货物实时综合定位监控系统及其监控方法
【专利摘要】本发明公开了一种货物实时综合定位监控系统，它包括至少一货箱及物流安全网络中心；每一货箱包括箱体和上盖；箱体与上盖的开口相接处贴有第二RFID易碎标签；每一货箱装载有至少一货物，每一货物上贴有第一RFID标签；货箱内安装有一安全盒；安全盒与所述货箱一一对应；安全盒内设置有一RFID读写模块；一ZigBee模块；一GPS模块；一GPRS模块；一MCU控制单元；一电源模块；物流安全网络中心用于处理接收到的各种信息。本发明还公开了一种货物实时综合定位监控系统的监控方法。本发明实现了货物在完整的物流过程中的追踪监控，能够实时获取货物的位置信息；有效的监控货箱是否被非法打开，提高了物流效率，保障了货物安全。
【专利说明】货物实时综合定位监控系统及其监控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线传感网络领域，特别是涉及一种货物实时综合定位监控系统及其监控方法。
【背景技术】
[0002]在物流过程中，为了保证货物在物流过程中的安全，常常需要进行对货物的实时追踪、定位与监控。在现有的物流领域，货物的追踪通常是在物流过程中的各个节点(如装车点、转运点、卸货点等)进行人工检验。这种货物操作方式无法在货物的运输过程中对货物进行有效的实时追踪，因此也无法在货物的运输过程中提供有效的监控，如对运输过程中的货物的掉包等行为无法进行监控。而且物流在运输过程中往往需要在转运点进行临时的存储，在这个过程中的人工检验也往往在出库与入库时进行，无法确保在仓储过程中的货品安全。而现有的、比如结合RFID技术的物流过程监管，往往也只能在各检查节点进行货物的检查盘点，虽然提高了效率，但仍不能根本上解决在运输以及仓储等过程中的货物实时监控的问题，不能根本上确保货物的安全。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:提供一种货物实时综合定位监控系统，它能够有效实现在货物物流过程中货物的实时监控，确保货物的安全。
[0004]本发明的另一个目的是:提供一种货物实时综合定位监控系统的定位方法。
[0005]本发明的货物实时综合定位监控系统的技术方案是:一种货物实时综合定位监控系统，它包括至少一货箱及物流安全网络中心；每一所述货箱包括箱体和上盖；所述箱体与上盖的开口相接处贴有第二 RFID易碎标签，所述第二 RFID易碎标签预设有与货箱相对应的身份标识号码；每一所述货箱装载有至少一货物，每一所述货物上贴有第一 RFID标签，所述第一 RFID标签预设有与货物相对应的唯一编号信息；所述货箱内安装有一安全盒，所述安全盒预存有货箱的身份标识号码；所述安全盒与所述货箱一一对应；所述安全盒内设置有一 RFID读写模块，用于实时采集并传递所述第一 RFID标签中的编号信息和所述第二 RFID易碎标签中的信息；一GPS模块，在所述货物运输过程中，用于采集所述安全盒的实时位置信息；一 GPRS模块，用于实现所述安全盒与所述物流安全网络中心的远程数据通信；一MCU控制单元，用于收集并处理各模块采集的信息，以及将处理后的信息发送至所述GPRS模块；以及一电源模块；所述物流安全网络中心预存有第一 RFID标签中的编号信息、第二 RFID易碎标签的信息以及货箱相对应的身份标识号码，所述物流安全网络中心用于处理接收到的各种信息。
[0006]下面对上述技术方案进行进一步解释。
[0007]所述安全盒还设置有一 ZigBee模块；所述货物实时综合定位监控系统还包括至少一仓储节点；在所述货物仓储时，所述ZigBee模块用于实现所述安全盒与所述仓储节点之间的数据通信。
[0008]每一所述仓储节点设置有
至少一 ZigBee协调器，用于对所述ZigBee模块发送广播指令，以及接收所述ZigBee模块传递的数据信息，处理并传递接收到的数据信息和所述仓储节点的信息；
一网关节点，用于接收每一所述ZigBee协调器传递的信息，并将接收的信息传递至所述物流安全网络中心。
[0009]所述安全盒安装于所述货箱的上盖内顶面。
[0010]所述ZigBee模块、所述GPRS模块、所述GPS模块分别设置有一用于加强通信信号的天线；每一所述天线伸出所述安全盒之外。
[0011]本发明的货物实时综合定位监控系统的定位方法的技术方案是:一种货物实时综合定位监控系统的监控方法，它包括以下步骤，
