BE1032450B1 - Un capteur de température permettant d’afficher la durée de vie des fruits et légumes dans la chaîne du froid - Google Patents

Un capteur de température permettant d’afficher la durée de vie des fruits et légumes dans la chaîne du froid

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BE1032450B1 BE20255420A BE202505420A BE1032450B1 BE 1032450 B1 BE1032450 B1 BE 1032450B1 BE 20255420 A BE20255420 A BE 20255420A BE 202505420 A BE202505420 A BE 202505420A BE 1032450 B1 BE1032450 B1 BE 1032450B1
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Abstract

La présente invention divulgue un capteur de température permettant d’afficher la durée de vie des fruits et légumes dans la chaîne du froid. En intégrant divers indicateurs de qualité propres à chaque type de produit, cette invention permet de prédire avec précision la durée réelle de conservation de différentes catégories de fruits et légumes en environnement de chaîne du froid, améliorant considérablement l’exactitude de l’évaluation de leur durée de vie en rayon. Le système identifie dynamiquement les caractéristiques des produits et leur associe le seuil d’accumulation thermique optimal, permettant aux commerçants de connaître en temps réel la durée de conservation restante et d’éviter les pertes dues à de mauvaises estimations. Par ailleurs, la surveillance collaborative multi-capteurs et le mécanisme de correction adaptative réduisent fortement les écarts de données provoqués par des pannes de capteurs individuels ou des interférences environnementales, garantissant ainsi une traçabilité thermique fiable et stable à toutes les étapes de la chaîne du froid. Le système ajuste automatiquement des paramètres clés tels que le temps de prérefroidissement ou la température de transport en fonction des propriétés spécifiques des fruits et légumes, ce qui permet de limiter efficacement les effets cumulatifs des fluctuations thermiques sur leur qualité. Cette capacité de régulation dynamique prolonge significativement la durée de conservation des produits périssables et réduit les pertes causées par des dérives thermiques pendant le transport.

Description

Un capteur de température permettant d’afficher la durée de vie des fruits et légumes dans la chaîne du froid
Domaine technique
La présente invention relève du domaine de la technologie de surveillance de la logistique de la chaîne du froid, et concerne spécifiquement un capteur de température permettant d’afficher la durée de vie des fruits et légumes dans la chaîne du froid.
Technologie de fond
Les fruits et légumes sont sensibles aux fluctuations de température durant leur circulation en chaîne du froid. Les enregistreurs de température traditionnels se contentent de consigner les données, sans permettre de prédire en temps réel la durée de conservation restante. Dans l’état de la technique, certaines solutions (comme le brevet CN201911090233.4) proposent d’estimer la durée de vie en rayon à partir de l'accumulation thermique effective, mais cette méthode repose sur la température ambiante, qui diffère de la température réelle du fruit lors du transport en chaîne du froid, engendrant ainsi une marge d’erreur importante dans les prédictions. En outre, ledit brevet ne fournit qu’une méthode de prévision rudimentaire, sans développement de dispositif associé.La présente invention repose donc sur une théorie d'accumulation thermique en chaîne du froid basée sur la température propre du fruit, et met en œuvre un capteur intelligent capable d’afficher en temps réel la durée de vie restante. Ce dispositif constitue un outil de soutien pour une gestion rapide et efficace des produits frais en chaîne du froid, permettant de réduire les pertes et d'améliorer la rentabilité L’accumulation thermique en chaîne du froid désigne l’effet cumulé de la température et du temps auquel est soumis un produit frais tel qu’un fruit ou un légume, depuis la récolte, le prérefroidissement, le stockage, le transport jusqu’à la vente (généralement exprimé en °C:h ou °C-jour). Elle quantifie l’impact cumulatif des variations de température sur la qualité du produit et représente un indicateur clé pour la prévision de la durée de vie en rayon et — l’optimisation de la gestion de la chaîne du froid.
Cependant, les techniques actuelles reposent excessivement sur la température ambiante, ce qui fausse l’évaluation de la durée de vie. Par ailleurs, les dispositifs traditionnels ne font qu’enregistrer les données de température de façon passive, sans capacité de calcul dynamique en temps réel de la durée de conservation restante. Cela empêche une régulation proactive des paramètres de la chaîne du froid, et les fréquentes fluctuations de température pendant le transport entraînent ainsi une dégradation accélérée de la qualité et un taux élevé de pertes.
Contenu de l'invention
L'objectif de la présente invention est de résoudre les problèmes susmentionnés en proposant un capteur de température capable d’afficher la durée de vie des fruits et légumes durant leur circulation en chaîne du froid.
