用于冷链运输中获取水果温度的仿生监控装置及监控系统

摘要

本发明提供了一种用于冷链运输中获取水果温度的仿生监控装置及监控系统，仿生装置包括壳体和填充物，壳体用于模拟水果的果皮，壳体的形状与水果的形状相同，填充物填充于壳体围成的容置腔中，填充物用于模拟水果的果肉，填充物的导热特性与水果果肉的导热特性相同；装置还包括温度采集单元，温度采集单元包括设置在壳体外表面的第一温度采集单元，以及设置于容置腔中的第二温度采集单元，以同时获取装置内部和壳体表面的温度。本申请中的监控装置能够模拟并监测水果在运输过程中内部和表面的温度变化情况，获得水果本体准确的温度情况，使水果始终处于最佳的保藏温度，提高果品品质，减少坏果损耗，效果显著，成本低廉，建议大规模推广使用。

说明书

技术领域

本发明涉及测控技术领域，具体涉及一种用于冷链运输中获取水果温度的监控装置及监控系统。

背景技术

冷链物流是以冷冻工艺学为基础，以人工制冷技术为手段，以生产流通为衔接，为保证产品质量安全，减少因腐败变质引起的损耗，将易腐生鲜农产品在生产、贮藏、运输、销售以至消费前的各环节始终处于低温环境下的一项系统工程。对于水果来说，冷链可以迅速去除田间热，降低呼吸强度，减少微生物的侵袭，防止产品腐烂，最大限度地保持产品的新鲜品质，因此冷链已成为保持果品品质、延长货架期、减少损耗的重要措施。

温度是冷链的核心，合理控制温度是冷链发挥效率的关键。随着传感器技术的发展，对于冷链温度的控制，已逐步从以操作者经验为主到以温度监测为基础的转变。无线传感器网络技术和无线射频识别技术进行监测已成为温度监测的主流。

申请号为201410552844.7，名称为一种冷链运输温度监测与预警的方法及系统的中国专利，公开了一种冷链运输温度监测与预警的方法及系统，通过ZigBee构建无线传感网络实时采集车厢内温度数据，实现对冷链运输过程的温度监测与预警，预警模型是基于BP神经网络实时对采集的温度历史数据进行学习得到的。系统利用预警模型实时分析监测的温度数据，如果预测结果超过设置的报警阀值，系统自动进行短信预警，从而达到冷链温度报警和预警的目的。

申请号为201210034966.8，名称为用于冷链物流的一次性防篡改RFID温湿度记录及传输装置的中国专利，公开了一种用于冷链物流的一次性防篡改RFID温湿度记录及传输装置，包括CPU、传感单元、储存单元、开启单元、断路触发单元、RFID通讯单元和电源，所述的CPU分别与传感单元、储存单元、开启单元、断路触发单元、RFID通讯单元、电源连接；所述的开启单元打开时，CPU控制传感单元开始采集温湿度信息并通过储存单元进行储存，CPU实时检测并判断是否收到断路触发单元发送的断路信号，若收到的话，CPU控制传感单元停止采集，同时控制RFID通讯单元开启将之前采集的温湿度数据发送给上位机；若没有收到断路信号的话，继续检测。该发明具有温湿度数据采集自动，客观，准确和防篡改、提高数据采集安全性等优点。

由于冷链过程的最终目的是让产品达到低温状态，而从环境低温状态达到产品低温状态需要一定的过程。但上述现有技术中对产品温度的监测，均是通过冷链环境的监测，而非对产品本身低温状态的监测，若利用环境低温状态控制冷链温度，易产生降温不精确的情况，影响产品在运输过程中的低温储藏效果，降低产品质量，增加产品损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种冷链运输中获取水果温度的仿生监控装置及用于冷链运输的温度监控系统，以解决现有技术中无法准确监控水果本身低温状态，影响水果低温储藏效果的问题。

为解决上述技术问题，一方面，本发明采用如下技术方案：

一种用于冷链运输中获取水果温度的仿生监控装置，所述装置包括壳体，所述壳体用于模拟水果的果皮，所述壳体的形状与水果的形状相同，所述装置还包括填充物，所述填充物填充于所述壳体围成的容置腔中，所述填充物用于模拟水果的果肉，所述填充物的导热特性与水果果肉的导热特性相同；

所述装置还包括温度采集单元，所述温度采集单元包括设置在所述壳体外表面的第一温度采集单元，以及设置于所述容置腔中的第二温度采集单元，以同时获取所述装置内部和所述壳体表面的温度，从而同时监控冷链运输中水果内部和外部的温度。

优选地，所述水果包括苹果，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体扣合在一起形成完整的苹果形状；

