自动感知与测量冷链载运装备内部的温度、湿度。温度单位为摄氏度(℃),湿度为相对湿度，单位为百分比（%）。6.3数据记录、存储与传输6.3.1智能记录仪具备数据记录功能，并符合以下要求：a）应能记录时间、温度、湿度、位置等数据，最大记录间隔不应超过5min；b）宜循环记录数据，当数据存储模块达到容量上限时，自动覆盖最早记录的数据。6.3.2智能记录仪应具备数据存储功能，数据存储容量至少为3000条。在通信异常情况下，智能记录仪应自动存储不少于7天内未上传的时间、温度、湿度、位置等数据。6.3.3智能记录仪应具备数据传输功能，并应符合以下要求：5a）一般情况下，向冷链运输监控平台实时上传记录间隔内的全部时间、温度、湿度、位置等数据，最大上传间隔不超过5min；b）通信异常情况下，具备数据补传功能，待通信恢复后，自动补传中断期间存储的数据。6.4定位功能智能记录仪应具备定位功能，并应符合以下要求：a）采用基站定位的智能记录仪，通过采集基站数据并上传冷链运输监控平台转换为经纬度数b）采用卫星定位的智能记录仪，支持北斗卫星导航系统，输出三维定位数据和时间数据。6.5通信功能智能记录仪应支持蜂窝网络，且至少支持表3中第四代移动通信技术（4G）的频段，宜支持第5代移动通信技术（5G）移动通信网络。表34G移动通信制式及频段序号制式频段1TD-LTEB342B303B404B415FDD-LTEB16B37B58B86.6实时报警智能记录仪宜设置实时报警功能。当温湿度超过限定值时，内置蜂鸣器（如有）鸣叫，且显示屏（如有）闪烁，提示用户进行处理，并将报警信息回传至冷链运输监控平台。如涉及航空运输，在空运中应关闭报警功能。6.7数据安全6.7.1智能记录仪记录的数据应无法更改，数据导出文件应至少支持一种具有防篡改能力或只读的文6.7.2智能记录仪应具备数据掉电保护功能，在更换电池（组）后，历史数据应能完整读取。6.7.3智能记录仪和冷链运输监控平台之间的数据传输应采用加密方式。6.8远程参数设置、升级6.8.1智能记录仪应接收冷链运输监控平台发送的数据记录间隔、上传间隔更改等指令。6.8.2智能记录仪宜支持远程升级。66.9数据检索与导出智能记录仪应通过计算机、冷链运输监控平台、应用软件等方式支持检索和导出时间、温湿度等6.10数据、状态显示6.10.1温湿度数据显示应符合下列要求：a）温度分辨率不低于0.1°C，湿度分辨率不低于1%RH；b）如有显示屏，显示方式为数字式，且具有背光功能。6.10.2智能记录仪显示屏宜显示开关机状态、电池电量、通信信号强度、当前温湿度数据和时间等6.11其他6.11.1智能记录仪应有开关机设置，宜具备屏幕唤醒、参数设置等功能。7性能要求7.1测量范围及允许误差7.1.1智能记录仪温度测量范围应为-30℃~+70℃,湿度测量范围应为5%RH～95%RH。7.1.2智能记录仪温度测量的最大允许误差应符合表4的要求。表4温度测量的最大允许误差温度测量范围最大允许误差-30℃~0℃0℃~+70℃±0.5℃7.1.3智能记录仪湿度测量的最大允许误差为±5%RH。7.2定位精度采用卫星定位的智能记录仪，在空旷无干扰环境下，精度应满足以下要求：a）水平定位精度不大于15m；b）高程定位精度不大于30m；c）速度定位精度不大于2m/s。7.3电池续航时间按照数据上传间隔5min，智能记录仪电池续航时间不应小于7天。当运输时间超过7天时，应按照能源管理系统设置适当数据上传频次。7.4标准时钟智能记录仪应设置时间程序，通过通信网络或卫星定位系统进行授时。77.5响应时间智能记录仪的响应时间常数T90应符合下列要求：a）内置传感器的，T90不大于10min；b）外置传感器的，T90不大于1min。7.6通信性能智能记录仪的通信性能应符合GB/T43187—2023中5.2的要求。7.7环境适应性7.7.1温湿度7.7.1.1智能记录仪的正常工作环境温度应为其温度测量范围，正常工作相对湿度应为其湿度测量范7.7.1.2智能记录仪应能在-40℃和+80℃的极端温度环境下存储后正常工作。7.7.2气压智能记录仪正常工作环境的大气压力应为25kPa～106kPa。7.7.3抗盐雾按照9.3.6.7规定的盐雾试验方法测试后，智能记录仪应能正常工作。7.8机械性能7.8.1机械振动按照9.3.7.1规定的振动试验方法测试后，智能记录仪不应出现物理损坏，应能正常工作。