現代物流運輸智能車(chē)載終端設計論文

　　論文導讀：現代物流運輸追求的是更加低成本、高效率和安全的實(shí)現貨物運輸，傳統的物流運輸裝備技術(shù)及模式已經(jīng)不能滿(mǎn)足需要。智能車(chē)載終端主要由信號采集模塊、數據處理模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊3部分組成，系統總體框圖如圖1所示，信號采集模塊主要由前端的傳感器和GPS模塊、采集電路、信號調理和串口發(fā)送單元組成，其中GPS模塊用于實(shí)時(shí)接收車(chē)輛的位置信息，傳感器采用專(zhuān)門(mén)的氣體傳感器用于采集車(chē)廂內部氣體濃度參數，采集電路實(shí)現氣體濃度信號的模擬放大、簡(jiǎn)單濾波后送到單片機進(jìn)行A/D轉換處理，采集模塊采集的數據通過(guò)串口發(fā)送到數據處理系統進(jìn)行計算，得到可讀的濃度參數、位置信息，實(shí)現實(shí)時(shí)顯示的同時(shí)無(wú)線(xiàn)發(fā)送到后方指揮中心進(jìn)行分析。以液化天然氣運輸為例，選用對甲烷具有相當敏感的氣體傳感器GS-B2設計的電路如圖2所示。

　　關(guān)鍵詞：物流運輸，GPS，氣體傳感器

　　0．前 言

　　現代物流環(huán)節中，物流信息是一個(gè)重要的構成因素。當前物流產(chǎn)業(yè)規模日益擴大，物流技術(shù)裝備水平迅速提高。但我國物流發(fā)展中仍存在物流系統效率低，物流成本高，物流基礎設施的配套性、兼容性差等問(wèn)題，特別物流信息技術(shù)裝備水平低的問(wèn)題尤為突出，這就決定了物流企業(yè)在運輸中對安全、高效、高性?xún)r(jià)比具有較高的要求。尤其是針對危險貨物如危險氣體的運輸配送，高安全性、高性能、高效率的裝載車(chē)輛配套裝置技術(shù)亟待發(fā)展。論文設計的智能車(chē)載終端主要針對危險氣體運輸，解決了車(chē)輛運輸配送中的車(chē)輛定位信息獲取，以及危險氣體在運輸過(guò)程中的氣體泄漏預警等安全問(wèn)題，實(shí)現了運輸車(chē)輛的實(shí)時(shí)定位和物流指揮中心的智能監控，為實(shí)現安全、高效的危險物品運輸提供了現實(shí)依據。

　　1.現代物流運輸的需求分析

　　現代物流運輸追求的是更加低成本、高效率和安全的實(shí)現貨物運輸，傳統的物流運輸裝備技術(shù)及模式已經(jīng)不能滿(mǎn)足需要。針對一些傳統運輸中存在的問(wèn)題，例如后方物流指揮中心如何科學(xué)地進(jìn)行運輸車(chē)輛的調度和管理，提高運營(yíng)效率；駕駛員如何隨時(shí)隨地了解道路堵塞、車(chē)輛方位等情況而更加省力地到達目的地；對易泄危險物品運輸如何做到及時(shí)準確檢測出危險的存在從而做出妥善處理；移動(dòng)車(chē)輛如果遇到麻煩或者其安全受到侵害，如何向主控中心發(fā)送報警信息，求得就近援助等，均對現代物流專(zhuān)用車(chē)輛提出更高的要求。

　　在現代物流運輸監控中，通信網(wǎng)絡(luò )的智能化是一個(gè)瓶頸問(wèn)題。由于物流運輸系統是一類(lèi)極其分散的系統，顯然不可能采用有線(xiàn)通信方式進(jìn)行各類(lèi)數據傳輸，且車(chē)輛一般處于高速運動(dòng)狀態(tài)，這就更加需要無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的應用。

　　2.智能車(chē)載終端的系統組成

　　智能車(chē)載終端主要由信號采集模塊、數據處理模塊和無(wú)線(xiàn)通信模塊3部分組成，系統總體框圖如圖1所示，信號采集模塊主要由前端的傳感器和GPS模塊、采集電路、信號調理和串口發(fā)送單元組成，其中GPS模塊用于實(shí)時(shí)接收車(chē)輛的位置信息，傳感器采用專(zhuān)門(mén)的氣體傳感器用于采集車(chē)廂內部氣體濃度參數，采集電路實(shí)現氣體濃度信號的模擬放大、簡(jiǎn)單濾波后送到單片機進(jìn)行A/D轉換處理，采集模塊采集的數據通過(guò)串口發(fā)送到數據處理系統進(jìn)行計算，得到可讀的濃度參數、位置信息，實(shí)現實(shí)時(shí)顯示的同時(shí)無(wú)線(xiàn)發(fā)送到后方指揮中心進(jìn)行分析。