所述第一壳体具有第一容置腔，所述第二壳体具有第二容置腔，所述第一容置腔和所述第二容置腔中充满所述填充物。

优选地，所述第一壳体包括用于模拟苹果外表面的第一弧形结构，以及与所述第一弧形结构的边缘相连的第一平面结构，所述第一弧形结构和所述第一平面结构围成所述第一容置腔；

所述第一弧形结构的部分外表面向所述第一壳体的内部凹陷形成第一容置槽，所述第一温度采集单元固定设置在所述第一容置槽中，以获取所述第一壳体外表面的温度。

优选地，所述第二壳体包括用于模拟苹果外表面的第二弧形结构，以及与所述第二弧形结构的边缘相连的第二平面结构，所述第二弧形结构和所述第二平面结构围成所述第二容置腔；

所述第二平面结构的部分外表面向所述第二壳体的内部凹陷形成第二容置槽，所述第一平面结构的部分外表面向所述第一壳体的内部凹陷形成第三容置槽，所述第二容置槽与所述第三容置槽相对设置，所述第一壳体与所述第二壳体扣合时，所述第二容置槽与所述第三容置槽共同形成容置区域，所述第二温度采集单元设置于所述容置区域中。

优选地，所述第一平面结构上开设有第一通孔，所述第一通孔连通所述第一壳体的内部和外部，所述填充物通过所述第一通孔注入至所述第一壳体的第一容置腔中；

所述第二平面结构上开设有第二通孔，所述第二通孔连通所述第二壳体的内部和外部，所述填充物通过所述第二通孔注入至所述第二壳体的第二容置腔中；

所述第一壳体与所述第二壳体扣合时，所述第一通孔与所述第二通孔相对且连通。

优选地，所述装置还包括磁力吸附结构，所述第一壳体与所述第二壳体通过所述磁力吸附结构连接，以使所述第一壳体与所述第二壳体相互扣合；

所述第一壳体与所述第二壳体扣合时，所述第一平面结构与所述第二平面结构相连。

优选地，所述第一平面结构上设置有至少一个第一安装槽，所述第二平面上设置有至少一个第二安装槽，所述第一安装槽与所述第二安装槽相对设置且一一对应设置；

所述磁力吸附结构包括第一吸附单元和与所述第一吸附单元配合使用的第二吸附单元，所述第一壳体与所述第二壳体扣合时，所述第一吸附单元与所述第二吸附单元在磁力作用下吸附连接，以使所述第一壳体与所述第二壳体形成稳定连接。

优选地，所述水果包括苹果，所述填充物包括由质量百分数为83.9％的水、15.1％的蔗糖、1％的琼脂混合而成的混合物；所述壳体的材料为聚酰胺材料。

优选地，所述水果包括香蕉，所述填充物包括质量百分数为77％的水、11％的蔗糖、12％的琼脂混合而成的混合物；所述壳体的材料为聚酰胺材料

为达到上述目的，另一方面，本发明采用如下技术方案；

一种用于冷链运输的温度监控系统，包括控制装置，还包括如上所述的用于冷链运输中获取水果温度的仿生监控装置，冷链运输水果，所述监控装置混合在水果中，以通过所述仿生监控装置监测被运输的水果的内部温度和表面温度；

所述监控装置的温度采集单元与所述控制装置相连，所述温度采集单元用于在所述控制装置的控制下对所述监控装置的内部温度和表面温度进行采集，以通过所述监控装置的内部温度和表面温度监测被运输的水果的内部温度和表面温度。

本发明提供的用于冷链运输中获取水果温度的仿生监控装置及用于冷链运输中获取水果温度的监控系统，通过设置与水果导热特性形似的仿生监控装置，模拟并监测水果在运输过程中内部和表面的温度变化情况，获得水果本体准确的温度情况，使水果始终处于最佳的保藏温度，提高果品品质，减少坏果损耗，效果显著，成本低廉，建议大规模推广使用。

附图说明

图1示出本申请的一个具体实施方式提供的用于冷链运输中获取水果温度的仿生监控装置的结构示意图。

其中，

1.壳体；11.第一壳体；111.第一弧形结构；112.第一平面结构；113.第一容置槽；114.第三容置槽；115.第一通孔；116.第一安装槽；12.第二壳体；121.第二弧形结构；122.第二平面结构；123.第二容置槽；124.第二通孔；125.第二安装槽；13.容置区域；

