現(xiàn)代物流運輸智能車載終端設(shè)計論文
論文導(dǎo)讀：現(xiàn)代物流運輸追求的是更加低成本、高效率和安全的實現(xiàn)貨物運輸，傳統(tǒng)的物流運輸裝備技術(shù)及模式已經(jīng)不能滿足需要。智能車載終端主要由信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和無線通信模塊3部分組成，系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，信號采集模塊主要由前端的傳感器和GPS模塊、采集電路、信號調(diào)理和串口發(fā)送單元組成，其中GPS模塊用于實時接收車輛的位置信息，傳感器采用專門的氣體傳感器用于采集車廂內(nèi)部氣體濃度參數(shù)，采集電路實現(xiàn)氣體濃度信號的模擬放大、簡單濾波后送到單片機進行A/D轉(zhuǎn)換處理，采集模塊采集的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行計算，得到可讀的濃度參數(shù)、位置信息，實現(xiàn)實時顯示的同時無線發(fā)送到后方指揮中心進行分析。以液化天然氣運輸為例，選用對甲烷具有相當(dāng)敏感的氣體傳感器GS-B2設(shè)計的電路如圖2所示。
關(guān)鍵詞：物流運輸，GPS，氣體傳感器
0．前 言
現(xiàn)代物流環(huán)節(jié)中，物流信息是一個重要的構(gòu)成因素。當(dāng)前物流產(chǎn)業(yè)規(guī)模日益擴大，物流技術(shù)裝備水平迅速提高。但我國物流發(fā)展中仍存在物流系統(tǒng)效率低，物流成本高，物流基礎(chǔ)設(shè)施的配套性、兼容性差等問題，特別物流信息技術(shù)裝備水平低的問題尤為突出，這就決定了物流企業(yè)在運輸中對安全、高效、高性價比具有較高的要求。尤其是針對危險貨物如危險氣體的運輸配送，高安全性、高性能、高效率的裝載車輛配套裝置技術(shù)亟待發(fā)展。論文設(shè)計的智能車載終端主要針對危險氣體運輸，解決了車輛運輸配送中的車輛定位信息獲取，以及危險氣體在運輸過程中的氣體泄漏預(yù)警等安全問題，實現(xiàn)了運輸車輛的實時定位和物流指揮中心的智能監(jiān)控，為實現(xiàn)安全、高效的危險物品運輸提供了現(xiàn)實依據(jù)。
1.現(xiàn)代物流運輸?shù)男枨蠓治?/strong>
現(xiàn)代物流運輸追求的.是更加低成本、高效率和安全的實現(xiàn)貨物運輸，傳統(tǒng)的物流運輸裝備技術(shù)及模式已經(jīng)不能滿足需要。針對一些傳統(tǒng)運輸中存在的問題，例如后方物流指揮中心如何科學(xué)地進行運輸車輛的調(diào)度和管理，提高運營效率；駕駛員如何隨時隨地了解道路堵塞、車輛方位等情況而更加省力地到達目的地；對易泄危險物品運輸如何做到及時準(zhǔn)確檢測出危險的存在從而做出妥善處理；移動車輛如果遇到麻煩或者其安全受到侵害，如何向主控中心發(fā)送報警信息，求得就近援助等，均對現(xiàn)代物流專用車輛提出更高的要求。
在現(xiàn)代物流運輸監(jiān)控中，通信網(wǎng)絡(luò)的智能化是一個瓶頸問題。由于物流運輸系統(tǒng)是一類極其分散的系統(tǒng)，顯然不可能采用有線通信方式進行各類數(shù)據(jù)傳輸，且車輛一般處于高速運動狀態(tài)，這就更加需要無線通信技術(shù)的應(yīng)用。
2.智能車載終端的系統(tǒng)組成
智能車載終端主要由信號采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和無線通信模塊3部分組成，系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，信號采集模塊主要由前端的傳感器和GPS模塊、采集電路、信號調(diào)理和串口發(fā)送單元組成，其中GPS模塊用于實時接收車輛的位置信息，傳感器采用專門的氣體傳感器用于采集車廂內(nèi)部氣體濃度參數(shù)，采集電路實現(xiàn)氣體濃度信號的模擬放大、簡單濾波后送到單片機進行A/D轉(zhuǎn)換處理，采集模塊采集的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行計算，得到可讀的濃度參數(shù)、位置信息，實現(xiàn)實時顯示的同時無線發(fā)送到后方指揮中心進行分析。
圖1 智能車載終端總體設(shè)計框圖