7.8.2机械冲击按照9.3.7.2规定的冲击试验方法测试后，智能记录仪不应出现物理损坏，应能正常工作。7.8.3自由跌落按照9.3.7.3规定的跌落冲击试验方法测试后，智能记录仪应能正常工作。7.9电磁兼容性智能记录仪的电磁兼容性应符合GB/T43187—2023中5.3.6的要求。如涉及航空运输，智能记录仪的电磁辐射水平应符合航空运输相关要求，具备航空运输相关安全鉴定报告。8通讯协议及消息格式智能记录仪与冷链运输监控平台的通讯协议及消息格式见附录A。89检验检测方法9.1一般要求检查9.1.1外观检查用检视的方法进行检查，判定结果是否符合5.1的要求。9.1.2外壳防护等级按照GB/T4208规定的方法对外壳防护等级进行试验，判定结果是否符合5.2的要求。9.1.3内置可充电电池（组）核对产品说明书、试验报告等，判定结果是否符合5.3的要求。9.1.4校准检查检查产品说明书、校准合格证明等，判定结果是否符合5.4的要求。9.1.5维护检查检查维护记录、档案等文件，判定结果是否符合5.5的要求。9.2功能要求检查9.2.1自动测量检查操作智能记录仪并目视检查，判定结果是否符合6.2的要求。9.2.2数据记录、存储与传输检查按照以下步骤进行试验：a）操作智能记录仪，检查其记录的数据，判定结果是否符合6.3.1的要求；b）将智能记录仪的通信功能屏蔽，采用高频次读写等方式进行容量测试，判定结果是否符合c）使用检测软件，保持通信正常，检查检测软件收到的数据，判定结果是否符合6.3.3中a）d）恢复通信信号，检查检测软件收到的数据，判定结果是否符合6.3.3中b）的要求。9.2.3定位功能检查保持通信网络连接正常，操作智能记录仪，并通过检测软件，检查采集的定位数据，判定结果是9.2.4通信功能检查保持通信网络连接正常，通过检测软件检查智能记录仪的通信情况，判定结果是否符合6.5的要99.2.5实时报警检查设定温湿度限定值，将智能记录仪放置于试验箱内，当试验温湿度超过限定值时，检查内置蜂鸣器、显示屏，并检查检测软件收到的报警信息，判定结果是否符合6.6的要求。9.2.6数据安全检查9.2.6.1通过检测软件导出数据，检查数据导出文件的格式，判定结果是否符合6.7.1的要求。9.2.6.2打开智能记录仪的外壳，更换内置可充电电池（组检查历史数据，判定结果是否符合9.2.6.3保持通信网络连接正常，通过检测软件检查数据传输是否加密，判定结果是否符合6.7.3的9.2.7远程参数设置与升级检查保持通信网络连接正常，通过检测软件下发更改记录间隔、上传间隔、设备升级等指令，检查智能记录仪是否响应并完成。9.2.8数据检索与导出检查通过检测软件进行检索及导出操作，判定结果是否符合6.9的要求。9.2.9数据、状态显示检查9.2.9.1核对产品说明书，查看其规定的温湿度分辨率数值，判定结果是否符合6.10.1的要求。9.2.9.2操作智能记录仪并目视检查，判定结果是否符合6.10.2的要求。9.2.10其他功能检查操作智能记录仪，判定结果是否符合6.11的要求。9.3性能要求检测9.3.1测量范围及允许误差检测9.3.1.1启动智能记录仪，并将其放置于恒温恒湿设备内，将恒温恒湿设备的温湿度分别设定在7.1中的最高温湿度和最低温湿度点上，记录其测量的温湿度数值。9.3.1.2按照GB/T35145规定的方法分别进行温湿度基本误差、重复性误差的测试。9.3.2定位精度检测利用卫星定位信号模拟器按以下步骤进行测试。a）将卫星定位信号模拟器输出信号接入智能记录仪卫星定位模块天线接口，将智能记录仪开b）待智能记录仪启动完毕后确认其定位状态信息为卫星未锁定，位置信息为空。c）打开卫星定位信号模拟器，配置动态场景：静止60s，在120s内匀加速至30m/s，按30m/s匀速行驶持续120s，然后在120s内匀减速至0m/s，再静止30s，共7.5min；按照前7min智能记录仪的定位信息与模拟器设置坐标的差值进行升序排序，取最大值作为测试结果；检查智能记录仪的水平定位精度、高程定位精度、速度定位精度。9.3.3电池续航时间检测将智能记录仪充电至100%电量，分别放置于-30℃、+10℃和+70℃的环境下，设置数据上传间隔为5min，记录其持续工作时间，并检查其持续工作时间是否不小于7天。