1系统的技术要求及主要功能
1.1技术要求
基于冷链对机械冷藏车的要求，系统硬件设备必须满足的技术要求如下：（1）工作环境：-25℃～60℃；（2）车辆运行速度:最大120km/h；（3）温度调节范围：-5℃～25℃；（4）控点温度控制精度：±0.5℃；（5）发动机功率：150kW以下；（6）底盘总体尺寸：≤8630×2470×3565mm；（7）实际容积：15m3～25m3；（8）工作湿度：95%。
1.2主要功能
（1）远程车辆/厢状态实时监控：远程实时监控车辆的运行轨迹、发动机状态、车内温/湿度整体状态、油耗状况、车厢门开关状态；当监测到车厢内温/湿度超出预设数值上限或低于下限时，系统能自动识别事故类型，并及时向司机、监控中心报警；（2）远程可视化监控：红外夜视摄像头可随时抓拍车厢和驾驶室内部图片，并与驾驶员实时通讯；（3）终端具有电瓶电压监控功能：当电瓶电压低于安全值时，能够向控制中心报警；（4）地理图形信息查询功能：可对当前的地图进行无级放大与缩小操作，以便了解机械冷藏车所在位置的详细情况或了解更大区域甚至全局的整体情况，可利用鼠标来实现地图的漫游；（5）历史数据检索与历史轨迹回放：可随时查询某车辆的位置汇报记录、某段时间接收的车辆报警信息、某段时间的受警记录等详细记录。并可选定某车某时间段的位置记录，在图形台上进行轨迹回放。
2系统的总体架构
机械冷藏车远程可视化全况监控系统主要分为四个子系统：厢体与货架子系统、车载控制单元子系统、通信网络子系统和后台可视化监控管理子系统。系统的总体架构如图1所示。
2.1厢体与货架子系统
厢体与货架子系统由车厢内10个温/湿度传感器、2个红外夜视摄像头、1个门开关控制器组成。
2.2车载控制单元子系统车载控制单元子系统主要由车载控制单元、车载电脑、GPS模块、GPRS模块、车辆状态控制单元和红外夜视摄像头组成。
2.3通信网络子系统
通信网络子系统是车载控制单元子系统和后台可视化监控管理子系统的通信媒介，由GPRS网络和Internet网络组成。
2.4后台可视化监控管理子系统
后台可视化监控管理子系统是系统的监控管理中心，由通信服务器、数据服务器、WEB服务器、路由器、防火墙组成。用户可以通过互联网登录可视化监控管理子系统后台，实现对机械冷藏车的监控和管理。
3系统硬件设计
3.1厢体与货架子系统
3.1.1车厢。尺寸5120mm×2050mm×2100mm，内容积22m3，内外玻璃钢，中间保温层厚度为80mm，驾驶室配环保冷媒R134A空调，车辆标配2只24V容量为105AH蓄电池。为避免车厢未来内部增加光氢离子消毒机以及加湿器可能导致的电力供应不足，在本系统中增配2只24V容量为105AH蓄电池。
3.1.2温度传感器。型号WS-T05，测量范围：-40℃～100℃；测量精度：±0.5℃；分辨率：0.1℃；记录容量：14800组～30900组；记录间隔：2s～24h连续可调；通讯接口：RS-232或USB。
3.1.3湿度传感器。型号WS-H05，测量范围：0～100%RH；测量精度：±2%RH；分辨率：1%RH。
3.1.4门开关控制器。AML05系列双回路限动开关，结构牢固，由锌合金及强化塑胶组成，结构小，可防水、防油。触点间距：0.5mm，操作许可速度：0.1mm/s~0.5m/s，操作许可频率：20次/min，寿命10万次以上。
3.1.5红外夜视摄像头。采用红外线LED灯，有效距离>1.5m；图像分辨率：30万像素；图像制式：PAL/NTS制式；芯片组成：DSP，中星微ZC0301Plus；主芯片：韩国现代HV7131D；彩色：24位真彩色。
3.2车载控制单元子系统
3.2.1车载电脑。大国车载电脑，Win7操作系统，7英寸车载触摸屏；
3.2.2GPS模块。接收器类型20个频道，水平定位精度<2.5m，暖启动：35s，冷启动：42s。动态条件：海拔高度<18km，速度<515m/s，加速度<4g。
3.2.3GPRS模块。西门子MC39i模块，工业级产品，具有透明数据传输（模块内嵌完整的TCP/IP协议栈，提供RS-232/485接口，为用户的数据设备提供透明传输通道）、永远在线（模块一开机就能自动附着到GPRS网络上，并建立数据通信链路，随时收发用户数据设备的数据）和组网简单灵活（在移动GPRS覆盖的地区可以随时随地构建虚拟移动数据通信专用网络）等特点。
3.2.4PLC。西门子S7-224XP，2路模拟量输入；
3.2.5红外夜视摄像头。与厢体与货架子系统内摄像头相同。
3.3后台可视化监控管理子系统通信服务器、数据服务器和WEB服务器在同一台DellPowerEdgeT410塔式服务器上运行。
