使用Helium网络的冷链物流监控

描述

冷链是温度控制的供应链。它用于保存和延长和确保产品的保质期，例如新鲜农产品、冷冻食品、化学品和药品。

就医药产品而言，冷链的作用是维持疫苗的效力。因此，货物的实时监控对于货物的质量保证至关重要。

解决方案

我使用 Helium 开发人员工具包构建了一个系统，该工具包连接到 Helium 网络，具有以下功能：

• 温度、湿度和压力监测。
• 车辆跟踪。（位置、速度和路线）
• 当温度不在所需窗口内时发送警报。
• 门禁控制。
• 计算车辆的总空闲时间并在超过阈值时发送警报。

记录数据的安全性对于证明链的有效性至关重要。因此，我在 Helium 设备上构建了我的解决方案，这些设备是硬件保护的，以保护来自 900 MHz 频谱的流量。这意味着安全性是内置的，因为使用网络的设备在芯片级具有 AES 私钥加密。

由于该解决方案基于 LoRaWAN，它还提供更长的电池寿命和更高的穿透性，这在将节点放置在冷链运输中常见的冷藏车内时可能会用到。

硬件

该原型是使用 Helium Developer 套件构建的，其中包含：

• LoRaWAN 开发板 - B-L072Z-LRWAN1
• 传感器扩展板 - X-NUCLEO-IKS01A3
• GNSS 扩展板 - X-NUCLEO-GNSS1A1

Helium 开发套件 + X-NUCLEO-GNSS1A1 扩展板

 

建立一个 DIY 氦热点

由于我来自印度并且这里还没有 Helium 网络覆盖，我决定使用以下方法构建自己的 Helium 热点：

DIY氦热点

 

我的Github 存储库包含使用 BalenaOS 设置您自己的 DIY Helium Hotspot 的所有说明。

从 myDevices Cayenne 设置警报

Cayenne 入门非常简单，它可以帮助我们快速制作项目原型。您可以从这个Helium 文档页面找到如何将您的设备连接到 myDevices 。

myDevices Cayenne 仪表板

 

我已经使用 myDevices Cayenne 设置了一个警报系统，如果货物的温度不再保持在特定温度窗口内，我会发送电子邮件。当我系统中的温度警报标志设置为 1 时，我将收到来自 Cayenne 系统的电子邮件。

 

使用 MAPBOX 进行实时资产跟踪

由于 myDevices Cayenne 中的资产跟踪选项非常有限且缺乏可定制性，我决定使用 MAPBOX 构建我的解决方案，这是一个用于定制设计地图的开源地图平台。

对于任何资产跟踪应用程序，我们需要四个主要组件：

图片来源：https://miro.medium.com/max/875/1*-RpbQbCxUnbd5Z9iJzZjyA.png

 

• 位置更新 - 由终端节点通过 Helium 网络提供。
• 流处理器 - Pipedream
• 数据库 - Google 表格（尽管 google 表格并不是真正的数据库，但它在这里仅用于原型）
• 地图 - 使用 Mapbox 设计

创建资产跟踪地图

• 首先，按照Evan Diewald的这个项目中的这些简单说明，将您的设备数据放入您的 Google 表格中。
• 现在将谷歌表格的共享设置更改为“知道链接的任何人都可以查看”。
• 我们将需要以下格式的 google sheet URL：

https://docs.google.com/spreadsheets/d/{sheet_ID}/gviz/tq?tqx=out:csv&sheet={sheet_name}

• 将 {sheet_ID} 字段替换为您的 google sheet URL 中突出显示的部分，如下例所示：

突出显示的区域是您的 google sheet_ID

 

• 将 {sheet_name} 字段替换为您的工作表名称，该名称可以在工作表底部找到，如下所示：

如果您在工作表名称默认为“Sheet1”之前尚未对其进行编辑

 

• 将 URL 替换为修改后的 URL，以将您的工作表连接到地图。

$(document).ready(function () {
$.ajax({
type: "GET",
//YOUR TURN: Replace with csv export link
url: '',
dataType: "text",
success: function (csvData) { makeGeoJSON(csvData); }
});

• 创建一个Mapbox账户并从账户页面复制账户令牌并将其插入到代码中，如下所示：

mapboxgl.accessToken = '';

• 最后，添加所需的 Mapbox 样式 URL，可在此处找到。

style: "",

• Github 是一种托管包含我们地图的网页的简单方法。
• 使用名为 index.html 的新文件创建一个新的 Github 存储库，并将地图 HTML 代码插入其中。
• 在您的存储库设置中启用 GitHub 页面，您可以从存储库中找到您的网页 URL。
• 托管您的页面可能需要一些时间。

而已！你有一个冷链监控系统的原型。以此为基础项目，您可以对其进行修改以使用各种应用程序，例如您自己的自行车跟踪设备，可能性是无穷无尽的！

• 你可以在这里查看我的地图。由于没有覆盖范围，我无法带着我的设备四处走动，所以我在我的谷歌表格中手动添加了随机 GPS 位置来测试我的资产跟踪功能。

红色表示温度不在所需的窗口内。

 

蓝色表示温度保持在所需范围内。

 

带有卡车图标的地图。

 

一些失败的实验

 

最初，我开始使用SparkFun LoRa Gateway 1-Channel来设置单通道网关，因为它们是可用于开始探索 LoRa 世界的低成本设备。

当我尝试将数据包路由到 Raspberry Pi 4 上运行矿工时，矿工显示以下错误：

来自矿工命令行的错误。

 

我认为这可能是由于 UDP 数据报的格式不匹配。

社区为解决此问题提供的任何帮助将不胜感激。

我遇到了很多问题，因为没有用于使用单通道网关的适当文档，因为不建议使用它们，因为它们不符合 LoRaWAN 标准。所以最后我开始使用 RAK2245 和 RaspberryPi 4 设置我的网关+矿工。

笔记

不幸的是，我的 DIY 热点停止工作（其他社区成员也发生了这种情况，他们在 Raspberrypi 4 上设置了热点），我目前无法使用下行链路消息测试我的门控功能。一旦我的热点重新启动并运行，我肯定会在这里更新我的项目日志。