本发明涉及冷链运输技术领域，更具体的说是涉及一种冷链车温湿度监测系统及方法。
背景技术：
对于大多数医用血液、生物制剂、疫苗、药品而言，在货物运输过程中由于其所含蛋白质成分易受环境温度变化的影响导致变质现象发生，而温度敏感性药品的流通安全是药品安全的重要组成部分，因此需要非常严格的温度和湿度监控。
目前的方法是将温湿度显示主机放到驾驶室，在玻璃钢车厢开孔，将温湿度探头通过线缆引入冷链车厢进行有线传输。该方法需要破坏玻璃钢车厢壁，影响保温效果，并且需要走比较长的温湿度传感器线缆。现在亦有无线温湿度传输的产品，多采用ism通用频段433m或315m,该频段存在信道拥挤，并且设备均没有载波冲突检测功能，易造成数据丢失。驾驶室内的温湿度主机，多采用工业级mcu、数传模块、无线模块、彩色显示屏等部分组成，造价高，功能简单。
技术实现要素：
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种冷链车温湿度监测系统及方法，采用无线通信方式，完全免布线，避免了因为线缆故障带来的数据错误。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种冷链车温湿度监测系统，包括：mcu、多个温湿度传感器、wifi传输单元、手机app、电池管理单元和充电单元；
所述mcu、温湿度传感器、wifi传输单元、电池管理单元和充电单元均设在冷链车厢内部，所述温湿度传感器设在冷链车厢内预设的温湿度测点上，所述mcu分别与温湿度传感器、wifi传输单元、电池管理单元连接，电池管理单元与充电单元连接，mcu通过wifi传输单元与手机app建立wifi网络连接；
所述手机app用于通过wifi网络接收不大于8个温湿度传感器的湿度，并进行数据存储，当发现温湿度传感器的数据超过预设阈值时，进行限值报警。
进一步，还包括环境监测云平台，所述手机app通过蜂窝网络与环境监测云平台进行tcp连接，上传温湿度传感器的数据；所述环境监测云平台，用于温湿度数据的实时远程查看、历史数据的查看导出、并对手机app账号进行分级权限管理。
进一步，所述手机app包括wifi热点控制模块、数据传输模块、设备管理模块、报警控制模块、数据管理模块和蓝牙控制模块；
所述wifi热点控制模块，用于控制手机打开wifi热点，释放wifi网络供设备接入，同时采用wpa/wpa2psk加密方式、采用aes加密算法鉴别接入的设备是否为合法的温湿度设备，若为合法设备则允许接入，若为非法设备则强制下线禁止接入；
所述数据传输模块，用于借助手机的蜂窝网络，与环境监测云平台进行tcp连接，并保持长连接，上传温湿度传感器的数据；同时，通过tcp连接接收环境监测云平台下发的控制指令及设置信息；
所述设备管理模块，用于通过手机扫描添加温湿度传感器，进行温湿度传感器的删除和名称修改；
所述报警控制模块，用于当在线的温湿度设备数据超限和温湿度传感器离线时，控制app界面进行变色提醒，同时语音播报报警信息；
所述数据管理模块，用于手机app本地记录的历史数据查询、曲线查询，超限的报警记录查询、温湿度传感器离线记录查询；
所述蓝牙控制模块，用于驱动手机蓝牙功能，与蓝牙设备进行连接。
进一步，还包括蓝牙打印机，所述蓝牙打印机与手机app蓝牙连接，用于打印运输过程的温湿度记录数据。
进一步，所述数据传输模块，还用于通过手机获得的gps信息及速度、加速度信息作为车辆的速度、加速度及位置信息，并将车辆的速度、加速度及位置信息上传至环境监测云平台。
相应的，本发明还公开了一种冷链车温湿度监测方法，包括如下步骤：
s1：将mcu、温湿度传感器、wifi传输单元、电池管理单元和充电单元均设置在冷链车厢内部，并将温湿度传感器放置在预设的温湿度测点上；
s2：手机安装预设的手机app后放置在驾驶室，并将温湿度传感器和手机app通过wifi连接；
s3：温湿度传感器通过wifi向手机app传输温湿度数据；
s4：手机app通过驱动手机的gps功能获得位置信息及速度、加速度信息；
s5：手机app通过2g/3g/4g蜂窝数据上网功能，将温湿度数据、位置信息及速度、加速度信息实时更新到环境监测云平台；
s6：冷链车到达目的地后，手机app驱动手机蓝牙功能连接蓝牙打印机并打印整个运输过程的温湿度记录。
进一步，所述步骤s2还包括：通过手机app提前扫描温湿度传感器的唯一id，完成温湿度传感器的添加，并根据需求进行温湿度传感器的删除及名称修改。
进一步，所述步骤s3具体包括：
