物流车载智能包装系统的制作方法
【专利摘要】物流车载智能包装系统，智能物流包装【技术领域】，是对现有物流包装技术的改进，具体地，涉及一种物流车载智能包装系统，用于车载货物的实时监控和管理。包括物流车载智能包装标签、物流车载智能包装主节点和远程服务器。所述物流车载智能包装系统采用Zigbee组网技术，主从节点间构建星形网络，主节点配备有GPRS模块将数据上传至远程服务器。本实用新型系统可广泛用于车载货物的实时监控和管理，是利用无线传感网技术实现现代化物流监控和管理的一种实用系统。
【专利说明】物流车载智能包装系统
【技术领域】
[0001]物流车载智能包装系统，智能物流包装【技术领域】，是对现有物流包装技术的改进，具体地，涉及一种物流车载智能包装系统，用于车载货物的实时监控和管理。
【背景技术】
[0002]传统的物流管理方式是一种对货物运输整体环节的流程管理，无法做到在运输过程中对货物进行实时监控，故导致了货物运输环节中存在的大量问题无法被发现和有效监管，进而造成了物流服务质量参差不齐的局面，物流公司也难以提升和改进物流的组织效率和管理方法。同时对客户而言，也造成了信息的不透明，一旦货物出现问题，难以进行责任认定。事实上，在物流环节中，对于某些具有特殊属性的货物，必须严格地进行实时监控，如农副产品在运输途中对温湿度环境有严格的要求，否则容易变质和腐败。又如易碎货物在装卸时有“小心轻放”的要求，否则会造成货物的损毁，而这些均无法纳入现有的物流监管体系中。因而在商品的贸易过程中，经常在物流环节造成许多不必要的麻烦和大量的经济损失。因此，在运输和装卸过程中对于货物状态和位置的溯源和跟踪是保证物流质量和货物质量的一个重要方面。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种物流车载智能包装系统，即通过对货物的外包装进行适当的信息化改造，实现可监控可管理的智慧物流。该系统能够实时监控货物在运输过程中的状态信息，通过远程服务器，管理员和用户不仅能够溯源货物途径的地点，还能查询保存货物的环境状况以及是否发生过“野蛮装卸”等重要的物流信息。
[0004]为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0005]物流车载智能包装系统由物流车载智能包装标签、物流车载智能包装主节点和远程服务器构成；所述主从节点具备无线通信和无线组网的功能，主节点还可通过GPRS模块与远程服务器进行通信；所述物流车载智能包装标签包括Zigbee芯片、温湿度传感器、力口速度传感器以及非法打开开关。
[0006]所述无线通信和无线组网功能通过所述物流车载智能包装标签和所述物流车载智能包装主节点组成的Zigbee网络实现。
[0007]其中，所述物流车载智能包装标签贴在货物包装盒的表面，负责采集车厢内的环境数据和监测突发事件，并通过Zigbee网络将数据传送至所述物流车载智能包装主节点。所述物流车载智能包装主节点接收由所述物流车载智能包装标签发送的环境数据和突发事件，并将结果通过GPRS模块发送至所述远程服务器。另外，所述物流车载智能包装主节点还具备GPS模块，可实时将当前货物所在的位置信息上传至所述远程服务器。
[0008]所述物流车载智能包装标签和所述物流车载智能包装主节点通过Zigbee技术组成星型网络。
[0009]所述的物流车载智能包装标签中，Zigbee芯片通过I2C接口与所述温湿度传感器和所述加速度传感器相连。
[0010]所述的物流车载智能包装标签中，Zigbee芯片通过GP1 口与所述非法打开开关相连。
[0011]所述的物流车载智能包装标签采用了睡眠和唤醒机制以降低平均功耗。
[0012]所述物流车载智能包装主节点包括Zigbee芯片、ARM处理器芯片、EEPROM芯片以及温湿度传感器、二氧化碳传感器、加速度传感器、GPS模块和GPRS模块。
[0013]所述物流车载智能包装主节点可以获取Zigbee网络中来自所述物流车载智能包装标签上传的数据，通过GPRS模块将数据传至所述远程服务器。
[0014]所述物流车载智能包装主节点可以采集GPS数据，二氧化碳浓度数据，并将这些数据传至所述远程服务器。
[0015]所述的远程服务器可以是任意一台接入Internet且具备一个已知的公网ip地址的PC(具备一个固定的公网ip地址或者已经通过域名进行ip地址的绑定)，将服务器的ip地址(或者域名)以及目标端口在GPRS模块中设定后，在所述远程服务器上开放该特定端口即可接收所述物流车载智能包装主节点上传的GPRS数据。
