CN113344151B - 一种冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控装置与方法,所述冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控装置包括:信息识别与自适应调整模块,用于识别冷链运输产品的类别以及冷链运输产品最佳冷链运输温度,根据最佳冷链运输温度确定冷链过程的温度故障阈值,并进行温度阈值自适应调整;温度异常检测模块,设置在冷链运输产品上或设置在冷链运输系统中,用于实时采集冷链运输产品的温度信息,在温度信息超过温度故障阈值时,产生异常信息;辨析示警调控模块根据异常信息确定冷链运输系统的温度异常部位,产生示警信号并调整冷链运输系统的温度。能够准确检测出对温度敏感的产品在冷链运输过程中的温度是否发生异常,提高了冷链温度故障诊断的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及冷链运输温度故障诊断领域,特别是涉及一种冷链温度自适 应调整的故障辨析示警调控装置与方法。
背景技术
对温度敏感的商品(例如药品,医疗产品和新鲜食品)的全球市场正不 断增长,有效的冷链系统的实施对于将温度敏感型产品保持在最佳的存储和 运输条件下至关重要。现有商业模式下提供了较多的温度监控和冷链故障识 别方案,时间温度指示器(TTI,time-temperature indicators)通过不可逆的 颜色变化指示温度变化,但由于对颜色变化的量化不够明确而导致准确性较 低;热敏电阻、电阻温度检测器(RTD,ResistanceTemperature Detector)和 热电偶也广泛用于许多领域的温度监测,但复杂的冷链物流环境可能会使热 电偶不准确,还有其他技术例如红外热成像和荧光法测量冷链物流过程中的 温度变化,但由于成本高,适用性有限且不准确,它们的使用率仍然较低。
基于上述问题,亟需一种新的温度诊断方法以提高冷链温度故障诊断的 准确度。
发明内容
本发明的目的是提供一种冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控装 置与方法,可准确检测出对温度敏感的产品在冷链运输过程中的温度是否发 生异常。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控装置,所述冷链温度自适 应调整的故障辨析示警调控装置包括:
信息识别与自适应调整模块,用于识别冷链运输产品的类别以及冷链运 输产品最佳冷链运输温度,根据所述最佳冷链运输温度确定冷链过程的温度 故障阈值,并根据所述温度故障阈值进行温度阈值自适应调整;
温度异常检测模块,设置在冷链运输产品上或设置在冷链运输系统中, 并与所述信息识别与自适应调整模块连接,用于实时采集冷链运输产品的温 度信息,在所述温度信息超过所述温度故障阈值时,产生异常信息;
辨析示警调控模块,与所述温度异常检测模块连接,用于根据所述异常 信息,确定冷链运输系统的温度异常部位,并调整冷链运输系统的温度,以 及产生示警信号,并发送至远程控制终端;
动态信息交互模块,分别与所述信息识别与自适应调整模块、所述温度 异常检测模块及所述辨析示警调控模块连接,用于实时显示所述冷链运输产 品的类别、所述温度信息、所述异常信息以及所述示警信号。
可选地,所述温度异常检测模块包括:
RFID射频识别读写器,与所述辨析示警调控模块连接,用于产生温度 检测指令,并将接收到的温度信息或异常信息发送至所述辨析示警调控模 块;
RFID标签,设置在冷链运输产品上或设置在冷链运输系统中,用于根 据所述温度检测指令对冷链运输产品的温度进行检测,产生温度信息或异常 信息,并将温度信息或异常信息发送至所述RFID读写器;
融化/凝固层,设置在所述RFID标签上,所述融化/凝固层处滴有自融 材料,在所述融化/凝固层所处的环境温度低于温度故障阈值时所述融化/凝 固层呈固态,在冷链运输产品的温度高于温度故障阈值时所述融化/凝固层呈 液态;当所述融化/凝固层呈液态时,所述RFID标签产生异常信息。
可选地,所述RFID标签的数量为多个。
可选地,所述RFID标签包括:
RFID芯片,用于根据所述温度检测指令采集冷链运输产品的温度信息 或异常信息,并将温度信息或异常信息发送至所述RFID读写器;
