◎ 方娟 蒋国平 陈中原 郑建国 周祥祥

随着冷链运输业的快速发展，智能化、低成本、稳定性强的温湿度检测系统成为了研究热点。目前，基于防冻型温湿度传感器、耐寒电子元器件和数控电路等技术的日益成熟，使得研制满足上述要求的检测系统成为可能。本文基于TI公司的耐寒芯片和器件，设计了一款用于冷链运输的低功耗温湿度检测系统，研究内容具有重要的研究价值和商业价值。

引言：随着我国经济的迅速发展，食品的安全问题越来越受到重视，食品的品质要求越来越高，从而促进了冷链运输的发展，包括冷链物流和冷链配送等环节，冷藏车的数量也随之逐年增加。然而我国在低温保险和冷藏运输的技术方面还落后于发达国家，冷链运输过程中的设备智能化水平不高，从而导致了食品品质容易变质、经济易受到损失等问题。为了保证食品安全，减少经济损失，本文设计了一款针对冷链运输的温湿度传感系统，实时监测冷藏车内的温湿度。本文设计的检测系统主要具有检测灵敏度高、抗冻性能好、低功耗、响应速度快等特点。由于该检测系统具有广泛的应用市场和巨大的商业价值，因此具有重要的研究价值。

一、冷链运输中温湿度检测概述

在冷链运输过程中，食品存储空间的环境温湿度是检测对象。环境温度方面，低温能够抑制微生物的生长，还可以抑制酶的活性和呼吸作用，控制温度保持在低温水平可以有效地增加食品的保存时间，保障食品质量。但是低温对于常规的检测设备是不利的，一方面低温会降低电池的使用寿命，甚至造成电池的过早损坏，另一方面低温会导致一些电子器件包括传感器的不正常工作，影响检测灵敏度或导致器件损坏，因此需要采取措施防止低温对拟研制的温湿度传感器的破坏。

环境湿度方面，空气中的含水量会直接影响到食品的水分含量和水分活度，当环境中的相对湿度小于食品中的水分活度时，食品中的水分就会溢出，直到食品中的水分活度与环境中的相对湿度达到平衡为止，当环境中的相对湿度大于食品中的水分活度时，环境中的水分就会进入到食品当中，导致霉菌等微生物的产生，造成食品的腐烂变质，因此需要对环境中湿度进行精确的实时测量。当环境湿度过大时，还会产生凝露的现象，造成电子设备短路损坏，这也是拟研制的温湿度检测器需要避免的问题。

二、检测系统的结构设计

系统结构示意图如图1所示，系统中采用TI公司的MSP430处理器作为主控制器，并采用TI公司的耐寒型温湿度传感器作为检测元件，通过主控制器与传感器的连接，可以实时检测环境温湿度。系统中采用了多节点的设计，可以对多个区域的温湿度进行检测，并把检测结果发送至主控制器，便于后续的数据显示、数据存储、通信控制和报警灯功能的实现。

三、发展前景

近年来，我国农业产值中的农产品加工和运输占比逐渐提高，然而和发达国家对比仍有较大的差距。以美国为例，我国的农产品加工和运输在农业领域的投资占比不及美国的10%，一方面表明我国的农产品加工和运输发达程度不足，另一方面也表明我国在该领域的市场潜力较大。近年来，我国的冷链物流行业市场规模在逐年提高，如图2所示，图中2019年和2020年为预测值，可以看到预期到2020年时，我国冷链物流行业市场规模将达到近5000亿元，是2015年的三倍有余。因此，研制冷链物流行业相关的设备和产品，将具有较大的发展前景。

结论：本文设计了一款基于TI公司传感器和电子元器件的低功耗耐寒型温湿度传感系统，用于冷链运输过程中的温湿度实时检测。系统采用多节点的温湿度检测设计，可以将多个节点的温湿度通过无线方式与主控制器进行通信，并对产生的故障进行实时报警，研究内容具有重要的研究价值，并具有一定的商业潜力，具有较强的市场价值。