[0016]根据本实用新型的优选实施例，所述物流车载智能包装标签和所述物流车载智能包装主节点之间的通信芯片采用TI公司的CC2530F256，该芯片具有增强型8051内核，256KB系统内可编程闪存，是本实用新型车厢内部Zigbee网络的核心，利用该芯片构建的Zigbee网络具有强大的组网能力，该网络具备自组织特性和自愈特性。
[0017]根据本实用新型的优选实施例，所述物流车载智能包装主节点采用双核的架构，即在硬件上采用了 CC2530F256结合STM32F103的双处理器方案。其中，STM32F103是一款基于ARM核心的高性能微控制器，内核为32位的Cortex-M3 CPU，最高主频可达72MHz，STM32F103芯片具有多个UART和I2C接口的支持，是物流车载智能包装主节点的调度和控制核心，负责采集传感器数据、GPS数据，并协调与GPRS模块、CC2530F256之间的串口通信。
[0018]本实用新型的技术方案具有如下的有益效果:
[0019]本实用新型结合了 Zigbee技术和GPRS无线通信方案构建了一种物流车载智能包装技术，旨在利用无线传感器网络技术对于货物在运输过程的保存环境和装卸过程进行实时监控和管理，同时能做到对货物状态和位置的溯源和跟踪，保证特殊货物在运输过程中的质量监控，并且能及时监测出货物在运输环节中出现的问题，是实现智慧物流的一种简单、可靠而有效的方案。
[0020]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1.为本实用新型实施例所述的物流车载智能包装系统的整体示意图；
[0022]图2.为本实用新型实施例所述的物流车载智能包装标签的硬件示意图；
[0023]图3.为本实用新型实施例所述的物流车载智能包装主节点的硬件示意图；
[0024]图4.为本实用新型实施例所述的物流车载智能包装标签的软件流程示意图；
[0025]图5.为本实用新型实施例所述的物流车载智能包装主节点的软件流程示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型技术，并不用于限定本实用新型技术。
[0027]如图1所示，一种物流车载智能包装系统，包括物流车载智能包装标签、物流车载智能包装主节点和远程服务器。所述物流车载智能包装标签的主要作用有两点:1.采集车厢内的货物保存的环境数据并定时上传；2.检测突发事件:包括货物侧翻、倾倒和非法打开等；所述物流车载智能包装主节点是车厢内网络的核心，用于组建内部Zigbee网络，内部的Zigbee网络采用星型网络架构，并且将所述物流车载智能包装标签上传的数据通过GPRS模块转发到所述远程服务器上。所述远程服务器可以根据所述物流车载智能包装主节点上传的数据进行货物状态的判断，也为货物的追溯和跟踪提供了依据。
[0028]如图2所示，所述物流车载智能包装标签包括CC2530F256芯片，温湿度传感器，加速度传感器以及非法打开开关。其中，温湿度传感器和加速度传感器通过I2C接口与CC2530F256相连，信号线均需要外接上拉电阻。加速度传感器还有两路中断输出信号，这两路中断与CC2530F256的I/O 口相连，通过外部中断的方式读取。这两路信号分别对应货物侧翻事件和货物倾倒事件，主要用于监测物流运输过程中可能存在的“野蛮装卸”现象。非法打开开关是一种电磁开关，主要用于监测在物流运输过程中，货物在未经允许的情况下是否被非法打开。非法打开开关与CC2530F256的I/O 口相连，同样用外部中断的方式读取。当外部开关闭合时，外部打开信号为高电平，当外部开关断开时，外部打开信号为低电平，在闭合到打开的切换过程中会产生一个下降沿，就能够在外部开关由闭合到打开时唤醒CC2530F256。为了防止外部静电的干扰,在外部打开信号上需要增加一粒防静电管。
[0029]如图3所示，所述物流车载智能包装主节点包括CC2530F256芯片、STM32F103RET7芯片、EEPROM芯片以及温湿度传感器、二氧化碳传感器、加速度传感器、GPS模块和GPRS模块。其中，CC2530F256与STM32F103RET7之间通过UART相连，其余的传感器均与STM32F103RET7连接，EEPROM用于存储的扩展，故在所述物流车载智能包装主节点中，STM32F103RET7是控制单元和采集单元的核心。其中，EEPR0M、温湿度传感器和加速度传感器均与STM32F103RET7通过I2C接口连接，二氧化碳传感器、GPS模块和GPRS模块均通过UART接口与STM32F103RET7进行通信。所述物流车载智能包装主节点的主要功能是通过CC2530F256获取星型网络中所述物流车载智能包装标签上传的数据，通过串口交给传递给控制芯片STM32F103RET7，STM32F103RET7同时负责采集GPS数据，二氧化碳浓度数据，并将所述物流车载智能包装标签数据、本地GPS数据，二氧化碳浓度数据以不同的数据包形式通过GPRS模块上传给所述远程服务器。
