周爍++何燦++劉芳

摘要： 冷庫(kù)云控系統(tǒng)由冷庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)傳感器信號(hào)采集層、采集控制信號(hào)的傳輸層和云平臺(tái)服務(wù)器層三層組成。冷庫(kù)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集溫濕度，電機(jī)工作轉(zhuǎn)態(tài)等信息并通過(guò)協(xié)調(diào)器以RS485總線的方式傳輸，遠(yuǎn)距離傳輸以3G無(wú)線通訊、或者通過(guò)GPRS通訊設(shè)備傳輸。冷庫(kù)云控制系統(tǒng)采用Web服務(wù)器和AcitveMQ消息隊(duì)列架構(gòu)，由web服務(wù)器完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，由ActiveMQ消息隊(duì)列完成對(duì)設(shè)備的信息交互。該系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)監(jiān)控多個(gè)冷庫(kù)設(shè)備溫度，可進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置控制冷庫(kù)參數(shù)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)；當(dāng)超過(guò)設(shè)定溫度或故障時(shí)，系統(tǒng)提示報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了冷庫(kù)云的智能控制。

關(guān)鍵詞：冷庫(kù)云；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；溫濕度控制；web服務(wù)器

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(lái)我國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工、貿(mào)易、物流及冷藏的需求都拉動(dòng)了冷庫(kù)行業(yè)在技術(shù)上的提升，這都將使得智能化成為冷庫(kù)行業(yè)高效發(fā)展的最佳途徑。對(duì)于冷庫(kù)的監(jiān)控、管理以及及時(shí)維修在冷庫(kù)系統(tǒng)中成為了重要問(wèn)題[1]。傳統(tǒng)冷庫(kù)管理都是人工操作，工作強(qiáng)度大，巡查不到位存在故障隱患，倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境得不到保障，數(shù)據(jù)得不到有效的管理。冷庫(kù)云控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)冷庫(kù)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控和分級(jí)分權(quán)限的管理及對(duì)分散多點(diǎn)的冷庫(kù)設(shè)備溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程的PC端和移動(dòng)終端監(jiān)測(cè)冷庫(kù)溫度。當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)自動(dòng)故障報(bào)警或短信通知報(bào)警；內(nèi)置傳感器參數(shù)資料庫(kù)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整冷庫(kù)溫度；通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)遠(yuǎn)程控制開關(guān)、除霜、除濕等實(shí)現(xiàn)冷庫(kù)系統(tǒng)的智能控制[2]。

1 冷庫(kù)云控制總體設(shè)計(jì)方案

1.1 冷庫(kù)云控制系統(tǒng)組成

冷庫(kù)云控制系統(tǒng)包括三層結(jié)構(gòu)：冷庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)傳感器信號(hào)采集層、云平臺(tái)服務(wù)器層、采集控制信號(hào)的傳輸層。冷庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集的信息有冷庫(kù)溫度信息、冷庫(kù)濕度信息、冷庫(kù)化霜溫度、三相電機(jī)ABC三相的電流信息；為保持冷庫(kù)合適的溫濕度，被控的設(shè)備對(duì)象包括壓縮機(jī)的啟停、加濕除濕狀態(tài)、風(fēng)機(jī)的啟停轉(zhuǎn)態(tài)、化霜設(shè)備的啟停轉(zhuǎn)態(tài)[3]?，F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)RS485總線與冷庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器采集數(shù)據(jù)模塊和被控模塊通信，遠(yuǎn)距離傳輸以3G無(wú)線通訊、GPRS通訊設(shè)備傳輸。冷庫(kù)云控制平臺(tái)的終端平臺(tái)使用采用阿里云的服務(wù)器，有效的對(duì)采集的冷庫(kù)溫濕度、電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)在線備份和存檔，數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)分析等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)有效工作[4]。

1.2 冷庫(kù)云控制系統(tǒng)功能介紹

冷庫(kù)云控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能如下：

1） 冷庫(kù)溫濕度及設(shè)備狀態(tài)的采集：實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)收集不同地點(diǎn)不同冷庫(kù)設(shè)備的溫濕度、各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)值，通過(guò)組網(wǎng)通信無(wú)線傳輸并顯示在設(shè)備終端上。endprint

2） 系統(tǒng)權(quán)限和設(shè)備管理：設(shè)置管理員和用戶權(quán)限，系統(tǒng)功能權(quán)限控制，用戶分組權(quán)限控制，系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，可以隨時(shí)增加和刪除監(jiān)控點(diǎn)。

3） 冷庫(kù)設(shè)備各工作狀態(tài)的控制：根據(jù)實(shí)際的需求，用戶可以實(shí)時(shí)修改監(jiān)控點(diǎn)參數(shù)值，設(shè)置合適的溫度值和除霜情況，當(dāng)超過(guò)閾值時(shí)，啟動(dòng)降溫、除濕、和通風(fēng)功能；而低于閾值時(shí)，啟動(dòng)加濕等功能；定期開啟冷庫(kù)冷藏設(shè)備的除霜工作。

