冷链运输低功耗温湿度检测系统研究

冷链运输低功耗温湿度检测系统研究

牛湧越 靖辉 李彬

电气与计算机学院，吉林建筑大学，吉林 长春 130012

摘要 研制了基于低功耗耐寒传感器的温湿度检测系统，用于实时监测冷藏车内的温湿度。研制的检测系统主要具有检测灵敏度高、抗冻性能好、低功耗、响应速度快等特点。系统中使用无线通信方式，可以实现冷藏区间的多点温湿度检测功能，研制的检测系统具有广泛的应用市场和巨大的商业价值，因此具有重要的研究价值。

关键词：冷链运输，PCB设计，温湿度检测，低功耗无线通信

引言

随着我国经济的迅速发展，食品的安全问题越来越受到重视，食品的品质要求越来越高，从而促进了冷链运输的发展，包括冷链物流和冷链配送等环节，冷藏车的数量也随之逐年增加。然而我国在低温保险和冷藏运输的技术方面还落后于发达国家，冷链运输过程中的设备智能化水平不高，从而导致了食品品质容易变质、经济易受到损失等问题。为了保证食品安全，减少经济损失，本文研制了一款针对冷链运输的温湿度传感系统，实时监测冷藏车内的温湿度。研制的检测系统主要具有检测灵敏度高、抗冻性能好、低功耗、响应速度快等特点。研制的检测系统具有广泛的应用市场和巨大的商业价值，因此具有重要的研究价值。

1 冷链运输温湿度传感系统

在冷链运输过程中，食品存储空间的环境温湿度是检测对象。环境温度方面，低温能够抑制微生物的生长，还可以抑制酶的活性和呼吸作用，控制温度保持在低温水平可以有效地增加食品的保存时间，保障食品质量。但是低温对于常规的检测设备是不利的，一方面低温会降低电池的使用寿命，甚至造成电池的过早损坏，另一方面低温会导致一些电子器件包括传感器的不正常工作，影响检测灵敏度或导致器件损坏，因此需要采取措施防止低温对拟研制的温湿度传感器的破坏。

环境湿度方面，空气中的含水量会直接影响到食品的水分含量和水分活度，当环境中的相对湿度小于食品中的水分活度时，食品中的水分就会溢出，直到食品中的水分活度与环境中的相对湿度达到平衡为止，当环境中的相对湿度大于食品中的水分活度时，环境中的水分就会进入到食品当中，导致霉菌等微生物的产生，造成食品的腐烂变质，因此需要对环境中湿度进行精确的实时测量。当环境湿度过大时，还会产生凝露的现象，造成电子设备短路损坏，这也是拟研制的温湿度检测器需要避免的问题。

检测系统中包含多个温湿度检测器，每个检测器都能够对该区域的温湿度进行检测，温湿度检测电路可以主要分为四个部分：1）供电电路：检测仪应具备直接供电和电池供电两种方式。2）主控制器电路：综合考虑处理能力、片上资源、稳定性、价格等要素后，选取适当的主控芯片并完成主控制器电路，还包含显示、串口通信、按键等电路。3）传感器电路：用于温湿度检测的电路。4）无线通信电路：包括射频通信电路，可以实时地传输温湿度信息至上位机或主控制器。冷链运输温湿度传感系统功能框图如图1所示。

图 1冷链运输低功耗耐寒温湿度传感系统

主控制器需要具备以下三个主要功能：1）接收温湿度检测器发送来的温湿度信息，因此需要具有无线通信模块；2）具有显示功能，能够将温湿度信息进行显示，方便操作人员进行处理；3）报警功能，当检测到的温湿度信息超过正常的设定范围时，能够即使的发出报警信息，使操作人员能够尽早发现问题，解决问题，保证食品安全。

冷藏车内，各个温湿度检测器将检测信息发送至主控制器，无线通信可以减少布线工程，使车内温湿度检测更加灵活，同时降低安装成本。拟使用低功耗的无线通信方式，降低车厢内的供电压力。网络通信还需要配置合适的无线信号发射功率，在能够满足检测要求的前提下，尽量降低系统功耗。系统中使用TI公司的低功耗传感器，其待机功耗低于1nA，理论寿命超过10年，符合系统需求。

在检测系统研制完成后，需要足够的实地测试以完善系统功能，主要目的在于测试检测灵敏度和稳定度，测试无线系统的通信稳定性和丢包率等问题，最终达到项目设计目标。

结论

本文研制了基于低功耗耐寒传感器的温湿度检测系统，用于实时监测冷藏车内的温湿度。研制的检测系统主要具有检测灵敏度高、抗冻性能好、低功耗、响应速度快等特点。研究成果可进一步优化，为低成本、高可靠性的激光器驱动方案提供参考设计。

作者信息：牛湧越，男，就读于吉林建筑大学，电气与计算机学院，建筑电气与智能化专业，

指导教师：靖辉，女，副教授，吉林建筑大学，电气与计算机学院，

李彬，男，讲师，吉林建筑大学，电气与计算机学院，