温湿度传感器通过i2c总线连接mcu，mcu每隔1.5s读取一次温湿度数值；mcu与wifi传输单元通过串口连接，mcu通过串口控制wifi传输单元连接到手机的wifi网络；
若连接手机wifi网络成功，则传输温湿度数据，若mcu中有缓存的数据，则先续传缓存数据再上传实时数据，数据传输完毕之后断开wifi网络并且进行休眠；若连接手机wifi网络失败，则mcu继续缓存温湿度数据，等通信恢复后续传温湿度数据。
进一步，所述步骤s2中，湿度传感器和手机app通过wifi连接具体包括：手机作为wifi的ap释放wifi网络，mcu作为wifistation连接手机并传输数据。
对比现有技术，本发明有益效果在于：
1、本发明采用无线通信方式，完全免布线，避免了因为线缆故障带来的数据错误，保证了温湿度监测的准确性。
2、本发明利用wifi传输技术及csma/ca机制，确保每帧数据可靠传输，通过wifi的wpa/wpa2psk加密方式及aes加密算法，确保数据传输的安全性，防止被监听。
3、本发明使用手机作为通信主机，比原有主机比，手机更易获得，并且手机最基本的gps硬件、2g/3g/4g蜂窝通信硬件、蓝牙打印硬件都是必备的，同样硬件配置成本更低，通过开发手机app方式可以把功能做的非常人性化及易用话。通过这种方式省去了主机的硬件成本，提升了经济效益，降低了开发风险。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
附图1是本发明的系统结构图。
附图2是本发明的系统拓扑结构图。
附图3是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。
实施例一：
如图1、图2所示的一种冷链车温湿度监测系统，包括：mcu、多个温湿度传感器、wifi传输单元、手机app、电池管理单元、充电单元、环境监测云平台、蓝牙打印机。
mcu、温湿度传感器、wifi传输单元、电池管理单元和充电单元均设在冷链车厢内部，所述温湿度传感器设在冷链车厢内预设的温湿度测点上，所述mcu分别与温湿度传感器、wifi传输单元、电池管理单元连接，电池管理单元与充电单元连接，mcu通过wifi传输单元与手机app建立wifi网络连接。手机app通过蜂窝网络与环境监测云平台进行tcp连接，上传温湿度传感器的数据。
环境监测云平台，用于温湿度数据的实时远程查看、历史数据的查看导出、并对手机app账号进行分级权限管理。
手机app用于通过wifi网络接收不大于8个温湿度传感器的湿度，并进行数据存储，当发现温湿度传感器的数据超过预设阈值时，进行限值报警。
具体来说，手机app包括wifi热点控制模块、数据传输模块、设备管理模块、报警控制模块、数据管理模块和蓝牙控制模块。
wifi热点控制模块，用于控制手机打开wifi热点，释放wifi网络供设备接入，同时采用wpa/wpa2psk加密方式、采用aes加密算法鉴别接入的设备是否为合法的温湿度设备，若为合法设备则允许接入，若为非法设备则强制下线禁止接入。
数据传输模块，用于借助手机的蜂窝网络，与环境监测云平台进行tcp连接，并保持长连接，上传温湿度传感器的数据；同时，通过tcp连接接收环境监测云平台下发的控制指令及设置信息。还用于通过手机获得的gps信息及速度、加速度信息作为车辆的速度、加速度及位置信息，并将车辆的速度、加速度及位置信息上传至环境监测云平台。
设备管理模块，用于通过手机扫描添加温湿度传感器，进行温湿度传感器的删除和名称修改。
报警控制模块，用于当在线的温湿度设备数据超限和温湿度传感器离线时，控制app界面进行变色提醒，同时语音播报报警信息。
数据管理模块，用于手机app本地记录的历史数据查询、曲线查询，超限的报警记录查询、温湿度传感器离线记录查询。
蓝牙控制模块，用于驱动手机蓝牙功能，与蓝牙打印机进行连接，打印运输过程的温湿度记录数据。
实施例二：
本发明还提供了一种冷链车温湿度监测系统，基于实施例一，手机app用于冷链温湿度的监测，具体包括：wifi热点控制模块、2g/3g/4g数据传输模块、设备管理模块、报警控制模块、数据管理模块、蓝牙控制模块。
wifi热点控制模块：手机app控制手机打开wifi热点，释放wifi网络供设备接入，同时采用wpa/wpa2psk加密方式、采用aes加密算法鉴别接入的设备是否为合法的温湿度设备，若合法设备则允许接入，若非法设备则强制下线禁止接入。