S1:将每一货箱的身份标识号码存入安全盒；
52:将货物的编号信息存入第一 RFID标签中，并将第一 RFID标签贴于相对应的货物上；
53:将每一货箱的身份标识号码存入对应的第二 RFID易碎标签中；
54:将第一 RFID标签中的编号信息、第二 RFID易碎标签的信息以及货箱相对应的身份标识号码存入物流安全网络中心；
55:将货物装箱，并在货箱上贴上相对应的第二 RFID易碎标签；
56:货物装车运输过程中，GPS模块间断性地采集安全盒的实时位置信息；RFID读写模块采集第一 RFID标签中的编号信息和第二 RFID易碎标签的信息；MCU控制单元收集并处理各模块采集的信息，以及将处理后的信息通过GPRS模块发送至物流安全网络中心；
57:物流安全网络中心处理接收到的各种信息。
[0012]下面对上述技术方案进行进一步解释。
[0013]在步骤S6与步骤S7之间还包括以下步骤，
58:在货物仓储时，ZigBee协调器对安全盒的ZigBee模块发送广播指令，所述ZigBee模块接收到ZigBee协调器的广播指令后，将货箱相对应的身份标识号码、RSSI信息和所述RFID读写模块采集的信息数据反馈至所述ZigBee协调器，所述ZigBee协调器将ZigBee模块反馈的数据信息和仓储节点的信息传递至网关节点；所述网关节点将ZigBee协调器传递的信息发送至物流安全网络中心。
[0014]本发明的优点是:本发明的货物实时综合定位监控系统及其监控方法，它实现了货物在完整的物流过程中(运输、仓储)的追踪监控，能够实时获取货物物流全过程的位置信息；通过贴于货箱开口处的第二 RFID易碎标签以及贴于货箱内货物包装上的第一 RFID标签，安全盒中的RFID读写模块在可以实现实时的货物盘点的同时，能够有效的监控货箱是否在物流过程中被非法打开，这不仅大大提高了货物盘点的效率，还保障了货物在物流过程中的安全性；物流安全网络中心能够接收安全盒以及仓库中的ZigBee协调器发送的实时数据，通过这些数据，管理人员可以方便的获取物流信息，对物流过程进行监控；物流安全网络中心能够根据接收到的数据进行物流过程的报警以及货物快速定位等功能，提高物流效率，保障货物安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
[0016]图1是本发明实施例的货箱结构示意图。
[0017]图2是本发明实施例的第二 RFID易碎标签相对于货箱位置结构示意图。
[0018]图3是本发明实施例的安全盒安装结构示意图。
[0019]图4是本发明实施例的安全盒的模块结构示意图。
[0020]图5是本发明实施例的运输过程监控示意图。
[0021 ] 图6是本发明实施例的仓储过程监控示意图。
[0022]图7是本发明实施例的过程监控流程图。
[0023]其中:1货箱；2安全盒；3第二 RFID易碎标签；6物流安全网络中心；7仓储节点；8天线；11箱体；12上盖；21 RFID读写模块；22 GPS模块；23 GPRS模块；24 MCU控制单元；25电源模块；26 ZigBee模块；71 ZigBee协调器；72网关节点。
【具体实施方式】
[0024]实施例1:一种货物实时综合定位监控系统，它包括至少一货箱I及物流安全网络中心6。
[0025]如图1所示，每一货箱I包括箱体11和上盖12。上方的为货箱I的上盖12，下部为货箱I的箱体11。
[0026]如图2所示，箱体11与上盖12的开口相接处贴有第二 RFID易碎标签3，第二 RFID易碎标签3预设有与货箱I相对应的身份标识号码。第二 RFID易碎标签3为防伪标签,贴于货箱I开启处(箱体11与上盖12的开口相接处)，货箱I打开时即断裂失效，用于在标识对应货箱I的同时，监测物流过程中货箱I是否打开。
[0027]如图3所示，货箱I内安装有一安全盒2，安全盒2安装于货箱I的上盖12内顶面。在货箱I盖上固定有一扁平的长方体盒子，用于放置本安全盒2。安全盒2预存有货箱I的身份标识号码；安全盒2与货箱I 一一对应。安全盒2对货箱I及货箱I中的货物进行监控定位。
[0028]如图4所示安全盒2内设置有一 RFID读写模块21、一 GPS模块22、一 GPRS模块23、一 ZigBee模块26、一电源模块25、一 MCU控制单元24。ZigBee模块26、GPRS模块23、GPS模块22分别设置有一天线8 ;每一天线8伸出安全盒2之外，天线8用于加强无线通信信号。RFID读写模块21为RFID读写器。
