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淺析物聯(lián)網(wǎng)物流實(shí)時(shí)定位系統論文
摘要:文中提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)(IOT)的實(shí)時(shí)定位系統，解決了物流監控管理系統中車(chē)輛運輸時(shí)間長(cháng)、透明度低、運營(yíng)成本高的問(wèn)題。在運輸車(chē)載終端，采用SunSPOT平臺的集成傳感器技術(shù)，它將位置、溫度、濕度、光照強度、車(chē)輛信息、貨物信息等綜合起來(lái)，實(shí)現快速響應和實(shí)時(shí)定位的多維控制。采集到的信息經(jīng)過(guò)時(shí)序調整打包通過(guò)6LoWPAN(IPv6overIEEE802.15.4)上傳并發(fā)送到物流實(shí)時(shí)定位監控中心。文中提供物流實(shí)時(shí)定位關(guān)鍵模塊的設計和實(shí)現流程，方案被證明可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)為物流運輸提供有效的實(shí)時(shí)定位監測。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);SunSPOT平臺;實(shí)時(shí)定位;終端
近年來(lái)，物流運輸行業(yè)迅速發(fā)展［1］，規模不斷擴大，車(chē)輛迅速增加，相關(guān)設施的自動(dòng)化和信息化水平也越來(lái)越高，與此同時(shí)也帶來(lái)了諸多問(wèn)題。物流運輸的實(shí)時(shí)監控需求變得多樣化和復雜化，對網(wǎng)絡(luò )監控系統提出了新的挑戰，對系統的通用性和標準化提出了更高的要求。由于缺乏新技術(shù)，傳統的物流跟蹤監控手段逐漸無(wú)法滿(mǎn)足企業(yè)發(fā)展的需求。在物流行業(yè)人員流動(dòng)大、面積分布廣等特點(diǎn)下，員工之間的信息互動(dòng)需求日益增加［2］，因此建立信息化、智能化、快速化的物流監控平臺，對運輸車(chē)輛以及工作人員進(jìn)行監督，提升企業(yè)經(jīng)營(yíng)效益，同時(shí)節約資源，降低成本［3］，具有較高的社會(huì )和經(jīng)濟效益。物聯(lián)網(wǎng)(IOT)的出現如同工業(yè)革命，它推動(dòng)了信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展［4］，尤其在物流運輸行業(yè)，為其提供智能化的物流信息管理。作為物流發(fā)展的黃金階段，物聯(lián)網(wǎng)為貨物和運輸過(guò)程提供自動(dòng)識別、智能管理和控制;物聯(lián)網(wǎng)云計算利用強大的數據處理能力［5］，為物流數據管理提供技術(shù)支持;物聯(lián)網(wǎng)還可通過(guò)智能感知以及數據采集來(lái)分析和處理物流信息，有效管理物流業(yè)務(wù)［6］。因此，準確、智能、協(xié)同運作對于提高現代物流和供應鏈管理水平，降低運輸成本都是非常有幫助的。針對智能物流的發(fā)展趨勢，本文將數據庫技術(shù)、通信技術(shù)、GPS通信、ＲFID無(wú)線(xiàn)射頻等技術(shù)整合到物流監控系統的關(guān)鍵模塊中［7］。在物流輸送的整個(gè)運輸過(guò)程中，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的物流實(shí)時(shí)定位系統，促進(jìn)了物流運輸的信息化建設，研究重點(diǎn)如下:①提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的物流實(shí)時(shí)定位監控系統。它要求系統框架靈活，易于集成，具有完美的可擴展性，系統配置和部署環(huán)境應具有較高的異構性;②采用嵌入式傳感器，將傳感器采集到的ＲFID信號與倉庫、運輸環(huán)境、運輸集裝箱等信息進(jìn)行集成。采用基于SunSPOT平臺的主動(dòng)式傳感器，提供實(shí)時(shí)GPＲS［12］，向監控中心發(fā)送位置、濕度、溫度、車(chē)輛信息、貨物信息等。本文將詳細介紹移動(dòng)數據通信、Web訪(fǎng)問(wèn)［17］、車(chē)輛跟蹤定位等關(guān)鍵模塊，展示系統關(guān)鍵模塊的設計與實(shí)現過(guò)程。通過(guò)系統框架解析和監控平臺設計來(lái)實(shí)現物流實(shí)時(shí)定位系統的具體功能。
1需求分析和總體設計
車(chē)載終端完成數據采集和傳輸，包括基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通系統(ITS)［8］，該系統旨在提供實(shí)現途中監控和運輸過(guò)程控制。物流運輸監控系統涉及內容廣泛，本文主要針對該監控系統中的車(chē)輛定位、跟蹤、危險預警、運輸路徑再現以及指揮控制等進(jìn)行研究。物流運輸過(guò)程中通過(guò)車(chē)載終端采集相關(guān)信息，利用移動(dòng)GSM網(wǎng)絡(luò )將車(chē)輛實(shí)時(shí)信息發(fā)送到監控中心，同時(shí)獲取監控中心的控制指令。因此，系統功能如下:①車(chē)載終端:具有系統初始化的基本功能;收集物流車(chē)輛實(shí)時(shí)空間信息;車(chē)輛內部溫濕度、車(chē)速、空間位置、車(chē)輛信息、貨物信息等通過(guò)移動(dòng)GSM網(wǎng)絡(luò )將物流信息發(fā)送到監控中心，同時(shí)獲取監控中心的控制指令，根據指令內容完成相關(guān)任務(wù)。②監測中心:具有數據庫管理的基本功能，包括基礎資料的收集和管理，車(chē)輛歷史路徑回放，車(chē)輛報警數據和系統報表;監控中心根據獲取的車(chē)載終端空間位置信息，將車(chē)輛具體位置顯示在電子地圖上，供管理人員對物流車(chē)輛進(jìn)行可視化的跟蹤定位;用戶(hù)可以通過(guò)輸入相應的車(chē)輛信息或貨物條形碼來(lái)搜索當前的運輸車(chē)輛的地理位置。通過(guò)上述系統功能分析，本文所提出的物流實(shí)時(shí)定位系統框架，如圖1所示。該系統由各類(lèi)傳感器、車(chē)載終端、通信系統、監控中心等組成。傳感器包括溫濕度傳感器和汽車(chē)尾部ＲFID識別器［9］，通過(guò)EPC代碼可以有效識別進(jìn)出車(chē)輛以及車(chē)內貨物的信息。為了進(jìn)行遠程控制，通信協(xié)議采用6LoWPAN(IPv6overIEEE802．15．4)［12，17］，完成車(chē)載終端與監控中心之間的無(wú)線(xiàn)數據傳輸。監控中心分析數據，將接收到的數據存儲在本地數據庫中，便于讀取和保存數據，實(shí)現可視化和交互功能。
