一种新型物流跟踪系统的制作方法

本实用新型涉及一种跟踪系统，尤其涉及一种新型物流跟踪系统。

背景技术：

物流是指物质实体从供应者向需求者的物理移动，它由一系列创造时间价值和空间价值的 经济活动组成，包括运输、保管、配送、包装、装卸、流通加工及物流信息处理等多项基本 活动，是这些活动的统一。但目前物流的一系列过程中缺乏先进的货物状态监测手段.目前 对于物流货物的运输管理主要是对货物的运输载体配备行驶记录仪或者定位系统，在货物运 输过程中由运输人员定期检查货物状态并进行通报.这种管理方式使得对于货物的监管具有 很大的漏洞，人为过失导致的安全事故不可避免.使得在运输途中的危险货物，如危险性液 体、易燃易爆和放射性物品等，因晃动、翻倒和撞击等导致的泄漏、爆炸、燃烧事故无法在 第一时间采取妥善措施，导致人员伤亡、巨大的财产损失，以及严重的环境污染.各种贵重 物品如子仪器、医药器械、精密机床设备、古董陶瓷等在物流过程中，涉及到很多很多的装 卸、搬运、或开箱、包装、运输等环节，每个环节失误都将会使客户的物品发生损坏的可能.一 旦发生安全事故，也很难找到有力证据确定责任方。基于摄像头的录像追踪监视这种解决方 案不适合在物流运输上使用，主要是由于录像监控布线复杂并且在车厢相对狭小的运输空间 内单个摄像头的监控范围和清晰度受限；同时录像监控需要有人员的随时观察才能发现货物 的行为异常，不具有智能性。

新一代信息技术的重要组成部分物联网就是把传感器装备到电网、铁路、桥梁、隧道、 公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道以及家用电器等各种真实物体上，通过互联网联接 起来，进而运行特定的程序，达到远程控制或者实现物与物的直接通信。而无线传感器网络 是由部署在感知区域的大量微型传感器节点组成，节点对于特定的应用环境配置相应的数据 收集传感器，节点之间通过自组织方式组网，采用无线通信进行相互协作。无线传感器网络 具有低功耗、低成本、部署简单灵活的特点.利用节点网络协同感知、处理和传输采集数据， 通过网关接入外部网络(Internet，GSM等)，可以使得人们能够方便的在远程 获取和分析感知区域的信息和行为.无线传感器网络技术能够实现货物在物流过程中的透明 状态监控，使得可视化程度更高；同时运输过程中数据的传输更加正确、及时，便于交互。

技术实现要素：

本实用新型是针对现有技术中存在的不足，设计了一种物流跟踪系统，该系统基于无线 传感器网络和GPS、GPRS以及GIS的智能物流追踪系统，智能物流追踪系统实时追踪货物当 前的位置和状态。

本实用新型通过以下技术方案加以实现：

包括车载物联网部分、远程网络监控平台；所述车载物联网部分包括处理器模块、存储 器、无线传感器、显示模块、无线通信模块、电源模块、GPRS模块、GPS模块；所述处理器模 块用于处理和存储数据，所述数据包括节点自身采集的数据以及其余节点发送过来的数据； 所述无线传感器用于对检测区域内的数据进行采集和A/D转换，并将转换的数据传输给处理器 模块；所述无线通信模块用于节点之间的通信，通过无线的方式将采集的数据进行发送和接 收，该无线通信模块与处理器模块链接；所述电源模块为车载物联网部分提供能量，所述电 源模块采用锂离子充电电池，该电池输出分别链接2个不同的稳压芯片后并经过电容滤波，输 出稳定的2路电压；所述GPRS模块、GPS模块分别与处理器模块链接，其中，所述处理器模块 与GPS模块之间通过MAX232芯片链接；所述车载物联网通过GPS定位卫星实现物流定位；所述 远程网络监控平台包括服务器以及远程监控客户端；所述远程网络监控平台通过GPRS与车载 物联网部分进行数据通信；所述远程网络监控平台包括服务器以及远程监控客户端，该远程 监控客户端实时访问服务器；该远程监控客户端包括GIS地理信息子系统。

