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船载冷链监测系统关键技术研究及实现

船载冷链监测系统关键技术研究及实现

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作者：殷振凯烟台大学

学位级别：硕士

近年来,随着人们对海产品和进口冷鲜食品需求的不断增长,对这些产品的安全性和品质要求也相应提高,海洋冷链成为了海洋国际贸易和海运物流领域中的关键环节,贯穿于海产品的生产、销售、运输全过程,特别是海鲜和冷鲜食品在长距离跨国海... 详细信息

近年来,随着人们对海产品和进口冷鲜食品需求的不断增长,对这些产品的安全性和品质要求也相应提高,海洋冷链成为了海洋国际贸易和海运物流领域中的关键环节,贯穿于海产品的生产、销售、运输全过程,特别是海鲜和冷鲜食品在长距离跨国海运过程中极易变质,因而,提高船载冷链监测设备的安全性和可靠性是船运公司和广大消费者的迫切需求。但是目前市场上仍然缺少专用的海洋船载冷链设备。且现有设备只能记录冷链船航行过程中的船舱内冷库温度数据,缺乏数据实时传输功能。特别是冷链船在无移动信号覆盖的远洋航行时,更加无法实时地向地面监测中心传输船载冷链数据信息。因此,开发一套功能全面、科学智能的船载冷链监测系统对于确保高端海产品和冷鲜食品的安全运输具有至关重要的意义。本文旨在对船载冷链监测系统关键技术方面进行研究,包括船载冷库温度场数学模型的建立、数据压缩传输方法的构建和系统功能的实现。研究主要从以下几个方面进行开展:(1)针对船载冷库内温度分布的不均匀性,基于MC三维线性插值算法构建了船载冷库温度场数学模型。通过对模型进行精度评估,筛选出一个高精度、高性价比的温度场数学模型。该模型能够为采集端传感器布置和硬件设计提供指导,以及可以通过该模型三维可视化冷库内温度场的分布情况。(2)针对民用北斗短报文传输频度低和单次报文长度受限、常规传输效率低等问题,提出了一种数据压缩方法,该方法通过对采集数据的类型转换、基准值提取和差值计算处理,使得处理后的数据组占据的短报文字节帧空间是未处理之前的1/4,单次报文可以传输的数据量大约增加到原来的3.7倍。最后,针对这种数据类型,在相同条件下,通过仿真实验比较了三种主流无损数据压缩技术的压缩效果。选择LZ77压缩编码进行数据的进一步压缩。然后经LZ77对数据组处理前后压缩率对比,得出数据通过处理后再由LZ77压缩编码进行压缩处理能实现更好的压缩效果。(3)结合船载冷链监测系统的实际功能需求,设计了一套基于北斗短报文的海洋冷链远程监控系统。该系统集成了5G技术和北斗短报文通信技术,实现了冷链船在有无移动信号覆盖的情况下都能进行数据的实时传输和监测。(4)结合提出的数据压缩方法,对所设计的监测系统进行了全面的测试。测试结果表明,该监测系统能够有效采集并通过5G模块或北斗短报文模块发送船载冷链的温湿度信息,实现了对船载冷链环境的实时监测,验证了系统的实用性和有效性。该研究推动了物联网技术在船载冷链物流行业的应用,对提升海洋冷链监测的信息化、智能化水平具有重要意义。

关键词：船载冷链北斗短报文通信数据压缩方法 5G技术物联网

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