2g/3g/4g数据传输模块:借助手机的蜂窝网络，与环境监测云平台进行tcp连接，并保持长连接，上传温湿度传感器的数据，1部手机最多支持8台温湿度传感器在线；因为手机是放置在车辆的驾驶台上，所以app通过手机获得的gps信息及速度、加速度信息便是车辆的速度、加速度及位置信息，故此app可上传车辆的速度、加速度及位置信息；同时app可通过tcp连接接收环境监测云平台下发的控制指令及设置信息，例如下发的设备休眠时间，离线判断时间等等。
设备管理模块：通过操作手机app提前添加温湿度传感器，每个温湿度传感器都有一个唯一的id，通过扫码添加温湿度传感器，另包括温湿度传感器的删除及名称修改。
报警控制模块：当在线的温湿度设备数据超限时，app界面会变色提醒，同时语音播报报警信息，当温湿度传感器离线时也会进行报警提示。
数据管理模块：包括手机app本地记录的历史数据查询、曲线查询，超限的报警记录查询、温湿度传感器离线记录等功能。
蓝牙控制模块：司机运货到现场后，接收货物人员会要求司机出示整个运输过程中的温湿度记录、故司机通过手机app驱动手机蓝牙功能，连接蓝牙打印机打印温湿度小票。
实施例三：
相应的，如图2所示，本发明还公开了一种冷链车温湿度监测方法，包括如下步骤：
s1：将mcu、温湿度传感器、wifi传输单元、电池管理单元和充电单元均设置在冷链车厢内部，并将温湿度传感器放置在预设的温湿度测点上。
s2：手机安装预设的手机app后放置在驾驶室，并将温湿度传感器和手机app通过wifi连接。进行wifi连接时，手机作为wifi的ap释放wifi网络，mcu作为wifistation连接手机并传输数据。另外，还需要将温湿度传感器添加到手机app中，通过提前扫描温湿度传感器的唯一id，完成温湿度传感器的添加，并根据需求进行温湿度传感器的删除及名称修改。
s3：温湿度传感器通过wifi向手机app传输温湿度数据。
本步骤具体包括：温湿度传感器通过i2c总线连接mcu，mcu每隔1.5s读取一次温湿度数值；mcu与wifi传输单元通过串口连接，mcu通过串口控制wifi传输单元连接到手机的wifi网络；若连接手机wifi网络成功，则传输温湿度数据，若mcu中有缓存的数据，则先续传缓存数据再上传实时数据，数据传输完毕之后断开wifi网络并且进行休眠；若连接手机wifi网络失败，则mcu继续缓存温湿度数据，等通信恢复后续传温湿度数据。
s4：手机app通过驱动手机的gps功能获得位置信息及速度、加速度信息。
s5：手机app通过2g/3g/4g蜂窝数据上网功能，将温湿度数据、位置信息及速度、加速度信息实时更新到环境监测云平台。
s6：冷链车到达目的地后，手机app驱动手机蓝牙功能连接蓝牙打印机并打印整个运输过程的温湿度记录。
使用时：首先，温湿度传感器通过i2c总线连接mcu，mcu每隔1.5s读取一次温湿度数值。mcu与wifi传输模块通过串口连接，mcu通过串口控制wifi传输单元连接到手机的wifi网络，并将数据上传至手机app。充电单元对设备里面锂电池进行充电。电池管理单元，确保电池正常工作，防止过冲过放。
启动mcu之后，首先采集温湿度数据，然后连接手机的wifi网络，若连接成功，则传输数据，若设备中有缓存的数据，则先续传缓存数据再上传实时数据，数据传输完毕之后断开wifi网络并且进行休眠以降低设备功耗；若连接手机wifi网络失败，则设备会缓存数据，等通信恢复后续传数据。
车辆运行过程中，温湿度测量放置在车厢需要的测温点1～8台，手机安装app后放置在驾驶室，温湿度测点和手机app通过wifi连接，手机作为wifi的ap释放wifi网络，温湿度测点作为wifistation连接手机并传输数据。手机app通过驱动手机的gps功能获得位置信息及速度、加速度信息；通过2g/3g/4g蜂窝数据上网功能，将数据实时更新到环境监测云平台；通过驱动手机蓝牙功能连接蓝牙打印机并打印温湿度小票。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中如u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。
同理，在本发明各个实施例中的各处理单元可以集成在一个功能模块中，也可以是各个处理单元物理存在，也可以两个或两个以上处理单元集成在一个功能模块中。
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
