阐述无线传感器网络在食品冷链物流监控中应用
最后更新时间：2024-02-25
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论文导读：
摘要物联网作为解决食品冷链物流监管不严的有效手段，成为各国关注的焦点，但由于物联网存在高功耗、可控距离短和昂贵等缺陷，限制了其在食品冷链物流中的推广，随着基于ZigBee技术的无线传感器网络成为物联网的核心技术，很好地解决了这些理由。利用基于ZigBee技术的多频段组网协调器和木质卡板监控系统，使用较低且布置密集的传感器，由无线传感器作为多跳路由进行传输，并结合RFID、GPS和GPRS等技术达到多频段密集采集数据，长、短距离传输自主切换，低功耗和低投入等目的，加快物联网在食品冷链物流中的应用和食品安全监管规范化的进程。
关键词物联网；无线传感器网络；食品冷链物流；多频段组网协调器；木质卡板监控系统
A文章编号0517-6611（2014）22-07553-04
作者简介毕思远（1983- ），男，山东济南人，讲师，博士，从事食品安全检测和毒物分析研究。
收稿日期20140630近年来，食品安全理由日益突出，从食品的生产、运输到餐桌，每一步都十分紧要，尤其是一些需要低温储存的食品，在运输和储藏过程中发生变质的现象十分常见。低温储存的食品对储运环境有较高的要求，而目前对于冷链物流环节的监管力度相对薄弱，如何加强对食品在冷链物流过程中的实时制约成为保证食品质量的重要一环。目前的制约目前状况主要是通过纸质证书、密封标识和车载车厢温度记录仪相结合的手段来保证冷链物流中温度的制约和冷链物流过程中食品品质的监控，而这些监管手短均存在一定的缺陷，如证书内容与实物的一致性、食品在运输途中的可置换性以及运输途中温度监控的准确性等[1]。那么就需要一种更有效的和可实时的监控手段来提高冷链物流食品的安全性。
冷链运无线传感器网络在食品冷链物流监控中的应用相关范文由写论文的好帮手www.7ctime.com提供,转载请保留.输的货物多以动物源性食品和果蔬类食品为主，其品质、保鲜度受环境温度影响极大，与消费者健康关系又非常密切，在消费者和各媒体对于食品安全高度关注的环境下，公众的眼光已逐渐从食品源头和加工安全等核心内容转移到物流和储存等相关的领域[2]。无论是乳制品还是其他生鲜等产品在运输和存储过程中都需要冷链监控系统作为保障，开发研制可靠性高、性价比高的冷链温度监控系统来监控乳制品和生鲜产品在储运过程中的温度变化和微生物量的变化是现代冷链物流发展的关键所在。
现代物联网（Internet of Things）技术的应用为解决食物冷链物流理由带来新的希望，而无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）在物联网中担当者连接传统网络的重任，这就使得对WSN在食物冷链物流中的研究开始逐渐增加。
1无线传感器网络概述
从日本的“UJapan”计划、韩国的“UKarea”、美国的“智慧地球”、欧盟的“物联网行动计划”以及我国的“感知中国计划”可知，物联网的应用已经受到世界各国的紧密关注，并且已经处于应用的初级阶段[3]。
物联网主要是指解决物品到物品、人到人和人到物之间， 可以让能够独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络[4]，其核心技术是通过信息传感设备，实时采集需要监控、连接、互动的物体或者过程，对其光、声、热、电、化学、力学、生物和位置等各种信息进行采集，并结合互联网达到信息实时传输、监控的目的，尤其是应用于冷链食品安全中，就需要将无线传感器网络与RFID、GPS和GPRS等多种技术进行整合、优化和升级，达到对食品冷链物流过程中各项指标的智能化监控[5]。
无线传感器网络作为物联网中的关键技术，同时覆盖物联网构架的3个层次（感知域、网络域和应用域），是由部署在监测区域内大量微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。随着无线通信、嵌入式计算和传感器等相关技术的日益成熟，无线传感器网络的研究与应用也越来越广泛。无线传感器网络体系包括分布式传感器节点、目标节点（Sink）、Internet和用户端。目标节点也就是数据中心，其处理能力、存储能力和通信能力都相对较强，可同时连通传感器网络与外部网络，从而实现协议栈之间的通信互换，用户可以通过互联网或者卫星与目标节点进行通讯[5]。