焊盘,在所述融化/凝固层为固态时,所述融化/凝固层覆盖在所述焊盘 上,在所述融化/凝固层为液态时,所述焊盘短路;
应答器,分别与所述焊盘及所述RFID芯片连接,用于检测并记录所述 焊盘的状态信息,在所述焊盘短路时,产生异常信息,并将所述异常信息发 送至所述RFID芯片;
温度传感器,设置在冷链运输产品上或冷链运输系统上,输出端通过所 述焊盘与所述RFID芯片连接,用于检测冷链运输产品或冷链运输系统的温 度信息,在温度正常时,将温度信息发送至所述RFID芯片。
可选地,所述RFID标签还包括:
环形天线,用于实现所述RFID标签与所述RFID读写器之间的独立数 据通信。
可选地,所述辨析示警调控模块包括:
辨析单元,与所述温度异常检测模块连接,用于根据所述异常信息,确 定冷链运输系统的温度异常部位,并分析温度异常部位的温度信息,产生温 度恢复控制信号;
调控单元,分别与所述辨析单元及冷链系统的温控设备连接,用于根据 所述温度恢复控制信号控制冷链系统的温控设备对冷链运输系统的温度进 行调整;
示警单元,与所述辨析单元连接,用于根据所述异常信息产生示警信号, 并将所述示警信号发送至远程控制终端。
可选地,所述信息识别与自适应调整模块根据所述温度故障阈值进行温 度阈值自适应调整,具体包括:
识别冷链运输产品的类别并获取冷链运输产品储存的最佳冷链运输温 度,根据所述最佳冷链运输温度确定冷链过程的温度故障阈值;
根据所述温度故障阈值,通过冷链温度阈值与融化/凝固层材料的浓度关 系的冷链温度自适应调整方法,构建温度自适应调整模型,确定融化/凝固层 材料的浓度;
调整冷链温度并进行冷链温度初始化。
可选地,所述温度自适应调整模型的构建方法包括:
根据以下公式,得到冷链过程实际温度与融化/凝固层材料浓度的温度自 适应调整模型:
其中,T为温度阈值,Tt为模型计算温度,Tb为模型精准校改温度,和/>为考虑单个模型拟合参数后的综合参数,C为融化/凝固层材料的浓度, θ为校改温度模型系数,vd为冷链温度不确定度,k为常数,d为冷链环境 温度传播因子,n为获取的冷链实际温度的数量,Ti为单个冷链实际温度, />为温度变化平均值,ΔC为单位时间的浓度变化量,/>为单位时间的温 度变化量的平均值,ΔTi为单个冷链实际温度的变化量,Tti单个模型计算温度,Tbi为单个模型校改温度,α和β为模型拟合参数。
为了实现上述目的,本发明还提供了如下技术方案:
一种冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控方法,所述冷链温度自适 应调整的故障辨析示警调控方法包括:
信息识别与自适应调整模块识别冷链运输产品的类别以及冷链运输产 品最佳冷链运输温度,并根据最佳冷链运输温度确定冷链过程的温度故障阈 值,并根据所述温度故障阈值进行温度阈值自适应调整;
温度异常检测模块实时采集冷链运输产品的温度信息,在所述温度信息 超过所述温度故障阈值时,产生异常信息,并发送至辨析示警调控模块;
辨析示警调控模块接收到异常信息,根据所述异常信息,确定冷链运输 系统的温度异常部位,并调整冷链运输系统的温度,以及产生示警信号,并 将示警信号发送至远程控制终端;
通过动态信息交互模块实时显示冷链运输产品的类别、温度信息、异常 信息与示警信号。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:根据冷链 运输产品的最佳冷链运输温度进行冷链温度自适应调整,并通过温度异常检 测模块对冷链运输系统及冷链运输产品的温度进行检测,能够准确检测出对 温度敏感的产品在冷链运输过程中的温度是否发生异常,提高了温度故障的 检测精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实 施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅 仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性 劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明冷链温度自适应调整故障辨析示调控警装置的模块结构示 意图;
图2为RFID标签的内部模块结构示意图;