[0029]如图5所示，在货物运输过程中，每一货箱I装载有至少一货物，每一货物上贴有第一 RFID标签,第一 RFID标签预设有与货物相对应的唯一编号信息。第一 RFID标签用于标识货物。
[0030]RFID读写模块21，用于实时采集并传递第一 RFID标签中的编号信息和第二 RFID易碎标签3中的信息。
[0031]具体的:RFID读写器能够实时读取第一 RFID标签及第二 RFID易碎标签3中的信息。其中第一 RFID标签为普通RFID标签，贴于货物包装之外，用于标识货物；第二 RFID易碎标签3为防伪RFID标签，贴于货箱I开口处，贴上之后，由于易碎标签的特性，在货箱盖打开或者试图撕开第二 RFID易碎标签时，该第二 RFID易碎标签3会失效而无法被RFID读写器读取。通过这两种RFID标签，实现物流过程中对货箱I以及货物的监控。
[0032]GPS模块22，在所述货物运输过程中，用于采集所述安全盒2的实时位置信息。GPS模块22实现了在运输等室外过程中的货物实时位置的感知。
[0033]MCU控制单元24，用于收集并处理各模块采集的信息，以及将处理后的信息发送至所述GPRS模块23。
[0034]GPRS模块23，用于实现所述安全盒2与物流安全网络中心6的远程数据通信，实现数据的上传。
[0035]电源模块25，包括了电池以及充电部分，电池能够为安全盒2供电，充电部分则能够对电池进行充电。
[0036]物流安全网络中心6预存有第一 RFID标签中的编号信息、第二 RFID易碎标签3的信息以及货箱I相对应的身份标识号码，所述物流安全网络中心6用于处理接收到的各种信息。
[0037]如图6所示，在货物仓储时，所述货物实时综合定位监控系统还包括至少一仓储节点7。
[0038]每一仓储节点7设置有至少一 ZigBee协调器71、一网关节点72。
[0039]在所述货物仓储时，ZigBee模块26能够与ZigBee协调器71自行组网。ZigBee模块26用于实现安全盒2与仓储节点7的数据通信。ZigBee模块26作为短距离通信的工具，用于在仓储等室内环境下与ZigBee协调器71进行通信，实现室内环境货箱I的实时监控。
[0040]ZigBee协调器71，用于对ZigBee模块26发送广播指令，以及接收ZigBee模块26返回的数据信息，处理并传递接收到的数据信息和所述仓储节点7的信息。
[0041]具体的:ZigBee协调器71节点分布安装在仓库的四周，每个仓库均有四个ZigBee协调器71，同时部署一个网关节点72。每一个ZigBee协调器71中均存有ZigBee协调器71所在对应仓储节点7的编号以及用于识别ZigBee协调器71的设备编号。且每一 ZigBee协调器71均与网关节点72建立有线连接，可通过网关节点72接入互联网与物流安全网络中心6进行通信。ZigBee协调器71用于在仓储过程中进行货物的监控以及定位。
[0042]网关节点72，用于接收每一所述ZigBee协调器71传递的信息，并将接收的信息传递至所述物流安全网络中心6。
[0043]具体的:每一个仓库都配备一个网关节点72用于发送数据。网关节点72通过有线的方式收集各ZigBee协调器71收到的货物的数据信息，并通过因特网将数据传输至物流安全网络中心6。网关节点72作为网络设备，与ZigBee协调器71节点相联接。通过网关节点72，ZigBee协调器71能够接入网络并与物流安全网络中心6进行通讯。
[0044]物流安全网络中心6在服务器端，包括物流追踪软件以及数据库等。物流安全网络中心6能够与物流安全盒2以及各网关节点72进行数据通信，并根据物流信息进行报警等操作。收集到的物流信息也能够存储到后台数据库中以供后续的物流过程追溯。物流安全网络中心6可以通过GPRS模块23与安全盒2通信，也可以通过因特网收集位于仓库的ZigBee协调器71所收集的数据。
[0045]实施例2，如图7所示，一种货物实时综合定位监控系统的监控方法，它包括以下步骤。
[0046]S1:将每一货箱I的身份标识号码存入安全盒2。
[0047]具体的:首先，每一个货箱I都拥有自己的身份标识号码(ID)，而每一个安全盒2都与货箱I 一一对应，需要将货箱I的ID写入到对应的安全盒2的MCU模块中存储。