La solution technique adoptée dans la présente invention est la suivante : un capteur de température permettant d’afficher la durée de vie des fruits et légumes dans la chaîne du froid, lequel comprend : un module capteur de température, une puce de commande principale, un module de stockage, un module de communication, un module de gestion de l’alimentation, un module d’interface homme-machine, un module redondant multi-capteurs et un module GPS ;
Le module capteur de température est connecté directement via une interface numérique aux broches GPIO de la puce de commande principale afin de transmettre les données de température ambiante ;
Le module capteur de température est connecté à la puce de commande principale par une interface numérique.
La puce de commande principale est connectée au module de stockage, au module de communication, au module d’interface homme-machine, au module redondant multi-capteurs et au module GPS.
Le module de stockage est connecté à la puce de commande principale via une interface SPI.
Le module de communication est relié à la puce de commande principale par une interface
UART ou SPI.
Le module de gestion de l’alimentation fournit l’alimentation à tous les autres modules.
Le module d’interface homme-machine est connecté à la puce de commande principale via une interface PC.
Le module redondant multi-capteurs est connecté à différentes broches GPIO de la puce de commande principale.
Le module GPS est connecté à la puce de commande principale par une interface UART.
Dans un mode de réalisation préféré, le module capteur de température intègre un élément capteur de température numérique de haute précision. Il adopte une structure de contact physique à sonde métallique permettant de mesurer directement la température au centre du fruit ou la température ambiante. Il est équipé d’un circuit d’interface numérique à bus unique ou IPC pour assurer la transmission des données vers la puce de commande principale. Une coque extérieure anticorrosion recouvre l’ensemble afin de garantir un fonctionnement stable dans l’environnement humide de la chaîne du froid. Le module comprend également un circuit de conditionnement du signal intégré pour éliminer les interférences électromagnétiques affectant l’acquisition des données.
Dans un mode de réalisation préféré, la puce de commande principale utilise une unité de microcontrôleur à faible consommation d’énergie, dotée d’une architecture multicœur pour la gestion parallèle des tâches. Elle intègre un circuit d’horloge en temps réel pour un enregistrement précis des horodatages. Une matrice de broches GPIO multicanal permet de connecter divers capteurs et périphériques externes. Un circuit intégré de gestion de l’alimentation ajuste dynamiquement la tension de fonctionnement afin de s’adapter aux différents modes de consommation. Une unité de mémoire embarquée contient en dur l’algorithme d’accumulation thermique en chaîne du froid ainsi qu’une base de données des seuils spécifiques aux fruits et légumes. L’utilisation d’un accélérateur matériel permet d’optimiser l’efficacité du calcul en temps réel.
Dans un mode de réalisation préféré, la méthode de prédiction en temps réel de la température et d’affichage de la durée de conservation restante par la puce de commande comprend les étapes suivantes :
Première étape : calcul de la température propre du fruit à partir de la température ambiante mesurée, par acquisition et enregistrement des données environnementales via le capteur de température.
Y= Lors a = Jexp(-Ct) 1,71, (1)
Cette formule permet de déterminer la température interne des fruits et légumes à partir de la temperature ambiante mesurée. Y représente la température adimensionnelle ;Tave est la température moyenne du fruit ou légume, en degrés Celsius (°C) ;Ta désigne la température ambiante, en °C ;To est la température initiale du fruit ou légume, en °C.
Deuxième étape : calculer l’accumulation thermique à l’aide de la formule suivante :
Accumulation thermique en chaîne du froid = $ {Fa Ts}=> (Température propre du fruit —
Température de base) x Durée
Troisième étape : prédire la durée de conservation restante selon la formule suivante :
Durée de conservation commerciale (N) = (Seuil d’accumulation thermique — Accumulation thermique actuelle) / (Température moyenne — Température de base)
Lorsque (température propre du fruit — température de base) < 1, le calcul s’effectue avec la valeur 1 Lorsque (température propre du fruit — température de base) > 1, le calcul utilise la valeur réelle.
Quatrième étape : déterminer les seuils d’accumulation thermique spécifiques à chaque type de fruit ou légume, en se basant sur des tests d’indicateurs de qualité à différentes températures.
Cinquième étape : en s’appuyant sur les seuils d’accumulation thermique déterminés et la méthode de calcul ci-dessus, développer un module capteur capable de mesurer en temps réel la température ambiante, de calculer dynamiquement l’accumulation thermique et de prédire et afficher instantanément la durée de conservation restante selon la formule.
Dans un mode de réalisation préféré, le module de communication intègre une puce radio bimode prenant en charge les protocoles Wi-Fi/Bluetooth ainsi que LoRa, avec un circuit d’antenne
RF optimisé pour la transmission/réception longue distance. Le cœur de traitement des protocoles intègre les standards de communication IoT tels que MQTT et CoAP. Un coprocesseur de chiffrement assure une transmission des données sécurisée de bout en bout. Enfin, une technologie de correction d’erreurs au niveau physique réduit les risques de perte de signal lors du transport en chaîne du froid.