优选为：所述处理器采用美德州仪器公司生产的MSP430F149作为节点的处理模块；通过无线的方式将采集的数据进行发送和接收，其采用的发送接收模块型号为nRF905芯片；所述传感器采用Sensirion公司生产的SHT11芯片作为节点的传感器模块；所述电源模块采用稳压芯片，其型号为HT1033。

优选为：所述电源模块采用锂离子充电电池，该电池输出链接稳压芯片MIC29302以及 稳压芯片HT1033后，并经过电容滤波，输出稳定的+4.2V以及3.3V系统应用电压。

优选为：所述服务器主要包括SQL-Sever2008数据库，该数据库包括设实时监控数据库、 空间数据库、客户端数据库；所述空间数据库用于存储GIS地理信息子系统所需的矢量地图、 栅格数据等地理空间数据。

优选为：所述处理模块与GPS模块通过MAX232芯片链接。

有益效果：该物流跟踪系统实时追踪货物当前的位置和状态，提高物流的信息化和智能 化水平。

附图说明

图1为本实用新型物流跟踪系统总体框架图；

图2为本实用新型物流跟踪系统通信流程图。

具体实施方式

参见附图1所示。

新型物流跟踪系统包括车载物联网部分、远程网络监控平台；所述车载物联网部分包括 处理器模块、存储器、无线传感器、显示模块、无线通信模块、电源模块、GPRS模块、GPS 模块；所述处理器模块用于处理和存储数据，所述数据包括节点自身采集的数据以及其余节 点发送过来的数据；所述无线传感器用于对检测区域内的数据进行采集和A/D转换，并将转换 的数据传输给处理器模块；所述无线通信模块用于节点之间的通信，通过无线的方式将采集 的数据进行发送和接收，该无线通信模块与处理器模块链接；所述电源模块为车载物联网部 分提供能量，所述电源模块采用锂离子充电电池，该电池输出分别链接2个不同的稳压芯片后 并经过电容滤波，输出稳定的2路电压；所述GPRS模块、GPS模块分别与处理器模块链接，其 中，所述处理模块与GPS模块之间通过MAX232芯片链接；所述车载物联网通过GPS定位卫星实 现物流定位；所述远程网络监控平台包括服务器以及远程监控客户端；所述远程网络监控平 台通过GPRS与车载物联网部分进行数据通信；所述远程网络监控平台包括服务器以及远程监 控客户端，该远程监控客户端实时访问服务器；该远程监控客户端包括GIS地理信息子系统。

车载物联网部分硬件功能模块工作原理如下：

(一)处理器模块

处理器模块采用TI公司的MSP430F449微控制器作为总控制器节点设计的核心,以完成对 GPS数据信息的采集、处理、存储、显示控制及其与GPRS的通信控制GPS模块实现终端的定 位,CPRS模块实现终端与监控中心的无线通信和远程监控等功能,显示模块主要是显示当前的 位置信息,状态信息和监控中心的调度信息；电源系统为各个不同的模块提供电源。

处理器模块是整个总控制器节点设计的关键部分,处理器模块主要由MSP430F449微控制 器及相应的外围设备构成。MSP430F449是具有60kB闪存、2048BRAM、12位ADC、2个USART、HW 乘法器和160段LCD的16位超低功耗微处理器,不但具备强大的处理！储存和计算能力,而且在 低电压的状态下,能以极低的功耗进行工作。

(二)存储器模块

鉴于物流跟踪过程中环境的复杂与多变,极易引发一系列不确定因素,所以需要存储一些 相应的数据,以免因一些不确定因素引起处理器片内自身的存储器失效,最终导致传感器采集 的数据信息无效,所以在总控制器节点设计环节中,需要引入外部存储芯片,本系统中选用由 Microchip公司生产的24LC64作为总控制器节点的外部存储器芯片,由于国际主流的I2C串行 总线接口的采用使得其他的工作电流最小可以达到1uA(待机模式)。

