實時監測的易爆品物流監管系統

余世欣，李勇

（成都理工大學 工程技術學院，四川 樂山 614007）

實時監測的易爆品物流監管系統

余世欣，李勇

（成都理工大學 工程技術學院，四川 樂山 614007）

如何保障易爆物品在運輸過程中的安全性，成為目前物流行業迫切需要解決的問題。提出了一種運用GPRS與互聯網相融合的方法進行實時監管，重點闡述了貨箱狀態碼的制定規則與傳輸方式。分析了易爆品的物流過程，設計了監管平臺的各個基本模塊，以及客戶端軟件的流程。設計結果表明：監管系統的實時性、遠程性有效提高了易爆物品在運輸過程中的安全性。

易爆品；GPRS；融合；狀態碼；實時性；遠程

隨著我國工業化進程的不斷推進，各個工業城市的發展規模也逐步擴大，各單位和企業對危險化工原料的需求也不斷增加，于是危險品物流作為物流領域的一個分支，其作用和影響也就逐漸顯現出來[1]。當前，列入我國國家標準《危險貨物品名表》（GB--12268）的常運危險貨物達1萬余種，列入交通部發布的《汽車運輸危險貨物品名表》中的危險品也達到7000種以上，其中易爆品便是其中之一[2]。因此，如何有效保障易爆物品在運輸過程中的安全性，運用高科技技術來把當前整個危險貨物運輸行業的安全性提高一個層次，成為目前物流行業迫切需要解決的一個問題。

目前大多數采用射頻識別RFID （radio frequency identification）技術進行近距離讀取貨物的數據信息[1，3-4]，如果單純采用這種技術，其實時性較差，這一缺點對于易爆品的運輸是致命的。

文中分析了對溫度、傾角、自燃較敏感的易爆品的物流過程，設計出一種基于通用分組無線業務 GPRS（General Packet Radio Service）的危險品物流監管系統，設計結果表明：該系統可以實時性監測貨運途中危險品的物理狀態，以利于快速與實時地采取防范措施，有效降低財產損失和提高人身安全性。

1 易爆品的物流過程分析

由于有些地理條件造成運輸道路狀況的多樣性，因此車輛不可能一直是平穩狀態，那么車載的易爆品在整個運輸過程中不可能處于靜止狀態，則貨物集裝箱的物理特性：溫度可能升高，擺放的傾斜角加大，從而引起危險品爆炸，而且容易自燃。由此可見，易爆品就需要在途中進行實時監控，而不僅僅是在各個固定監測點采用RFID讀寫器進行讀取貨物數據信息。

2 監管平臺方案

既然危險易爆品在長途運輸過程中需要進行實時性監控，考慮采用現場實時采集、無線遠距離傳輸、提前預警通知的方式構建監管平臺。其結構如圖1所示。

圖1 監管平臺結構

在圖1中，系統首先通過傳感器現場采集貨品的物理特性（溫度、傾斜角、煙霧）數據，然后遵照GPRS無線通信協議，依托2G/3G移動網絡骨架，將采集到的數據通過互聯網實時傳輸到服務器，以供客戶端的監管人員查看與決策，并及時向司機發出預警信息。

3 監管平臺的設計

3.1 貨品的物理數據采集

運輸的危險品集裝箱均帶有車載傳感器（溫度、傾斜角、煙霧），傳感器把貨品的相應物理特性數據轉換為電信號，然后通過32位微處理器STM32F103進行采集，如圖2所示。

圖2 危險品數據采集

需要將貨物集裝箱的溫度控制在0～+50℃，溫度傳感器選用數字式傳感器DS18B20，其溫度測量范圍是-55～+125℃，測溫范圍裕量充足，其與微型處理器之間只需要DQ這一單線接口完成數據的發送和接收，所以在微控制器和DS18B20之間僅需連接一條數據傳輸線，這樣使得車載單元結構緊湊；而且由于它能直接從通訊線上獲取能量，因此不需要外部電源，這種供電模式有利于長途運輸不方便單獨更換電源的狀況。

傾角傳感器防止貨物在顛簸過程中摔倒，控制范圍在：0～200采用單軸傾角傳感器模塊 SCA60C，其測量范圍：0～1800；煙霧傳感器防止車廂內發生火災，可燃性濃度控制范圍在6 kppm以下，采用MQ-2模塊，其監測的可燃性濃度在300 ppm～10 kppm。對于模擬式傳感器需要加A/D轉換器再接入微處理器。

3.2 貨箱狀態的編碼與傳輸

1）貨箱狀態的編碼

為了提高監測的效率，不直接傳輸貨品的物理數據（溫度、傾斜角、煙霧）的具體值，而是將其轉換成狀態碼，這樣狀態碼就以二進制流的形式進入GPRS無線通信模塊。表征貨物箱當前狀態量的編碼格式如表1所示：

