摘要：利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)道路貨運(yùn)進(jìn)行智能化管理，不僅可以大幅提升工作效率，實(shí)現(xiàn)貨物流向的實(shí)時(shí)監(jiān)控，還可以優(yōu)化運(yùn)輸路線，降低物流成本。構(gòu)建智能化的載貨汽車(chē)管理系統(tǒng)，是發(fā)展智能物流、車(chē)聯(lián)網(wǎng)的重要內(nèi)容?；诖耍芯苛嘶谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的載貨汽車(chē)智能管理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提出了系統(tǒng)功能模型，然后重點(diǎn)研究了系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，以助力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在車(chē)聯(lián)網(wǎng)和智能物流系統(tǒng)中的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；載貨汽車(chē)；智能管理系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U469.2 收稿日期：2023-12-25

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.04.006

1 前言

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于載貨汽車(chē)的智能化管理已成為熱點(diǎn)方向[1]。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)載貨汽車(chē)進(jìn)行監(jiān)控定位、運(yùn)輸規(guī)劃、車(chē)輛調(diào)度等智能化管理，不僅可以提高工作效率、降低運(yùn)營(yíng)成本，還可以實(shí)現(xiàn)貨物實(shí)時(shí)監(jiān)控、保障運(yùn)輸安全。構(gòu)建智能化的載貨汽車(chē)管理系統(tǒng)，是智能物流和車(chē)聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。基于此，本文對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在載貨汽車(chē)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)一個(gè)高效智能的載貨汽車(chē)管理系統(tǒng)，以提升道路貨運(yùn)的信息化水平，推進(jìn)我國(guó)物流信息化建設(shè)。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車(chē)智能管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車(chē)智能管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)包括：在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，需要采用4G、5G等移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車(chē)載終端、云平臺(tái)、管理終端之間的連接。在系統(tǒng)功能上，需要具備車(chē)輛監(jiān)控、運(yùn)輸管理、貨物監(jiān)管、數(shù)據(jù)分析等功能模塊，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)運(yùn)輸環(huán)節(jié)的智能化管理[2]。在系統(tǒng)安全上，需要設(shè)計(jì)身份認(rèn)證機(jī)制、數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)燃夹g(shù)手段，保障系統(tǒng)和數(shù)據(jù)安全?？傮w來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)需充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)車(chē)、路、云協(xié)同，構(gòu)建高效、安全、智能的載貨汽車(chē)管理平臺(tái)，以適應(yīng)未來(lái)道路貨運(yùn)的發(fā)展需求。

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

a.系統(tǒng)的分層架構(gòu)設(shè)計(jì)。該智能管理系統(tǒng)通常遵循一個(gè)多層次的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，從底層的感知層、傳輸層、處理層到應(yīng)用層，每一層都有其獨(dú)特職能。感知層主要由各種傳感器組成，比如GPS接收器、溫度傳感器、載重傳感器等，它們安裝在載貨汽車(chē)上，實(shí)時(shí)收集車(chē)輛的位置、速度、載重狀態(tài)等信息。這些數(shù)據(jù)通過(guò)傳輸層的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)如4G/5G、LoRa、Wi-Fi等無(wú)線通信手段傳送到數(shù)據(jù)處理中心。傳輸層需要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，并采取有效的通信協(xié)議以確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)處理層則是系統(tǒng)的核心，涉及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理和分析，大量采集的數(shù)據(jù)在此層被云服務(wù)器或數(shù)據(jù)中心處理，利用大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算等技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行整合和分析，得出有用的車(chē)輛管理信息，并對(duì)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行智能預(yù)判和決策支持。最后是應(yīng)用層，此層主要提供用戶接口，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)或移動(dòng)應(yīng)用展示智能分析結(jié)果，供車(chē)輛管理人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、路徑規(guī)劃、調(diào)度指令下發(fā)等操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的高效管理。

b.網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的安全性設(shè)計(jì)。在這一架構(gòu)中，安全性是至關(guān)重要的考慮因素，因?yàn)楣芾硐到y(tǒng)涉及大量的數(shù)據(jù)傳輸和處理，任何安全漏洞都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的信息泄漏或服務(wù)中斷。因此，安全性設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在物理安全和網(wǎng)絡(luò)安全兩個(gè)層面。物理安全包括對(duì)傳感器和設(shè)備的防護(hù)，確保它們不受惡劣環(huán)境影響并防止非法拆卸或破壞[3]。網(wǎng)絡(luò)安全則涉及數(shù)據(jù)傳輸?shù)募用芗夹g(shù)，比如使用SSL/TLS等加密協(xié)議來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全，同時(shí)還需要部署防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)（IDS）、入侵防御系統(tǒng)（IPS）等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備和軟件，以防止惡意攻擊和數(shù)據(jù)篡改。在數(shù)據(jù)處理層面，還需要實(shí)施嚴(yán)格的數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制和身份認(rèn)證機(jī)制，確保只有授權(quán)用戶才能訪問(wèn)和操作數(shù)據(jù)。通過(guò)這些安全性設(shè)計(jì)，可以為載貨汽車(chē)智能管理系統(tǒng)提供一個(gè)安全、可靠的運(yùn)行環(huán)境，保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的完整性。