2關(guān)鍵模塊的設計和實(shí)現
2．1GSM通信機制。通信控制模塊的具體功能是通過(guò)移動(dòng)GSM信號實(shí)現車(chē)載終端和監控中心之間的數據傳輸，通信數據包括車(chē)載終端的位置、濕度、溫度、車(chē)輛信息、貨物信息、監控命令等。在數據傳輸之前，需要對數據進(jìn)行分析封裝［10］，如圖2車(chē)載終端向監控中心發(fā)送數據時(shí)的時(shí)序圖所示，它解釋了對象之間交互和消息的傳輸過(guò)程。監控中心通過(guò)GSM無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接車(chē)載終端并向其發(fā)送相應的控制指令。車(chē)載終端的SIM卡信息即為車(chē)載終端數據的有效性驗證，如果正常則將消息解析并保存到數據庫中，否則需確定它是否在監控中心注冊，并忽略此消息。監控中心向車(chē)載終端發(fā)送控制指令的時(shí)序圖，如圖3所示。通信控制模塊通過(guò)GSM無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )［11］向車(chē)載終端發(fā)送控制指令，并收到來(lái)自車(chē)載終端的ACK確認信息。具體過(guò)程為:管理人員將控制命令發(fā)送給車(chē)載終端［13］，并按照給定的格式封裝并保存到數據庫中。系統檢查是否有記錄沒(méi)有發(fā)送，如果有記錄被發(fā)送，它將把這個(gè)控制指令發(fā)送到將執行這個(gè)命令的車(chē)載終端并返回ACK確認消息［14］。
2．2數據處理。根據實(shí)際物流運輸的需求情況，利用現有信息建立數據庫和數據模型［15］，最重要的部分是數據結構、數據操作和數據限制條件。對于定位系統而言，車(chē)輛位置狀態(tài)信息表、溫濕度表、貨物信息表是非常必要的，所有業(yè)務(wù)數據都保存在建立的關(guān)系數據庫中。在設計數據庫時(shí)，這些表、表之間的關(guān)系、表關(guān)鍵詞、表的屬性等都將按照一定的數據規則設定。
2．3可視化實(shí)時(shí)定位。物流運輸管理從倉儲開(kāi)始，到貨物到達用戶(hù)驗收時(shí)結束，需通過(guò)多個(gè)運轉中心和運輸渠道，如圖4描述了貨物從交付到運達的一般過(guò)程。物流系統接收到發(fā)送命令后，分配的貨物全部是電子標簽。在這段時(shí)間內，會(huì )有多個(gè)貨物分揀員通過(guò)標簽識別確認貨物信息，并將其傳送到監控中心進(jìn)行管理和查詢(xún)。用戶(hù)查詢(xún)系統提供基于ＲFID標簽或客戶(hù)有效證書(shū)的重放跟蹤功能［16］，可以根據需要快速查找并定位貨物，方便用戶(hù)了解和跟蹤貨物的運輸狀況，測試結果如圖5所示。為保證重要貨物運輸途中的風(fēng)險可控，采用視頻采集功能從車(chē)載終端傳輸貨物的實(shí)時(shí)圖像，避免了運輸過(guò)程中客觀(guān)因素造成的損失。同時(shí)，車(chē)輛內部溫度和濕度狀態(tài)可以通過(guò)曲線(xiàn)形式顯示出來(lái)，如圖6所示，以確定在一定時(shí)期內由趨勢引起的環(huán)境變化的影響［18］。跟蹤重播可以檢查車(chē)輛實(shí)際通過(guò)的的路徑，用于確定車(chē)輛是否行駛在正常的路線(xiàn)上。通過(guò)輸入時(shí)間和車(chē)牌號等信息從數據庫中查詢(xún)并讀取運輸車(chē)輛的經(jīng)緯度坐標。如圖7所示，車(chē)輛實(shí)時(shí)定位在電子地圖上的顯示結果。
3結束語(yǔ)
隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，本文在現有物聯(lián)網(wǎng)和智能交通系統(ITS)理論的基礎上分析物聯(lián)網(wǎng)的現有結構，提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的物流實(shí)時(shí)定位系統，由物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的智能交通、車(chē)載終端、GSM無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、通信控制系統和監控系統等組成。此外，我們根據國內物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現狀，結合現有物流信息監控平臺的運行模式，提出物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的協(xié)同運作模式。經(jīng)研究表明，該方案能夠適應物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的特定需求，有效提高了信息系統的管理效率，實(shí)現了物流運輸的實(shí)時(shí)定位。
【淺析物聯(lián)網(wǎng)物流實(shí)時(shí)定位系統論文】相關(guān)文章：
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