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原文传递智能冷链车载监测系统的设计与实现

论文题名：	智能冷链车载监测系统的设计与实现
关键词：	智能冷链车载监测系统;车载监测;三轴加速度
摘要：	近年来，随着生活水平的提高，人民对冷链食品的需求逐渐增大，并且当下正值新冠疫情肆虐时期，疫苗的冷链运输需求也不断增长，所以为了改善运输过程中的安全和效率问题，冷链车厂商和相关技术人员越来越重视对冷链车的实时监测。但是当前国内市场上的冷链车载监测系统主要存在监测参数较少、系统功能较为单一、数据传输不稳定等问题，会导致运输途中货物的安全得不到保障，运输效率也会相应降低，对厂商和人民群众的利益造成损害。所以针对现有冷链车载监测系统暴露出的问题，本文将物联网与传感器技术融合起来，再通过无线通信技术传输数据，设计并实现了一种智能冷链车载监测系统。综上，本文的主要研究工作如下：　　（1）针对目前监测系统参数较少、覆盖面较窄的问题，设计了具有多监测参数且扩展性强的信息采集子系统。该子系统的主要功能是采集车厢内外环境数据，具体包括车厢内外温湿度信息、胎温胎压信息、车厢门状态信息、位置信息、制冷机组油位信息以及车厢振动信息。该子系统具有丰富的硬件数据接口和遍布全车的参数监测点，通过设计多个终端采集节点对车辆进行全方位、广范围的监测，从而避免了因货物损坏而造成经济损失。　　（2）针对目前监测系统功耗较高且传输不稳定的问题，设计了基于ZigBee无线组网和NB-IoT（NarrowBandInternetofThings，窄带物联网）无线通信技术的车厢信息传输子系统。该子系统主要实现数据与采集指令的交互，转发服务器下发的采集指令和终端节点上传的采集数据。在该子系统中，组建了冷链车内数据传输网络，设计并实现了ZigBee网络中终端节点和协调器。经过系统功耗测试与计算，可知合理调节系统工作模式和NB终端上传数据间隔，可降低电源消耗，延长工作时间。同时经过稳定性测试，验证了该子系统在长时间工作时，依然可保持稳定的数据传输。　　（3）针对目前监测系统振动数据受车速影响，且存在货物倾翻监测不及时的问题，设计了具有数据补偿和安全报警功能的信息管理子系统。该子系统负责对车厢监测数据进行解析、存储和显示，实现了后台管理人员与底层设备之间的智能交互，提高冷链监测的效率。在不同的行驶速度中，三轴姿态传感器的加速度数据受车速影响较大，采用数据补偿算法对该项数据进行补偿，并将原始数据与处理后的数据进行曲线拟合，通过对比可知能提高监测系统中三轴加速度数据的准确度。同时采用基于多阈值的货物倾翻算法，通过对三轴加速度和角度数据进行处理和判断，提供倾翻报警信息，保证冷链货物在运输过程中的安全，避免经济损失。　　综上所示，本文所设计的智能冷链车载监测系统由以上三个子系统的硬件设备和软件部分构成，并具有监测参数多、扩展性强、数据传输稳定、功耗较低、振动数据误差较小、具有安全报警功能等优势，对目前冷链车厢精准监测和冷链物流领域的安全、高效运输具有特殊意义。
作者：	程伊旻
专业：	电子与通信工程
导师：	张红伟;李俊泉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	安徽大学
学位年度：	2022