1.1基于ZigBee技术的多频段组网协调器技术ZigBee多频段组网技术是一种部署无线传感器网络的新技术，是一种介于无线标记技术和Bluetooth之间的短距离、低速率和低功耗的无线通信技术。此技术利用ZigBee芯片与ARM芯片相连，并且分别工作于不同的频段上，分别完成ZigBee网络的组件，当收到来自不同网络的信息后，分别在不同的ZigBee芯片上处理，最后将采集到的数据和命令发往ARM芯片处理，由于可在多个频段同时工作，这就减小了相互之间的干扰，同时提高了工作效率[6]。
图1中，ZigBee芯片和ARM芯片相连，而外部存储器、液晶屏、电源模块、时钟、按键和LED与ARM芯片相连。ZigBee无线调制解调器（Modem）和一种低功耗的微处理器（MCU）构成ZigBee芯片，主要功能是负责ZigBee组网、无线通信和处理传感器模块数据等功能，然后和ARM芯片通过非同步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Tranitter，UART ）连接[6]。
图1基于ZigBee技术的多频段组网结构1.2基于ZigBee技术的木质卡板监控系统新研发的基于ZigBee技术的木质卡板监控系统包括制约中心和多个带有GPRS模块的ZigBee路由器节点以及木质卡板终端监控设备（图2）。其中，ZigBee路由器节点通过GPRS与制约中心相连，而ZigBee路由器节点与木质卡板终端监控设备无线连接。由于该卡板上加装了传感器节点，所以可以做到唯一标识，并且做到非接触式读取，同时可以对高温消毒过程实现有效的监管，还可以记录每次通关时间，这就非常显著地提高了对卡板地监管力论文导读：度，同时极大地提高了监管效率。无线传感器网络在食品冷链物流监控中的应用论文资料由论文网www.7ctime.com提供,转载请保留地址.上一页12
度，同时极大地提高了监管效率[7]。无线传感器网络在食品冷链物流监控中的应用论文资料由论文网www.7ctime.com提供,转载请保留地址.
摘要物联网作为解决食品冷链物流监管不严的有效手段，成为各国关注的焦点，但由于物联网存在高功耗、可控距离短和昂贵等缺陷，限制了其在食品冷链物流中的推广，随着基于ZigBee技术的无线传感器网络成为物联网的核心技术，很好地解决了这些理由。利用基于ZigBee技术的多频段组网协调器和木质卡板监控系统，使用较低且布置密集的传感器，由无线传感器作为多跳路由进行传输，并结合RFID、GPS和GPRS等技术达到多频段密集采集数据，长、短距离传输自主切换，低功耗和低投入等目的，加快物联网在食品冷链物流中的应用和食品安全监管规范化的进程。
关键词物联网；无线传感器网络；食品冷链物流；多频段组网协调器；木质卡板监控系统
A文章编号0517-6611（2014）22-07553-04
作者简介毕思远（1983- ），男，山东济南人，讲师，博士，从事食品安全检测和毒物分析研究。
收稿日期20140630近年来，食品安全理由日益突出，从食品的生产、运输到餐桌，每一步都十分紧要，尤其是一些需要低温储存的食品，在运输和储藏过程中发生变质的现象十分常见。低温储存的食品对储运环境有较高的要求，而目前对于冷链物流环节的监管力度相对薄弱，如何加强对食品在冷链物流过程中的实时制约成为保证食品质量的重要一环。目前的制约目前状况主要是通过纸质证书、密封标识和车载车厢温度记录仪相结合的手段来保证冷链物流中温度的制约和冷链物流过程中食品品质的监控，而这些监管手短均存在一定的缺陷，如证书内容与实物的一致性、食品在运输途中的可置换性以及运输途中温度监控的准确性等[1]。那么就需要一种更有效的和可实时的监控手段来提高冷链物流食品的安全性。
冷链运无线传感器网络在食品冷链物流监控中的应用相关范文由写论文的好帮手www.7ctime.com提供,转载请保留.输的货物多以动物源性食品和果蔬类食品为主，其品质、保鲜度受环境温度影响极大，与消费者健康关系又非常密切，在消费者和各媒体对于食品安全高度关注的环境下，公众的眼光已逐渐从食品源头和加工安全等核心内容转移到物流和储存等相关的领域[2]。无论是乳制品还是其他生鲜等产品在运输和存储过程中都需要冷链监控系统作为保障，开发研制可靠性高、性价比高的冷链温度监控系统来监控乳制品和生鲜产品在储运过程中的温度变化和微生物量的变化是现代冷链物流发展的关键所在。