[0048]S2:将货物的编号信息存入第一 RFID标签中，并将第一 RFID标签贴于相对应的货物上。
[0049]具体的:货箱I中的每一件货物都有与之--对应的一个第一 RFID标签，在货物装箱之前，向每一件货物对应的第一 RFID标签中写入货物的唯一的编号信息，并将其贴于货物包装之上。
[0050]S3:将每一货箱I的身份标识号码存入对应的第二 RFID易碎标签3中。
[0051]具体的:每一个货箱I都有对应的第二 RFID易碎标签3。向第二 RFID易碎标签3中写入货箱I对应的ID。
[0052]S4:将第一 RFID标签中的编号信息、第二 RFID易碎标签3的信息以及货箱I相对应的身份标识号码存入物流安全网络中心6。
[0053]具体的:将表示货箱I的第二 RFID易碎标签3及该货箱I对应货物的第一 RFID标签中的信息存入物流安全网络中心6数据库之中。
[0054]S5:将货物装箱，并在货箱I上贴上相对应的第二 RFID易碎标签3。
[0055]具体的:在货箱I放入货物、完成装箱之后，将第二 RFID易碎标签3贴于货箱I开口处。货箱I开启，第二 RFID易碎标签3即撕裂失效。
[0056]S6:货物装车运输过程中，GPS模块22间断性地采集安全盒2的实时位置信息；RFID读写模块21采集第一 RFID标签中的编号信息和第二 RFID易碎标签3的信息；MCU控制单元24收集并处理各模块采集的信息，以及将处理后的信息通过GPRS模块23发送至物流安全网络中心6。
[0057]具体的:货物装箱之后，在货物运输过程中，每间隔一定的时间t (比如5分钟)，MCU控制单元24都会通过GPS模块22采集一次安全盒2的位置信息，同时采集RFID读写模块21读取到的附近的RFID标签信息(包括第一 RFID标签中的编号信息和第二 RFID易碎标签3的信息)。GPRS模块23将货箱I的ID、货箱I当前位置信息以及该安全盒2读取到的RFID标签信息通过GPRS模块23上传并至物流安全网络中心6。
[0058]S7:物流安全网络中心6处理接收到的各种信息。
[0059]具体的:物流安全网络中心6首先判断该物流安全盒2检测到的RFID标签信息是否与数据库中该货箱I对应的第一 RFID标签以及第二 RFID标签数据一致。若不一致，则进入报警、调查步骤。若一致，则进一步判断GPS模块22传递的信息是否异常，若监测到货箱I出现在偏离原定路线的位置或者在可疑地点停留过长时间则进行报警、调查步骤。若无异常，则将数据进行存储。
[0060]在步骤S6与步骤S7之间还包括以下步骤。
[0061]S8:在货物仓储时，ZigBee协调器71对安全盒2的ZigBee模块26发送广播指令，所述ZigBee模块26接收ZigBee协调器71的广播指令后，将货箱I相对应的身份标识号码、RSSI信息和所述RFID读写模块21采集的信息数据反馈至所述ZigBee协调器71，所述ZigBee协调器71将ZigBee模块26反馈的数据信息和仓储节点7的信息传递至网关节点72 ;所述网关节点72将ZigBee协调器71传递的信息发送至物流安全网络中心6。
[0062]具体的:当货箱I运送到转运地点并存储于仓库时，物流安全网络中心6的数据库会同步相应仓库中货箱I的信息。每隔固定的时间t (比如5分钟)，分布在仓库四周的ZigBee协调器71会向仓库内安全盒2中的ZigBee模块26发送广播指令，接受到广播指令的ZigBee模块26反馈自己的货箱I的ID信息、RSSI信息以及该物流安全盒2RFID读写模块21读取到的RFID标签信息。ZigBee协调器71将上述信息进行封装，加上ZigBee协调器71所在对应的仓库编号以及用于识别ZigBee协调器71的设备编号之后，通过网关节点72上传至物流安全网络中心6。物流安全网络中心6首先判断该安全盒2检测到的RFID标签信息是否与数据库中该货箱I对应的第一 RFID标签以及第二 RFID易碎标签3数据一致。若不一致，则进入报警、调查步骤。若一致，则进一步判断该货箱I所在的仓库是否存在异常。若对比数据库之后，某仓库ZigBee协调器71返回的货箱I的ID中缺少某一货箱I的ID或者货箱I不在指定仓库，则进行报警调查环节。若无异常，则将数据存至数据库。同时当需要对某一货箱I进行快速定位时，根据ZigBee协调器71返回的RSSI信息，管理人员也可以通过物流安全网络中心6大致得出货箱I在仓库中的具体位置，方便进行货物查找。