9.3.4标准时钟检测在参比大气条件下，同时启动智能记录仪的时钟和标准计时仪器，连续工作24h，观察两者计时值是否存在差值。9.3.5响应时间检测按照GB/T18271.2规定的方法进行测试，施加的阶跃信号为智能记录仪测量量程的90%。测试时，智能记录仪的记录间隔应调整至最小值。9.3.6环境适应性检测9.3.6.1低温运行测试按照GB/T2423.1规定的方法进行测试。将智能记录仪放入试验箱内，在试验温度稳定于-30℃时，启动智能记录仪连续运行2h，判断其是否正常工作。9.3.6.2高温运行测试按照GB/T2423.2规定的方法进行测试。将智能记录仪放入试验箱内，在试验温度稳定于+70℃时，启动智能记录仪连续运行2h，判断其是否正常工作。9.3.6.3低温存储测试按照GB/T2423.1规定的方法进行测试。将智能记录仪放入试验箱内，在试验温度稳定于-40℃时连续放置24h。试验后取出智能记录仪静置2h，然后启动智能记录仪，判断其是否正常工作。9.3.6.4高温存储测试按照GB/T2423.2规定的方法进行测试。将智能记录仪放入试验箱内，在试验温度稳定于+80℃时连续放置24h。试验后取出智能记录仪静置2h，然后启动智能记录仪，判断其是否正常工作。9.3.6.5恒温恒湿测试按照GB/T2423.3规定的方法进行测试。将智能记录仪放入试验箱内，在试验温度稳定于+40℃、相对湿度稳定于95%时，启动智能记录仪并运行24h，判断其是否正常工作。9.3.6.6气压测试将智能记录仪放入气压试验箱，分别将气压调至25kPa、60kPa和106kPa，稳定30min后，启动智能记录仪连续运行2h，判断测试期间和测试后智能记录仪是否正常工作。9.3.6.7盐雾测试按照GB/T2423.17规定的方法进行测试。将智能记录仪放入盐雾试验箱内，测试条件为箱内温度33℃~37℃、盐雾质量浓度5%、pH值6.5～7.2，智能记录仪运行2h后，判断其是否正常工作。9.3.7机械性能测试9.3.7.1振动测试按照GB/T2423.35规定的方法进行测试。将智能记录仪分别放置于-30°C、+10°C和+70°C的环境下，在所有轴向振动加速度达到3g、随机振动2h的测试条件下运行，判断测试期间和测试后其是否正常工作。9.3.7.2冲击测试按照GB/T2423.5规定的方法进行测试。在以半正弦形脉冲、峰值加速度20g、脉冲持续时间6ms的测试条件下，对智能记录仪3个轴向施加3次冲击后，判断测试后其是否正常工作。9.3.7.3自由跌落测试按照GB/T2423.7规定的方法进行测试。智能记录仪从1500mm高度自由跌落到水平的、混凝土或钢材质的试验设备表面，判断测试后其是否正常工作。9.3.8电磁兼容性测试按照GB/T43187—2023中6.4.6的方法进行测试。10标识与标记10.1智能记录仪应有唯一的出厂编码标识。10.2智能记录仪上的操作键、接口等应有醒目的文字、图形等标志。10.3智能记录仪的使用说明、铭牌和标志的文字应包含中文文字。通讯协议及消息格式A.1通讯协议智能记录仪与冷链运输监控平台之间的数据交换宜采用报文方式，数字以十六进制表示，协议采用大端模式（big-endian）的网络字节序传递字节、字和双字。A.2消息格式A.2.1消息结构智能记录仪与冷链运输监控平台之间数据传输的消息结构由标识位、消息头、消息体、校验码和标识位构成，具体见表A.1。表A.1消息结构定义起始字节说明及要求标识位0采用0x7E表示消息头1……10消息头消息体11……N消息体校验码N+1采用信息组校验码（BlockCheckCharacter）或异或校验法，校验范围从命令单元的第一个字节（即消息头后）开始，同后一字节异或，直到校验码前一字节为止，校验码占用一个字节标识位N+2用0x7E表示A.2.2转义规则及过程A.2.2.1若消息头、消息体以及校验码中出现0x7E，则进行转义处理，转义规则如下：a）0x7E转义为0x7D+0x02；b）0x7D转义为0x7C+0x01。A.2.2.2转义处理过程如下：a）发送消息时进行消息封装，先计算并填充校验码，再进行转义；b）接收消息时进行转义还原，先验证校验码，再解析消息。示例：发送内容为0x300x7E0x080x7D0x55的数据包，则经过消息封装如下：0x7E0x300x7D0x020x080x7D0x010x550x7E。A.2.3数据类型报文中字段的数据类型见表A.2。