4） 報(bào)警功能：當(dāng)溫濕度不符合設(shè)定值，或者長(zhǎng)時(shí)間沒有除霜，報(bào)警指示燈亮，并短信通知報(bào)警。

5） 數(shù)據(jù)查詢功能：通過(guò)移動(dòng)終端設(shè)備可以查詢不同地點(diǎn)不同設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控點(diǎn)各項(xiàng)參數(shù)值，各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，也可以實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)值的查詢。同時(shí)也能查詢歷史報(bào)警記錄（包含已解除的報(bào)警和未解除的報(bào)警）。

6） 高級(jí)功能：監(jiān)控點(diǎn)掉線之后會(huì)發(fā)送短信預(yù)警信息，該系統(tǒng)也可保證用戶賬戶安全可以隨時(shí)修改密碼。

2 冷庫(kù)云控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 冷庫(kù)云控平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)

1） 冷庫(kù)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)ZigBee組網(wǎng)：一個(gè)冷庫(kù)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)由多個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)和一個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器組成，節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器的無(wú)線通信部分采用工業(yè)級(jí)環(huán)境通信設(shè)備SZ06模塊進(jìn)行無(wú)線通信，最遠(yuǎn)傳輸距離2千米，采用2.4G DSSS擴(kuò)頻技術(shù)抗干擾能力強(qiáng)[5]。

2） RS485工業(yè)總線通信：協(xié)調(diào)器的SZ06模塊具有RS485通信接口，在冷庫(kù)監(jiān)控中通過(guò)GRM模塊軟件編程來(lái)設(shè)置RS485通信的協(xié)議，并配置冷庫(kù)正常工作狀態(tài)時(shí)的各個(gè)參數(shù)。

3） 移動(dòng)通信技術(shù)：遠(yuǎn)距離傳輸以無(wú)線WIFI通訊或者通過(guò)GPRS通訊設(shè)備傳輸，同時(shí)云控平臺(tái)的數(shù)據(jù)可以通過(guò)3G、4G互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，安全實(shí)時(shí)的傳輸?shù)皆品?wù)器平臺(tái)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行保留備份，該方式穩(wěn)定器強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)[6]。

2.2 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的過(guò)程中，為保持整體的正確性和穩(wěn)定性，控制器向云服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)要遵循一定的發(fā)包順序，云服務(wù)器向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)也必須遵循相應(yīng)的協(xié)議。

2.3 數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口設(shè)計(jì)

冷庫(kù)云控制系統(tǒng)采用web服務(wù)器和AcitveMQ消息隊(duì)列架構(gòu)，由web服務(wù)器完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作[7]，由ActiveMQ消息隊(duì)列完成對(duì)設(shè)備的信息交互。本系統(tǒng)使用HTTP協(xié)議對(duì)程序進(jìn)行調(diào)用。

3 冷庫(kù)云平臺(tái)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

3.1 開發(fā)環(huán)境

冷庫(kù)云平臺(tái)的開發(fā)主要是在一款功能強(qiáng)大的javaEE集成開發(fā)環(huán)境MyEclipse中設(shè)計(jì)出來(lái)的。MyEclipse可支持代碼編寫、配置、測(cè)試以及除錯(cuò)，這樣可以提高工作效率和開發(fā)的實(shí)用性。云平臺(tái)采用Spring+mybaties+Netty+ActiveMQ等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了云平臺(tái)的負(fù)載均衡保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行和信息的及時(shí)處理[8]。當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)自動(dòng)故障報(bào)警或短信通知報(bào)警；內(nèi)置傳感器參數(shù)資料庫(kù)，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整冷庫(kù)溫度；通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)遠(yuǎn)程控制開關(guān)、除霜、除濕等實(shí)現(xiàn)冷庫(kù)系統(tǒng)的智能控制[9][10]。

3.2 實(shí)現(xiàn)流程

冷庫(kù)云控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)冷庫(kù)生產(chǎn)環(huán)境的各項(xiàng)指標(biāo)的變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)控制監(jiān)控器的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，冷庫(kù)或監(jiān)控器異常報(bào)警，歷史數(shù)據(jù)保存與查詢等功能。其中對(duì)冷庫(kù)環(huán)境溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)控是該系統(tǒng)重要組成部分，如圖1為冷庫(kù)監(jiān)控點(diǎn)集中監(jiān)控流程圖。

4 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

冷庫(kù)云控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)異地冷庫(kù)設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控，如設(shè)置有效控制值、查看設(shè)備狀態(tài)、查看歷史溫度曲線等等。用戶在監(jiān)控點(diǎn)集中監(jiān)控界面，可以看見其擁有的所有監(jiān)控點(diǎn)。點(diǎn)擊其中一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，云服務(wù)器給控制器發(fā)送讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)指令，監(jiān)控點(diǎn)會(huì)返回最近的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)到云服務(wù)器，云服務(wù)器解析相關(guān)指令后進(jìn)行顯示。冷庫(kù)設(shè)備各狀態(tài)的信息如圖2所示。同時(shí)系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)查詢?cè)摫O(jiān)控點(diǎn)近期數(shù)據(jù)變化的情況，會(huì)以曲線形式顯示，如溫度歷史曲線圖3所示。

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