冷库云控系统的设计与实现

周烁++何灿++刘芳

摘要： 冷库云控系统由冷库仓储传感器信号采集层、采集控制信号的传输层和云平台服务器层三层组成。冷库设备现场采用无线传感器网络采集温湿度，电机工作转态等信息并通过协调器以RS485总线的方式传输，远距离传输以3G无线通讯、或者通过GPRS通讯设备传输。冷库云控制系统采用Web服务器和AcitveMQ消息队列架构，由web服务器完成对数据库的操作，由ActiveMQ消息队列完成对设备的信息交互。该系统用于实时监控多个冷库设备温度，可进行参数的设置控制冷库参数，数据实时更新，并保存到数据库；当超过设定温度或故障时，系统提示报警，实现了冷库云的智能控制。

关键词：冷库云；无线传感器网络；温湿度控制；web服务器

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）30-0270-03

The Design and Implementation of Cold Storage，s Cloud Platform

ZHOU Shuo， HE Can， LIU Fang

（Engineering College， Wuhan Technology and Business University， Wuhan 430063， China）

Abstract： The cold storage cloud control system consists of three layers： the cold storage sensor signal acquisitior layer， the acquisition contorl signal transmission layer and the cloud plantform server layer.The cold storage equipment collected temperature ， humidity and motor work state information by wireless sensor network， the coordinator transmission with busthrough the RS485， long-distance transmission through 3G wireless communication， or through GPRS communication transmission equipment. Cold storage cloud control system uses Web server and AcitveMQ message queue architecture， the web server to complete the operation of the database， the ActiveMQ message queue to complete the equipment information exchange. The system is used for real-time monitoring of a plurality of temperature control of cold storage refrigeration equipment， set parameters can be parameters， real-time data updating， and saved to the database； when the temperature exceeds the set or fault alarm system， to realizes intelligent control of cold cloud.

Key words： cold storage cloud； wireless sensor network； temperature and humidity control； Web server

近年來我国的农产品的生产、加工、贸易、物流及冷藏的需求都拉动了冷库行业在技术上的提升，这都将使得智能化成为冷库行业高效发展的最佳途径。对于冷库的监控、管理以及及时维修在冷库系统中成为了重要问题[1]。传统冷库管理都是人工操作，工作强度大，巡查不到位存在故障隐患，仓储环境得不到保障，数据得不到有效的管理。冷库云控制系统实现对冷库远程集中监控和分级分权限的管理及对分散多点的冷库设备温湿度实时监控，实现在远程的PC端和移动终端监测冷库温度。当出现问题时自动故障报警或短信通知报警；内置传感器参数资料库，根据实际情况调整冷库温度；通过物联网通信技术远程控制开关、除霜、除湿等实现冷库系统的智能控制[2]。

1 冷库云控制总体设计方案

1.1 冷库云控制系统组成

冷库云控制系统包括三层结构：冷库仓储传感器信号采集层、云平台服务器层、采集控制信号的传输层。冷库现场传感器采集的信息有冷库温度信息、冷库湿度信息、冷库化霜温度、三相电机ABC三相的电流信息；为保持冷库合适的温湿度，被控的设备对象包括压缩机的启停、加湿除湿状态、风机的启停转态、化霜设备的启停转态[3]。现场通过RS485总线与冷库现场的传感器采集数据模块和被控模块通信，远距离传输以3G无线通讯、GPRS通讯设备传输。冷库云控制平台的终端平台使用采用阿里云的服务器，有效的对采集的冷库温湿度、电机的运行状态进行数据在线备份和存档，数据加工、数据分析等服务，实现系统有效工作[4]。

1.2 冷库云控制系统功能介绍

冷库云控制系统实现的功能如下：

1） 冷库温湿度及设备状态的采集：实现实时收集不同地点不同冷库设备的温湿度、各设备运行状态等各项指标的数据值，通过组网通信无线传输并显示在设备终端上。endprint

2） 系统权限和设备管理：设置管理员和用户权限，系统功能权限控制，用户分组权限控制，系统采用模块化设计，可以随时增加和删除监控点。

3） 冷库设备各工作状态的控制：根据实际的需求，用户可以实时修改监控点参数值，设置合适的温度值和除霜情况，当超过阈值时，启动降温、除湿、和通风功能；而低于阈值时，启动加湿等功能；定期开启冷库冷藏设备的除霜工作。

4） 报警功能：当温湿度不符合设定值，或者长时间没有除霜，报警指示灯亮，并短信通知报警。

5） 数据查询功能：通过移动终端设备可以查询不同地点不同设备的实时监控点各项参数值，各设备的运行状态，也可以实现历史数据值的查询。同时也能查询历史报警记录（包含已解除的报警和未解除的报警）。