Dans un mode de réalisation préféré, le module de gestion de l’alimentation utilise un bloc batterie lithium-polymère comme unité principale d’alimentation. Un contrôleur de charge solaire assure la conversion automatique de l’énergie lumineuse. Un circuit de conversion de tension à plusieurs niveaux fournit des sorties stabilisées de 3,3 V / 5 V pour répondre aux besoins en tension des différents modules. Une puce de surveillance de la consommation énergétique analyse en temps réel la consommation du système, et un dispositif de commutation intelligente interrompt l’alimentation des modules non essentiels en mode veille.
Dans un mode de réalisation préféré, le module d’interface homme-machine intègre un écran
OLED matriciel couplé à une puce de commande d’affichage IPC, permettant la visualisation en temps réel des données. Un élément piézoélectrique produit des signaux sonores d’alerte sur plusieurs bandes de fréquence. Une matrice de touches à membrane permet à l’utilisateur de sélectionner manuellement le type de fruit ou légume. Un circuit de contrôle du rétroéclairage ajuste automatiquement la luminosité de l’affichage en fonction de la lumière ambiante, tandis qu’un 5 voyant lumineux indique le mode de fonctionnement du système.
Dans un mode de réalisation préféré, le module redondant multi-capteurs déploie un réseau de capteurs de température en parallèle. Des amplificateurs d’isolation de signal éliminent les interférences croisées entre les voies d’acquisition. Un processeur de vérification des données compare les mesures des différents nœuds et élimine les valeurs aberrantes. Un circuit de diagnostic détecte en temps réel l’état des capteurs. La conception à connecteurs à chaud permet le remplacement à chaud des nœuds défectueux.
Dans un mode de réalisation préféré, le module redondant multi-capteurs adopte une architecture d’acquisition distribuée et collaborative. Plusieurs unités de capteurs de température hétérogènes sont déployées dans la zone de surveillance de la chaîne du froid, chaque unité étant équipée indépendamment d’un circuit d’auto-étalonnage et d’une mémoire tampon locale. Un mécanisme de synchronisation temporelle garantit un alignement précis des instants de collecte entre les différents nœuds. Le module intègre un algorithme de répartition dynamique des pondérations, ajustant en temps réel les coefficients de fusion des données en fonction de l’historique de précision de chaque capteur. Un filtre de suppression du bruit environnemental élimine les interférences transitoires causées par les vibrations du transport. Une unité de compensation adaptative de dérive compare périodiquement les données redondantes afin de corriger automatiquement les dérives de base dues au vieillissement des composants. Le bus de données redondant utilise une conception à double canal avec basculement à chaud : en cas de défaillance du canal principal, le système bascule vers le canal de secours en quelques millisecondes, assurant ainsi une surveillance ininterrompue de la température.
Dans un mode de réalisation préféré, le module GPS est équipé d’une puce de réception satellite et d’une antenne céramique haute sensibilité. Un analyseur de données de position calcule en temps réel les coordonnées de latitude et de longitude. Une mémoire tampon des trajectoires enregistre l’historique des parcours de transport en chaîne du froid. Le moteur de positionnement multimodal prend en charge les systèmes GPS et Beidou, tandis que les capteurs de vitesse et de direction permettent de générer un rapport d’analyse du comportement de transport.
En résumé, grâce à l’adoption des solutions techniques susmentionnées, la présente invention présente les effets bénéfiques suivants : 1. Grâce à l’intégration de multiples données de qualité des fruits et légumes, l’invention permet une prédiction précise de la durée réelle de conservation de différentes catégories de produits en environnement de chaîne du froid, améliorant ainsi considérablement l’exactitude de l’évaluation de leur durée de vie en rayon. Le système identifie dynamiquement les caractéristiques des produits et associe le seuil d’accumulation thermique optimal, permettant aux commerçants de suivre en temps réel la durée de conservation restante et d’éviter les pertes dues à de mauvaises estimations. Par ailleurs, la surveillance collaborative multi-capteurs, associée à un mécanisme de correction adaptative, réduit considérablement les écarts de données causés par les défaillances de capteurs individuels ou les interférences environnementales, garantissant ainsi une traçabilité thermique stable et fiable, essentielle à chaque étape de la chaîne du froid. 2. L'invention ajuste automatiquement des paramètres clés tels que le temps de prérefroidissement ou la température de transport en fonction des caractéristiques spécifiques de chaque fruit ou légume, ce qui permet de limiter efficacement les dommages cumulatifs dus aux fluctuations thermiques. Cette capacité de régulation dynamique prolonge significativement la durée de conservation des produits périssables et réduit les pertes causées par des conditions thermiques inappropriées lors du transport. En outre, la fonction d’alerte en temps réel permet aux opérateurs d’intervenir rapidement en cas d’anomalie, ce qui diminue les taux de pertes et améliore l’efficacité opérationnelle et l’utilisation des ressources dans la logistique de la chaîne du froid.