[0030]如图4所示，所述物流车载智能包装标签CC2530F256的程序基于TI的Z-Stack协议栈，其工作采用任务轮询机制。所述物流车载智能包装标签在上电启动后会完成一系列的初始化操作后进入操作系统。操作系统采用任务轮询的方式，按照任务的优先级完成相应的任务，但操作系统不会退出，直至所述物流车载智能包装标签断电。由于所述物流车载智能包装标签的电池电量有限，故其低功耗的设计显得尤为重要。在本实用新型的优选实施例中，采用了睡眠的方式来节约大部分的待机能耗，当操作系统没有任务或者任务已经执行完之后，所述物流车载智能包装标签会自动进入睡眠模式，在睡眠模式下的CC2530F256功耗极低。当睡眠模式被唤醒后，CC2530F256会去执行相应的任务，待任务完成之后，会再次进入睡眠模式。在本实用新型的优选实施例中，用到了两种睡眠唤醒机制，一种是定时器唤醒，对应的是所述物流车载智能包装标签定时发送的车厢环境数据；还有一种是外部中断唤醒，对应的是所述物流车载智能包装标签检测到突发事件，主要包括货物的侧翻、倾倒和非法打开。
[0031]如图5所示，所述物流车载智能包装主节点CC2530F256的程序同样基于TI的Z-Stack协议栈，采用任务轮询机制。物流车载智能包装主节点在上电启动后会完成一系列的初始化操作后进入操作系统。在本实用新型的优选实施例中，所述物流车载智能包装主节点主要的任务是检测是否收到来自所述物流车载智能包装标签的数据，在软件中通过检测命令号来区分不同类型的数据。主要的数据类型包括三类:温湿度数据、加速度数据和非法打开数据。为了保证数据传输的可靠性，所述物流车载智能包装主节点在接收到数据之后会先对数据进行CRC校验，丢弃校验结果错误的数据；若校验结果正确，CC2530F256会通过串口将数据透传给STM32F103RET7，STM32F103RET7会按照统一的格式将从节点上传的数据通过GPRS模块进一步上传至所述远程服务器。
[0032]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型而非限制，尽管参照较佳实施例对本文进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。
【权利要求】
1.物流车载智能包装系统，包括物流车载智能包装标签、物流车载智能包装主节点和远程服务器；其特征在于:主从节点具备无线通信和无线组网的功能，主节点还可通过GPRS模块与远程服务器进行通信； 所述物流车载智能包装标签包括Zigbee芯片、温湿度传感器、加速度传感器以及非法打开开关。
2.根据权利要求1所述的物流车载智能包装系统，其特征在于:所述无线通信和无线组网功能通过所述物流车载智能包装标签和所述物流车载智能包装主节点组成的Zigbee网络实现。
3.根据权利要求1所述的物流车载智能包装系统，其特征在于:所述物流车载智能包装标签和所述物流车载智能包装主节点通过Zigbee技术组成星型网络。
4.根据权利要求1所述的物流车载智能包装系统，其特征在于:所述的物流车载智能包装标签中，Zigbee芯片通过I2C接口与所述温湿度传感器和所述加速度传感器相连。
5.根据权利要求1所述的物流车载智能包装系统，其特征在于:所述的物流车载智能包装标签中，Zigbee芯片通过GP1 口与所述非法打开开关相连。
6.根据权利要求1所述的物流车载智能包装系统，其特征在于:所述的物流车载智能包装标签采用了睡眠和唤醒机制以降低平均功耗。
7.根据权利要求1所述的物流车载智能包装系统，其特征在于:所述物流车载智能包装主节点包括Zigbee芯片、ARM处理器芯片、EEPROM芯片以及温湿度传感器、二氧化碳传感器、加速度传感器、GPS模块和GPRS模块。
8.根据权利要求1所述的物流车载智能包装系统，其特征在于:所述物流车载智能包装主节点可以获取Zigbee网络中来自所述物流车载智能包装标签上传的数据，通过GPRS模块将数据传至所述远程服务器。
9.根据权利要求1所述的物流车载智能包装系统，其特征在于:所述物流车载智能包装主节点可以采集GPS数据，二氧化碳浓度数据，并将这些数据传至所述远程服务器。
10.根据权利要求1所述的物流车载智能包装系统，其特征在于:所述的远程服务器可以是任意一台接入Internet且具备一个已知的公网ip地址的PC。
【文档编号】G06Q10/08GK204131553SQ201420102887
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年3月8日 优先权日:2014年3月8日
【发明者】陆起涌, 高翔, 卢潭城, 刘鹏 申请人:复旦大学