现代物流运输智能车载终端设计(图文)

论文导读：现代物流运输追求的是更加低成本、高效率和安全的实现货物运输，传统的物流运输装备技术及模式已经不能满足需要。智能车载终端主要由信号采集模块、数据处理模块和无线通信模块3部分组成，系统总体框图如图1所示，信号采集模块主要由前端的传感器和GPS模块、采集电路、信号调理和串口发送单元组成，其中GPS模块用于实时接收车辆的位置信息，传感器采用专门的气体传感器用于采集车厢内部气体浓度参数，采集电路实现气体浓度信号的模拟放大、简单滤波后送到单片机进行A/D转换处理，采集模块采集的数据通过串口发送到数据处理系统进行计算，得到可读的浓度参数、位置信息，实现实时显示的同时无线发送到后方指挥中心进行分析。以液化天然气运输为例，选用对甲烷具有相当敏感的气体传感器GS-B2设计的电路如图2所示。
关键词：物流运输，GPS，气体传感器

　　0．前 言
　　现代物流环节中，物流信息是一个重要的构成因素。当前物流产业规模日益扩大，物流技术装备水平迅速提高。但我国物流发展中仍存在物流系统效率低，物流成本高，物流基础设施的配套性、兼容性差等问题，特别物流信息技术装备水平低的问题尤为突出，这就决定了物流企业在运输中对安全、高效、高性价比具有较高的要求。尤其是针对危险货物如危险气体的运输配送，高安全性、高性能、高效率的装载车辆配套装置技术亟待发展。论文设计的智能车载终端主要针对危险气体运输，解决了车辆运输配送中的车辆定位信息获取，以及危险气体在运输过程中的气体泄漏预警等安全问题，实现了运输车辆的实时定位和物流指挥中心的智能监控，为实现安全、高效的危险物品运输提供了现实依据。
　　1.现代物流运输的需求分析
　　现代物流运输追求的是更加低成本、高效率和安全的实现货物运输，传统的物流运输装备技术及模式已经不能满足需要。针对一些传统运输中存在的问题，例如后方物流指挥中心如何科学地进行运输车辆的调度和管理，提高运营效率；驾驶员如何随时随地了解道路堵塞、车辆方位等情况而更加省力地到达目的地；对易泄危险物品运输如何做到及时准确检测出危险的存在从而做出妥善处理；移动车辆如果遇到麻烦或者其安全受到侵害，如何向主控中心发送报警信息，求得就近援助等，均对现代物流专用车辆提出更高的要求。
　　在现代物流运输监控中，通信网络的智能化是一个瓶颈问题。由于物流运输系统是一类极其分散的系统，显然不可能采用有线通信方式进行各类数据传输，且车辆一般处于高速运动状态，这就更加需要无线通信技术的应用。
　　2.智能车载终端的系统组成
　　智能车载终端主要由信号采集模块、数据处理模块和无线通信模块3部分组成，系统总体框图如图1所示，信号采集模块主要由前端的传感器和GPS模块、采集电路、信号调理和串口发送单元组成，其中GPS模块用于实时接收车辆的位置信息，传感器采用专门的气体传感器用于采集车厢内部气体浓度参数，采集电路实现气体浓度信号的模拟放大、简单滤波后送到单片机进行A/D转换处理，采集模块采集的数据通过串口发送到数据处理系统进行计算，得到可读的浓度参数、位置信息，实现实时显示的同时无线发送到后方指挥中心进行分析。
　　
　　图1 智能车载终端总体设计框图
　　系统中数据采集模块和数据处理模块负责对采集到的数据进行必要的现场处理、存储和转发，以及对数据的编码，然后通过标准接口RS232/RS485将数据信号传送到GPRS 模块。GPRS 模块对信号进行进一步的处理，再通过GPRS空中接口接入到GPRS网络进行数据的透明传输，最后经由APN专线传输到后方物流指挥中心。指挥中心进行远程控制时，可以将控制信号发送到GPRS网络中，然后经过GPRS模块传输到智能车载终端中，进而对运行车辆进行控制和处理。气敏传感器是能够感知环境中某种气体及其浓度的一种敏感器件，它将气体成分、浓度等有关的信息转换成电信号，从而可以进行检测、监控、报警，还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。
　　3 智能车载终端的单元模块设计
　　（1）电源模块
　　电源系统是否稳定对于整个系统有至关重要的影响。电源模块的设计考虑：一方面电源模块应尽可能满足对各模块的不同用电电压需求，另一方面要努力降低整个系统的功耗。本系统中要用到的电压比较多，主要用到LM7805集成稳压器、线性稳压器CX1117等实现多电压供电。
　　（2）采集电路模块
　　系统数据采集模块完成对信号的采集和简单处理，即对采集信号进行放大、滤波和A/D转换，主控芯片可以采用TI公司的16位系列单片机MSP430F149。利用此单片机内置的A/D转换单元完成信号的转换,并通过片内的串口与其它模块通信。以液化天然气运输为例，选用对甲烷具有相当敏感的气体传感器GS-B2设计的电路如图2所示。该类型气体传感器用于便携式仪表测试甲烷，稳定性好，灵敏度高，具有较好的重复性，体积小，功耗低，GS-B2型的工作温度是-45°C到10°C，湿度≤90%RH,检测范围是10到5000PPM。
　　
　　图2 GS-B气体传感器采集电路设计
　　（3）GPS模块
　　GPS模块采用3.3V电源供电，GPS数据是通过串口进入单片机，单片机接收到数据后经过简单处理后暂存其中。E531硬件连接简单方便，只要给该模块提供3.3V的电源并连接相应的GPS天线，E531就会从串行口输出相应数据，输出电平为RS232电平，因其内部自带电平转换电路故可以与单片机直接连接。
　　（4）数据处理单元
　　数据处理模块主要完成对采集信号的处理，即对采集来的气体浓度信号和GPS位置信息进行对应数据格式的转换、数据显示和发送以及人机交互功能。处理器采用S3C4510B芯片，其中两路1.3V电压由高效率1.4MHz同步降压型稳压器LTC3404提供，实现系统超低功耗设计。
　　（5）无线通信单元
　　无线通信单元考虑两种情况：有公网的状态下，通过GSM/GPRS模块来进行数据传输，包括采集信号向后方的传输和GPS差分信息的传输。GPRS利用GSM网络资源、覆盖面大、通讯质量高、永远在线等特点可以为物流运输车辆提供一种快速可靠的无线数据传输通道。无公网的情况，此情况无GPS差分信息的传输，传输采集数据信号可以采取FSK传输方式。
　　　　4 结论
　　结合GPS定位技术和GPRS无线传输技术的现代物流运输车载终端，集检测、监管、调度、警报于一体，符合现代物流企业对运输车辆动态控制的需要，且针对性地降低了危险易泄货物的安全隐患问题，对降低物流企业成本起到积极作用。

参考文献
[1] 唐四元. 现代物流技术与装备[M]. 清华大学出版社. 2008.
[2] 范海健. 基于GPS_GSM_GPRS车载定位监控终端的研究与设计[D]. 上海交通大学. 2007.
[3] 于培庆. 基于移动定位技术的物流运输管理系统[J]. 物流工程. 2007(7):25-27.
 

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