Description des dessins
La figure 1 représente le schéma fonctionnel du système de capteur selon la présente invention ;
La figure 2 illustre le diagramme de procédé de l’évaluation des seuils d’accumulation thermique à différentes températures pour divers fruits et légumes, sur la base d’indicateurs de qualité.
Mode de réalisation spécifique
Afin de mieux comprendre l’objectif, la solution technique et les avantages de la présente invention, une description plus détaillée est donnée ci-dessous en référence aux figures et à un mode de réalisation particulier. Il convient de noter que les modes de réalisation décrits ici servent uniquement à illustrer l’invention et ne doivent en aucun cas en limiter la portée.
Exemple de réalisation :
En se référant aux figures 1 et 2, l’invention concerne un capteur de température permettant d’afficher la durée de vie des fruits et légumes dans la chaîne du froid. Ce capteur comprend les modules suivants : un module capteur de température, une puce de commande principale, un module de stockage, un module de communication, un module de gestion de l’alimentation, un module d’interface homme-machine, un module redondant multi-capteurs et un module GPS.
Le module capteur de température est connecté via une interface numérique directement aux broches GPIO de la puce de commande principale afin de transmettre les données de température ambiante.
Il est également relié à la puce principale par une interface numérique pour assurer une communication stable.
La puce de commande principale est connectée au module de stockage, au module de communication, au module d’interface homme-machine, au module redondant multi-capteurs et au module GPS.
Le module de stockage est connecté à la puce principale via une interface SPI.
Le module de communication est relié à la puce principale par une interface UART ou SPIL.
Le module de gestion de l’alimentation fournit l’énergie à tous les autres modules.
Le module d’interface homme-machine est relié à la puce principale par une interface PC.
Le module redondant multi-capteurs est connecté à différentes broches GPIO de la puce principale.
Le module GPS est relié à la puce principale par une interface UART.
Le module capteur de température intègre un élément capteur numérique haute précision. Il utilise une structure de contact physique à sonde métallique pour mesurer directement la température au centre du fruit ou celle de l’environnement. Il est équipé d’un circuit d’interface numérique à bus unique ou I°C permettant la transmission des données vers la puce de commande principale. Une coque extérieure anticorrosion protège l’ensemble et garantit un fonctionnement stable dans les environnements humides de la chaîne du froid. Un circuit de conditionnement du signal est également intégré afin d’éliminer les interférences électromagnétiques susceptibles d’altérer l’acquisition des données.
Le module de commande principale repose sur une unité microcontrôleur à faible consommation, intégrant une architecture multicœur qui permet le traitement parallèle des tâches.
Un circuit d’horloge temps réel est intégré pour l’enregistrement précis des horodatages. Une matrice de broches GPIO multicanal permet la connexion de capteurs et périphériques externes. Un circuit intégré de gestion de l’alimentation ajuste dynamiquement la tension de fonctionnement selon les modes de consommation énergétique. Une mémoire de stockage embarquée contient l’algorithme d’accumulation thermique en chaîne du froid ainsi qu’une base de données de seuils propres à chaque type de fruit ou légume. Un accélérateur matériel améliore l’efficacité du calcul en temps réel.
La méthode de prédiction en temps réel de la température et d’affichage de la durée de conservation restante par la puce principale comprend les étapes suivantes :
Première étape : calculer la température propre du fruit à partir de la température ambiante, en collectant et enregistrant les données de température via le capteur. y = Zus Tan exp(-C1) 1,71, (1)
Cette formule permet de déduire la température propre du fruit ou légume à partir de la température ambiante mesurée.Y représente la température adimensionnelle ;Tave est la température moyenne du fruit (en °C) ; Ta est la température ambiante (en °C) ;To est la température initiale du fruit (en °C).
Deuxième étape : calculer l’accumulation thermique à l’aide de la formule suivante:
Accumulation thermique en chaîne du froid = 5 {Ta To= > (Température propre du fruit —
Température de base) x Durée
Troisième étape : Prédire la durée de conservation restante à l’aide de la formule suivante :
Durée de conservation commerciale (N) = (Seuil d’accumulation thermique — Accumulation thermique actuelle) / (Température moyenne — Température de base)
Lorsque (Température propre du fruit — Température de base) < 1, la valeur 1 est utilisée pour le calcul ;Lorsque (Température propre du fruit — Température de base) > 1, la valeur réelle est utilisée dans le calcul.
