基于物联网的医药物流冷链运输中温度智能控制系统的制作方法

本发明涉及过程控制，尤其涉及基于物联网的医药物流冷链运输中温度智能控制系统。

背景技术：

1、过过程控制技术领域涉及对温度、湿度、压力、流量等非电物理量按照设定目标进行采集、比较、调节和执行的控制技术，通过传感器获取受控对象的物理状态信号，经控制器与目标范围进行比对，再驱动执行机构改变受控对象运行状态，并通过通信网关或物联网节点将采集数据、控制状态和异常信息上传至管理端，实现分散载体的联网监测与协同控制，其中，传统医药冷链温控系统是指在冷藏车货厢、保温箱、周转箱、中转冷库或冷链分发用泡沫保温箱内设置温度传感器、控制器、制冷机组、循环风机、补偿加热件、门磁开关、通信网关和管理终端，由控制器将采集温度与设定温区、药品批次信息和运输状态记录进行比对后形成制冷、通风或补偿加热控制，并将温度曲线、告警记录和设备状态上传保存的系统。

2、传统冷链温控依赖单点采样和固定阈值启停，末端保温箱和周转箱覆盖不足，不同载体受装载密度，蓄冷释放，风道遮挡，开门换气，车辆停走，环境温度影响形成位置温差，控制器难以区分短时扰动和持续热侵入，主动制冷逻辑与被动保温载体能力不匹配，多批次异常缺少位置，时段，物流环节，箱位状态和执行状态对应关系。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供基于物联网的医药物流冷链运输中温度智能控制系统，包括冷链载体采集模块、批次温区配置模块、热惯性画像生成模块、扰动判定模块、温控执行模块和管理端同步模块；

2、冷链载体采集模块采集冷链载体内多点温度、门磁状态、制冷功率、风机转速、环境温度和运动状态；

3、批次温区配置模块获取药品批次温区要求；

4、热惯性画像生成模块根据多点温度和运动状态生成货位或箱位热惯性画像；

5、扰动判定模块根据热惯性画像、门磁状态和环境温度生成初始扰动类型，并根据管理端同步模块回写的执行机构响应延迟对后续采样时段内持续存在的温度偏移进行复核，生成扰动类型；

6、温控执行模块根据扰动类型和药品批次温区要求输出载体匹配控制指令，管理端同步模块同步温度记录、批次标识、位置、时段、执行状态和扰动类型。

7、进一步的，冷链载体采集模块包括温度采集节点、门磁采集节点、制冷功率采集端、风机转速采集端、环境温度采集端、运动状态采集端和网关节点；温度采集节点布置于冷藏车货厢的不同货位以及保温箱、周转箱或冷链分发用泡沫保温箱内，用于采集货位多点温度或箱位多点温度；门磁采集节点布置于货厢门或箱体开合部位，用于采集门磁状态；制冷功率采集端用于采集冷链载体的制冷功率，风机转速采集端用于采集冷链载体的风机转速，环境温度采集端用于采集冷链载体外侧或装卸环境的环境温度，运动状态采集端用于采集车辆或箱体的运动状态；网关节点接收上述采集数据，并将采集数据发送至热惯性画像生成模块。

8、作为递进方案，热惯性画像包括空间温差项、升降温速率项和载体状态项，空间温差项由同一冷链载体内不同测点温度之间的差值确定，升降温速率项由同一测点在相邻采样时段内的温度变化量与采样时长确定，载体状态项由门磁状态、运动状态、制冷功率和风机转速归入同一货位或箱位后形成。

9、作为递进方案，扰动判定模块将门磁状态为开启后形成的温度偏移，在门磁状态恢复关闭后的设定恢复时段届满前生成初始扰动类型为短时扰动；当温度偏移在设定恢复时段内回到药品批次温区要求内时，扰动判定模块确认扰动类型为短时扰动；当门磁状态未开启而温度偏移持续发生，或者门磁状态恢复关闭后超过设定恢复时段仍持续位于药品批次温区要求外时，扰动判定模块生成扰动类型为持续热侵入；扰动判定模块将同一冷链载体内空间温差项高于空间温差上限且风机处于运行状态的温度偏移判定为风道遮挡。

10、作为递进方案，设定恢复时段由冷链载体类型、物流环节状态和开门或开箱持续时长共同确定；

11、当冷链载体类型为冷藏车货厢、保温箱或周转箱，且初始扰动类型为短时扰动时，温控执行模块在设定恢复时段内将短时扰动对应为延迟启停控制或分区送风指令；

12、当扰动类型为持续热侵入时，温控执行模块将持续热侵入对应为压缩机启动、补偿加热关闭或管理端处置提示中的至少一种；

13、当扰动类型为风道遮挡时，温控执行模块将风道遮挡对应为风机转速调整或货位异常提示。

14、进一步的，温控执行模块包括主动载体控制单元和被动载体提示单元，主动载体控制单元用于对具备压缩机、循环风机或补偿加热件的冷链载体输出分区送风、预冷、补偿加热或压缩机启停指令，被动载体提示单元用于对不具备主动制冷执行机构的冷链分发用泡沫保温箱进行预冷状态校验并输出预冷状态提示、开箱异常提示和管理端处置提示。

15、作为递进方案，预冷状态校验以泡沫保温箱在装入药品前的箱位多点温度和药品批次温区要求为比较对象；

16、当箱位多点温度均位于药品批次温区要求内时，被动载体提示单元生成预冷合格状态；

17、当至少一个箱内测点温度位于药品批次温区要求外时，被动载体提示单元生成预冷不合格状态并输出装箱延迟提示。

18、进一步的，批次温区配置模块将药品批次温区要求与冷链载体编号、货位编号或箱位编号建立映射关系；

19、管理端同步模块根据映射关系，将温度记录、扰动类型和载体匹配控制指令写入包含批次标识、物流环节状态、位置、时段和执行状态的异常记录；

20、当同一冷链载体承载多个药品批次时，异常记录按批次标识与货位编号或箱位编号分别归档。

21、作为递进方案，物流环节状态包括仓储出库、干线运输、中转暂存、城市配送和末端交接；

22、管理端同步模块根据采集时间、运动状态和交接节点记录确定物流环节状态；

23、当温度记录发生跨环节延续时，管理端同步模块将同一扰动类型按照起始时段和结束时段分别关联至对应物流环节状态。

24、进一步的，管理端同步模块对载体匹配控制指令设置执行回写字段，执行回写字段包括指令生成时间、指令下发时间、执行机构响应时间和执行状态，管理端同步模块根据指令下发时间与执行机构响应时间之间的时间差生成执行机构响应延迟，并将执行机构响应延迟回写至扰动判定模块，扰动判定模块根据执行机构响应延迟对后续采样时段内持续存在的温度偏移进行复核，当执行状态为未执行或执行机构响应延迟高于响应延迟上限时，管理端同步模块输出执行异常提示并将执行异常提示写入异常记录。

25、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

26、本发明中，通过同步采集冷链载体多点温度、门磁状态、制冷功率、风机转速、环境温度、运动状态和药品批次温区要求，并按货位或箱位形成热惯性画像，使系统能够以空间温差、升降温速率和载体状态区分短时扰动、持续热侵入及风道遮挡，将具备执行机构的载体转化为分区送风、预冷、补偿加热和压缩机启停指令，将被动保温载体转化为预冷校验、开箱提示和管理端处置提示，从而使温控处置与载体能力及药品受热过程对应，并使异常记录同时关联位置、时段、批次标识、物流环节、箱位状态和执行状态。