基于物聯網的冷鮮肉冷鏈物流信息采集及監控系統

　　摘要：在冷鮮肉食品的運輸過程中，冷鏈物流車廂內的溫度以及運輸周期對冷鮮肉的質量及安全有著重要的影響。根據運輸過程中對溫度實時監控以及對運輸車輛路徑優化等的要求，設計了基于Zigbee技術的冷藏溫度無線傳感器網絡、基于RFID技術的冷鮮肉識別以及基于GPS/GPRS技術的地理位置信息采集及無線傳輸模塊，實現冷鏈物流車廂內對溫度的實時監控、冷鮮肉食品信息的可查詢化以及冷鏈物流車輛地理信息的實時采集，以便及時做出溫度控制策略以及路徑優化策略，從而實現對冷鮮肉的質量安全監控及追溯，保障運輸過程中冷鮮肉食品安全。

　　引言

　　肉類食品是最為大眾化的食品，肉類食品質量安全涉及“養殖—屠宰—物流—銷售”等多個環節，其中物流環節是處于生產和銷售之間的特殊環節，尤其隨著對冷鮮肉和其它低溫肉制品的需求不斷增長，在加工、流通和銷售過程中對溫度和貨架周期(一般為7-14天)的控制有著嚴格要求，冷鏈物流周期或溫度控制不當，微生物極易迅速增殖，導致肉的腐敗變質，從而對公共健康構成潛在的威脅。物流環節是目前冷鮮肉質量安全監管和追溯的盲點和難點[1,2]。冷鏈物流運輸保障了冷鮮肉食品在運輸環節的質量與新鮮程度，因此，實現冷鮮肉食品在運輸過程中對溫度的實時監控以及對冷鏈運輸車輛的路徑優化有著重要意義。

　　本文針對肉類食品在物流環節中的質量安全監控需求，采用物聯網相關技術[3]，設計了基于Zigbee技術的無線傳感器網絡、基于RFID技術的冷鮮肉識別以及基于GPS/GPRS技術的地理位置信息采集及無線傳輸模塊，實時監控冷鮮肉食品在運輸過程中的溫度以及地理位置信息，監控中心可以為手機、PDA等移動終端提供數據查詢服務，系統主要實現了冷鏈物流地理位置信息的實時跟蹤、冷鏈物流路徑的優化以及冷鏈溫度的實時監控，具有多點監測、實時性等特點。

　　系統總體設計

　　系統主要包括三個部分：無線傳感器網絡、RFID/GPS/GPRS信息采集與傳輸以及監控中心終端溯源查詢。系統體系結構如圖1所示。　　

 

　　無線傳感器網絡由協調器節點、路由節點以及終端節點組成，節點采用TI公司的CC2430作為主控芯片，進行網絡的組建和數據的收發。其中路由節點和終端節點使用DS18B20傳感器進行溫度數據的采集。網絡組建后，將終端節點以及路由節點采集到的溫度數據信息通過Zigbee無線傳感器網絡傳送至協調器節點，協調器節點通過串口傳輸數據。

　　RFID/GPS/GPRS信息采集與傳輸部分主要由GPRS模塊、RFID模塊、GPS導航模塊、無線傳感器網絡協調器節點以及ARM嵌入式控制器組成，如圖2所示，其中GPRS模塊將采集到的各類數據通過GPRS網絡傳送至監控中心，RFID模塊用于讀取冷鏈運輸車輛內冷鮮肉食品的各類信息，GPS導航模塊進行冷鏈物流運輸車輛的地理位置信息采集。ARM嵌入式控制器采用STM32F103VET6芯片。　　

 

　　監控中心終端溯源的實現主要分為兩部分：首先監控中心通過GPRS網絡接收由GPRS模塊傳送的各類數據，其次，各類移動終端通過WiFi等連接到服務器進行溯源查詢。