图3为信息识别与自适应调整模块进行温度阈值自适应调整的流程图;
图4为冷链温度自适应调整故障辨析示警调控装置的使用流程图;
图5为RFID标签状态与温度变化图。
符号说明:
信息识别与自适应调整模块-1,温度异常检测模块-2,RFID读写器-21, RFID标签-22,RFID芯片-221,焊盘-222,应答器-223,温度传感器-224, 环形天线-225,融化/凝固层-23,辨析示警调控模块-3,辨析单元-31,调控 单元-32,示警单元-33,动态信息交互模块-4。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控装 置与方法,通过根据冷链运输产品的最佳冷链运输温度进行自适应调整,温 度异常检测模块对冷链运输系统及冷链运输产品的温度进行检测,能够准确 检测出对温度敏感的产品在冷链运输过程中的温度是否发生异常,提高了冷 链温度故障诊断的准确度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图 和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示,本发明冷链温度故障辨析示警装置包括:信息识别与自适 应调整模块1、温度异常检测模块2、辨析示警调控模块3以及动态信息交 互模块4。
具体地,所述信息识别与自适应调整模块1用于识别冷链运输产品的类 别以及冷链运输产品最佳冷链运输温度,根据所述最佳冷链运输温度确定冷 链过程的温度故障阈值,并根据所述温度故障阈值进行温度阈值自适应调 整。对冷链运输过程温度进行初始化调整,进而保证冷链运输过程的正常安 全进行,保障冷链运输产品的质量安全。
所述温度异常检测模块2设置在冷链运输产品上或设置在冷链运输系统 中,并与所述信息识别与自适应调整模块1连接,所述温度异常检测模块2 用于实时采集冷链运输产品的温度信息,在所述温度信息超过所述温度故障 阈值时,产生异常信息。由此识别冷链温度故障并将异常信息传递至辨析示 警调控模块3。
所述辨析示警调控模块3与所述温度异常检测模块2连接,所述辨析示 警调控模块3用于根据所述异常信息,确定冷链运输系统的温度异常部位, 并调整冷链运输系统的温度,以及产生示警信号,并发送至远程控制终端。 通过远程控制终端进行消息示警,以便进行相应调整控制。所述辨析示警调 控模块3还与远程控制终端以及冷链系统的温控设备连接,所述辨析示警调 控模块3还用于根据远程控制终端发送的调温指令,控制所述温控设备的温 度。
所述动态信息交互模块4分别与所述信息识别与自适应调整模块1、所 述温度异常检测模块2及所述辨析示警调控模块3连接,所述动态信息交互 模块4用于实时显示所述冷链运输产品的类别、所述温度信息、所述异常信 息以及所述示警信号,以便工作人员及时了解冷链的温度变化情况。
进一步地,所述温度异常检测模块2包括:RFID读写器21、RFID标 签22以及融化/凝固层23。
其中,所述RFID读写器21与所述辨析示警调控模块3连接,所述RFID 读写器21用于产生温度检测指令,并将接收到的温度信息或异常信息发送 至所述辨析示警调控模块3;
所述RFID标签22设置在冷链运输产品上或设置在冷链运输系统中,并 与所述RFID读写器21连接,所述RFID标签22用于根据所述温度检测指 令对冷链运输产品的温度进行检测,产生温度信息或异常信息,并将温度信 息或异常信息发送至所述RFID读写器21;
其中,所述RFID标签22的数量为多个,RFID标签22数量与放置位 置根据冷链运输产品类别、数量、冷链车辆大小等不同进行相应的选择。
所述融化/凝固层23设置在所述RFID标签22上,所述融化/凝固层23 处滴有自融材料,在所述融化/凝固层23所处的环境温度低于温度阈值时所 述融化/凝固层23呈固态,在冷链运输产品的温度高于温度阈值时所述融化/ 凝固层23出现不可逆融化呈液态;当所述融化/凝固层23呈液态时,所述 RFID标签22产生异常信息。
进一步地,如图2所示,所述RFID标签22包括:RFID芯片221、焊 盘222及应答器223。
其中,所述RFID芯片221用于根据所述温度检测指令采集冷链运输产 品的温度信息或异常信息,并将所述温度信息或异常信息发送至所述RFID 读写器21。在本实施例中,所述RFID芯片221采用AS3956芯片。