Quatrième étape : Déterminer les seuils d’accumulation thermique pour différentes catégories de fruits et légumes à l’aide de tests basés sur des indicateurs de qualité représentatifs à différentes températures.
Cinquième étape : En s’appuyant sur les seuils d’accumulation thermique définis et la méthode de calcul ci-dessus, développer un module capteur associé, capable de mesurer la température ambiante en temps réel, de calculer dynamiquement la valeur d’accumulation thermique, puis de prédire et d’afficher instantanément la durée de conservation restante selon la formule.
Le module de communication intègre une puce de transmission sans fil bimode prenant en charge le basculement entre les protocoles Wi-Fi/Bluetooth et LoRa. Le circuit d’antenne radiofréquence est optimisé pour renforcer les capacités de transmission et de réception sur longue distance. Le cœur de traitement de la pile protocolaire prend en charge les protocoles de communication IoT tels que MQTT et CoAP. Un coprocesseur de chiffrement dédié assure une transmission sécurisée de bout en bout des données, tandis qu’une technologie de correction d’erreurs au niveau physique réduit le risque de perte de signal pendant le transport en chaîne du froid.
Le module de gestion de l’alimentation utilise un bloc batterie au lithium-polymère comme unité principale d’alimentation. Un contrôleur de charge solaire permet la conversion automatique de l’énergie lumineuse. Un circuit de conversion et de régulation multi-niveaux fournit des tensions stables de 3,3 V et 5 V pour répondre aux besoins spécifiques de chaque module. Une puce de surveillance de la consommation analyse en temps réel la consommation énergétique du système, et un dispositif intelligent interrompt l’alimentation des modules non essentiels en mode veille afin d’optimiser l’autonomie énergétique.
Le module d’interface homme-machine intègre un écran OLED à matrice de points et une puce de commande d’affichage IC pour la visualisation en temps réel des données. Un élément piézoélectrique génère des signaux sonores d’alerte à plusieurs fréquences. Une matrice de touches à membrane permet à l’utilisateur de sélectionner manuellement le type de fruit ou de légume suivi.
Un circuit de contrôle du rétroéclairage ajuste automatiquement la luminosité de l’écran selon l’éclairage ambiant. Un indicateur LED affiche l’état de fonctionnement du système.
Le module redondant multi-capteurs déploie un réseau parallèle de capteurs de température.
Des amplificateurs d’isolation de signal éliminent les interférences croisées entre les voies d’acquisition. Un processeur de vérification compare les données issues des différents nœuds pour éliminer les valeurs anormales. Un circuit de diagnostic surveille en temps réel l’état des capteurs, tandis qu’une conception à connecteurs à chaud permet le remplacement sans interruption des capteurs défectueux.
Ce module adopte une architecture distribuée de collecte collaborative : plusieurs unités de capteurs hétérogènes sont réparties dans la zone de surveillance en chaîne du froid. Chaque unité dispose de son propre circuit d’auto-étalonnage et d’une mémoire tampon locale. Un mécanisme de synchronisation temporelle garantit l’alignement strict des instants de mesure entre tous les nœuds.
Le module intègre un algorithme de répartition dynamique des pondérations, qui ajuste en temps réel les coefficients de fusion des données en fonction des antécédents de précision de chaque capteur. Un filtre de suppression du bruit environnemental élimine les interférences transitoires causées par les vibrations de transport. Une unité de compensation adaptative de dérive compare régulièrement les données redondantes afin de corriger automatiquement les dérives de base dues à l’usure des composants. Le bus de données redondant adopte une conception à double canal avec commutation à chaud : en cas de défaillance du canal principal, le système bascule vers le canal de secours en quelques millisecondes, assurant une surveillance continue sans interruption.
Le module GPS est équipé d’une puce de réception satellite et d’une antenne céramique haute sensibilité. Un analyseur de données de position calcule en temps réel les coordonnées de latitude et de longitude. Une mémoire tampon des trajectoires stocke l’historique des itinéraires de transport en chaîne du froid. Le moteur de posittonnement multi-mode prend en charge les systèmes GPS et
Beidou. Des capteurs de vitesse et de direction permettent de générer des rapports d’analyse du comportement de transport.
Dans la présente invention, le système de collecte de température utilise un capteur haute précision pour capturer toutes les 30 secondes les données de température de l’environnement et du fruit ou légume. Un filtrage par moyenne glissante est appliqué pour éliminer les interférences instantanées, ou un filtre de Kalman est utilisé pour corriger dynamiquement les dérives thermiques, garantissant ainsi la stabilité et la fiabilité des données brutes. Cette conception répond étroitement aux besoins fondamentaux de la prédiction de durée de vie en chaîne du froid et fournit une base précise pour le calcul de l’accumulation thermique.
