专利名称：一种运输车辆及货物信息的车载监控系统及监控方法
技术领域：
一种运输车辆及货物信息的车载监控系统及监控方法涉及运输车辆及货物的信息管理、车辆及货物定位、车辆与运输中心通讯技术，属于物流技术及设备领域。
背景技术：
运输系统的信息化管理是当今物流领域的发展热点之一，信息化的运输系统的关键之一是运输车辆的信息管理，要求能够使司机通过信息终端实时了解车辆位置和车载货物状态，使运输管理中心能够实时了解运输的进度以及车辆的位置，并通过信息终端建立司机与管理中心间交换调度指令和运输信息的途径。
现有的技术中有涉及车辆位置监控的技术，如发明专利“一体化卫星定位车载终端”(中华人民共和国专利号03127643.1，
公开日期2004年2月11日)，采用中央处理器和自行开发的PCB板实现车载终端平台，采用GPS卫星进行车辆定位，采用GSM短信实现与监控中心的通讯，实现了车辆的实时位置监控。在国外也有如VLaTS公司的车辆位置监控系统(参见《车辆定位与跟踪系统(VLaTS)及其特点》，《广东通信技术》2002年12月第20卷第12期)。但这些系统都没有涉及到运输系统的专用功能，如货物管理和调度指令等，而且终端平台大都采用专用平台，缺乏二次开发能力。
现有技术也有涉及运输信息管理的系统，如发明专利“运输信息智能管理系统”(中华人民共和国专利号01122565.3，
公开日期2003年2月5日)，该技术使用IC芯片纸技术实现了对物流信息的加密、采集、分拣、跟踪和管理，可以实现货物管理的功能。但是该技术并不是基于车载平台开发，无法实现面向司机的实时货物管理，也无法实现管理中心对车辆的调度。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种运输车辆及货物信息的车载监控系统及监控方法，该系统和方法将货物管理、信息通讯、车辆位置监控、车辆自主导航等功能模块结合在统一的车载平台上，为运输系统提供了高效方便、功能丰富的车载信息管理终端。
本发明所提出的系统的特征在于，在车载信息终端上含有主板，具有串口、VGA接口、存储设备接口、PS/2接口；进行数据处理，并与Internet网上的远程管理中心通过GPRS进行数据传输；GPRS调制解调器，通过串口与主板连接，用于拨号连接Internet网上的管理中心；条码扫描设备，通过串口与主板连接，用于扫描货物的条码，从而获得货物号；GPS接收模块，通过串口与主板连接，接收GPS传输的车辆位置信息；存储设备，通过存储设备接口与主板连接，用于保存货物信息数据库；液晶显示屏，通过显示驱动卡与主板的VGA接口连接，用于显示信息；操控面板，通过PS/2接口与主板连接，用于输入控制信息和数据信息；触摸屏，通过PS/2接口与主板连接，用于输入控制信息。
本发明所述方法的特征在于，含有信息通讯模块通过GPRS调制解调器拨号连入GPRS网络，通过GPRS数据服务与处于Internet网络中的运输管理中心服务器建立网络连接，根据通讯协议编制和解析数据包，实现与运输管理中心服务器的数据传输；车辆导航模块通过GPS接收模块从GPS定位系统获取车辆位置数据，通过串口读取到这些数据并作解析；车辆位置监控系统终端模块通过GPRS网络接收运输管理中心发来的车辆位置信息查询请求，通过GPS接收模块接收本车的位置信息，并将该位置信息通过信息通讯模块传输给运输管理中心；货物录入模块1)通过信息通讯模块与处于Internet网络中的运输管理中心服务器建立网络连接；2)用条码扫描设备扫描货物的条码，获得货物号；3)通过信息通讯模块将货物号传输到运输管理中心，并接收从运输管理中心传来的该货物的详细信息；4)建立所有货物的信息数据库，存储在存储设备上；货物卸载模块1)通过信息通讯模块与处于Internet网络中的运输管理中心服务器建立网络连接；2)开货物信息数据库，通过扫描货物号或通过手动输入货物号进行删除；3)通过上述信息通讯模块将卸载货物的信息传输到运输管理中心；载货查询模块打开货物信息数据库，根据用户输入或选择的货物号查找货物信息。