可选地,所述RFID芯片221包括存储器。所述存储器内置于所述RFID 芯片221,所述存储器用于存储所述温度信息及异常信息。
在所述融化/凝固层23为固态时覆盖在所述焊盘222上,在所述融化/ 凝固层23为液态时,焊盘222短路。在本实施例中,所述焊盘222正常工 作状态下阻值小于2MΩ,当温度逐渐升高超过温度故障阈值时融化/凝固层 23融化,焊盘222阻值减小接近于0,导致短路。
优选地,本实施例中所述融化/凝固层23使用的自融特性材料为Cu-IL。 Cu-IL材料为Cu引入离子液体。所述融化/凝固层23自融特性材料处采用化 学方法制备。在RFID标签22集成时,将融化/凝固材料滴到低于温度阈值 的焊盘222上,融化/凝固层23材料液滴立即冻结,避免集成电路间的任何 电气连接。
本发明通过离子液体修饰无源RFID标签22来感应温度[C12mim][Tf2N], 离子液体是温度低于100℃时呈液态的盐,可用于制造不同类型的传感器, 其熔化温度可通过选择阳离子/阴离子对进行修改。本发明优化的RFID标签 22采用掺铜[C12mim][Tf2N](CU-IL)的融化来改变焊盘222的状态,并以 焊盘222的状态识别冷链中的故障,以保护高价值的易腐产品,通过此种方 法能够提高温度检测的精确度。
进一步地,所述应答器223分别与所述焊盘222及所述RFID芯片221 连接,所述应答器223用于检测并记录焊盘222的状态信息,在焊盘222短 路时,所述应答器223检测到焊盘222从正常工作状态变化为短路状态,产 生异常信息,并将所述异常信息发送至所述RFID芯片221。在本实施例中, 所述应答器223的型号为UCODE G2iM+。
优选地,所述RFID标签22还包括温度传感器224。所述温度传感器224 设置在冷链运输产品上或冷链运输系统上,所述温度传感器224的输出端通 过所述焊盘222与所述RFID芯片221连接,所述温度传感器224用于检测 冷链运输产品或冷链运输系统的温度信息,在温度正常时,将温度信息发送 至所述RFID芯片221。
进一步地,所述RFID标签22还包括环形天线225。所述环形天线225 用于实现所述RFID标签22与所述RFID读写器21之间的独立数据通信。
具体地,所述环形天线225能够在中心频率为13.56MHz时,高效无损 耗地接收RFID读写器21发送的射频能量,实现RFID标签22与RFID读 写器21之间的独立数据通信;所述环形天线225还可以将电磁场能量转换 为直流电压,为RFID标签22供电。所述RFID读写器21中设置对应的环 形天线225,用于与所述RFID标签22的环形天线225进行通信。
在本实施例中,所述环形天线225的材料为铜FR4,厚度为0.12mm, 相对介电常数为4.4,尺寸为80mm×50mm×0.5mm,环形天线225之间的 间距为1mm。合理设置天线的布局,能够提升RFID标签22与RFID读写 器21之间的通信效率及信息传输的准确度。
进一步地,所述辨析示警调控模块3包括:辨析单元31、调控单元32 及示警单元33。
其中,所述辨析单元31与所述温度异常检测模块2连接,所述辨析单 元31用于根据所述异常信息,确定冷链运输系统的温度异常部位,并分析 温度异常部位的温度信息,产生温度恢复控制信号;
所述调控单元32分别与所述辨析单元31及冷链系统的温控设备连接, 所述调控单元32用于根据所述温度恢复控制信号控制冷链系统的温控设备 对冷链运输系统的温度进行调整;
所述示警单元33与所述辨析单元31连接,所述示警单元33用于根据 所述异常信息产生示警信号,并将所述示警信号发送至远程控制终端。
具体地,所述辨析单元31包括冷链物流过程参数辨析和状态异常辨析。 发现冷链状态的异常,利用状态监测找到异常部位,然后分析发生异常的温 度参数,提出相应的恢复冷链系统正常状态的调整方案。
如果通过调控单元32能使冷链过程温度参数恢复到正常的运行状态, 则制定出如何调整温度参数使其恢复正常状态的方案;如果调整不能使其恢 复正常,则转入设备状态异常辨析并通过示警单元33通知用户端;
所述示警单元33通过辨析单元31判断冷链物流质量过程是否存在异常 状态,如果存在异常,所述示警单元33通过动态信息传递通知用户示警以 便用户进行调整。当示警单元33没有接收到用户反馈,默认通过调控单元 32进行调控,当用户接收到示警信息并提出相应控制方法时,对冷链过程中 的温度异常状态进行相应调控;