系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊負責(zé)對采集到的數(shù)據(jù)進行必要的現(xiàn)場處理、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)，以及對數(shù)據(jù)的編碼，然后通過標(biāo)準(zhǔn)接口RS232/RS485將數(shù)據(jù)信號傳送到GPRS 模塊。GPRS 模塊對信號進行進一步的處理，再通過GPRS空中接口接入到GPRS網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)的透明傳輸，最后經(jīng)由APN專線傳輸?shù)胶蠓轿锪髦笓]中心。指揮中心進行遠程控制時，可以將控制信號發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)中，然后經(jīng)過GPRS模塊傳輸?shù)街悄苘囕d終端中，進而對運行車輛進行控制和處理。氣敏傳感器是能夠感知環(huán)境中某種氣體及其濃度的一種敏感器件，它將氣體成分、濃度等有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號，從而可以進行檢測、監(jiān)控、報警，還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、控制和報警系統(tǒng)。
3 智能車載終端的單元模塊設(shè)計
�。�1）電源模塊
電源系統(tǒng)是否穩(wěn)定對于整個系統(tǒng)有至關(guān)重要的影響。電源模塊的設(shè)計考慮：一方面電源模塊應(yīng)盡可能滿足對各模塊的不同用電電壓需求，另一方面要努力降低整個系統(tǒng)的功耗。本系統(tǒng)中要用到的電壓比較多，主要用到LM7805集成穩(wěn)壓器、線性穩(wěn)壓器CX1117等實現(xiàn)多電壓供電。
（2）采集電路模塊
系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模塊完成對信號的采集和簡單處理，即對采集信號進行放大、濾波和A/D轉(zhuǎn)換，主控芯片可以采用TI公司的16位系列單片機MSP430F149。利用此單片機內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換單元完成信號的轉(zhuǎn)換,并通過片內(nèi)的串口與其它模塊通信。以液化天然氣運輸為例，選用對甲烷具有相當(dāng)敏感的氣體傳感器GS-B2設(shè)計的電路如圖2所示。該類型氣體傳感器用于便攜式儀表測試甲烷，穩(wěn)定性好，靈敏度高，具有較好的重復(fù)性，體積小，功耗低，GS-B2型的工作溫度是-45°C到10°C，濕度≤90%RH,檢測范圍是10到5000PPM。
圖2 GS-B氣體傳感器采集電路設(shè)計
�。�3）GPS模塊
GPS模塊采用3.3V電源供電，GPS數(shù)據(jù)是通過串口進入單片機，單片機接收到數(shù)據(jù)后經(jīng)過簡單處理后暫存其中。E531硬件連接簡單方便，只要給該模塊提供3.3V的電源并連接相應(yīng)的GPS天線，E531就會從串行口輸出相應(yīng)數(shù)據(jù)，輸出電平為RS232電平，因其內(nèi)部自帶電平轉(zhuǎn)換電路故可以與單片機直接連接。
�。�4）數(shù)據(jù)處理單元
數(shù)據(jù)處理模塊主要完成對采集信號的處理，即對采集來的氣體濃度信號和GPS位置信息進行對應(yīng)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示和發(fā)送以及人機交互功能。處理器采用S3C4510B芯片，其中兩路1.3V電壓由高效率1.4MHz同步降壓型穩(wěn)壓器LTC3404提供，實現(xiàn)系統(tǒng)超低功耗設(shè)計。
�。�5）無線通信單元
無線通信單元考慮兩種情況：有公網(wǎng)的狀態(tài)下，通過GSM/GPRS模塊來進行數(shù)據(jù)傳輸，包括采集信號向后方的傳輸和GPS差分信息的傳輸。GPRS利用GSM網(wǎng)絡(luò)資源、覆蓋面大、通訊質(zhì)量高、永遠在線等特點可以為物流運輸車輛提供一種快速可靠的無線數(shù)據(jù)傳輸通道。無公網(wǎng)的情況，此情況無GPS差分信息的傳輸，傳輸采集數(shù)據(jù)信號可以采取FSK傳輸方式。
4 結(jié)論
結(jié)合GPS定位技術(shù)和GPRS無線傳輸技術(shù)的現(xiàn)代物流運輸車載終端，集檢測、監(jiān)管、調(diào)度、警報于一體，符合現(xiàn)代物流企業(yè)對運輸車輛動態(tài)控制的需要，且針對性地降低了危險易泄貨物的安全隱患問題，對降低物流企業(yè)成本起到積極作用。
參考文獻
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