(三)无线通信模块

车载物联网系统中的总控制器节点还需要集成nRF905通信模块,nRF905的工作电压范围 为1.9V-3.6V，nRF905先进的调制技术使得其可以工作于433/868/915MHz三个ISM频段,本系统 中,射频模块的通信频段为433MHz,当发射功率为-10dBm,此时节点工作的发射电流为llmA,接收电流为12.5mA,芯片的工作电流功耗非常低，于是节点就轻松地进入了节电模式。

nRF905模块的接口模式分有三种状态:1、模式控制接口,其作用主要是控制nRF905射频模 块的工作方式由PWR-UP/TXEN/TEX-CE三个引脚决定,PWR-UP负责上电控制,TXEN表示发送控制，TEX-CE表示收发使能；2、状态输出接口，其作用主要用于监控MSP430F449的当前工作状态，由引脚AM/CD/DR决定，其中AM代表地址匹配，CD代表载波监听，DR代表数据准备；3、SPI传输接口，其作用为连接处理器与射频模块，为了实现MSP430F449与nRF905同步串行数据传输,需要 通过SPI总线进行连接。

该芯片的第32脚、第1脚、第2脚、第5-7脚、第10脚-13脚分别连接处理模块的第P4.2-P4.0 脚、第P2.2-P2.4脚、第P4.5-第P4.2脚；第8脚、第9脚外接16MHZ晶振。

(四)GPRS模块

GPRS模块负责采集终端与监控中心的网络通信及其数据传输，该发明优选为型号为 SIM300芯片，该芯片是一款三频段GSM/GPRS模块，在全球范围内工作于三种频率分别是 EGSM900MHZ、DCS1800MHZ、PCS1900MHZ，并且支持CS-1、CS-2、CS-3、CS-4四种GPRS编码方 案。该芯片的输入端(CTS、POWERKEY、RX0、TX0、DTR)分别通过电阻与处理模块的输出端 (P1.2-P1.6)链接；电源采用+4.2V供电。

(五)GPS模块

GPS模块主要由STDll芯片和MAX232芯片组成。UTXD1和URXD1可以接MSP430F449单片机串口1，也可以接计算机测试。

本系统采用的GPS模块型号STDll可以同时有两路串口输出，其中，本系统只使用一路,因此管脚TTL2-RX和TTL-TX悬空。RF-IN外接天线,为模块的信号输入端；V-BIT为芯片内部RTC和 SRAM电源输入管脚，3.3V电压通过一个二极管降压得到,外接两个滤波电容,用来降低干 扰；STATUS-LED管脚用来测试STDll芯片是否有信号输出；RESET为模块复位管脚；USB-DM和 USB-DP为USB数据输入输出管脚；CPSMODE2为厂家内部设置使用；GPSMODE5、GPSMODE6用来设置芯片波特率和输出数据格式,具体设置见下面的表1、表2所示。其中：表1为GPSMODE5、GPSMODE6格式配置，表2为信息格式配置。

表1

表2

(六)显示模块

由于MSP43OF449单片机本身带有LCD控制器,因此，本系统采用LCD显示模块，其型号为 ZJM12864，该LCD显示模块与单片机MSP430F449的接口很简单,只需要与MSP43OF449单片机相 应的管脚进行连接就可以了，另外,在LCD模块的1脚、18脚、3脚间连接一个电位器调，用于 调节LCD对比度。