所述调控单元32根据制定出的恢复过程正常运行的调整方案,针对冷 链物流过程质量的异常,采取相应措施,消除异常因素,使得过程恢复受控 状态;
进一步地,如图3所示,所述信息识别与自适应调整模块1根据所述温 度故障阈值进行温度阈值自适应调整,具体包括:
识别冷链运输产品的类别并获取冷链运输产品储存的最佳冷链运输温 度,根据所述最佳冷链运输温度确定冷链过程的温度故障阈值;
根据所述温度故障阈值,通过冷链温度阈值与融化/凝固层材料的浓度关 系的冷链温度自适应调整方法,构建温度自适应调整模型,确定融化/凝固层 材料的浓度,确定融化/凝固层23材料的浓度;
调整冷链温度并进行冷链温度初始化。
具体地,所述温度自适应调整模型的构建方法包括:
根据以下公式,得到冷链过程实际温度与融化/凝固层材料浓度的温度自 适应调整模型:
其中,T为温度阈值,Tt为模型计算温度,Tb为模型精准校改温度,和/>为考虑单个模型拟合参数后的综合参数,C为融化/凝固层23材料的浓 度,θ为校改温度模型系数,vd为冷链温度不确定度,k为常数,d为冷链 环境温度传播因子,n为获取的冷链实际温度的数量,Ti为单个冷链实际温 度,/>为温度变化平均值,ΔC为单位时间的浓度变化量,/>为单位时间 的温度变化量的平均值,ΔTi为单个冷链实际温度的变化量,Tti单个模型计 算温度,Tbi为单个模型校改温度,α和β为模型拟合参数。
具体地,根据公式得到模型计算温度与融化/凝固层23材 料的浓度的关系;其中,Tt为模型计算温度;
根据公式Tti=αeC+β,得到融化/凝固层23材料的浓度与单个模型计 算温度的关系;其中,Tti为单个模型计算温度;
根据公式Ti=Tti+Tbi,得到单个冷链实际温度;其中,Ti为单个冷 链实际温度,Tbi为单个模型校改温度;
根据公式得到冷链温度不确定度;其中,vd为冷链温度不确定度,d为冷链环境温度传播因子,n为获取的冷链实际温度的数量,Ti为单个冷链实际温度,/>为温度变化平 均值,ΔC为单位时间的浓度变化量,/>为单位时间的温度变化量的平均 值,ΔTi为单个冷链实际温度的变化量。
根据公式得到模型精准校改温度,其中,Tb为模型 精准校改温度,θ为校改温度模型系数,k为常数,vd为冷链环境温度不确 定度。
最后根据公式T=Tt+Tb,得到温度阈值-融化/凝固层处自融特性材料 浓度关系,其中,T为温度阈值,Tt为模型计算温度,Tb为模型精准校改 温度。
此外,考虑不同自融材料冻结特性不同,构建不同温度下自融材料含量 与冻结温度关系模型:y=ax-30;其中,x表示冻结温度,y表示自动材料 含量,a根据不同自融材料特性不同有相应的数值。
对于大部分农产品,温度越低产品营养消耗越少,保持新鲜品质的时间 越长。同时温度变化越小,保鲜效果越好。但温度过低时,也会发生冷害或 冻害。所以冷链系统要求一个相对稳定的适宜低温条件。有鉴于此,本实施 例针对三文鱼运输冷链系统的温度故障进行诊断。
信息识别与初始化模块识别出三文鱼品类,确定三文鱼储存的温度范 围,根据温度范围设定温度阈值,在本实施例中,具体设定的温度阈值为8 ℃,但不限于此温度,可以根据实际农产品冷链温度的实际需求设定温度阈 值。根据其最佳冷链运输温度进行温度自适应调整,保证冷链运输过程正常 安全进行。
本实施例中融化/凝固层23处自融特性材料为Cu-IL,在温度低于8℃ 时呈固态,当温度处于8—100℃时呈液态盐,通过更改Cu-IL材料的浓度 更改相应的温度阈值,Cu-IL的凝固融化更改RFID标签22状态并识别冷链 中的温度故障。