表A.2数据类型序号数据类型说明1BYTE无符号单字节整型（字节8bits）2WORD无符号双字节整型（字16bits）3DWORD无符号四字节整型（双字32bits）4BYTE[n]n字节5WORD[n]n个双字节整型6BCD[n]n个字节8421BCD码7STRINGASCII（美国信息交换标准代码，AmericanStandardCodeforInformationInterchange）编码，无数据则留空A.2.4消息头消息头结构见表A.3。表A.3消息头结构定义数据类型说明及要求中心识别码BYTE[6]设备的标识码，前置零应用IDBYTE表示应用类型消息流水号WORD按发送顺序从0～9循环递增消息长度BYTE使用一个字节表示消息体的长度，最大255字节A.2.5消息定义A.2.5.1智能记录仪上行消息定义见表A.4。表A.4上行消息定义命令应用ID通用应答0x01温湿度上报0x02历史消息补传0x04文本信息上报0x05请求授时0x0AA.2.5.2冷链运输监控平台下行消息定义见表A.5。表A.5下行消息定义命令应用ID通用应答0x81文本信息下发0x85表A.5下行消息定义（续）命令应用ID光照阈值设置0x89服务器时间0x8A参数配置下发0x8BA.2.6智能记录仪上行消息内容A.2.6.1通用应答消息内容见表A.6。表A.6通用应答消息内容字段数据类型说明及要求应答流水号WORD对应的平台消息的流水号应答消息IDBYTE对应终端的消息ID结果BYTE 0：成功/确认； 2：消息有误； 3：消息不支持A.2.6.2温湿度上报消息内容见表A.7。表A.7温湿度上报消息内容字段数据类型说明及要求日期时间BCD码表示GMT+8，格式为YYYY/MM/DDhh:mm:ss，从2000年1月1日00:00:00开始计算时间温度WORD温度值范围为0x000～0x3E8，当温度值为0xFFFF值时，表示温度异常湿度WORD湿度值范围为0x000～0x3E8，当湿度值为0xFFFF时，表示湿度异常网络信号强度/附加信息状态BYTEbit0～bit3：信号强度值，实际显示值为值*2；bit7：是否有附加信息；0：无附加信息附加信息—见A.2.6.3A.2.6.3附加信息内容见表A.8。表A.8附加信息内容附加信息ID数据类型说明及要求0x01WORD表示电池信息：a）bit15～bit14：充电状态 00：未充电； 01：充电中； 10：已充满； 11：保留。b）bit13～bit7：电池温度，单位为1℃,温度范围为-40℃~50℃,值范围为0x00～0x5A，0x7F表示c）bit6～bit0：电量等级，电量范围为0～100%，值范围0x7F时表示电量无效或者不确定0x021+nbytes表示基站信息，基站个数（1byte）为0时，表示基站信息无效或无基站信息，最大值为3基站信息0(9bytes){LAC(TAC):DWORDCID:DWORDdBm:BYTE}基站信息1{…0x03BYTE表示开关机状态：a）bit0～bit2: 000：运行； 001：开机； 010：高温关机； 011：按键关机； 100：低电量关机； 其他：保留。b）bit3～bit7：保留表A.8附加信息内容（续）附加信息ID数据类型说明及要求0x0414Bytes表示卫星定位信息：a）BYTE0：定位状态 bit0：0未定位，1已定 bit1：0北半球，1南半 bit2：0东经，1西经； bit3～bit7保留。b）BYTE1～4：纬度，以度为单位的纬度值乘以10的6次方，精确到百万分之一c）BYTE5～8：经度，以度为单位的经度值乘以10的6次方，精确到百万分之一d）BYTE9～10：高程，即海拔高度，单位为米（m）；e）BYTE11～12：速度，单位为千米/小时（km/h），精确到十分之一；f）BYTE13：卫星数量0x05BYTE[2]BYTE0：表示光照强度值，值范围为0～254，当光照强度值为255时，表示光照强度值异常；BYTE1：表示光照阈值，值范围为0~254,其他值无效0x06BYTE保留0x07WORD[2]WORD0:MCCWORD1:MNCA.2.6.4历史消息补传内容见表A.9。表A.9历史消息补传内容字段数据类型说明及要求日期时间表示首条补传内容的日期时间，BCD码表示GMT+8，格式为YYYY/MM/DDh