2.容置腔；21.第一容置腔；22.第二容置腔；

3.温度采集单元；31.第一温度采集单元；32.第二温度采集单元；

4.磁力吸附结构；41.第一吸附单元；42.第二吸附单元。

具体实施方式

下面通过一个具体的实施方式对本申请中的用于冷链运输中获取水果温度的仿生监控装置及用于冷链运输中获取水果温度的监控系统的技术方案进行详细具体说明。

如图1所示，本申请提供了一种用于冷链运输中获取水果温度的仿生监控装置，仿生监控装置包括壳体1，壳体1用于模拟水果的果皮，壳体1的形状与水果的形状相同。需要说明的是，本申请中提及的壳体1的形状与水果的形状相同并不是严格意义上的一模一样，由于每个水果的形状、体积也并不是完全一样，因此，本申请中的相同，只是在人眼进行识别时，能够通过观察壳体1的形状准确识别出该水果的种类即可。仿生监控装置还包括填充物(图中未示出)，填充物填充于壳体1围成的容置腔2中，填充物用于模拟水果的果肉，填充物的导热特性与水果的导热特性相同或相似，以更好的模拟水果在冷藏环境中保藏时，水果内部和外部的温度的变化情况。当然，可以理解的是，对于某些带壳水果或带包装的水果，要使壳体和填充物的综合导热特性与水果果皮或包装和果肉的综合导热特性相似或相同，以便更加准确的监测水果的内、外部温度情况。

在一个具体的实施例中，水果的种类为苹果，仿生监控装置的壳体1的材料为聚酰胺材料，该材料与苹果果皮的传热特性相似，且该材料易于进行塑形。填充物为由质量百分数为83.9％的水、15.1％的蔗糖、1％的琼脂混合而成的混合物，该材料的导热传热特性与苹果的果肉的导热传热特性相同，以更准确的模拟苹果处于外部冷藏环境中时，其表皮及内部的传热导热特性。

在另一个具体的实施例中，水果的种类为香蕉，此时，仿生监控装置的壳体1的形状与香蕉的形状相同，壳体1的材料为聚酰胺材料，该材料与香蕉果皮的传热特性相似，且该材料易于进行塑形。填充物包括质量百分数为77％的水、11％的蔗糖、12％的琼脂混合而成的混合物，该材料的导热传热特性与香蕉的果肉的导热传热特性相同，以更准确的模拟香蕉处于外部冷藏环境中时，其表皮及内部的传热导热特性。

仿生监控装置还包括温度采集单元3，温度采集单元3包括设置在壳体1外表面的第一温度采集单元31，以及设置于容置腔2中的第二温度采集单元32，以同时获取监控装置内部和壳体1的温度。优选地，温度采集单元3为包括无线传输功能的温度传感器，防止在湿冷的复杂储藏环境下，对温度采集单元的信号传输造成影响，提高设备的整体可靠性，降低维护成本。

进一步的，为了降低壳体1的加工成本，壳体1由多个子壳体组装而成。以下以苹果为水果的一个具体的实施例，对监控装置的壳体1进行说明：

监控装置的壳体1外形与苹果形状相似，壳体1包括第一壳体11和第二壳体12，第一壳体11和第二壳体12扣合在一起形成完整的苹果形状。第一壳体11具有第一容置腔21，第二壳体12具有第二容置腔22，第一容置腔21和第二容置腔22中充满填充物，填充物的传热特性与苹果相同，当第一壳体11和第二壳体12扣合在一起时，形成完整的苹果形状的壳体，使监控装置在冷链运输的冷藏环境下的温度变化情况，与其他苹果在冷链运输的冷藏环境下的温度变化情况相同。

第一壳体11包括用于模拟苹果外表面的第一弧形结构，以及与第一弧形结构的边缘相连的第一平面结构112，第一弧形结构111和第一平面结构112围成第一容置腔21。第一弧形结构111的部分外表面向第一壳体11的内部凹陷形成第一容置槽113，第一温度采集单元31固定设置在第一容置槽113中，以获取第一壳体11外表面的温度，为了使壳体1具有更好地稳定性和可靠性，优选地，第一温度采集单元31靠近第一弧形结构111一侧端面与第一弧形结构111外表面齐平。更加优选地，第一容置槽113与第一温度采集单元31通过螺纹形成固定连接，便于第一温度采集单元31的安装和维护。

进一步的，第二壳体12包括用于模拟苹果外表面的第二弧形结构121，以及与第二弧形结构121的边缘相连的第二平面结构122，第二弧形结构121和第二平面结构122围成第二容置腔22。第二平面结构122的部分外表面向第二壳体12的内部凹陷形成第二容置槽123，第一平面结构112的部分外表面向第一壳体11的内部凹陷形成第三容置槽114，第二容置槽123与第三容置槽114相对设置，第一壳体11与第二壳体12扣合时，第二容置槽123与第三容置槽114共同形成容置区域13，第二温度采集单元32设置于容置区域13中。优选地，为了更好地监测苹果的内、外部温度，第二容置槽123和第三容置槽114分别设置在第二平面结构122外表面的中心位置和第一平面结构112外表面的中心位置，第一壳体11与第二壳体12扣合时，第二容置槽123和第三容置槽114的中心重合，形成对称的容置区域，便于更好地容置第二温度采集单元32。更加优选地，容置区域13与第二温度采集单元32形成过盈配合，以稳定固定第二温度采集单元32。

