技术摘要：
本发明公开基于GPRS技术OpenCPU开发平台的冷链设备温控系统及方法，包括温控器终端和云平台服务器，温控器终端通过GPRS网络与云平台服务器连接，温控器终端包括电源模块、GPRS模块、与GPRS模块相连的MCU处理模块、调试接口模块、烧录接口模块和SIM卡驱动模块及与MCU处  全部
背景技术：
随着生活水平的提高和经济的发展，我国居民的消费结构和消费需求发生了很大 的改变，对瓜果、蔬菜、奶制品、鲜肉制品等鲜活食品的需求正逐步上升中，在过去的十年 中，中国的食品消费市场增长势头稳健，为冷链设备（冰柜、冰箱、保温箱和冷藏包等）行业 带来了广阔的发展空间。冷链过程依靠冷链设备进行，冷链设备必须额外设置冷冻、冷藏或 保温的监控系统，而且在固定存放和运输过程中要注意必须是连续的冷藏，因为微生物活 动和呼吸作用都随着温度的升高而加强。特别注意的是，如果运输中各环节不能保证连续 冷藏的条件，那么货物就有可能在这个环节中开始腐烂变质。而受人为因素、冷链设备断电 或损坏，移动装置的电气设备故障等原因，“冷链断链”现象在冷链运输中频繁出现，严重影 响了冷链运输中的货物保鲜度和品质。 为了提高当前冷链设备储存的货物保鲜度和品质，必须对冷链全过程加入第三方 冷链设备监控，而当前专门针对冷链固定存放和运输的第三方冷链设备监控系统相对较 少，部分监控系统对冷链设备的温湿度监控仅是单点采集温湿度信息和本地保存温湿度信 息，功能不全，不能准确全面反映设备内整体环境。另外，当前市面上的监控系统大部分都 是由MCU（微控制器）作为主控制器，外设模块分别与MCU连接，监控系统应用程序运行于MCU 的RTOS或Linux之上，通过MCU来控制各个外设模块，上述监控系统需要外挂一个MCU，开发 难度大，硬件成本较高。总的来说，目前的冷链设备监控系统功能简单，硬件设计复杂，系统 不稳定，安全性差，集成化程度低，智能化程度低。 例如，中国专利文献  CN206420504U  公开了“一种冷链无线温湿度实时监控系 统”，包括电源模块、无线测温模块和监控与显示模块，所述无线测温模块包括温、湿度传感 器、一级中央处理器、一级数据存储器、一级无线数传模块；所述监控与显示模块包括：二级 无线数传模块、二级数据存储器、二级中央处理器、定位模块、报警器、显示模块、GPRS手机 和云平台。该专利文献中的中央处理器、数据存储器和无线数传模块均有2个，整体系统硬 件设计复杂，开发难度大，硬件成本较高，集成化程度低，且通过无线数传模块传递信息，易 被窃取信息，缺乏安全性。
技术实现要素：
本发明主要解决原有的冷链监控设备安全性差、设计开发复杂、集成化程度低的 技术问题；提供基于GPRS技术OpenCPU开发平台的冷链设备温控系统及方法，温控器终端中 的GPRS模块包括内置物联网芯片的GPRS模组，物联网芯片包含集成有APPS处理器，基于 GPRS技术的OpenCPU开发平台搭载在APPS处理器中，开发封装了供客户开发使用的API接口 函数，APPS处理器集成有可编程框架，可编程框架用于客户驱动程序和应用程序的二次开 4 CN 111586086 A 说　明　书 2/11 页 发，客户只需通过简单的二次开发便可实现温控器终端的主控功能，降低了开发难度，缩短 了开发周期，将主控功能与GPRS网络集成一体化，提高了温控器终端的集成度，提高了与云 平台服务器的信息交互安全性。 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的： 本发明基于GPRS技术OpenCPU开发平台的冷链设备温控系统，包括温控器终端和云平 台服务器，所述温控器终端通过GPRS网络与所述云平台服务器连接，所述温控器终端包括 电源模块、GPRS模块、MCU处理模块、温度检测模块、温度控制模块、调试接口模块和烧录接 口模块，所述GPRS模块包括内置物联网芯片的GPRS模组，所述物联网芯片包含集成有可编 程框架的APPS处理器，所述MCU处理模块、调试接口模块、烧录接口模块和SIM卡驱动模块均 与GPRS模块相连，所述温度检测模块、温度控制模块和WIFI模块均与MCU处理模块相连，所 述电源模块为温控器中的所有模块供电。 