基于微信小程序的冷链物流监控管理系统设计

2023-11-04邵海龙陈丽萍董毓淇

物流技术 2023年9期

邵海龙，陈丽萍，董毓淇

（武夷学院机电工程学院，福建武夷山 354300）

0 引言

冷链物流泛指冷藏冷冻类食品在生产、贮藏、运输、销售直到消费前的各个环节中始终处于规定的低温环境下，以保证食品质量，减少食品损耗的一项系统工程[1]。随着人民生活水平的提高，冷链产品的市场需求迅速增长，营商环境不断改善，推动冷链物流快速发展。随着社会经济的不断发展，人们对优质的生活用品、市场主体对优质的物流服务的需求日益增加[2-3]，但我国冷链物流技术还处于原始低级阶段，难以满足当下冷链物流的发展。

1 总体设计

该冷链物流监控管理系统由多记录终端、第三方平台（微信小程序）以及相关软件平台组成。终端节点以单片机STM32F103C8T6作为主控，利用DTH11温湿度传感器采集冷链车内实时温湿度数据，GPS定位模块完成冷链车的时时位置定位，然后利用无线通讯模块ESP8266将相关数据传输至云平台，云平台接收数据，实时上报至手机微信小程序。该系统可以完成：

（1）在线监控：随时利用云端或者手机微信小程序查看当前冷链车厢内的温湿度数值、冷链车的当前位置以及查看设备的运行状况；

（2）历史记录查询：可查询3个月以内任何一天的冷链车的相关数据记录；

（3）平台报警：当设备断电或超限，平台会第一时间进行声光报警，还可给监管人员发送远程短信、振铃报警；若冷链车辆进入隧道等造成信号中断，设备会自动存储，通信恢复后自动续传；

（4）云端调节：若监控到冷链环境温湿度过低或者过高，则可通过云端进行温湿度调节，使车内温湿度恢复到正常水平。

基于微信小程序的冷链物流监控管理系统的应用，可以监督物流企业的流程规范，确保冷冻食品在运输途中符合温湿度规范要求，避免出现因温度上升导致食品变质的情况，以保证食品的安全。冷链物流企业可随时随地登录冷链物流监控云平台，实现对整个冷链运输环节进行全程温度与位置监控，保证冷藏运输过程中的温度受控，从而提高企业的温度控制能力和可信度。系统总体设计框图如图1所示。

图1 系统总体设计框图

2 系统冷链车监控节点硬件电路设计

基于微信小程序的冷链物流监控管理系统硬件部分根据冷链车的实际情况进行设计。主要包括STM32F103C8T6主控电路、电源电路、SD卡存储本地数据电路、温湿度检测电路、GPS定位电路以及信号无线传输电路。

系统进行数据采集时，温湿度传感器通过单总线双向串行的方法采集数据，GPS模组采集经纬度数据，在采集结束后，由ESP8266 无线网络设备接收数据，然后由ESP8266WiFi 模块将消息推送到移动物联网云平台OneNET，并在云数据库中存储数据，最终实现了从服务器端到Web端的数据传输，并能实时地显示和更新数据，实现对用户的远程访问。系统下位机硬件框图如图2所示。

图2 下位机硬件设计框图

3 软件设计

3.1 主程序设计

系统开始工作时，首先进行系统初始化，使各个模块进入工作状态。主程序的初始化主要包含了五个模块的初始化工作，分别是MCU 初始化、串口初始化、WIFI 模块初始化、定时器初始化、模数转换初始化。当每次初始化都完成后就进入循环。单片机控制传感器采集冷链车内部的环境参数以及冷链车的位置等数据，将所采集到的数据在小程序上进行实时显示。若采集的数据超过设定的阈值时，则进行反馈调节至设定范围，保证冷藏运输过程中的温度受控，以保证物品的安全。主程序流程图如图3所示。

图3 主程序流程图

3.2 微信小程序设计

微信小程序系统主要是由界面前端和后台数据交互组成。

（1）界面前端。界面前端主要是显示小程序的各个控制页面，让用户能够直观、方便地使用小程序。小程序页面分为视图层、逻辑层以及页面配置文件[4]。

界面前端主要模块有：实时监控模块、设备详情模块、历史数据模块等，小程序界面设计框图如图4所示。

图4 微信小程序界面设计框图

（2）后台数据。后台数据的主要作用是进行数据交互和处理，并与界面前端进行良好的数据交互。后台主要功能模块有：数据存储、数据处理与计算、提供数据等[5]。程序的数据源主要由API调用或者自动存储提供。

所有数据服务，例如，数据包解析、数据库检索、排序和计算等，都在服务器端完成，微信小程序仅访问我们定义的这些接口[6]。微信小程序中用于数据访问的流程图如图5所示。

图5 数据访问流程图

4 系统调试

4.1 温湿度模块调试

将温湿度模块通过CH340模块USB转TTL连接电脑，进入安信可串口调试工具查看是否可以传送数据。

打开热点，打开串口，温湿度传感器检测到当前所处环境的温度和湿度，安信可串口调试工具接收到数据后显示，如图6所示，数据传送准确，模块正常。

4.2 GPS模块调试

将GPS模块通过CH340模块USB转TTL连接电脑，进入GNSS工具进行GPS调试。打开串口，配置好交互命令后，文本窗口出现数据，如图7所示。其中，$GPGGA和$GPRMC均存在经纬度等信息，但$GPGGA是GPS定位信息，而$GPRMC是推荐定位信息，所以用GPRMC会比较准确。

图7 GPS调试文本窗口

点击信息窗口出现当前时间经纬度等信息，如图8所示。由图8可知，当前经度为118°11.25589'E，当前纬度为26°10.66045'N。

图8 GPS调试信息窗口

通过百度地图坐标拾取工具，输入当前经纬度，通过坐标反查定位到当前位置，如图9所示。图9右侧显示当前所处位置，如图10所示，当前位置为福建省三明市尤溪县，位置准确无误，模块正常。

图9 GPS定位显示

图10 GPS定位详情

4.3 云平台数据传送调试

打开设备电源，打开热点，设备连接到热点后上传数据，OneNET平台显示，数据如图11所示。由图11可知，当前室内温度为14.1°，湿度为50.2°，当前经度118.11252，纬度26.106699，数据精度校准，上传正常，通信无误。

图11 云平台调试数据

4.4 小程序调试

打开设备stm32_Cold_chain_car-1 和热点。扫码进入微信小程序，进入首页，首页显示如图12 所示。点击设备列表，进入设备列表页面，如图13 所示，可知当前共有3 个设备，分别为stm32_Cold_chain_car-1、stm32_Cold_chain_car-2、stm32_Cold_chain_car-3。其中，设备1 的状态为在线，设备2和设备3均为离线状态，实时监控模块正常。

图12 微信小程序首页

图13 微信小程序设备列表界面

点击设备stm32_Cold_chain_car-1，进入设备详情界面，如图14所示。可知当前室内温度为30.8℃，湿度为64.9℃，经度为118.112512，纬度为26.106838，且经纬度在地图上显示位置，即为红色标注点。通过地图缩放可得，目前位置为福建省三明市尤溪县，位置显示正确无误，设备详情模块正常。

点击图14中“查询设备历史数据”，进入历史数据模块，如图15所示。根据微信小程序获取的当前时间往前10个最新数据，可知当前时间为2022年04月28日14点19分，时间显示准确无误，历史数据模块正常。