1.一种冷链车温湿度监测系统，其特征在于，包括：mcu、多个温湿度传感器、wifi传输单元、手机app、电池管理单元和充电单元；
所述mcu、温湿度传感器、wifi传输单元、电池管理单元和充电单元均设在冷链车厢内部，所述温湿度传感器设在冷链车厢内预设的温湿度测点上，所述mcu分别与温湿度传感器、wifi传输单元、电池管理单元连接，电池管理单元与充电单元连接，mcu通过wifi传输单元与手机app建立wifi网络连接；
所述手机app用于通过wifi网络接收不大于8个温湿度传感器的湿度，并进行数据存储，当发现温湿度传感器的数据超过预设阈值时，进行限值报警。
2.根据权利要求1所述的冷链车温湿度监测系统，其特征在于，还包括环境监测云平台，所述手机app通过蜂窝网络与环境监测云平台进行tcp连接，上传温湿度传感器的数据；
所述环境监测云平台，用于温湿度数据的实时远程查看、历史数据的查看导出、并对手机app账号进行分级权限管理。
3.根据权利要求2所述的冷链车温湿度监测系统，其特征在于，所述手机app包括wifi热点控制模块、数据传输模块、设备管理模块、报警控制模块、数据管理模块和蓝牙控制模块；
所述wifi热点控制模块，用于控制手机打开wifi热点，释放wifi网络供设备接入，同时采用wpa/wpa2psk加密方式、采用aes加密算法鉴别接入的设备是否为合法的温湿度设备，若为合法设备则允许接入，若为非法设备则强制下线禁止接入；
所述数据传输模块，用于借助手机的蜂窝网络，与环境监测云平台进行tcp连接，并保持长连接，上传温湿度传感器的数据；同时，通过tcp连接接收环境监测云平台下发的控制指令及设置信息；
所述设备管理模块，用于通过手机扫描添加温湿度传感器，进行温湿度传感器的删除和名称修改；
所述报警控制模块，用于当在线的温湿度设备数据超限和温湿度传感器离线时，控制app界面进行变色提醒，同时语音播报报警信息；
所述数据管理模块，用于手机app本地记录的历史数据查询、曲线查询，超限的报警记录查询、温湿度传感器离线记录查询；
所述蓝牙控制模块，用于驱动手机蓝牙功能，与蓝牙设备进行连接。
4.根据权利要求3所述的冷链车温湿度监测系统，其特征在于，还包括蓝牙打印机，所述蓝牙打印机与手机app蓝牙连接，用于打印运输过程的温湿度记录数据。
5.根据权利要求3所述的冷链车温湿度监测系统，其特征在于，所述数据传输模块，还用于通过手机获得的gps信息及速度、加速度信息作为车辆的速度、加速度及位置信息，并将车辆的速度、加速度及位置信息上传至环境监测云平台。
6.一种冷链车温湿度监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1：将mcu、温湿度传感器、wifi传输单元、电池管理单元和充电单元均设置在冷链车厢内部，并将温湿度传感器放置在预设的温湿度测点上；
s2：手机安装预设的手机app后放置在驾驶室，并将温湿度传感器和手机app通过wifi连接；
s3：温湿度传感器通过wifi向手机app传输温湿度数据；
s4：手机app通过驱动手机的gps功能获得位置信息及速度、加速度信息；
s5：手机app通过2g/3g/4g蜂窝数据上网功能，将温湿度数据、位置信息及速度、加速度信息实时更新到环境监测云平台；
s6：冷链车到达目的地后，手机app驱动手机蓝牙功能连接蓝牙打印机并打印整个运输过程的温湿度记录。
7.根据权利要求6所述的冷链车温湿度监测方法，其特征在于，所述步骤s2还包括：通过手机app提前扫描温湿度传感器的唯一id，完成温湿度传感器的添加，并根据需求进行温湿度传感器的删除及名称修改。
8.根据权利要求6所述的冷链车温湿度监测方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：
温湿度传感器通过i2c总线连接mcu，mcu每隔1.5s读取一次温湿度数值；
mcu与wifi传输单元通过串口连接，mcu通过串口控制wifi传输单元连接到手机的wifi网络；
若连接手机wifi网络成功，则传输温湿度数据，若mcu中有缓存的数据，则先续传缓存数据再上传实时数据，数据传输完毕之后断开wifi网络并且进行休眠；
若连接手机wifi网络失败，则mcu继续缓存温湿度数据，等通信恢复后续传温湿度数据。
9.根据权利要求6所述的冷链车温湿度监测方法，其特征在于，所述步骤s2中，湿度传感器和手机app通过wifi连接具体包括：
手机作为wifi的ap释放wifi网络，mcu作为wifistation连接手机并传输数据。
技术总结