(七)串口通信电路

在整个系统中,总控制器节点和执行器节点之间的通信必须依赖于无线通信模块,所以还 需要设计串口通信电路来保证无线通信模块与总控制器节点和执行器节点的通信,另外,在与 上位机的调试过程中,也不可避免地需要串口通信。总控制器、执行器和计算机串口均采用的 是RS232电平,而MSP43O单片机的串口电路采用的是TTL电平,因此,需要经过电平转换才能保 证单片机与总控制器、执行器和计算机之间的通信,因此本系统采用MAX232芯片即可，处理器 模块通过MAX232芯片与STD11GPS连接。

(八)GIS地理信息子系统

GIS地理信息子系统包括地图操作模式、地图查找模式、地图导航模式，货物动态跟踪系统根据无线传感器采集的实时数据以及GIS地理信息电子地图为依据，把货物终端GPS定位信息传送到监控中心的GIS电子地图上，显示货物位置，然后根据货物状态信息进行车辆运行状 态的判断、确认有无报警信息，从而监控中心对货物进行最优资源配置，以降低物流成本。

GIS地理信息子系统选用美国环境系统研究所公司(ESRI公司)研发的ArcGIS家族中的 功能模块ArcSDE。ArcSDE是ArcGIS功能模块与关系数据库(本系统后台关系数据库采用 Oracle)之间的GIS通道，ArcSDE以数据库为后台存储中心，为前端的GIS地理信息子系统 的应用提供快速的空间数据访问，海量数据的快速读取和数据存储的安全高效是ArcSDE的重 要特征。ArcSDE支持ArcGIS应用层并提供DBMS通道技术，使得空间数据可以存储于多种 DBMS中。ArcSDE同时能保证所有的GIS功能可用，而无需考虑底层的DBMS。ArcSDE使用DBMS 支持的数据类型，以表格的形式管理底层的空间数据存储，并可使用SQL在DBMS中访问这些 数据。ArcSDE同时也提供了开放的客户端开发接口，通过这些接口用户定制的应用程序也可 以访问底层的空间数据表。GIS地理信息子系统平台框架设计采用目前世界上最成熟、最稳定 的空间数据管理技术：Oracle+ArcSDE，通过其开放式设计机构，设计人员根 据电网管理系统的功能，将其划分为如下模块:系统设置模块、基础图形操作模块、数据采集 模块、查询统计模块、数据更新维护、报警模块；实现系统设置、数据采集、基础图形管理、 查询统计、数据更新维护、报警等功能；该系统应用于物流跟踪系统中,以实现地理图形和实 时采集数据的统一。

该GIS地理信息子系统采用Oracle作为后台数据库，ArcSDE以数据库为后台存储中 心，系统的数据包括空间数据和属性数据，空间数据和属性数据统一存储在关系型数据库中。

工作过程如下：

远程监控客户端实时访问物流信息，该信息的接收和发送都是通过RS232口完成，监控 中心的GPRS模块与PC机之间的通信也是利用串口来连接网,GPS数据信息的采集也是利用串 口来实现的,因此,串口通信是系统实现的一个重要组成部分。

货物动态跟踪系统以GIS电子地图为依据，把货物终端GPS定位信息传送到监控中心的 GIS电子地图上，显示货物具体位置,然后根据货物的状态信息进行车辆运行状态判断，确认无 有报警信息，从而给监控中心对货物进行最优高度和安全监控提供依据,以此降低物流成本。

进一步说，监控中心通信主要是实现PC机与监控端CPRS模块之间的连接,程序流程图如 图2所示，当监控终端CPRS模块接收到来自货物终端的数据信息时(包括货物的位置、周围环境、货物本身的状况等),利用监控通信接口，把数据信息传送到货物动态跟踪管理系统中。此外，客户通过监控中心收取货物端信息,然后解析数据,再利用解析后的经纬度数据在监控地图上显示车辆的精确位置,给出操作地图的GIS功能。再次,还可以对货物的报警处理信息、货物信息以及系统可用到的其他信息进行维护和管理。监控人员还可以在货物动态跟踪管理系统上发送命令，通过串口传送到监控端的CPRS模块,然后通过无线通信网络,发输到货物终端。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是以上描述仅是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。