白景斐

（山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西 太原 030021）

物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)技術(shù)的日趨成熟使得全球信息化得到快速發(fā)展，更促進(jìn)了數(shù)字信息化的發(fā)展[1]。數(shù)字信息化的應(yīng)用已經(jīng)成為各界提升自身競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展力的有力工具，尤其是現(xiàn)代物流業(yè)。如何進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)字信息化在提高企業(yè)效益中的應(yīng)用成為現(xiàn)在物流業(yè)及其管理理念的重要思考方向。現(xiàn)階段物流業(yè)大多數(shù)的車(chē)載系統(tǒng)中，僅能提供錄像功能供以后觀看而不能實(shí)現(xiàn)物流信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

本文提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能車(chē)載系統(tǒng)，結(jié)合RFID、GPS定位、GPRS通信以及圖像采集等技術(shù)，使得物流車(chē)輛在無(wú)人工操作的情況下與監(jiān)控終端實(shí)時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)了對(duì)物流車(chē)輛全程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1 相關(guān)技術(shù)

RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中不可忽視的重要組成部分，它的日趨成熟使物聯(lián)網(wǎng)得到快速發(fā)展，也給許多行業(yè)都帶來(lái)了深刻的變革。本文將RFID技術(shù)與GPS定位、GPRS通信以及圖像采集等技術(shù)綜合運(yùn)用于車(chē)載系統(tǒng)中，利用各個(gè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)構(gòu)造出一個(gè)智能車(chē)載系統(tǒng)。

1.1 物聯(lián)網(wǎng)概念

作為新一代信息技術(shù)的重要部分，物聯(lián)網(wǎng)即通過(guò)RFID、GPS、紅外感應(yīng)器等信息設(shè)備，遵照協(xié)議將任一物品與互聯(lián)網(wǎng)連接來(lái)進(jìn)行信息的交流，從而實(shí)現(xiàn)識(shí)別、跟蹤、監(jiān)控與管理的智能化流程。物聯(lián)網(wǎng)可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，它將各種感知技術(shù)綜合應(yīng)用起來(lái)，比互聯(lián)網(wǎng)有顯著的優(yōu)勢(shì)，目前已廣泛應(yīng)用在智能消防、只能交通、工業(yè)檢測(cè)、環(huán)境保護(hù)與檢測(cè)等許多領(lǐng)域[2]。

1.2 RFID技術(shù)

RFID是無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency IDentification）的簡(jiǎn)稱，即在識(shí)別系統(tǒng)與特定物體之間不存在機(jī)械或光學(xué)接觸的前提下，通過(guò)無(wú)線電信號(hào)識(shí)別特定物體的同時(shí)讀寫(xiě)入相關(guān)信息，在物流管理中得到廣泛應(yīng)用。RFID系統(tǒng)通常由應(yīng)答器、閱讀器以及應(yīng)用軟件系統(tǒng)組成。

根據(jù)工作頻段的不同，RFID技術(shù)也可應(yīng)用在不同領(lǐng)域。如低頻段125～135 kHz因其良好的事物穿透能力廣泛應(yīng)用在門(mén)禁管理、車(chē)輛管理、考勤及固定設(shè)備等；高頻段13.56 MHz已被廣泛應(yīng)用于防偽、物流及人員識(shí)別等領(lǐng)域；而超高頻段860～960 MHz則被應(yīng)用于移動(dòng)商務(wù)、物流管理等領(lǐng)域。

1.3 GPS技術(shù)

GPS是全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）的簡(jiǎn)稱，用戶通過(guò)衛(wèi)星持續(xù)發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出接收機(jī)的三維信息及速度和時(shí)間信息等，由空間星座、地面控制和用戶設(shè)備三部分組成。GPS具有全天候、高精度、自動(dòng)化等顯著優(yōu)點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于軍事、民事交通、精確農(nóng)業(yè)及日常生活等許多領(lǐng)域。

2 智能車(chē)載系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以改進(jìn)和完善物流過(guò)程、解決在運(yùn)輸中對(duì)物流車(chē)輛不能實(shí)時(shí)監(jiān)控為目標(biāo)，在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)背景下，將嵌入式技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、全球定位技術(shù)及圖像采集技術(shù)等綜合有效地應(yīng)用于智能車(chē)載系統(tǒng)[3]。該系統(tǒng)在Linux平臺(tái)上用ARM11處理器進(jìn)行開(kāi)發(fā)，在植入終端的嵌入式軟件中通過(guò)程序來(lái)進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)中其他部分的控制。

智能車(chē)載系統(tǒng)主要由全球定位模塊、無(wú)線通信模塊、RFID模塊、圖像采集模塊等組成。其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of the system

2.1 全球定位模塊

全球定位模塊選用SIRF芯片系列的GS-92衛(wèi)星定位模塊，具有定位塊、性能好、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于GPS導(dǎo)航、車(chē)載終端、車(chē)輛防盜、公交車(chē)自動(dòng)報(bào)站等領(lǐng)域。

