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現(xiàn)代物流運(yùn)輸智能車載終端設(shè)計(jì)論文
論文導(dǎo)讀：現(xiàn)代物流運(yùn)輸追求的是更加低成本、高效率和安全的實(shí)現(xiàn)貨物運(yùn)輸，傳統(tǒng)的物流運(yùn)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(hào)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(hào)采集模塊主要由前端的傳感器和GPS模塊、采集電路、信號(hào)調(diào)理和串口發(fā)送單元組成，其中GPS模塊用于實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)氣體濃度信號(hào)的模擬放大、簡單濾波后送到單片機(jī)進(jìn)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(jìn)行計(jì)算，得到可讀的濃度參數(shù)、位置信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示的同時(shí)無線發(fā)送到后方指揮中心進(jìn)行分析。以液化天然氣運(yùn)輸為例，選用對(duì)甲烷具有相當(dāng)敏感的氣體傳感器GS-B2設(shè)計(jì)的電路如圖2所示。
關(guān)鍵詞：物流運(yùn)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(gè)重要的構(gòu)成因素。當(dāng)前物流產(chǎn)業(yè)規(guī)模日益擴(kuò)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(yùn)輸中對(duì)安全、高效、高性價(jià)比具有較高的要求。尤其是針對(duì)危險(xiǎn)貨物如危險(xiǎn)氣體的運(yùn)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(jì)的智能車載終端主要針對(duì)危險(xiǎn)氣體運(yùn)輸，解決了車輛運(yùn)輸配送中的車輛定位信息獲取，以及危險(xiǎn)氣體在運(yùn)輸過程中的氣體泄漏預(yù)警等安全問題，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸車輛的實(shí)時(shí)定位和物流指揮中心的智能監(jiān)控，為實(shí)現(xiàn)安全、高效的危險(xiǎn)物品運(yùn)輸提供了現(xiàn)實(shí)依據(jù)。
1.現(xiàn)代物流運(yùn)輸?shù)男枨蠓治?/strong>
現(xiàn)代物流運(yùn)輸追求的是更加低成本、高效率和安全的實(shí)現(xiàn)貨物運(yùn)輸，傳統(tǒng)的物流運(yùn)輸裝備技術(shù)及模式已經(jīng)不能滿足需要。針對(duì)一些傳統(tǒng)運(yùn)輸中存在的問題，例如后方物流指揮中心如何科學(xué)地進(jìn)行運(yùn)輸車輛的調(diào)度和管理，提高運(yùn)營效率；駕駛員如何隨時(shí)隨地了解道路堵塞、車輛方位等情況而更加省力地到達(dá)目的地；對(duì)易泄危險(xiǎn)物品運(yùn)輸如何做到及時(shí)準(zhǔn)確檢測出危險(xiǎn)的存在從而做出妥善處理；移動(dòng)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(bào)警信息，求得就近援助等，均對(duì)現(xiàn)代物流專用車輛提出更高的要求。
在現(xiàn)代物流運(yùn)輸監(jiān)控中，通信網(wǎng)絡(luò)的智能化是一個(gè)瓶頸問題。由于物流運(yùn)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(jìn)行各類數(shù)據(jù)傳輸，且車輛一般處于高速運(yùn)動(dòng)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(hào)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(hào)采集模塊主要由前端的傳感器和GPS模塊、采集電路、信號(hào)調(diào)理和串口發(fā)送單元組成，其中GPS模塊用于實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)氣體濃度信號(hào)的模擬放大、簡單濾波后送到單片機(jī)進(jìn)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(jìn)行計(jì)算，得到可讀的濃度參數(shù)、位置信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示的同時(shí)無線發(fā)送到后方指揮中心進(jìn)行分析。
圖1 智能車載終端總體設(shè)計(jì)框圖
系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的現(xiàn)場處理、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，以及對(duì)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(hào)傳送到GPRS 模塊。GPRS 模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，再通過GPRS空中接口接入到GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(jìn)行遠(yuǎn)程控制時(shí)，可以將控制信號(hào)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(jìn)而對(duì)運(yùn)行車輛進(jìn)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(hào)，從而可以進(jìn)行檢測、監(jiān)控、報(bào)警，還可以通過接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測、控制和報(bào)警系統(tǒng)。
3 智能車載終端的單元模塊設(shè)計(jì)
（1）電源模塊
電源系統(tǒng)是否穩(wěn)定對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)有至關(guān)重要的影響。電源模塊的設(shè)計(jì)考慮：一方面電源模塊應(yīng)盡可能滿足對(duì)各模塊的不同用電電壓需求，另一方面要努力降低整個(gè)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(shí)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(duì)信號(hào)的采集和簡單處理，即對(duì)采集信號(hào)進(jìn)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(jī)MSP430F149。利用此單片機(jī)內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換單元完成信號(hào)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(yùn)輸為例，選用對(duì)甲烷具有相當(dāng)敏感的氣體傳感器GS-B2設(shè)計(jì)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(jì)
（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(jìn)入單片機(jī)，單片機(jī)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(huì)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(jī)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(duì)采集信號(hào)的處理，即對(duì)采集來的氣體濃度信號(hào)和GPS位置信息進(jìn)行對(duì)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(jī)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)超低功耗設(shè)計(jì)。
（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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，包括采集信號(hào)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(yuǎn)在線等特點(diǎn)可以為物流運(yùn)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(hào)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(yùn)輸車載終端，集檢測、監(jiān)管、調(diào)度、警報(bào)于一體，符合現(xiàn)代物流企業(yè)對(duì)運(yùn)輸車輛動(dòng)態(tài)控制的需要，且針對(duì)性地降低了危險(xiǎn)易泄貨物的安全隱患問題，對(duì)降低物流企業(yè)成本起到積極作用。
參考文獻(xiàn)
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