APPS处理器通过GPRS网络连接云平台服务器，并开发完成业务协议数据组包，实 现温控器终端与云平台服务器实时双向数据通信，APPS处理器周期性通过串口向MCU处理 模块读取温度数据信息，同时获取GPRS模组本地的UTC时间，将温度数据和UTC时间缓存在 APPS处理器的Flash中，待上报间隔时间到时，上报历史温度和传感器信息数据包到云平台 服务器，另外，云平台服务器可以下发设置压缩机启停命令至温控器终端，APPS处理器将命 令发送至MCU处理模块，MCU处理模块通过控制温度控制模块动作，从而控制冷链设备压缩 机启动或停止，烧录接口模块用于客户驱动程序和应用程序二次开发的程序烧录，调试接 口模块用于输出系统运行的log（日志）信息，SIM卡驱动模块用于连接APPS处理器与SIM卡 通信，WIFI模块能够采集周边热点WIFI的MAC信息。 GPRS模块包括内置物联网芯片的GPRS模组，物联网芯片包含集成有APPS处理器， 基于GPRS技术的OpenCPU开发平台搭载在APPS处理器中，开发封装了供客户开发使用的API 接口函数，APPS处理器集成有可编程框架，可编程框架用于客户驱动程序和应用程序的二 次开发，客户只需简单的对温控器的驱动程序和应用程序进行二次开发即可实现相应的功 能，降低了硬件成本，降低了系统功耗，降低了开发难度，缩短了开发周期，提高了系统的集 成化程度，APPS处理器通过GPRS网络连接云平台服务器，并开发完成业务协议数据组包，实 现温控器终端与云平台服务器实时双向数据通信，相比原有的温控器终端采用MCU与通信 模组之间通过串口通信方式进行数据交互，本发明温控系统的信息数据交互具有更高的安 全性，相比原有的温控器终端所有的数据处理、控制功能都集中在MCU中，本发明提高了温 控系统的运行稳定性。 作为优选，所述的温控器终端还包括与GPRS模块相连的加速度传感模块、状态指 示模块和复位模块。 加速度传感模块用于检测冷链设备是否发生连续震动事件，状态指示模块用于指 示温控器终端是否正常工作，复位模块用于恢复温控器终端的默认参数设置以及温控器终 端的复位。 作为优选，所述的温控器终端还包括与MCU处理模块相连的报警模块、LED显示模 块和温度设定模块。 温度设定模块用于设定冷链设备内部环境温度的上下限阀值，LED显示模块用于 显示冷链设备内部环境当前的温度值，报警模块用于在冷链设备内部环境温度超过设定的 5 CN 111586086 A 说　明　书 3/11 页 上下限阀值时发出报警信息，当MCU处理模块采集的环境温度超过设定温度的上下限阀值 时，MCU处理模块直接驱动报警模块报警，无需通过GPRS模组内的APPS处理器进行处理判 断，缩短了发现温度异常的时间，降低了损失。 作为优选，所述的温控器终端还包括备用电源、充电管理模块和电源切换模块，所 述备用电源采用锂电池，所述的电源模块通过充电管理模块为备用电源充电并测量备用电 源的电量，所述电源模块和备用电源连接电源切换模块，所述电源切换模块用于控制电源 模块和备用电源对温控器终端中所有模块的供电。 220V市电通过电源模块转换成温控器各个模块所需电源，采用220V市电和锂电池 双路电源供电设计，当市电断电后，可由锂电池直接供电，确保温控器电源供给稳定，保障 温控器能够较长时间的稳定运行，持续监控冷链设备内部环境温度，充电管理模块定时检 测备用电源的剩余电量，当剩余电量小于设定值时，MCU处理模块直接驱动报警模块报警， 然后向云平台服务器上报位置信息数据包、报警与状态数据包和历史温度与传感器信息数 据包。温控器在锂电池供电模式下，一直持续运行直至电池电量耗尽关机。当市电通电后， 温控器控制电源模块给备用电源充电。 本发明基于GPRS技术OpenCPU开发平台的冷链设备温控系统，包括 APPS处理器通过GPRS网络连接云平台服务器，并开发完成业务协议数据组包，实现温 控器终端与云平台服务器实时双向数据通信； APPS处理器与云平台服务器通过GPRS网络首次连接后，向云平台服务器上报登录信息 数据包、位置信息数据包、报警与状态数据包和历史温度与传感器信息数据包，上报成功后 云平台服务器返回应答信息确认； APPS处理器周期性向MCU处理模块读取数据信息，如果从接收到的应答数据中检测到 温度检测模块异常，则立即上报历史温度与传感器信息数据包到云平台服务器；如果从接 收到的应答数据中未检测到温度检测模块异常，则APPS处理器周期性间隔缓存当前温度数 据和UTC时间； 检测GPRS网络是否正常，若GPRS网络正常则上报缓存的温度数据和UTC时间至云平台 服务器，反之，若GPRS网络不正常则APPS处理器持续周期性缓存温度数据和UTC时间，每间 隔固定时间保存历史温度数据和UTC时间到APPS处理器内部的Flash，等待GPRS网络正常后 将历史温度数据和UTC时间上报至云平台服务器； 云平台服务器下发设置压缩机启停命令至温控器终端，APPS处理器将命令发送至MCU 处理模块，MCU处理模块通过控制温度控制模块动作，从而控制冷链设备压缩机启动或停 止。 