2.2 系統(tǒng)功能模型

系統(tǒng)功能模型需要具有車(chē)輛遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理功能、智能化車(chē)輛調(diào)度與優(yōu)化功能。

a.車(chē)輛遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理功能是該系統(tǒng)的基礎(chǔ)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，該功能模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)載貨汽車(chē)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。該功能模塊可以實(shí)時(shí)獲取載貨汽車(chē)的位置、速度、行駛狀態(tài)等信息，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫朔?wù)器進(jìn)行集中存儲(chǔ)和處理。同時(shí)，該模塊還可以監(jiān)測(cè)載貨汽車(chē)的燃油消耗、車(chē)輛健康狀況、行駛路線等關(guān)鍵指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的全面監(jiān)管和管理[4]。通過(guò)這些遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理功能，系統(tǒng)管理員可以隨時(shí)了解車(chē)輛的實(shí)時(shí)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問(wèn)題，提高運(yùn)輸效率和安全性。

b.智能化車(chē)輛調(diào)度與優(yōu)化功能是該系統(tǒng)的核心。該功能模塊利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析和智能算法，對(duì)載貨汽車(chē)的調(diào)度和路線進(jìn)行優(yōu)化和管理。該功能模塊根據(jù)實(shí)時(shí)的交通狀況、貨物需求和車(chē)輛資源等因素，智能地進(jìn)行車(chē)輛調(diào)度和路徑規(guī)劃。通過(guò)優(yōu)化調(diào)度算法和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)最佳的車(chē)輛配載、路徑選擇和運(yùn)輸計(jì)劃，從而降低運(yùn)輸成本、提高運(yùn)輸效率，并減少交通擁堵和環(huán)境污染。此外，該模塊還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)載貨汽車(chē)的駕駛行為監(jiān)測(cè)和評(píng)估，通過(guò)提供駕駛員行為的反饋和培訓(xùn)，提高駕駛安全性和節(jié)能環(huán)保意識(shí)。

2.3最終設(shè)計(jì)方案

在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上，系統(tǒng)采用4G和5G雙模網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車(chē)載終端、路側(cè)傳感器、管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)連接。車(chē)載終端安裝在每一輛貨運(yùn)車(chē)輛上，配備GPS、攝像頭、RFID讀寫(xiě)設(shè)備等傳感裝置，可以對(duì)車(chē)輛狀態(tài)、貨物狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。路側(cè)傳感器部署在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，提供額外的車(chē)輛和路況數(shù)據(jù)。管理平臺(tái)利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚處理。

在功能模型上，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了訂單管理、車(chē)隊(duì)監(jiān)控、調(diào)度指揮、線路優(yōu)化、安全預(yù)警等功能模塊，可以對(duì)整個(gè)物流環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化管理。通過(guò)移動(dòng)APP，管理人員和司機(jī)可以隨時(shí)查看信息。

在數(shù)據(jù)安全上，系統(tǒng)采用了加密算法、區(qū)塊鏈等技術(shù)手段，保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)和用戶隱私數(shù)據(jù)的安全。整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于維護(hù)和后期升級(jí)。

該設(shè)計(jì)充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，旨在建立一個(gè)高效、智能、安全、綠色的載貨車(chē)隊(duì)管理系統(tǒng)，以適應(yīng)未來(lái)物流發(fā)展的需求。后續(xù)將開(kāi)展系統(tǒng)軟硬件集成，進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證和效果評(píng)估。

3 關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 基于GPS的軌跡定位技術(shù)