　　圖1 智能車(chē)載終端總體設計框圖

　　系統中數據采集模塊和數據處理模塊負責對采集到的數據進(jìn)行必要的現場(chǎng)處理、存儲和轉發(fā)，以及對數據的編碼，然后通過(guò)標準接口RS232/RS485將數據信號傳送到GPRS 模塊。GPRS 模塊對信號進(jìn)行進(jìn)一步的處理，再通過(guò)GPRS空中接口接入到GPRS網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據的透明傳輸，最后經(jīng)由APN專(zhuān)線(xiàn)傳輸到后方物流指揮中心。指揮中心進(jìn)行遠程控制時(shí)，可以將控制信號發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò )中，然后經(jīng)過(guò)GPRS模塊傳輸到智能車(chē)載終端中，進(jìn)而對運行車(chē)輛進(jìn)行控制和處理。氣敏傳感器是能夠感知環(huán)境中某種氣體及其濃度的一種敏感器件，它將氣體成分、濃度等有關(guān)的信息轉換成電信號，從而可以進(jìn)行檢測、監控、報警，還可以通過(guò)接口電路與計算機組成自動(dòng)檢測、控制和報警系統。

　　3 智能車(chē)載終端的單元模塊設計

　�。�1）電源模塊

　　電源系統是否穩定對于整個(gè)系統有至關(guān)重要的影響。電源模塊的設計考慮：一方面電源模塊應盡可能滿(mǎn)足對各模塊的不同用電電壓需求，另一方面要努力降低整個(gè)系統的功耗。本系統中要用到的電壓比較多，主要用到LM7805集成穩壓器、線(xiàn)性穩壓器CX1117等實(shí)現多電壓供電。

　�。�2）采集電路模塊

　　系統數據采集模塊完成對信號的采集和簡(jiǎn)單處理，即對采集信號進(jìn)行放大、濾波和A/D轉換，主控芯片可以采用TI公司的16位系列單片機MSP430F149。利用此單片機內置的A/D轉換單元完成信號的轉換,并通過(guò)片內的串口與其它模塊通信。以液化天然氣運輸為例，選用對甲烷具有相當敏感的氣體傳感器GS-B2設計的電路如圖2所示。該類(lèi)型氣體傳感器用于便攜式儀表測試甲烷，穩定性好，靈敏度高，具有較好的重復性，體積小，功耗低，GS-B2型的工作溫度是-45°C到10°C，濕度≤90%RH,檢測范圍是10到5000PPM。

　　圖2 GS-B氣體傳感器采集電路設計

　�。�3）GPS模塊

　　GPS模塊采用3.3V電源供電，GPS數據是通過(guò)串口進(jìn)入單片機，單片機接收到數據后經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理后暫存其中。E531硬件連接簡(jiǎn)單方便，只要給該模塊提供3.3V的電源并連接相應的GPS天線(xiàn)，E531就會(huì )從串行口輸出相應數據，輸出電平為RS232電平，因其內部自帶電平轉換電路故可以與單片機直接連接。

　�。�4）數據處理單元

　　數據處理模塊主要完成對采集信號的處理，即對采集來(lái)的氣體濃度信號和GPS位置信息進(jìn)行對應數據格式的轉換、數據顯示和發(fā)送以及人機交互功能。處理器采用S3C4510B芯片，其中兩路1.3V電壓由高效率1.4MHz同步降壓型穩壓器LTC3404提供，實(shí)現系統超低功耗設計。

　�。�5）無(wú)線(xiàn)通信單元

　　無(wú)線(xiàn)通信單元考慮兩種情況：有公網(wǎng)的狀態(tài)下，通過(guò)GSM/GPRS模塊來(lái)進(jìn)行數據傳輸，包括采集信號向后方的傳輸和GPS差分信息的傳輸。GPRS利用GSM網(wǎng)絡(luò )資源、覆蓋面大、通訊質(zhì)量高、永遠在線(xiàn)等特點(diǎn)可以為物流運輸車(chē)輛提供一種快速可靠的無(wú)線(xiàn)數據傳輸通道。無(wú)公網(wǎng)的情況，此情況無(wú)GPS差分信息的傳輸，傳輸采集數據信號可以采取FSK傳輸方式。

　　4 結論

　　結合GPS定位技術(shù)和GPRS無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的現代物流運輸車(chē)載終端，集檢測、監管、調度、警報于一體，符合現代物流企業(yè)對運輸車(chē)輛動(dòng)態(tài)控制的需要，且針對性地降低了危險易泄貨物的安全隱患問(wèn)題，對降低物流企業(yè)成本起到積極作用。

　　參考文獻

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