所述通讯协议数据包采用由ASCII码字符构成的字符串格式，该格式为数据包类型|数据包内容|补充，其中“数据包类型”表示该数据包的作用，采用由字符表征的正整数编码；“数据包内容”为所传输的内容；“补充”表示通讯内容的补充。
实验证明，本发明基于车载平台开发，可实现面向司机的实时位置监控和货物监控，以及管理中心对车辆的监控和调度，达到了预期的目的。
图1是运输车辆信息终端系统结构设计图；图2是运输车辆信息终端硬件平台结构设计图；图3货物录入模块流程图；图4货物卸载模块流程图；图5载货查询模块流程图；图6是信息终端系统模块结构图。
具体实施例方式
如图1所示，车载信息终端的系统平台整体结构设计分为三层嵌入式硬件平台，包括主板、操控面板、条码扫描设备等；嵌入式操作系统平台，包括各种硬件驱动；应用程序层，包括货物管理程序、车辆监控程序等。如附图1所示。
嵌入式硬件平台设计采用了工业控制总线，以主机板为核心。如附图2所示系统由车载12V电源供电，主机板通过串口(符合RS-232标准)连接GPS接收装置、GPRS通讯调制解调器、条码扫描设备，主板通过串口读写，可以从GPS接收装置获得GPS定位信息，可以与GPRS通讯调制解调器实现拨号连接Internet网络，可以从条码扫描设备获取扫描数据；主板通过PS/2接口连接操控面板和触摸屏，可以获取操控面板和触摸屏的输入信息。主机板可输出VGA信号，VGA信号经过专门开发的显示驱动芯片可以转换为液晶显示屏的信号在屏幕上显示。主机板可控制独立扬声器发出语音提示。外永久存储设备使用CF卡。部分部件的具体情况将在后面叙述。
硬件平台的上层使用了Microsoft公司的WindowsCE嵌入式操作系统平台。该平台可以分为驱动和系统环境两部分，其中驱动主要是负责系统各个部件的输入输出控制，而系统环境主要提供系统界面显示，以及为软件的开发提供接口支持，使应用程序可以在该平台上运行。
基于以上系统结构，通过基于嵌入式操作系统的软件开发，可以实现运输车辆信息终端所要求的各项功能，以下分别叙述各项功能模块的组成和实现方法。
1.基础系统模块。该部分的功能是实现系统的基础平台，支持其他模块的运行。在硬件层包括主板、CF卡(作为外部存储设备)、操控面板、液晶屏和触摸屏，以及设备外壳。其中嵌入式系统主板采用PCM-5820/5822 NS Geode SBC，该主板拥有300MHz的处理器，32MB内存，性能较高。CF卡容量为128MB。在软件层则主要包括支持各硬件功能的相应驱动程序，以及嵌入式操作系统环境。
2.信息通讯模块。该部分的功能是实现终端系统与外界的通讯，主要是与运输管理中心的通讯。该模块相关的硬件包括通过串口与主机连接的GPRS调制解调器，采用WAVECOM公司的产品，通讯芯片为WAVECOM-Q2403。而软件部分主要包括信息通讯程序。其实现流程为，GPRS调制解调器经过拨号过程连入GPRS网络，通过GPRS数据服务可以与处于Internet网络中的运输管理中心服务器建立网络连接。利用该网络连接，信息通讯模块可以将运输信息、车辆位置信息、司机汇报信息等发送给管理中心，管理中心可以向信息通讯模块发送调度指令、位置信息请求、交通信息等。信息的发送是基于预先设计的通讯协议的，发送前将数据根据协议编制，接受到数据包后根据协议解析，这些都通过通讯程序中的数据接受发送功能完成。