【权利要求】
1.一种货物实时综合定位监控系统，其特征在于:它包括至少一货箱及物流安全网络中心； 每一所述货箱包括箱体和上盖； 所述箱体与上盖的开口相接处贴有第二 RFID易碎标签，所述第二 RFID易碎标签预设有与货箱相对应的身份标识号码； 每一所述货箱装载有至少一货物，每一所述货物上贴有第一 RFID标签，所述第一 RFID标签预设有与货物相对应的唯一编号信息； 所述货箱内安装有一安全盒，所述安全盒预存有货箱的身份标识号码；所述安全盒与所述货箱 对应； 所述安全盒内设置有 一 RFID读写模块，用于实时采集并传递所述第一 RFID标签中的编号信息和所述第二RFID易碎标签中的信息； 一 GPS模块，在所述货物运输过程中，用于采集所述安全盒的实时位置信息； 一 GPRS模块，用于实现所述安全盒与所述物流安全网络中心的远程数据通信； 一 MCU控制单元，用于收集并处理各模块采集的信息，以及将处理后的信息发送至所述GPRS模块；以及一电源模块； 所述物流安全网络中心预存有第一 RFID标签中的编号信息、第二 RFID易碎标签的信息以及货箱相对应的身份标识号码，所述物流安全网络中心用于处理接收到的各种信息。
2.根据权利要求1所述的货物实时综合定位监控系统，其特征在于:所述安全盒还设置有一 ZigBee模块；所述货物实时综合定位监控系统还包括至少一仓储节点；在所述货物仓储时，所述ZigBee模块用于实现所述安全盒与所述仓储节点之间的数据通信。
3.根据权利要求2所述的货物实时综合定位监控系统，其特征在于:每一所述仓储节点设置有 至少一 ZigBee协调器，用于对所述ZigBee模块发送广播指令，以及接收所述ZigBee模块返回的数据信息，处理并传递接收到的数据信息和所述仓储节点的信息； 一网关节点，用于接收每一所述ZigBee协调器传递的信息，并将接收的信息传递至所述物流安全网络中心。
4.根据权利要求2或3所述的货物实时综合定位监控系统，其特征在于:所述安全盒安装于所述货箱的上盖内顶面。
5.根据权利要求4所述的货物实时综合定位监控系统，其特征在于:所述ZigBee模块、所述GPRS模块、所述GPS模块分别设置有一用于加强通信信号的天线；每一所述天线伸出所述安全盒之外。
6.根据权利要求3所述的货物实时综合定位监控系统，其特征在于:每一所述仓储节点设置有4个ZigBee协调器。
7.—种货物实时综合定位监控系统的监控方法，其特征在于:它包括以下步骤， 51:将每一货箱的身份标识号码存入安全盒； 52:将货物的编号信息存入第一 RFID标签中，并将第一 RFID标签贴于相对应的货物上； 53:将每一货箱的身份标识号码存入对应的第二 RFID易碎标签中； 54:将第一 RFID标签中的编号信息、第二 RFID易碎标签的信息以及货箱相对应的身份标识号码存入物流安全网络中心； 55:将货物装箱，并在货箱上贴上相对应的第二 RFID易碎标签； 56:货物装车运输过程中，GPS模块间断性地采集安全盒的实时位置信息；RFID读写模块采集第一 RFID标签中的编号信息和第二 RFID易碎标签的信息；MCU控制单元收集并处理各模块采集的信息，以及将处理后的信息通过GPRS模块发送至物流安全网络中心； 57:物流安全网络中心处理接收到的各种信息。
8.根据权利要求7所述的货物实时综合定位监控系统的监控方法，其特征在于:在步骤S6与步骤S7之间还包括以下步骤， 58:在货物仓储时，ZigBee协调器对安全盒的ZigBee模块发送广播指令，所述ZigBee模块接收到ZigBee协调器的广播指令后，将货箱相对应的身份标识号码、RSSI信息和所述RFID读写模块采集的信息数据反馈至所述ZigBee协调器，所述ZigBee协调器将ZigBee模块反馈的数据信息和仓储节点的信息传递至网关节点；所述网关节点将ZigBee协调器传递的信息发送至物流安全网络中心。
【文档编号】G06K17/00GK104408593SQ201410643091
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】易建军, 朱晓民, 王林, 徐骏, 罗金龙, 黄孝慈 申请人:华东理工大学