将10μL Cu-IL滴到低于-40℃的RFID标签22内的焊盘222上,液滴立 即冻结避免集成电路间的任何电气连接,实现Cu-IL与RFID标签22的集成, 将RFID标签22设置在冷链运输产品或冷链运输系统中的多个位置。通过改 进的RFID标签22识别对温度敏感农产品在运输过程中的冷链故障,通过自 融材料感应温度变化,并通过改变自融材料的浓度实现温度阈值的自适应调 节,当温度低于设定阈值时,Cu-IL呈固态,如图5所示,正常工作状态下, 应答器223检测到焊盘222正常工作,温度传感器224通过焊盘222将检测 到的温度信息传输至RFID芯片221,并发送给RFID读写器21。当冷链系 统的温度升高超过阈值温度8℃以上时,Cu-IL发生不可逆融化呈液态并 使焊盘222短路,从而应答器223检测到焊盘222短路,同时温度传感器224 无法将温度信息传输给RFID芯片221。应答器223将异常信号发送给RFID 芯片221,RFID读写器21无法接收到从RFID标签22发送的温度信息,认 为当前检测到温度值高于预设最高阈值,冷链出现明显异常情况,并将此信 号发送给辨析示警调控模块3,由此识别冷链系统的温度故障并进行示警调 控,最终实现针对不同领域不同种类温度敏感产品的冷链温度故障检测与示 警。此外,由辨析单元31判断冷链物流质量过程是否存在异常状态,如果 存在异常,根据异常信号所属的RFID标签22找到冷链系统温度的异常部位, 然后分析发生异常的温度参数,制定出相应的恢复方案。如果通过调控单元 32能使冷链系统的温度恢复到正常的运行状态,则根据恢复方案控制调温设 备的温度,使得冷链系统的温度恢复正常状态;如果通过恢复方案不能使其 恢复正常,则转入设备状态异常通过示警单元33通知工作人员,本实施例 中采用短信、微信及邮件方式通知用户,当用户接收到示警信息并提出相应 的调温指令时,调控单元32再根据调温指令控制调温设备的温度,对冷链 系统的温度进行相应调控。所述调控单元32还用于根据所述温度信息制定 自动恢复方案,并根据所述自动恢复方案控制所述调温设备的温度。通过调 控单元32实现对冷链系统温度的自动或手动调整。
为了增强冷链温度的可视化程度,可以通过动态信息交互模块4将信息 识别与初始化模块确定的产品种类及对应的温度范围与设定阈值、RFID读 写器21采集到的温度信息、辨析单元31确定的状态信息、示警单元33获 取的冷链示警信息以及调控单元32采取的冷链异常恢复方案实时显示,便 于用户及时实时了解冷链系统的变化信息。
本发明还提供一种冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控方法,所述 冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控方法包括:
信息识别与自适应调整模块1识别冷链运输产品的类别以及冷链运输产 品最佳冷链运输温度,并根据最佳冷链运输温度确定冷链过程的温度故障阈 值,并根据所述温度故障阈值进行温度阈值自适应调整;
温度异常检测模块实时采集冷链运输产品的温度信息,在所述温度信息 超过所述温度故障阈值时,产生异常信息,并发送至辨析示警调控模块3;
辨析示警调控模块3接收到异常信息,根据所述异常信息,确定冷链运 输系统的温度异常部位,并调整冷链运输系统的温度,以及产生示警信号, 并将示警信号发送至远程控制终端;
通过动态信息交互模块实时显示冷链运输产品的类别、温度信息、异常 信息与示警信号。
如图4所示,本发明冷链温度故障辨析示警装置的使用流程如下:
首先通过信息识别与自适应调整模块1对待运输的冷链产品进行分类识 别,并确定产品的最佳冷链运输温度,根据最佳冷链运输温度确定冷链过程 温度故障阈值,并根据温度故障阈值进行温度阈值自适应调整;
对冷链温度调整初始化并根据阈值要求与自融特性材料浓度与实际冷 链温度建模制备自融特性材料,形成融化/凝固层23,并将融化/凝固层23 与RFID标签22集成;
RFID读写器21实时向RFID标签22发送温度检测射频信号,RFID标 签22接收到RFID读写器21发送的温度检测指令信号,检测冷链过程温度 状态,并将检测信息传输回RFID读写器21,RFID读写器21将RFID检测 信号发送至辨析示警调控模块3;
辨析示警调控模块3接收RFID读写器21发送到的信息,辨析单元31 辨析冷链状态,当发现冷链异常状态,如果通过调控单元32能使冷链过程 温度参数恢复到正常的运行状态,则制定出如何调整温度参数使其恢复正常 状态的方案;如果调整不能使其恢复正常,则转入设备状态异常辨析并通过 示警单元33通知用户远程控制终端。
当冷链状态无法通过调控单元32自动恢复正常,辨析示警调控模块3 通过动态信息传递通知用户示警以便用户进行调整,当辨析示警调控模块3 没有接收到用户反馈,默认通过调控模块进行调控,当用户接收到示警信息 并提出相应控制方法时,对冷链过程中的温度异常状态进行相应调控。