通讯协议中，数据包采用由ASCII码字符构成的字符串格式，字符串的典型格式为“数据包类型|数据包内容|补充”，其中数据包类型用来表示该数据包的作用，采用由字符表征的正整数编码；数据包内容部分为主体部分，包括所需的通讯内容；补充部分用于通讯内容的补充，如命令执行成功的标志等。一个典型的数据包示例如下“3|1，1，0，0，20031028142933，1，116.412563，39.672543，80.45，45，1|-1”该数据包用于发送车辆当前位置(经纬度)，其中第一段类型部分中3表示该数据包为车载终端向管理中心发送车辆当前位置，第二段内容部分用逗号隔开各数据单元，包括车载终端编号，时间，经度，纬度，速度，角度等各项信息，最后的补充部分-1表示该数据包是由车载终端响应管理中心的查询指令后回复的信息。
3.货物管理模块。该部分的功能是使司机可以随时掌握本车的货物运载情况。该模块硬件部分主要包括条码扫描设备，采用MetroLogic公司的MS9535，这是款无线式激光条码扫描器，适合运输车辆装卸货物使用。条码扫描设备通过串口与主板连接。
软件部分主要包括货物管理程序以及货物数据库。货物数据库用于在车载终端的CF卡上存储货物数据，采用文本文件实现。管理程序主要包括三个模块货物录入模块，货物卸载模块，载货查询模块。
其中，司机在装载货物时使用货物录入模块来录入货物信息。该模块功能的实现流程如附图3所示。司机在装货时，首先通过条码扫描实现货物号的识别，货物录入模块自动将货物号通过通讯模块发送到管理中心，请求货物的具体信息，管理中心从数据库中得到信息后返回终端，货物录入模块通过通讯模块得到货物信息后，记录在货物数据库中。
相应地，货物卸载模块在司机完成卸货后使用，用以将货物信息从数据库中删除。该模块功能的实现流程如附图4所示。司机在完成卸货后，可以使用卸载模块，程序从货物数据库中得到所有货物的列表，供司机选择卸载的货物，司机可以通过再次扫描条码，或者直接从触摸屏上选取两种方式选择。确认后，程序删除数据库中的货物信息，同时卸货完成信息通过通讯模块发送到管理中心。
司机在运输途中可以使用载货查询模块查询车辆当前所载货物信息。该模块实现流程如附图5所示。在司机进入查询模块后，程序首先从数据库中取出所有货物的记录，其中包括货物的主要信息，以列表形式显示给司机；司机可以选择其中一项货物查看详细信息。借助载货查询功能与货物信息的结合，司机还可以进行货损货差，即记录货物损坏和丢失情况的操作。
4.车辆导航模块。该模块向司机提供了电子地图导航的功能。该模块硬件部分主要包括GPS接收模块，该模块通过串口与主板连接，软件部分为车辆导航程序。GPS从GPS定位系统每隔一段时间获取车辆位置数据，程序通过串口读写读取到这些数据并作解析，导航程序以此作为依据进行电子地图定位以及车辆引导。
5.车辆位置监控系统终端模块。该系统的主要功能是为管理中心获取并显示车辆当前位置提供终端支持。因此，该模块作为车辆位置监控系统的一部分，需要与其他部分配合完成功能。在终端部分，定位数据同样来源于GPS接收模块，当信息通讯模块接收到管理中心位置请求指令后，即将当前定位数据发送给管理中心。因此该模块功能由车辆导航模块与信息通讯模块两部分提供支持。
附图6表示了系统的组成和各部分的联系。基础系统模块向各模块提供系统支持，各模块通过外部数据设备，包括条码扫描设备、GPRS调制解调器、GPS接收模块，获得及发送数据，各模块通过程序变量(即系统内存)以及外部存储文件(CF卡存储)进行数据交换和共享，以实现各自的功能。
权利要求