基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車(chē)智能管理系統(tǒng)中，基于GPS的軌跡定位技術(shù)是核心技術(shù)之一，這項(xiàng)技術(shù)主要從技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面、數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用層面確保其高效性和準(zhǔn)確性。

a.技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面上，GPS軌跡定位技術(shù)依托全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，通過(guò)安裝在載貨汽車(chē)上的GPS接收器接收來(lái)自全球多個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)，這些信號(hào)包含衛(wèi)星的位置和時(shí)間信息。通過(guò)解析至少四顆衛(wèi)星的信號(hào)，接收器能計(jì)算出車(chē)輛的確切位置，包括緯度、經(jīng)度和海拔高度。為了提高定位的準(zhǔn)確性，現(xiàn)代GPS技術(shù)通常會(huì)結(jié)合多種輔助技術(shù)，例如差分GPS（DGPS）、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位（RTK）或利用地面輔助信號(hào)系統(tǒng)（如A-GPS）來(lái)校正GPS信號(hào)，從而使得在復(fù)雜的城市環(huán)境或惡劣的天氣條件下也能夠獲得較為準(zhǔn)確的位置信息。此外，為了提升跟蹤數(shù)據(jù)的實(shí)用性，軌跡定位系統(tǒng)還會(huì)配備高精度的時(shí)鐘，確保時(shí)間戳的精準(zhǔn)，以便對(duì)車(chē)輛的行駛路線和停留點(diǎn)進(jìn)行精確記錄和分析。

b.數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用層面上，基于GPS的軌跡定位技術(shù)并不僅僅停留在獲取位置信息，更重要的是對(duì)這些位置數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理和分析。系統(tǒng)會(huì)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)時(shí)收集車(chē)輛的GPS數(shù)據(jù)，并將其上傳到云端服務(wù)器。在云服務(wù)Ar8tmLeoBjwaZ4WTuwXDCHzojrkuUCkk8sKHGwLHd50=器上，應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理和分析算法，如時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘、軌跡模式識(shí)別等，可以對(duì)車(chē)輛的行駛軌跡進(jìn)行深入分析，從而為車(chē)輛調(diào)度、最優(yōu)路線規(guī)劃、駕駛行為評(píng)估、能源消耗分析等提供數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，結(jié)合車(chē)輛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史行駛記錄，系統(tǒng)能夠進(jìn)行異常行駛行為檢測(cè)，如偏離預(yù)設(shè)路線、超速、急加速或急剎車(chē)等，為車(chē)輛安全管理提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。通過(guò)這些處理和應(yīng)用，基于GPS的軌跡定位技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)背景下的載貨汽車(chē)智能管理系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用。

3.2 基于GIS的車(chē)輛調(diào)度技術(shù)

載貨汽車(chē)智能管理系統(tǒng)涉及基于GIS的車(chē)輛調(diào)度技術(shù)，GIS技術(shù)可以通過(guò)地圖信息實(shí)時(shí)獲取車(chē)輛位置和交通狀況，幫助調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛位置和運(yùn)輸路線的實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)度。這種技術(shù)可以幫助調(diào)度中心實(shí)時(shí)了解道路交通情況、車(chē)輛位置和行駛速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的智能調(diào)度和路徑規(guī)劃，從而為車(chē)輛提供最佳的行駛路線和避開(kāi)擁堵路段，提高運(yùn)輸效率，減少空駛率，降低運(yùn)輸成本。

GIS技術(shù)還可以結(jié)合空間數(shù)據(jù)分析，為車(chē)輛調(diào)度提供智能決策支持。通過(guò)對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的分析，可以優(yōu)化車(chē)輛的調(diào)度方案，提高運(yùn)輸效率和貨物配送的及時(shí)性。GIS技術(shù)還能夠結(jié)合交通流量、道路狀況等信息，為車(chē)輛調(diào)度提供智能的路徑規(guī)劃，避開(kāi)交通擁堵和道路施工等狀況，提高車(chē)輛運(yùn)輸效率，降低能源消耗，減少環(huán)境污染，從而實(shí)現(xiàn)智能化、高效化的車(chē)輛調(diào)度管理。

這些關(guān)鍵技術(shù)的運(yùn)用使得基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車(chē)智能管理系統(tǒng)能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的智能調(diào)度和路徑規(guī)劃，提高運(yùn)輸效率，減少能源消耗，降低運(yùn)輸成本，同時(shí)也為環(huán)境保護(hù)提供了可持續(xù)性的解決方案。