本说明书各实施例根据识别农产品种类不同而有不同,例如在仙桃冷链 运输中选择的温度阈值为4℃,葡萄冷链运输温度阈值设置为2℃,并根 据相应的温度阈值选择自融特性材料并确定相关浓度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都 是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实 施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领 域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会 有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控装置,其特征在于,所述冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控装置包括:
信息识别与自适应调整模块,用于识别冷链运输产品的类别以及冷链运输产品最佳冷链运输温度,根据所述最佳冷链运输温度确定冷链过程的温度故障阈值,并根据所述温度故障阈值进行温度阈值自适应调整;
所述信息识别与自适应调整模块根据所述温度故障阈值进行温度阈值自适应调整,具体包括:识别冷链运输产品的类别并获取冷链运输产品储存的最佳冷链运输温度,根据所述最佳冷链运输温度确定冷链过程的温度故障阈值;根据所述温度故障阈值,通过冷链温度阈值与融化/凝固层材料的浓度关系的冷链温度自适应调整方法,构建温度自适应调整模型,确定融化/凝固层材料的浓度;调整冷链温度并进行冷链温度初始化;
所述温度自适应调整模型的构建方法包括:
根据以下公式,得到冷链过程实际温度与融化/凝固层材料浓度的温度自适应调整模型:
其中,T为温度阈值,Tt为模型计算温度,Tb为模型精准校改温度,和/>为考虑单个模型拟合参数后的综合参数,C为融化/凝固层材料的浓度,θ为校改温度模型系数,N为校改温度模型系数的数量,vd为冷链温度不确定度,k为常数,d为冷链环境温度传播因子,n为获取的冷链实际温度的数量,Ti为单个冷链实际温度,/>为温度变化平均值,ΔC为单位时间的浓度变化量,/>为单位时间的温度变化量的平均值,ΔTi为单个冷链实际温度的变化量,Tti单个模型计算温度,Tbi为单个模型校改温度,α和β为模型拟合参数;
温度异常检测模块,设置在冷链运输产品上或设置在冷链运输系统中,并与所述信息识别与自适应调整模块连接,用于实时采集冷链运输产品的温度信息,在所述温度信息超过所述温度故障阈值时,产生异常信息;
所述温度异常检测模块包括:
RFID射频识别读写器,与所述辨析示警调控模块连接,用于产生温度检测指令,并将接收到的温度信息或异常信息发送至所述辨析示警调控模块;
RFID标签,设置在冷链运输产品上或设置在冷链运输系统中,用于根据所述温度检测指令对冷链运输产品的温度进行检测,产生温度信息或异常信息,并将温度信息或异常信息发送至所述RFID射频识别读写器;
融化/凝固层,设置在所述RFID标签上,所述融化/凝固层处滴有自融材料,在所述融化/凝固层所处的环境温度低于温度故障阈值时所述融化/凝固层呈固态,在冷链运输产品的温度高于温度故障阈值时所述融化/凝固层呈液态;当所述融化/凝固层呈液态时,所述RFID标签产生异常信息;
辨析示警调控模块,与所述温度异常检测模块连接,用于根据所述异常信息,确定冷链运输系统的温度异常部位,并调整冷链运输系统的温度,以及产生示警信号,并发送至远程控制终端;
动态信息交互模块,分别与所述信息识别与自适应调整模块、所述温度异常检测模块及所述辨析示警调控模块连接,用于实时显示所述冷链运输产品的类别、所述温度信息、所述异常信息以及所述示警信号。
2.根据权利要求1所述的冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控装置,其特征在于,所述RFID标签的数量为多个。
3.根据权利要求1所述的冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控装置,其特征在于,所述RFID标签包括:
RFID芯片,用于根据所述温度检测指令采集冷链运输产品的温度信息或异常信息,并将温度信息或异常信息发送至所述RFID读写器;
