基於物聯網的物流車載終端系統設計與實現研究論文

　　伴隨著物流行業的不斷髮展，物流車輛及貨物的安全問題也逐漸凸顯。如何對物流運輸過程中運輸車輛和車內貨物的狀態進行實時監控成了切實存在的問題。同時隨著人力成本的增加，亟需對貨物裝卸貨流程的記錄進行自動化操作來減少成本、增加效率。以下是小編為大家精心準備的：基於物聯網的物流車載終端系統設計與實現研究相關論文。內容僅供參考，歡迎閱讀!

　　基於物聯網的物流車載終端系統設計與實現研究全文如下：

　　引言

　　物聯網*** IOT*** 是通過資訊感測裝置、按約定的協議將任何物品與網際網路連線起來進行資訊交換和通訊，以實現智慧化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網路。隨著現代社會經濟生活的提高，物流作為承載聯絡的主要紐帶發揮的作用越來越大，物流行業已經成為物聯網技術的一個重要的應用領域。目前，由於業務量和客戶需求的不斷提升以及物流產品種類的不斷豐富，物流行業也面臨著巨大的挑戰。在物流運營中爆倉、配送延遲、產品損壞、安全失控等問題頻繁發生，而生鮮產品和彈藥、火工品等軍事物資的運輸對物流運送條件提出了更加苛刻要求。因此，實時監控物流運輸車相關狀態資訊，定位跟蹤各物流運輸車位置以進行快速排程和分配，已經成為現代物流技術發展的新需求。

　　本文綜合利用物聯網技術，提出並實現了“基於物聯網的智慧物流車載終端系統”，由於Zig Bee 技術具有近距離、低功耗、低資料率、低成本的特點，將其應用於物流運輸車廂微資訊的採集，可大大降低功耗和開發成本，採用全球定位系統*** GPS*** 實現對移動目標的實時定位跟蹤，採用通用分組無線業務*** general packet radio service，GPRS*** 技術實現物流監控中心和車載終端的互聯互通，最終實現對物流車載終端的遠端監控和智慧排程。

　　1 系統結構

　　系統主要包括智慧物流車載終端和物流監控中心兩部分。

　　從圖1 中可以看到智慧物流車載終端主要由RAM11主控器、Zig Bee 無線感測器網路*** WSNs*** 、GPRS 模組和GPS模組等構成，安裝在物流運輸車上。基於ZigBee 的無線感測器網路結構由多個感測器採集節點構成，用於採集運輸車廂微環境資訊，如車廂內的溫度、溼度、氣體煙霧、車廂門開啟和貨物安全等資訊，多個感測器節點資訊匯聚到協調器節點後傳送給主控器，形成車廂內微環境感知無線網路; 主控器是基於ARM11 的嵌入式閘道器，由GPS 模組獲取運動車輛的經緯度資訊，並通過GPRS 模組將接收到的車廂微環境資訊與當前位置資訊傳送到物流監控中心。本文重點介紹物流車載終端系統的軟硬體實現。

　　2 車載終端硬體設計

　　物流車載終端主要由ARM11 主控制、Zig Bee 無線收發模組、感測器模組、GPRS 模組及相關外圍電路組成。

　　2. 1 主控模組與外圍電路

　　ARM11 主控器採用Samsung 公司RISC 嵌入式微處理器S3C6410。S3C6410 採用64 /32bit 內部匯流排架構，基於ARM1176JZF—S 核，具有4 通道UART，支援嵌入裁剪後的Linux 作業系統，具有低成本、低功耗、高效能的優良品質，主要面向行動式和高性價比及低功耗裝置的應用，可以方便地與Zig Bee 模組和GPRS 模組通訊。相關外圍電路包括報警模組、電源及復位模組、LCD 觸控式螢幕顯示模組等。

　　2. 2 Zig Bee 無線感測器網路

　　2. 2. 1 Zig Bee 無線網路

　　Zig Bee 收發模組採用TI 公司的CC2530 晶片作為主控晶片。CC2530 是片上系統*** SOC*** 高度整合的晶片解決方案，內部集成了一個增強型8051 微控制器，含256 kB 程式儲存器，支援2. 4 GHz IEEE 802. 15. 4 射頻收發，適應2. 0 ～3. 6 V 直流電源，可由電池供電，實現節點的微型化。ZigBee 協調器模組同樣以CC2530 為核心，包含電源轉換模組、RS—232 通訊模組及少量外圍工作電路，主要完成資料的接收和上傳功能，其功耗較大且需長時間不間斷地執行，因而，協調器節點由主控器USB 埠供電。

　　系統構建Zig Bee 星型網路拓撲結構，實現基於Z-Stack協議棧帶有網路自啟動功能的無線網路，包含一個協調器節點和多個終端節點，協調器是整個網路的核心，負責網路的組建、網路節點的管理、尋找節點之間的路由訊息等，終端節點是實現具體功能的單元。所有終端節點由協調器節點分配不同的網路地址，通過無線網路將資料匯聚到協調器節點，協調器節點通過RS—232 串列埠與主控器進行通訊，主控器對接收到的資料解析後，根據不同的網路地址判斷資訊來自於哪個Zig Bee 節點。