1.一种运输车辆及货物信息的车载监控系统，其特征在于，在车载信息终端上含有主板，具有串口、VGA接口、存储设备接口、PS/2接口；进行数据处理，并与Internet网上的远程管理中心通过GPRS进行数据传输；GPRS调制解调器，通过串口与主板连接，用于拨号连接Internet网上的管理中心；条码扫描设备，通过串口与主板连接，用于扫描货物的条码，从而获得货物号；GPS接收模块，通过串口与主板连接，接收GPS传输的车辆位置信息；存储设备，通过存储设备接口与主板连接，用于保存货物信息数据库；液晶显示屏，通过显示驱动卡与主板的VGA接口连接，用于显示信息；操控面板，通过PS/2接口与主板连接，用于输入控制信息和数据信息；触摸屏，通过PS/2接口与主板连接，用于输入控制信息。
2.如权利要求1所述的运输车辆及货物信息的车载监控系统，其特征在于，所述主板的型号为PCM-5820/5822 NS Geode SBC。
3.如权利要求1所述的运输车辆及货物信息的车载监控系统，其特征在于，所述GPRS调制解调器采用WAVECOM公司的通讯芯片为WAVECOM-Q2403的GPRS调制解调器。
4.如权利要求1所述的运输车辆及货物信息的车载监控系统，其特征在于，所述GPS接收装置的采用GARMIN公司的GPS25LP系列。
5.如权利要求1所述的运输车辆及货物信息的车载监控系统，其特征在于，所述条码扫描设备的型号为MetroLogic公司的MS9535。
6.一种运输车辆及货物信息的车载监控方法，其特征在于，含有信息通讯模块通过GPRS调制解调器拨号连入GPRS网络，通过GPRS数据服务与处于Internet网络中的运输管理中心服务器建立网络连接，根据通讯协议编制和解析数据包，实现与运输管理中心服务器的数据传输；车辆导航模块通过GPS接收模块从GPS定位系统获取车辆位置数据，通过串口读取到这些数据并作解析；车辆位置监控系统终端模块通过GPRS网络接收运输管理中心发来的车辆位置信息查询请求，通过GPS接收模块接收本车的位置信息，并将该位置信息通过信息通讯模块传输给运输管理中心；货物录入模块1)通过信息通讯模块与处于Internet网络中的运输管理中心服务器建立网络连接；2)用条码扫描设备扫描货物的条码，获得货物号；3)通过信息通讯模块将货物号传输到运输管理中心，并接收从运输管理中心传来的该货物的详细信息；4)建立所有货物的信息数据库，存储在存储设备上；货物卸载模块1)通过信息通讯模块与处于Internet网络中的运输管理中心服务器建立网络连接；2)开货物信息数据库，通过扫描货物号或通过手动输入货物号进行删除；3)通过上述信息通讯模块将卸载货物的信息传输到运输管理中心；载货查询模块打开货物信息数据库，根据用户输入或选择的货物号查找货物信息。
7.如权利要求6所述的一种运输车辆及货物信息的车载监控方法，其特征在于，所述通讯协议数据包采用由ASCII码字符构成的字符串格式，该格式为数据包类型|数据包内容|补充，其中“数据包类型”表示该数据包的作用，采用由字符表征的正整数编码；“数据包内容”为所传输的内容；“补充”表示通讯内容的补充。
全文摘要
一种运输车辆及货物信息的车载监控系统及监控方法涉及运输车辆及货物的信息监控、车辆及货物定位、车辆与运输中心通讯技术，属于物流技术及设备领域。其特征是，该系统含有主板、GPRS调制解调器、条码扫描设备、GPS接收装置、存储设备、液晶显示屏、操控面板和触摸屏。该方法含有信息通讯模块、车辆导航模块、车辆位置监控系统终端模块、货物录入模块、货物卸载模块和载货查询模块。本发明基于车载平台开发，可实现面向司机的实时位置监控和货物监控，以及管理中心对车辆的监控和调度。
文档编号G01S19/14GK1677414SQ20051001141
公开日2005年10月5日 申请日期2005年3月11日 优先权日2005年3月11日
发明者郑四发, 杨殿阁, 连小珉, 杨扬, 周磊, 李克强, 罗禹贡, 曹剑东, 李兵, 耿华 申请人:清华大学