焊盘,在所述融化/凝固层为固态时,所述融化/凝固层覆盖在所述焊盘上,在所述融化/凝固层为液态时,所述焊盘短路;
应答器,分别与所述焊盘及所述RFID芯片连接,用于检测并记录所述焊盘的状态信息,在所述焊盘短路时,产生异常信息,并将所述异常信息发送至所述RFID芯片;
温度传感器,设置在冷链运输产品上或冷链运输系统上,输出端通过所述焊盘与所述RFID芯片连接,用于检测冷链运输产品或冷链运输系统的温度信息,在温度正常时,将温度信息发送至所述RFID芯片。
4.根据权利要求3所述的冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控装置,其特征在于,所述RFID标签还包括:
环形天线,用于实现所述RFID标签与所述RFID射频识别读写器之间的独立数据通信。
5.根据权利要求1所述的冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控装置,其特征在于,所述辨析示警调控模块包括:
辨析单元,与所述温度异常检测模块连接,用于根据所述异常信息,确定冷链运输系统的温度异常部位,并分析温度异常部位的温度信息,产生温度恢复控制信号;
调控单元,分别与所述辨析单元及冷链系统的温控设备连接,用于根据所述温度恢复控制信号控制冷链系统的温控设备对冷链运输系统的温度进行调整;
示警单元,与所述辨析单元连接,用于根据所述异常信息产生示警信号,并将所述示警信号发送至远程控制终端。
6.一种冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控方法,其特征在于,所述一种冷链温度自适应调整的故障辨析示警调控方法包括:
信息识别与自适应调整模块识别冷链运输产品的类别以及冷链运输产品最佳冷链运输温度,并根据最佳冷链运输温度确定冷链过程的温度故障阈值,并根据所述温度故障阈值进行温度阈值自适应调整;
所述信息识别与自适应调整模块根据所述温度故障阈值进行温度阈值自适应调整,具体包括:识别冷链运输产品的类别并获取冷链运输产品储存的最佳冷链运输温度,根据所述最佳冷链运输温度确定冷链过程的温度故障阈值;根据所述温度故障阈值,通过冷链温度阈值与融化/凝固层材料的浓度关系的冷链温度自适应调整方法,构建温度自适应调整模型,确定融化/凝固层材料的浓度;调整冷链温度并进行冷链温度初始化;
所述温度自适应调整模型的构建方法包括:
根据以下公式,得到冷链过程实际温度与融化/凝固层材料浓度的温度自适应调整模型:
其中,T为温度阈值,Tt为模型计算温度,Tb为模型精准校改温度,和/>为考虑单个模型拟合参数后的综合参数,C为融化/凝固层材料的浓度,θ为校改温度模型系数,N为校改温度模型系数的数量,vd为冷链温度不确定度,k为常数,d为冷链环境温度传播因子,n为获取的冷链实际温度的数量,Ti为单个冷链实际温度,/>为温度变化平均值,ΔC为单位时间的浓度变化量,/>为单位时间的温度变化量的平均值,ΔTi为单个冷链实际温度的变化量,Tti单个模型计算温度,Tbi为单个模型校改温度,α和β为模型拟合参数;
温度异常检测模块实时采集冷链运输产品的温度信息,在所述温度信息超过所述温度故障阈值时,产生异常信息,并发送至辨析示警调控模块;
所述温度异常检测模块包括:
RFID射频识别读写器,与所述辨析示警调控模块连接,用于产生温度检测指令,并将接收到的温度信息或异常信息发送至所述辨析示警调控模块;
RFID标签,设置在冷链运输产品上或设置在冷链运输系统中,用于根据所述温度检测指令对冷链运输产品的温度进行检测,产生温度信息或异常信息,并将温度信息或异常信息发送至所述RFID射频识别读写器;
融化/凝固层,设置在所述RFID标签上,所述融化/凝固层处滴有自融材料,在所述融化/凝固层所处的环境温度低于温度故障阈值时所述融化/凝固层呈固态,在冷链运输产品的温度高于温度故障阈值时所述融化/凝固层呈液态;当所述融化/凝固层呈液态时,所述RFID标签产生异常信息;
辨析示警调控模块接收到异常信息,根据所述异常信息,确定冷链运输系统的温度异常部位,并调整冷链运输系统的温度,以及产生示警信号,并将示警信号发送至远程控制终端;
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