一种快递车危险预警系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于物流监测预警技术领域，涉及一种快递车危险预警系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着"互联网+"计划的提出，互联网思维已经融入多数人的工作和生活中，电商作 为我国重要的经济产业支柱，网络购物已经成为大多数人生活的一部分时，连接企业与客 户的快递就成为促进经济发展和提高公众生活质量的关键因素。2015年我国的快递业务量 已突破200亿件，未来几年仍将呈现高速的发展态势，在刚刚过去的2015年"双^^一"购物节 中，天猫平台的物流定单就达4.67亿件，中国已经成为名副其实的世界第一快递大国。然 而，伴随着海量快递业务出现的同时，安全问题也成为亟待解决的异常紧迫问题。
[0003] 由于包装不当、运输条件不适宜、收寄件时验视不规范及快递员粗暴对待邮件等 原因，在快递车运送过程中可能存在很多安全问题，例如手机电池遇高温发生爆炸、化学药 品因包装破损出现泄露、油箱漏油导致在车厢内聚集遇明火发生爆炸等等。在快递车出现 爆炸、自燃的场面也常出现在新闻里面，严重威胁快递员生命安全及道路安全，同时会对快 递企业造成声誉影响及经济损失。尤其是"双十一"、店庆、节假日等购物集中时段，快递量 极其大，安全风险问题非常突出。2015年11月12日在江西昌桐就出现了快递车燃烧的事故， 导致价值100多万元的快递全部被烧毁。因此设计一种快递车危险预警系统，保障快递的安 全运输就成为当务之急。
[0004] 现在对快递的安全保障主要靠驾驶员对快递车厢的观察，凭借经验来确定快递车 车厢是否处于安全状态，例如江西昌桐的快递车燃烧事件就是最先由驾驶员在后视镜中发 现后车厢有火苗，在这种情况下一般火灾已经处于不可控制状态了，损失也非常大。目前， 一些现有的快递物流监控设备仅仅对车厢内温湿度和车辆位置进行监测，没有对行车过程 中可能产生的易燃易爆气体等进行监控，无法做到对运输过程中可能出现的危险的实时预 警，对行车安全也就无法做到有效的保障。而且在传感器数量众多的监测环境中，没有进行 有效的数据融合处理，无法避免可能出现的突发性数据错误，传输大量源数据信息时，数据 传输效率很低;另外，实时的监测数据没有实现上传和云存储，若产生纠纷无法提供准确的 维权证据。
[0005] 综上，目如快递物流监测技术存在的缺点如下：
[0006] (1)当快递车在储存和运输危险物质时，由于突发某些意外情况而可能产生易燃 易爆气体，对于这种情况，目前还没有实现实时的监测，从而无法为行车安全作出保障。
[0007] (2)驾驶员无法获得实时的车厢监测数据，且不能对异常状况做出预判。
[0008] (3)目前还没有实现对实时监测数据的数据融合处理，无法对可能出现的突发性 数据错误进行纠正，而且当数据量较大时数据的传输效率很低。
[0009] (4)监测数据没有实现及时的网络上传和云存储，一方面当出现异常情况时无法 实现消防等部门的快速准确处理;另一方面，若产生客户纠纷时无法提供准确的维权证据。
【发明内容】
[0010] 本发明要解决的第一个技术问题是提供一种快递车危险预警系统，该系统采用无 线传感器网络技术实时监测快递车车厢内的环境状况及快递车位置信息，当快递车车厢内 出现异常数据时，能够及时报警。
[0011] 为了解决上述问题，快递车危险预警系统包括布置在快递车车厢内的监测终端节 点，ZigBee协调器，ZigBee-3G/4G网关模块，云服务器，报警装置;监测终端节点的传感器组 采集车厢内的环境参数监测数据和快递车的位置监测数据，并通过无线传输方式发送给布 置在驾驶室内的ZigBee协调器;ZigBee协调器将监测终端节点采集的监测数据汇总并通过 串口线连接方式发送到ZigBee-3G/4G网关模块;ZigBee-3G/4G网关模块对监测数据进行处 理后，再对其进行Zigbee与3G/4G的数据帧格式转换和协议转换，然后通过3G/4G网络将转 换后的数据信息上传至云服务器;云服务器接收由ZigBee-3G/4G网关模块传送来的数据信 息并将其存储到数据库中；同时，ZigBee-3G/4G网关模块将数据信息通过串口线连接方式 发送给报警装置;布置在驾驶室内的报警装置判断数据信息是否出现异常，若是则发出告 警信号，同时将报警信息实时传输给ZigBee-3G/4G网关模块并显示在显示屏上；报警装置 发出的报警信息同时实时传输给云服务器；若数据信息正常则将安全信息实时传输给 ZigBee-3G/4G网关模块并显示在显示屏上。