L’accumulation thermique est calculée en temps réel selon la formule :X(T; x Ati),où Ti; est la température corrigée, et Ati est l’intervalle de prélèvement fixe (par exemple 30 secondes). Cette accumulation continue de la différence entre la température propre du fruit et la température de base permet de quantifier dynamiquement la dégradation de la qualité, et pilote directement la fonction de prédiction de la durée de conservation restante.
Le capteur embarque une base de données interne dédiée aux fruits et légumes, couvrant plusieurs dizaines de produits frais comme la mangue ou la myrtille, avec leurs seuils d’accumulation thermique (par exemple : mangue — 1200 °C:h) et leurs températures optimales de conservation (par exemple : 8°C). La base de données peut être mise à jour à distance via OTA (Over-The-Air), garantissant l’ajout immédiat des paramètres pour les nouvelles catégories, et permettant une gestion adaptative multi-produits.
Les données de température, d’accumulation thermique et d’horodatage sont enregistrées au format CSV sur une carte SD, avec écrasement cyclique des anciennes données pour concilier efficacité de stockage et traçabilité historique.
Enfin, les données peuvent également être transmises via le protocole MQTT, de manière chiffrée, vers la plateforme cloud Aliyun IoT. Cette connectivité prend en charge l’intégration transparente avec des systèmes tiers tels que ERP ou WMS, constituant ainsi une base de données essentielle pour la supervision intégrale de la chaîne du froid.
Dans la présente invention, la conception de l’interaction utilisateur comprend :
Interaction locale :L’écran OLED intègre un menu hiérarchisé permettant à l’utilisateur de sélectionner la catégorie de fruits ou légumes. Il affiche en temps réel la température, l’accumulation thermique et la durée de conservation restante. Des touches à membrane permettent une navigation simple avec une seule pression.
Surveillance à distance :Un mini-programme WeChat et une interface web embarquent un tableau de bord interactif qui visualise dynamiquement la courbe de température et la progression de l’accumulation thermique. Lorsqu’un seuil critique est franchi, une alerte en temps réel est automatiquement envoyée au terminal de gestion.
Le capteur, une fois intégré à la carte principale, est encapsulé dans un boîtier étanche IP67, adapté aux environnements de la chaîne du froid caractérisés par une forte humidité et de basses températures, garantissant ainsi une protection physique efficace et une stabilité à long terme.
Le microcontrôleur exécute plusieurs tâches en parallèle (collecte, calcul thermique,
communication) sous l’environnement temps réel FreeRTOS, assurant une réactivité instantanée du système.
La base de données embarquée stocke les paramètres globaux de seuils. Une API RESTful permet aux systèmes tiers d’interroger les résultats de prédiction d’accumulation thermique, facilitant l’intégration ouverte.
Processus d’étalonnage et de maintenance :
Étalonnage thermique : avant expédition, les capteurs sont calibrés à l’aide de mélanges eau-glace (0 °C) et d’eau bouillante (100 °C), afin de corriger les erreurs de linéarité.
Synchronisation horaire : le module RTC (horloge temps réel) est automatiquement synchronisé avec un serveur NTP, garantissant que les calculs d’accumulation thermique s’appuient sur un référentiel temporel aligné avec l’heure universelle.
L'ensemble du système repose sur la puce maîtresse comme cœur de traitement, formant une chaîne fonctionnelle complète :
Couche de collecte (capteur de température) : fournit les données brutes.
Couche de traitement (filtrage + calcul d’accumulation) : convertit ces données en indicateurs de qualité.
Couche d’application (base de seuils + interface utilisateur) : délivre la durée de conservation restante.
Couche de coordination (communication + cloud) : assure une boucle de contrôle fermée entre les différents terminaux.
D’après ce qui précède, on peut conclure ce qui suit :
Dans la présente invention, en intégrant divers indicateurs de qualité des fruits et légumes, il est possible de prédire avec précision la durée réelle de conservation de différentes catégories de produits en environnement de chaîne du froid, ce qui améliore considérablement la précision de l’évaluation de la durée de vie en rayon. Le système identifie dynamiquement les caractéristiques des produits et associe le seuil d’accumulation thermique le plus adapté, permettant aux commerçants de suivre en temps réel la durée de conservation restante et d’éviter les pertes dues à une mauvaise estimation. Par ailleurs, la surveillance collaborative multi-capteurs et les mécanismes de correction adaptative réduisent fortement les écarts de données causés par des défaillances individuelles ou des interférences environnementales, garantissant ainsi une fiabilité optimale de l’enregistrement thermique à toutes les étapes de la chaîne du froid.