GPS模塊的軟件程序是本系統(tǒng)的重要部分，主要用來(lái)檢測(cè)車(chē)輛的速度、經(jīng)緯度、加速度、海拔等信息。模塊開(kāi)始使用后，先進(jìn)行串口的初始化，設(shè)置好相應(yīng)參數(shù)后打開(kāi)串口讀出初始記錄，最后通過(guò)gps_pharse函數(shù) （char*line，GPS_INFO*GPS）； 進(jìn)行GPS信息的解析[4]。GPS模塊程序處理流程如圖2所示。

圖2 GPS模塊程序處理流程Fig.2 Program process of GPSmodule

2.2 無(wú)線通信模塊

GPRS模塊采用的是西門(mén)子公司MC系列的MC55i，它是四波段（850 MHz、900 MHz、1 800 MHz、1 900 MHz）的 GPRS模塊，可在全世界任一國(guó)家的GSM網(wǎng)使用，具有功耗低、可靠性高、性價(jià)比高和易開(kāi)發(fā)等特點(diǎn)。MC55i模塊目前廣泛應(yīng)用于智能公交、遠(yuǎn)程無(wú)線抄表、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元等實(shí)際系統(tǒng)中。

GPRS模塊的軟件程序只要用來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)通信，從而進(jìn)行在線數(shù)據(jù)更新、短信的收發(fā)及控制終端控制等功能，GPRS模塊是在AT指令模式下工作的[5]。

2.3 RFID讀寫(xiě)設(shè)備及嵌入式平臺(tái)

RFID讀寫(xiě)設(shè)備主要進(jìn)行物流車(chē)輛信息與控制終端信息的交換，是本系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。射頻識(shí)別模塊采用nRF24L01無(wú)線模塊，它具有極低的電流消耗，將標(biāo)簽放置在物流車(chē)輛內(nèi)的貨物上，經(jīng)由控制終端的RFID讀卡器來(lái)識(shí)別管理物流車(chē)輛[6]。該無(wú)線模塊通過(guò)UART串口與ARM系統(tǒng)連接通信，下面給出其初始化部分代碼：

void init_NRF24L01（void）{

CE=0； CSN=1； SCK=0；

SPI_Write_Buf （WRITE_REG +TX_ADDR，TX_ADDRESS，TX_ADR_WIDTH）；//寫(xiě)本地地址

SPI_Write_Buf （WRITE_REG + RX_ADDR_P0，RX_ADDRESS， RX_ADR_WIDTH）；//寫(xiě)接收端地址 0

}

攝像頭模塊作為RFID讀寫(xiě)部分的輔助設(shè)備，用來(lái)完成圖像采集功能。模塊通過(guò)USB接口直接與ARM平臺(tái)連接，由嵌入式平臺(tái)對(duì)其中的圖像進(jìn)行存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的安全性得以保障。ARM系統(tǒng)對(duì)得到的圖像信息進(jìn)一步處理，由GPRS模塊發(fā)送至控制終端[7]。

本系統(tǒng)要求對(duì)物流車(chē)輛采集實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息，集傳輸、GPS信息、RFID識(shí)別于一體的綜合要求，嵌入式平臺(tái)的CPU采用三星公司的S3C2440A微處理器，該處理器為手持設(shè)備與普通應(yīng)用提供了高性能、低功耗的解決方案，其簡(jiǎn)單精致、全靜態(tài)的設(shè)計(jì)尤其適合于對(duì)成本和功耗敏感的系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)中控制終端的監(jiān)視查看界面是用PowerBuilder可視化開(kāi)發(fā)區(qū)工具開(kāi)發(fā)的，其內(nèi)置的PowerScript編程語(yǔ)言為可擴(kuò)展的面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，具有強(qiáng)大的功能?？刂平K端可實(shí)時(shí)地查看所監(jiān)控車(chē)輛的相關(guān)信息，從而進(jìn)行有效管理。下面給出控制終端界面示例，如圖3所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

圖3 控制終端界面Fig.3 Control terminal interface

本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能終端系統(tǒng)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入到物流業(yè)的車(chē)載系統(tǒng)中，結(jié)合RFID和GPRS等技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需求，選擇相應(yīng)的處理器和硬件設(shè)備，三位一體地實(shí)現(xiàn)了對(duì)物流車(chē)輛實(shí)時(shí)信息的監(jiān)控。提高了物流車(chē)輛實(shí)時(shí)監(jiān)控信息傳輸?shù)目煽啃院桶踩?，同時(shí)降低了實(shí)際成本。在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)智能車(chē)載系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)功能了解和分析不夠深入，而且各地區(qū)功能需求的不同，使得本系統(tǒng)仍有許多不足之處，在實(shí)際應(yīng)用中還可進(jìn)一步深入完善和改進(jìn)。

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