本发明中基于GPRS技术的OpenCPU开发平台搭载在APPS处理器中，开发封装了供 客户开发使用的API接口函数，APPS处理器集成有可编程框架，可编程框架开发温控器驱动 程序和应用程序，完成业务协议数据组包，并与云平台服务器进行通信，降低了开发难度， 缩短了开发周期，具有更高的数据信息交互安全性，提高了系统的运行稳定性；可以周期性 将采集到的温度数据缓存到本地，如果出现断网情况无法将历史温度数据上报到云平台服 务器，也会将历史温度数据定时保存到内部Flash，防掉电丢失；周期性检查GPRS网络是否 正常，确保连接畅通有效。 作为优选，所述的方法还包括APPS处理器检测到市电断电后，温控器终端从市电 6 CN 111586086 A 说　明　书 4/11 页 供电模式转换成电池供电模式，向云平台服务器上传报警与状态数据包、位置信息数据包 和历史温度与传感器信息数据包，上报成功后，云平台服务器返回应答信息确认，温控器终 端断开GPRS网络连接，进入休眠模式； 在休眠模式期间，温控器终端周期性间隔时间连接GPRS网络，向云平台服务器上传报 警与状态数据包、位置信息数据包和历史温度与传感器信息数据包； 在休眠模式期间，若检测到冷链设备持续震动，则缓存震动标记以及震动发生时的震 动发生的UTC时间，在温控器终端周期性间隔时间连接GPRS网络时，向云平台服务器上传报 警与状态数据包，其中上报的数据包中携带有之前缓存的震动标记和震动发生时的UTC时 间信息。 220V市电与电池双路电源供电设计，当市电断电后，电池可直接供电，确保系统电 源供给稳定，持续采集和保存冷链设备内部的环境温度数据，电池供电时系统进入休眠模 式，定期唤醒上传数据，减少了电池能源的消耗，延长了监控的时间。 作为优选，所述的方法还包括APPS处理器周期性定期查询FOTA任务，检测是否厂 家FOTA服务器有升级事件，若有FOTA事件，则执行FOTA升级流程，否则，退出FOTA检测。 APPS处理器搭载的可编程框架还提供FOTA升级功能，FOTA升级功能可用于远程升 级温控器终端驱动程序和应用程序。 作为优选，所述的位置信息数据包括基站信息、邻近基站信息和周边热点WIFI的 MAC信息。 上报的位置信息数据包包含有主基站信息，邻近基站信息，周边热点WIFI的MAC信 息等信息,多种定位信息使冷链设备的定位精度更高更准确。 本发明的有益效果是：本发明中基于GPRS技术的OpenCPU开发平台搭载在APPS处 理器中，开发封装了供客户开发使用的API接口函数，APPS处理器集成有可编程框架，可编 程框架开发温控器驱动程序和应用程序，完成业务协议数据组包，并与云平台服务器进行 通信，降低了开发难度，缩短了开发周期，具有更高的数据信息交互安全性，提高了系统的 运行稳定性；可以周期性将采集到的温度数据缓存到本地，如果出现断网情况无法将历史 温度数据上报到云平台服务器，也会将历史温度数据定时保存到内部Flash，防掉电丢失； 220V市电与电池双路电源供电设计，当市电断电后，电池可直接供电，确保系统电源供给稳 定，持续采集和保存冷链设备内部的环境温度数据，电池供电时系统进入休眠模式，定期唤 醒上传数据，减少了电池能源的消耗，延长了监控的时间；上报的位置信息数据包包含多种 定位信息使冷链设备的定位精度更高更准确。 附图说明 图1为本发明的一种结构框图。 图2为本发明中GPRS模块、烧录接口模块、调试接口模块和状态指示模块的一种电 路原理图。 图3为本发明中电源模块的一种电路原理图。 图4为本发明中充电管理模块的一种电路原理图。 图5为本发明中电源切换模块的一种电路原理图。 图6为本发明中复位模块的一种电路原理图。 7 CN 111586086 A 说　明　书 5/11 页 图7为本发明中SIM卡驱动模块的一种电路原理图。 图8为本发明中加速度传感模块的一种电路原理图。 图9为本发明中WIFI模块的一种电路原理图。 图10为本发明中温度控制模块的一种电路原理图。 图11为本发明中MCU处理模块的一种电路原理图。 图12为本发明中LED显示模块的一种电路原理图。 图13为本发明中温度设定模块的一种电路原理图。 图14为本发明中报警模块的一种电路原理图。 图中1、温控器终端，2、云平台服务器，3、电源模块，4、GPRS模块，5、MCU处理模块， 6、温度检测模块，7、温度控制模块，8、调试接口模块，9、烧录接口模块，10、WIFI模块，11、 SIM卡驱动模块，12、加速度传感模块，13、状态指示模块，14、复位模块，15、报警模块，16、 LED显示模块，17、温度设定模块，18、备用电源，19充电管理模块，20、电源切换模块  。