La présente invention permet également d’ajuster automatiquement les paramètres critiques tels que le temps de prérefroidissement ou la température de transport en fonction des caractéristiques des produits. Cette capacité de régulation dynamique atténue les effets cumulatifs des fluctuations thermiques sur la qualité, prolonge significativement la durée de conservation des produits périssables et réduit les pertes dues aux dérives thermiques pendant le transport. De plus, la fonction d’alerte en temps réel permet aux opérateurs d’intervenir rapidement en cas d’anomalie, optimisant ainsi les performances logistiques et l’efficacité de l’utilisation des ressources dans la chaîne du froid.
Il convient de préciser que, dans le présent document, les termes relationnels tels que "premier", "deuxième", etc, sont uniquement utilisés pour différencier divers éléments ou opérations, et ne suggèrent en aucun cas une relation hiérarchique ou séquentielle réelle. Par ailleurs, les termes tels que "comprend", "comprenant" ou toute variante équivalente doivent être interprétés de manière non exclusive : une entité, un procédé, un produit ou un dispositif comprenant une série d’éléments peut aussi inclure d’autres éléments non explicitement mentionnés, ou inclure des éléments intrinsèquement associés à cette entité, sans exclure leur coexistence.
Enfin, les exemples de réalisation mentionnés ci-dessus sont uniquement destinés à illustrer la solution technique de la présente invention, et ne doivent en aucun cas être considérés comme restrictifs. Bien que la présente invention ait été décrite en détail au regard de certains modes de réalisation, les personnes qualifiées dans le domaine peuvent encore apporter des modifications aux solutions décrites, ou substituer certaines caractéristiques techniques par des équivalents fonctionnels, sans pour autant s’écarter de l’essence ou du champ d'application défini par l’esprit des différentes configurations techniques de la présente invention.

Claims (10)

Revendications
1. Capteur de température permettant d’afficher la durée de vie des fruits et légumes dans la chaîne du froid, caractérisé en ce qu’il comprend : un module capteur de température, une puce de commande principale, un module de stockage, un module de communication, un module de gestion del’alimentation, un module d’interface homme-machine, un module redondant multi-capteurs et un module GPS ; le module capteur de température est connecté via une interface numérique directement aux broches GPIO de la puce de commande principale, afin de transmettre les données de température ambiante ; le module capteur de température est connecté à la puce de commande principale via une interface numérique ; la puce de commande principale est connectée au module de stockage, au module de communication, au module d’interface homme-machine, au module redondant multi-capteurs et au module GPS ; le module de stockage est connecté à la puce de commande principale via une interface SPI ; le module de communication est connecté à la puce de commande principale via une interface UART ou SPI, le module de gestion de l’alimentation alimente tous les autres modules ; le module d’interface homme-machine est connecté à la puce de commande principale via une interface PC ; le module redondant multi-capteurs est connecté à différentes broches GPIO de la puce de commande principale ; le module GPS est connecté à la puce de commande principale via une interface UART.
2. Capteur de température selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module capteur de température intègre un élément capteur numérique de haute précision, utilise une structure de contact physique à sonde métallique pour mesurer directement la température au centre du fruit ou la température ambiante, est équipé d’un circuit d’interface numérique à bus unique ou I°C pour la transmission des données à la puce de commande principale, est recouvert d’un boîtier anticorrosion pour assurer un fonctionnement stable dans un environnement humide de la chaîne du froid, et intègre un circuit de conditionnement du signal pour éliminer les interférences électromagnétiques affectant la collecte de données.
3. Capteur de température selon la revendication 1, caractérisé en ce que la puce de commande principale adopte une unité de microcontrôleur à faible consommation d’énergie, dotée d’une architecture multicœur prenant en charge le traitement parallèle des tâches, intégrant un circuit d’horloge temps réel pour un enregistrement précis des horodatages, une matrice de broches GPIO multicanaux pour connecter des capteurs et périphériques externes, un circuit intégré de gestion de l’alimentation capable d’ajuster dynamiquement la tension de fonctionnement en fonction des différents modes de consommation, une mémoire embarquée contenant l’algorithme d’ accumulation thermique de la chaîne du froid et une base de données des seuils propres aux fruits et légumes, et un accélérateur matériel pour optimiser l’efficacité du calcul en temps réel.