6） 高级功能：监控点掉线之后会发送短信预警信息，该系统也可保证用户账户安全可以随时修改密码。

2 冷库云控制系统设计

2.1 冷库云控平台网络通信设计

1） 冷库设备现场ZigBee组网：一个冷库设备现场由多个ZigBee节点和一个ZigBee协调器组成，节点和协调器的无线通信部分采用工业级环境通信设备SZ06模块进行无线通信，最远传输距离2千米，采用2.4G DSSS扩频技术抗干扰能力强[5]。

2） RS485工业总线通信：协调器的SZ06模块具有RS485通信接口，在冷库监控中通过GRM模块软件编程来设置RS485通信的协议，并配置冷库正常工作状态时的各个参数。

3） 移动通信技术：远距离传输以无线WIFI通讯或者通过GPRS通讯设备传输，同时云控平台的数据可以通过3G、4G互联网络，安全实时的传输到云服务器平台，对采集的数据进行保留备份，该方式稳定器强，抗干扰能力强[6]。

2.2 网络通信协议设计

在系统进行网络通信的过程中，为保持整体的正确性和稳定性，控制器向云服务器发送数据要遵循一定的发包顺序，云服务器向控制器发送数据时也必须遵循相应的协议。

2.3 数据访问接口设计

冷库云控制系统采用web服务器和AcitveMQ消息队列架构，由web服务器完成对数据库的操作[7]，由ActiveMQ消息队列完成对设备的信息交互。本系统使用HTTP协议对程序进行调用。

3 冷库云平台设计及实现

3.1 开发环境

冷库云平台的开发主要是在一款功能强大的javaEE集成开发环境MyEclipse中設计出来的。MyEclipse可支持代码编写、配置、测试以及除错，这样可以提高工作效率和开发的实用性。云平台采用Spring+mybaties+Netty+ActiveMQ等技术实现了云平台的负载均衡保证系统的正常运行和信息的及时处理[8]。当出现问题时自动故障报警或短信通知报警；内置传感器参数资料库，根据实际情况调整冷库温度；通过物联网通信技术远程控制开关、除霜、除湿等实现冷库系统的智能控制[9][10]。

3.2 实现流程

冷库云控制系统主要实现对冷库生产环境的各项指标的变化的实时监测，实时控制监控器的各项监测指标，冷库或监控器异常报警，历史数据保存与查询等功能。其中对冷库环境温湿度实时监控是该系统重要组成部分，如图1为冷库监控点集中监控流程图。

4 系统测试结果

冷库云控制系统可实现异地冷库设备远程监控，如设置有效控制值、查看设备状态、查看历史温度曲线等等。用户在监控点集中监控界面，可以看见其拥有的所有监控点。点击其中一个监控点，云服务器给控制器发送读取实时数据指令，监控点会返回最近的监测数据到云服务器，云服务器解析相关指令后进行显示。冷库设备各状态的信息如图2所示。同时系统对于数据库查询该监控点近期数据变化的情况，会以曲线形式显示，如温度历史曲线图3所示。

参考文献：

[1] 李超，张立新，赵猛. 农产品冷链物流的冷库节能降耗问题研究[J]. 农业开发与装备，2017，（05）：50.

[2] 陈高锋，熊刚. 基于ZigBee和GSM的小型冷库温湿度监测系统设计[J]. 自动化技术与应用，2017，（05）：48-52.

[3] 余明艳，支和才.物联网农业园区预警监控系统的应用[J]. 科技创新与应用，2016，3（04）：19.

[4] 王靖. 小型冷库温湿度控制系统的设计[J]. 黑龙江科技信息，2016，（15）：116.

[5] 彭芳，王佳庆，施长浩. 基于ZigBee的冷库监控系统设计与实现[J]. 中国农机化学报，2013，（05）：248-250+247.

[6] 秦旭，谢亚莲，陈焕. 基于GPS/GPRS的冷链物流信息监控系统设计[J]. 电子科技，2015，（10）：103-107.

[7] 马恺. 基于Web的冷库租赁系统的设计与实现[D].大连理工大学，2012.

[8] 薛峰，梁锋，徐书勋，等. 基于Spring MVC框架的Web研究与应用[J].合肥工业大学学报：自然科学版，2012，7（3）：337.

[9] 周程. 基于RFID和WSN的冷库环境场监控技术研究[D].南京航空航天大学，2016.

[10] 王盼晓. 关于冷库温度监管系统的设计与实现[J]. 科技与创新，2016（2）：101.endprint