4系统软件设计
系统软件采用B/S（Browser/Server，浏览器和服务器）结构，包含通信软件、用户管理软件、后台监控管理软件，MSVisualStudio.Net开发，在WindowsServer2000/XP环境下编译、运行。
4.1数据库
系统需要存储的数据包括长期温/湿度数据、冷藏车车辆状况运行数据、车辆行驶历史轨迹数据、车辆监控图片数据，数据存储量大，结合成本因素，系统数据库采用MSSQLServer2000。同时为了提高查询、存取数据的性能，系统针对需要频繁操作的数据处理过程（如车辆运行状况数据）使用了存储过程和索引等高级特性，使系统的数据库整体性能大幅提升。
4.2通信软件
通信软件在整个系统中起着联系车载控制单元子系统和后台可视化监控管理子系统的作用，负责从GPRS模块接收车载控制单元发到后台可视化监控管理子系统中通信服务器的数据，按照相应协议来分析数据后写入数据服务器中的数据库。同时，通信软件定时查询数据库中由后台可视化监控管理子系统发出的指令队列，向车载控制单元发送控制命令。通信软件在设计过程中考虑到了系统稳定性、可靠性、可维护性和可扩展性，利用模块化和分层的设计原则进行设计。通信软件的层次结构包括底层通信层、链路协议解析层、命令解析层、数据库操作层。
4.3后台可视化监控管理软件
后台可视化监控管理软件是用户监控和管理指定机械冷藏车的交互平台。基于该软件，用户不仅可以实时查询指定机械冷藏车的工作状态，根据时间窗口查询指定机械冷藏车的历史工作状态，还可以给指定的单个/成组机械冷藏车发送操作指令。后台可视化监控管理软件由用户管理、车辆监控、报表中心和参数设置等4个模块组成。
4.3.1用户管理模块。用户管理模块主要具备用户身份的验证、用户基本资料的修改、用户退出等功能。
4.3.2车辆监控模块。（1）查询特定机械冷藏车当前/历史运行参数（速度、油耗、所处位置信息、运行轨迹、制冷机组运行状态等）；（2）查询车厢当前/历史工作状态（车厢内温度数据、湿度数据、图像、车厢门开关状态等）；（3）查询指定车辆的相关信息；（4）对指定机械冷藏车进行拍照记录（如图2所示）；（5）发送指令给特定冷藏车或者满足指定条件的成组冷藏车。模块中的地图工具具有放大、缩小、平移、长度测试、视野保存、地图刷新、前后试图、搜索等功能。
4.3.3报表中心模块。具有根据时间窗口来查询指定机械冷藏车的工作时间报表、温/湿度报表、停车报表、状态报表、跟踪报表、超速报表和警情报表等功能。温/湿度报表如图3所示。
4.3.4参数设置模块。包括常用报警设置（超速、持续行驶时间过长、停车未熄火、油耗过高报警等参数修改、保存等）、区域报警设置（区域设定、进区域报警、出区域报警、区域内/外开车厢门报警、区域内/外停车报警、区域限速报警等参数的修改、保存等）和温/湿度报警设置（温/湿度传感器的最高/最低报警值修改、保存）等。
5结论
本系统以WSN、图像处理等技术为基础，对机械冷藏车速度、油耗、所处位置信息、运行轨迹、制冷机组运行状态等运行参数和车厢内温度数据、湿度数据、图像、车厢门开关状态等工作状态进行实时采集；以GPS、GPRS等技术为通信手段，实现了地面监控中心对机械冷藏车的远程可视化全况监控，解决了机械冷藏车的监控管理问题。2011年8月开始，可视化监控冷链运输车开始场地实验和道路实验，运输特色水果水蜜桃，经过近1500km的道路试验和500km的冷藏试验，初步达到预期的目的和效果。首次道路试验共400余km，往返浙江杭州和奉化运输特色水果—水蜜桃。冷藏运输往返过程中分别设定温度为5℃和15℃，湿度100%和80%。车厢初始环境温度为30℃，车厢达到热平衡时间在1h左右，车厢回风夹层中3个温度传感器误差在1℃内，湿度误差为±2%。至今运行稳定，状态良好，现在已经在浙江、重庆等地区开始推广使用。管理人员不仅可以远程方便地查看车辆的位置、速度等信息，还可以实时全面查看车厢内温/湿度、门开关、图像等状况，降低了机械冷藏车管理费用，提高了工作效率，实现了物流运输车辆全程跟踪与可视化管理，保证了货物品质与运输安全，是实现我国冷链全程溯源监管的关键技术支撑。本系统数据传输实时性好，可对各车辆温/湿度测量仪器设备进行远程控制，建设成本低、监控数据全面，具有良好的可扩展性，系统的传输容量大、数据传送速率高，通信费用低、通信可靠性强，电子地图显示直观，不仅为冷链关键环节—机械冷藏车的调度和监控提供了一个方便、经济、快捷的解决方案，对于其他特种车辆的远程可视化全况监控系统的建设也具有良好的借鉴意义。
作者：翁卫兵 吴坚 单位：浙江科技学院