4. Capteur de température selon la revendication 1, caractérisé en ce que la méthode utilisée par la puce de commande principale pour prédire en temps réel la température et afficher la durée de conservation restante comprend les étapes suivantes : Première étape : calculer la température propre du fruit à partir de la température ambiante mesurée ; la température ambiante est collectée et enregistrée à l’aide du capteur de température. Y= hc = Jexp(-Ct) 0 a (1) Cette formule permet de déterminer la température propre du fruit ou légume à partir de la température ambiante surveillée. Y représente la température adimensionnelle ; Tave est la température moyenne du fruit (en °C) ;Ta est la température ambiante (en °C) ;To est la température initiale du fruit (en °C). Deuxième étape : calculer 1’ accumulation thermique à l’aide de la formule suivante : Accumulation thermique = $ {Fu Fot= 3 (Ti— To) X At Troisième étape : prédire la durée de conservation restante à l’aide de la formule suivante : Durée de conservation commerciale (N) = (Seuil d’accumulation thermique — Accumulation thermique actuelle) / (Température moyenne — Température de base) Lorsque (Température propre du fruit — Température de base) < 1, le calcul se fait avec la valeur 1; Lorsque (Température propre du fruit — Température de base) > 1, le calcul utilise la valeur réelle. Quatrième étape : déterminer les seuils d’accumulation thermique pour différentes catégories de fruits et légumes, en s’appuyant sur des tests des indicateurs de qualité à différentes températures. Cinquième étape : sur la base des seuils déterminés et des formules ci-dessus, développer un module capteur correspondant, capable de mesurer la température ambiante, de calculer l’accumulation thermique en temps réel, et de prédire et afficher la durée de conservation restante.
5. Capteur de température selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de communication intègre une puce de transmission sans fil bimode prenant en charge le basculement entre les protocoles Wi-Fi/Bluetooth et LoRa, un circuit d’antenne radiofréquence optimisé pour la transmission et la réception longue distance, un noyau de traitement de pile protocolaire embarquant les protocoles IoT tels que MQTT et CoAP, un coprocesseur de chiffrement assurant la transmission sécurisée des données de bout en bout, et une technologie de correction d’erreurs au niveau physique réduisant le risque de perte de signal pendant le transport en chaîne du froid.
6. Capteur de température selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de gestion de l’alimentation utilise une batterie lithtum-polymère comme unité principale de fourniture d’énergie, un contrôleur de charge solaire pour convertir automatiquement l’énergie lumineuse, un circuit de conversion de tension multi-niveaux fournissant des sorties stabilisées de 3,3 V et 5 V adaptées aux besoins des différents modules, une puce de surveillance de consommation analysant en temps réel l’énergie du système, et un mécanisme intelligent permettant de couper l’alimentation des modules non essentiels en mode veille.
7. Capteur de température selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module d’interface homme-machine intègre un écran OLED à matrice de points et une puce de commande d’affichage PC pour visualiser les données en temps réel, un élément piézoélectrique générant des signaux sonores d’alerte à plusieurs fréquences, une matrice de touches à membrane permettant à l’utilisateur de sélectionner manuellement la catégorie de fruit ou légume, un circuit de contrôle du rétroéclairage ajustant automatiquement la luminosité de l’écran selon l’éclairage ambiant, et un voyant lumineux indiquant l’état de fonctionnement du système.
8. Capteur de température selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module redondant multi-capteurs déploie un réseau de capteurs de température connectés en parallèle, des amplificateurs d’isolation de signal éliminant les interférences croisées entre les voies d’acquisition, un processeur de vérification des données comparant les valeurs des différents nœuds pour éliminer les données aberrantes, un circuit de diagnostic surveillant en temps réel l’état des capteurs, et une conception à connecteurs à chaud permettant le remplacement des capteurs défaillants sans interruption du système.
9. Capteur de température selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module redondant multi-capteurs adopte une architecture d’acquisition collaborative distribuée, dans laquelle plusieurs unités de capteurs de température hétérogènes sont déployées dans la zone de surveillance de la chaîne du froid ; chaque unité est équipée d’un circuit d’auto-étalonnage indépendant et d’une mémoire tampon locale ; un mécanisme de synchronisation temporelle garantit l’alignement précis des instants de collecte entre les différents nœuds ; le module intègre un algorithme de répartition dynamique des pondérations, ajustant en temps réel les coefficients de fusion des données en fonction des historiques de précision des capteurs ; un filtre de suppression du bruit environnemental élimine les interférences transitoires causées par les vibrations du transport ; une unité de compensation adaptative de dérive compare périodiquement les données redondantes pour corriger automatiquement les décalages de référence causés par le vieillissement des composants ; enfin, le bus de données redondant adopte une architecture à double canal avec basculement à chaud, garantissant une surveillance de la température sans interruption en cas de défaillance du canal principal.
10. Capteur de température selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module GPS est équipé d’une puce de réception satellite et d’une antenne céramique à haute sensibilité ; un analyseur de données de position calcule en temps réel les coordonnées de latitude et de longitude ; une mémoire tampon de trajectoire stocke l’historique des parcours logistiques en chaîne du froid ; un moteur de positionnement multi-mode prend en charge le double système GPS/Beidou ; des capteurs de vitesse et de direction permettent de générer des rapports d’analyse du comportement de transport.
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