[0012]所述ZigBee-3G/4G网关模块利用皮尔逊相关处理的卡尔曼滤波改进方法对监测 数据进行融合处理，再对其进行Zigbee与3G/4G的数据帧格式转换和协议转换。
[0013]本发明采用无线传感器网络技术实时监测快递车车厢内的环境状况及快递车位 置信息，主要关注快递车在运输过程中由于出现异常情况而导致出现危险气体的浓度发生 变化以及车厢内烟雾、温度的变化情况，对出现的车厢内异常状态及时对驾驶员进行语音 告警，并通过数据融合技术将监测数据和预警信息以3G/4G数据包的形式上传至云服务器， 存储并供查看。
[0014]采用本发明，当快递车车厢内出现异常数据时，能够对驾驶员进行告警，并上传到 网络上，供网络监控人员及时采取对应的应急救援措施;能够将监测的环境数据信息通过 3G/4G信号发送到云服务器，生成监测日志，并以图表的形式存储下来。
[0015] 本发明对快递车车厢内的环境参数和位置信息进行检测，针对车厢内可能出现的 危险物质，当这些物质在运输过程中遇到突发情况，出现泄露时所产生的危险气体及燃烧 时产生的烟雾、高温等情况，进行实时的监测，当出现异常时进行语音报警，预防可能出现 的快递物品燃烧、爆炸等情况，保障道路安全与财产安全;将数据通过3G/4G网络传送至云 服务器进行存储，为可能产生的纠纷提供准确的维权证据，并为消防部门提供及时准确的 救援依据。
[0016] 所述监测终端节点的传感器组包括温湿度一体式传感器，烟雾浓度传感器，危险 气体浓度传感器和快递车位置传感器;温湿度一体式传感器、烟雾浓度传感器、危险气体浓 度传感器和快递车位置传感器分别实时采集快递车车厢内的温湿度、烟雾浓度、危险气体 浓度和快递车位置信息，并将其发送给ZigBee协调器。
[0017] 所述危险气体浓度传感器包括一氧化碳浓度监测用传感器、乙醇浓度监测用传感 器、甲烷浓度监测用传感器;这些传感器实时采集并将烟雾浓度、一氧化碳气体浓度、乙醇 气体浓度、甲烷气体浓度传输给ZigBee协调器。
[0018] 本发明要解决的第二个技术问题是提供一种快递车危险预警方法，该包括下述步 骤：
[0019] 一、采集快递车环境参数监测数据并对其进行数据处理；
[0020] 二、对数据处理后得到的数据信息进行Zigbee与3G/4G的数据帧格式转换和协议 转换，然后根据转换后的数据信息判断快递车车厢是否处于安全状态，若是则将监测数据 实时显示在显示屏上，否则输出报警信息，同时将报警信息显示在显示屏上并将该报警信 息和车厢位置信息上传到云服务器。
[0021] 所述步骤一中，利用皮尔逊相关处理的卡尔曼滤波改进方法对环境数据进行融合 处理，具体步骤如下：
[0022] 1)设针对每个要测量的参数指标采用Μ个传感器;按获取源数据的不同来源将源 数据分成Μ组，分别为SDi、SD 2、……SDi……、SDm ;将每组源数据以时间为序排列，每N个采样 时刻源数据为一个序列；
[0023] 2)针对SDi组数据，i矣1且i矣M，计算SDi-!组数据和SDi+1组数据的标准差;若i = 1， 则计算SD1+1组和SD1+2组数据标准差;若i =M，则计算SDm^组和SDm-2组数据的标准差;若标准 差都不为〇,则转步骤3);
[0024] 3)根据式（1-1)、（1-2)、（1-3)、（1-4)求出501-1组数据与50 1组数据的皮尔逊相关 系数Pi-mSDjfl数据与SD1+1组数据的皮尔逊相关系数p1>1+1:
[0025]
[0026]
[0027]
[0028]
[0029] 其中Pl-!组数据与SDj_a数据的皮尔逊相关系数，PM+^SDj_a数据与SD1+1 组数据的皮尔逊相关系数，E表示数据组的数学期望;η表示SDi数据组中按时间排序的序 号，n = l，2,……，N;SDin表示SDJi数据中序号为η的源数据；
[0030] 4)判断SDi组数据与相邻两个组数据的皮尔逊相关系数是否都小于0.5,若是则断 定数据出现异常干扰，对该组数据进行修正，否则不修正;若SDi组数据异常，对其进行修正 时，先计算该组数据k时刻的数据SDu与该时刻所有数据均值的差值DVu，然后将差值DVu 的绝对值I DVk_i |与该时刻所有数据的标准差Sk比较，若| DVk_i | >Sk且| DVk_i | <2Sk，则将异常 组数据修正为该时刻所有数据中位数与均值的平均值;若I DVu | >2Sk，则将异常组数据修 改为该时刻所有数据的中位数;若I DVu I <Sk，则不修正;然后进行数据合并，即计算在该时 刻修正后的所有数据的均值，