　　2. 2. 2 感測器模組

　　CC2530 收發模組外擴感測器對運輸車廂微環境資訊進行採集，並配合控制電路實現車廂內環境的智慧化控制。本文主要檢測物流運輸車上的溫度、溼度、車廂門開啟以及車廂內貨物是否安全等資訊。

　　溫溼度感測器採用Sensirion 公司推出的可以同時測量溫度和溼度的SHT11 感測器晶片，SHT11 晶片將溫度感測、溼度感測、訊號變換、加熱器和A/D 轉換等功能整合到一個晶片上，供電電壓2. 4 ～ 5. 5 V，與CC2530 電壓相匹配。將Zig Bee 外擴溫溼度感測器模組放置於車廂不同位置檢測車廂的溫度、溼度環境狀況。車廂門安防控制主要使用亮度感測器和人體熱釋紅外感測器兩個感測器共同來判斷是否有人非法進入，使用開關感測器檢測車門是否異常開啟，使用聲音感測器監測易碎品的安全狀況，使用煙霧感測器結合車廂溫溼度環境判斷是否有火災發生，提前預警以便及時排除險情，保證貨物安全。

　　2. 3 GPRS 模組

　　GPRS[4]是實現資料遠端無線傳輸、實時資料通訊的關鍵和基礎，是在GSM 基礎上發展起來的一種分組交換的資料承載和傳輸方式，在嵌入式系統中應用非常廣泛。系統選用SIMCOM 公司的SIM300 GPRS 模組，該模組正常使用時，需配備一張SIM 卡，上電前確保天線正確連線，工作時需要電信網路支援，在網路服務計費方面類似於普通手機。SIM300 GPRS 模組採用AT 指令集通過串列埠與S3C6410 進行通訊，通訊速率設定為115 200 bps，簡訊資料格式採用通用的PDU 資料格式，實現車載終端與物流監控中心的無線通訊。

　　2. 4 GPS 定位模組

　　GPS 是一個高精度、全天候和全球性的無線電導航、定位和定時的多功能系統。加電後GPS 模組首先開始尋星，並不斷向主機端推送自身狀態資料，當尋星成功時，持續向主控器傳送有效位置資訊。系統通過GPS 接收機接收定位衛星的定位資料，計算得到運動車輛的經緯度座標位置，然後通過GPRS 模組傳送給物流監控中心。

　　3 車載終端軟體設計

　　車載終端主控器S3C6410 執行Emebedded Linux 2. 6.21 核心作業系統，採用QT 進行嵌入式開發，用交叉編譯的方式燒寫程式，搭配觸控式螢幕，實現車載終端資訊的檢測和顯示。

　　車載終端軟體設計主要包括: 系統上電初始化、Zig Bee資料採集、GPS 定位資訊獲取、GPRS 簡訊收發、資料處理以及LCD 顯示等。Zig Bee 協調器、GPRS 模組和GPS 模組通過串列埠連線到主控器上，系統採用多執行緒串列埠監聽實現ZigBee 資料、GPRS 簡訊資料收發以及GPS 資料的接收。系統上電初始化後，首先建立三個串列埠監聽執行緒，當某執行緒監聽到串列埠資料後解析並進行相應處理，對於車廂微環境資訊、報警資訊、GPS 定位等資訊需按照通訊協議重新組織報文，呼叫GPRS 傳送簡訊程式與物流監控中心進行通訊。

　　4 系統測試

　　為了檢測系統資料傳輸的可靠性，對運輸車輛感測器資訊採集節點發送的1000 個數據包*** 採集間隔時間為10s***進行了資料包接收效能測試，計算協調器節點接收到並通過GPRS 傳輸到物流中心的資料包數量與採集模組總髮出資料包的數量之比，即資料包接收率，包接收率測試結果。為方便測試，將Zig Bee 無線感測器模組固定在運輸車輛車廂內部，採用電池供電，協調器節點和感測器節點之間沒有任何金屬障礙物，通過RS—232 與主控器相連。實驗結果表明: 在通訊過程中存在一些丟包情況，總體來看資料包接收率能達到94% 以上，能夠滿足實際物流運輸中監測密度的使用要求，驗證了系統的可用性。

　　實驗表明: 由於溫度對溼度的影響較大，而實際溫度和SHT11 測試參考溫度25℃有所不同，需要對採集到的溼度值進行線性補償和溫度補償才能得到較為準確的溼度值。

　　5 結束語

　　本文以無線感測器網路作為資訊採集手段，以GPS 技術作為定位基礎，以GPRS 網路作為承載網路，充分考慮實際需求，構建了雙閉環智慧物流車載終端系統。車廂內無線感測器閉環網路對車廂微環境資訊進行動態採集和預警，使管理者能夠實時瞭解車輛狀況資訊變化，及時採取有效措施，保證產品品質; 車載終端與物流中心無線閉環網路，實現對車輛行車過程的全程監控和車輛跟蹤定位，提高行車安全，實現優化排程。總之，本系統具有很強的實時性和可靠性，保障了物流運送環節的安全性，同時對軍用物資配送的高效化和全程可控等目標具有一定的借鑑意義。