现代物联网（Internet of Things）技术的应用为解决食物冷链物流理由带来新的希望，而无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）在物联网中担当者连接传统网络的重任，这就使得对WSN在食物冷链物流中的研究开始逐渐增加。
1无线传感器网络概述
从日本的“UJapan”计划、韩国的“UKarea”、美国的“智慧地球”、欧盟的“物联网行动计划”以及我国的“感知中国计划”可知，物联网的应用已经受到世界各国的紧密关注，并且已经处于应用的初级阶段[3]。
物联网主要是指解决物品到物品、人到人和人到物之间， 可以让能够独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络[4]，其核心技术是通过信息传感设备，实时采集需要监控、连接、互动的物体或者过程，对其光、声、热、电、化学、力学、生物和位置等各种信息进行采集，并结合互联网达到信息实时传输、监控的目的，尤其是应用于冷链食品安全中，就需要将无线传感器网络与RFID、GPS和GPRS等多种技术进行整合、优化和升级，达到对食品冷链物流过程中各项指标的智能化监控[5]。
无线传感器网络作为物联网中的关键技术，同时覆盖物联网构架的3个层次（感知域、网络域和应用域），是由部署在监测区域内大量微型传感器节点组成，通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。随着无线通信、嵌入式计算和传感器等相关技术的日益成熟，无线传感器网络的研究与应用也越来越广泛。无线传感器网络体系包括分布式传感器节点、目标节点（Sink）、Internet和用户端。目标节点也就是数据中心，其处理能力、存储能力和通信能力都相对较强，可同时连通传感器网络与外部网络，从而实现协议栈之间的通信互换，用户可以通过互联网或者卫星与目标节点进行通讯[5]。
1.1基于ZigBee技术的多频段组网协调器技术ZigBee多频段组网技术是一种部署无线传感器网络的新技术，是一种介于无线标记技术和Bluetooth之间的短距离、低速率和低功耗的无线通信技术。此技术利用ZigBee芯片与ARM芯片相连，并且分别工作于不同的频段上，分别完成ZigBee网络的组件，当收到来自不同网络的信息后，分别在不同的ZigBee芯片上处理，最后将采集到的数据和命令发往ARM芯片处理，由于可在多个频段同时工作，这就减小了相互之间的干扰，同时提高了工作效率[6]。
图1中，ZigBee芯片和ARM芯片相连，而外部存储器、液晶屏、电源模块、时钟、按键和LED与ARM芯片相连。ZigBee无线调制解调器（Modem）和一种低功耗的微处理器（MCU）构成ZigBee芯片，主要功能是负责ZigBee组网、无线通信和处理传感器模块数据等功能，然后和ARM芯片通过非同步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Tranitter，UART ）连接[6]。
图1基于ZigBee技术的多频段组网结构1.2基于ZigBee技术的木质卡板监控系统新研发的基于ZigBee技术的木质卡板监控系统包括制约中心和多个带有GPRS模块的ZigBee路由器节点以及木质卡板终端监控设备（图2）。其中，ZigBee路由器节点通过GPRS与制约中心相连，而ZigBee路由器节点与木质卡板终端监控设备无线连接。由于该卡板上加装了传感器节点，所以可以做到唯一标识，并且做到非接触式读取，同时可以对高温消毒过程实现有效的监管，还可以记录每次通关时间，这就非常显著地提高了对卡板地监管力论文导读：度，同时极大地提高了监管效率。无线传感器网络在食品冷链物流监控中的应用论文资料由论文网www.7ctime.com提供,转载请保留地址.上一页12
度，同时极大地提高了监管效率[7]。无线传感器网络在食品冷链物流监控中的应用论文资料由论文网www.7ctime.com提供,转载请保留地址.