第一平面结构112上开设有第一通孔115，第一通孔115连通第一壳体11的内部和外部，填充物通过第一通孔115注入至第一壳体11的第一容置腔21中。第二平面结构122上开设有第二通孔124，第二通孔124连通第二壳体12的内部和外部，填充物通过第二通孔124注入至第二壳体12的第二容置腔22中。

在一个优选地实施例中，在第一通孔115和第二通孔124处设置有单向阀及密封圈(图中未示出)，充物经第一通孔115和第二通孔124填充入第一容置腔2和第二容置腔22，当第一容置腔21和第二容置腔22注入填充物后，第一容置腔21和第二容置腔22分别处于密封状态。当第一壳体11和第二壳体12扣合时，第一容置腔21与第二容置腔22相互隔离，第一容置腔21内与第二容置腔22内填充物的热交换，通过第一平面结构112和第二平面结构122相接触而实现，由于第一容置腔21和第二容置腔22相互独立且封闭，可以在第一壳体11和第二壳体12扣合成完整的苹果模型前完成填充物注入，同时防止填充物流出损伤温度采集单元，降低制造成本，提高产品可靠性。

在另一个优选地实施例中，在第一通孔115和第二通孔124处设置有密封圈和卡扣结构(图中未示出)，填充物经第一通孔115和第二通孔124填充入第一容置腔21和第二容置腔22。当第一容置腔21和第二容置腔22注入填充物后，第一容置腔21和第二容置腔22分别处于密封状态，当第一壳体11和第二壳体12扣合时，第一通孔115与第二通孔124相互连通，进而使第一容置腔21和第二容置腔22相互连通，第一容置腔21和第二容置腔22内的填充物能在液体状态下，能够相互流动，使第一容置腔21和第二容置腔22内的填充物直接进行热交换，提高热交换效率，使监控装置的导热特性更加接近真实的情况，提高装置测量的准确性。

进一步的，监控装置还包括磁力吸附结构4，第一壳体11与第二壳体12通过磁力吸附结构4连接，以使第一壳体11与第二壳体12相互扣合，第一壳体11与第二壳体12扣合时，第一平面结构112与第二平面结构122相贴合。磁力吸附结构4包括多个，每个磁力吸附结构4包括第一吸附单元41和与第一吸附单元41配合使用的第二吸附单元42，第一壳体11与第二壳体12扣合时，第一吸附单元41与第二吸附单元42在磁力作用下吸附连接，以使第一壳体11与第二壳体12形成稳定连接。优选地，为了使第一平面结构112与第二平面结构122更好地贴合，第一壳体11与第二壳体12连接更加温度，更加接近真实的苹果模型。第一吸附单元41和第二吸附单元42分别包括多组，比如2组，当第一壳体11与第二壳体12扣合时，第一吸附单元41和第二吸附单元42的2组磁力扣，一一对应贴合吸附，并形成稳定的固定连接。更加优选地，为了保证第一壳体11与第二壳体12连接更加稳定，第一吸附单元41与第二吸附单元42的吸附面与第一平面结构112与第二平面结构122的贴和面处于同一平面。

为了稳定地对磁力吸附结构4进行固定，第一平面结构112上设置有至少一个第一安装槽116，第二平面结果122上设置有至少一个第二安装槽125，第一安装槽116与第二安装槽125相对设置且一一对应，在第一安装槽内设置第一吸附单元，第二安装槽内设置第二吸附单元。第一安装槽116的数量与第一吸附单元41的数量相同，第二安装槽125的数量与第二吸附单元42的数量相同。

本申请还提供了一种用于冷链运输的温度监控系统，包括控制装置，以及如上所述的用于冷链运输中获取水果温度的监控装置，冷链运输水果过程中，监控装置混合在水果中，通过监控装置监测被运输的水果的内部温度和表面温度，监测结果更加精确高效。

监控装置的温度采集单元与控制装置相连，温度采集单元用于在控制装置的控制下对监控装置的内部温度和表面温度进行采集，以通过监控装置的内部温度和表面温度监测被运输的水果的内部温度和表面温度。

本发明提供的用于冷链运输的温度监控系统，通过设置与水果导热特性形似的监控装置，模拟并监测水果在运输过程中内部和表面的温度变化情况，获得水果本体准确的温度情况，使水果始终处于最佳的保藏温度，提高果品品质，减少坏果损耗，效果显著，成本低廉，建议大规模推广使用。