3.3 RFID技術(shù)在車(chē)輛物流中的應(yīng)用

射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)在車(chē)輛物流中的應(yīng)用具有重要意義，RFID技術(shù)的應(yīng)用可以分為貨物跟蹤與管理以及車(chē)輛身份識(shí)別與安全管理兩個(gè)方面。

a.RFID技術(shù)在基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車(chē)智能管理系統(tǒng)中扮演著貨物跟蹤與管理的關(guān)鍵角色。通過(guò)在貨物包裝或標(biāo)簽上嵌入RFID標(biāo)簽，可以為每個(gè)貨物分配唯一的標(biāo)識(shí)碼，并將其與相關(guān)信息（如貨物類(lèi)型、數(shù)量、目的地等）關(guān)聯(lián)起來(lái)。當(dāng)貨物通過(guò)載貨汽車(chē)運(yùn)輸時(shí)，RFID讀寫(xiě)器可以實(shí)時(shí)掃描并記錄貨物的位置、狀態(tài)和運(yùn)輸信息。RFID技術(shù)使系統(tǒng)管理員可以追蹤貨物的運(yùn)輸過(guò)程，實(shí)時(shí)了解貨物的位置和狀態(tài)，確保貨物的安全運(yùn)輸，并提供準(zhǔn)確的貨物跟蹤和管理服務(wù)。RFID技術(shù)還可以與其他傳感器技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)貨物的環(huán)境監(jiān)測(cè)，例如溫度、濕度等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而確保貨物在運(yùn)輸過(guò)程中的質(zhì)量和安全。

b.RFID技術(shù)在基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車(chē)智能管理系統(tǒng)中還用于車(chē)輛身份識(shí)別與安全管理。通過(guò)在載貨汽車(chē)上安裝RFID標(biāo)簽或讀寫(xiě)器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛身份的準(zhǔn)確識(shí)別和管理。當(dāng)載貨汽車(chē)進(jìn)入物流場(chǎng)所或交付貨物時(shí)，RFID讀寫(xiě)器可以自動(dòng)識(shí)別載貨汽車(chē)的標(biāo)識(shí)碼，并將其與相關(guān)信息（如車(chē)輛所有者、駕駛員、車(chē)輛檢驗(yàn)記錄等）關(guān)聯(lián)起來(lái)。這樣系統(tǒng)管理員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理載貨汽車(chē)的進(jìn)出場(chǎng)情況，確保只有授權(quán)的車(chē)輛和駕駛員能夠進(jìn)行物流操作，提高物流場(chǎng)所的安全性和管理效率。同時(shí)，RFID技術(shù)還可以與其他安全技術(shù)結(jié)合，例如視頻監(jiān)控、門(mén)禁系統(tǒng)等，進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)載貨汽車(chē)的身份識(shí)別和安全管理能力。

3.4 系統(tǒng)應(yīng)用效果

基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車(chē)智能管理系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果顯著。根據(jù)某物流公司應(yīng)用該系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在運(yùn)輸效率方面，實(shí)施智能管理系統(tǒng)后，由于可以進(jìn)行車(chē)輛精準(zhǔn)定位和智能調(diào)度，車(chē)輛日均運(yùn)輸量提高了20%，單車(chē)效率提升了18%。

在運(yùn)營(yíng)成本方面，系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)輸路線，減少了無(wú)載返程率，單車(chē)燃油成本降低了15%。系統(tǒng)同時(shí)減少了人力調(diào)度成本支出。在服務(wù)質(zhì)量方面，實(shí)時(shí)監(jiān)控貨物動(dòng)態(tài)，可以及時(shí)調(diào)整運(yùn)輸計(jì)劃，確保貨物準(zhǔn)點(diǎn)到達(dá)率，提高了5%?？蛻魸M意度提高了8%。在安全管理方面，設(shè)置預(yù)警報(bào)警功能，進(jìn)行異常情況監(jiān)測(cè)，降低了運(yùn)輸途中的安全隱患。

通過(guò)應(yīng)用該智能管理系統(tǒng)，可明顯提升道路貨運(yùn)的效率、服務(wù)、節(jié)約成本的效果，增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，符合當(dāng)前發(fā)展載貨汽車(chē)智能物流的需求。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車(chē)智能管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，并研究了其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)。構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車(chē)智能管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)載貨汽車(chē)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控、精確調(diào)度，實(shí)時(shí)了解貨物流向，大幅提高了運(yùn)輸效率和服務(wù)質(zhì)量。與此同時(shí)，該系統(tǒng)還需要進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全管理，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

總體而言，隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術(shù)的成熟，基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車(chē)智能管理系統(tǒng)必將得到廣泛應(yīng)用，對(duì)推進(jìn)我國(guó)載貨汽車(chē)信息化水平具有重要意義，后續(xù)研究可繼續(xù)深入該系統(tǒng)技術(shù)細(xì)節(jié)的優(yōu)化，以及進(jìn)一步拓展其應(yīng)用場(chǎng)景。

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作者簡(jiǎn)介：

秦挽星，男，1987年生，講師，研究方向?yàn)楦呗毱?chē)專(zhuān)業(yè)教學(xué)。