表1 貨箱狀態碼

表1的狀態碼解釋如下：a3和a2、a1的二進制組合表示溫度數值的十位部分，例如：001代表10℃；010代表20℃；101代表50℃。也就是只需要監測溫度大致范圍即可，無需精確到具體幾度。類似方法：a0、b7、b6、b5和b4的二進制組合表示傾角數值的十位部分，例如：00001代表1°；00010代表2°；10100代表20°。b3、b2、b1和b0的二進制組合表示可燃性濃度數值部分，例如：0000代表0 kppm；0001代表0.5 kppm；1100代表6 kppm，也就是二進制量每增加1次，可燃性濃度增加0.5 kppm。a7和a6、a5、a4是保留位，以供將來系統擴展與升級使用。由上述的狀態碼值對應關系可知：處理器采集的數據量所進行的預量化與編碼，例如：溫度實際值在0～+10℃之間，量化編碼為數值“1”。這種方式提高了監測的容限值。

2）狀態碼的傳輸

處理器將采集到的貨品物理數據轉換成狀態碼后，狀態碼就以二進制流的形式進入GPRS無線通信模塊，最后交給后臺服務器解析。

GPRS遠程通信通過M35模塊來實現的，選取其工作的頻段為GSM900 MHz，而且該模塊內嵌了TCP/IP協議，通過其內嵌的擴展AT命令，使得二進制流狀態碼經過GPRS由互聯網進入后臺服務器。TCP負責對建立在網絡上的危險品監測工作人員的進程對話，具體為：監聽與建立用戶請求；請求其他的網絡站點對話；保障危險品狀態碼的可靠接收與發送等。

3.3 數據庫服務器

當后臺服務程序接收到危險品狀態碼數據以后，就會根據提前制定的頂層通信協議對狀態碼進行解析、分類、存儲等。然后客戶端的監測工作人員通過互聯網訪問數據庫，提取實時采集到的監測數據，從而對載有危險品的車輛狀態進行判斷，并實現對司乘人員及時發出預警信息，以采取相應措施[7-9]。

分布式數據庫[4-5]是分散式的可視化物流管理結構，它的應用服務器不是集中的，每一個區域，甚至于每一個部門擁有自己獨立的應用服務器，它們相互通過DNS（解析地址）實現索引，這種模式適合于復雜性、功能性相對高的物流管理體系。由于本文的監管系統是一個大的系統級體系，所以采用分布式數據庫作為后臺服務器的管理與存儲危險品監測數據的平臺，在存儲數據時，按溫度、傾斜角、煙霧分類方式加載，這樣可以提高查詢的訪問效率。分布式數據庫的組成模塊如圖3所示[6]。

圖3 分布式數據庫模塊

全局數據詞典（GDD）：用來存放各種模式的定義：包括全局概念、分片、分布；以及用來定義各模式之間的映像、存放用戶存取的權限，以保證所有用戶的合法權限和數據庫的安全性；除此之外，還定義了完整性數據的約束條件。全局數據庫（GDB）:用來存放全局的數據庫數據。

通信監管系統（CM）：其功能是在分布式數據庫的各個分散點之間傳遞貨物屬性的消息和數據，負責可靠通信功能。局部數據庫管理系統（LDBMS）：其作用是建立和管理局部數據庫，提供各個分散點的自主管理權限。全局數據庫管理系統（GDMBS）：該模塊的作用是提供分布式的透明性，協同全局事務的頂層執行，統籌安排各局部DBMS以完成全局應用，保障數據庫的全局統一性，實現貨物數據同步更新，提供全局共享功能。

局部數據詞典（LDD）：該模塊的作用是記錄某一個服務器節點數據庫的控制信息，例如數據表的模式，可視圖形的模式，以及每一個數據區的文件名信息。局部數據庫（LDB）：其作用是保存局部的數據庫數據。

3.4 客戶端

客戶端的作用是與后臺服務器進行數據交互，通過TCP/ IP網絡協議訪問SQL數據庫，實現從數據庫中查詢到采集的監測數據，其流程如圖4所示。

圖4 客戶端軟件流程

在啟動以后進入客戶端監管系統，然后鎖定要訪問的端口，待成功鎖定以后，開始進行查詢數據，因為最初存儲貨箱狀態數據是按照分類存放的，所以此處可以分別訪問與顯示貨箱狀態：溫度、傾斜角、煙霧的狀態值。

4 結束語

物流體系中長途運輸的易爆品的特點客觀上需要對其進行實時性監管，該系統遵照GPRS無線通信協議，依托2G/3G移動網絡骨架，使得客戶端的監管人員可以遠程與實時地監測車載貨品狀態，根據其具體狀態值及時向司機發出預警信息，這樣有效提高了易爆物品在運輸過程中的安全性。

[1]周峰，胡澴，沈月靜.RFID技術在危險品物流管理中的應用[J].物流科技，2007，30（11）:21-23.

[2]孫代平.一種危險化學品罐箱/槽車的實時檢測系統[D].大連:大連理工大學，2006.

[3]孫偉，董耀華.基于RFID技術的劇毒危化品物流服務平臺研究[J].中國安全科學學報，2011，21（2）:147-151

[4]楠，鄭文嶺，馬文麗，等.一種基于RFID的物流管理系統的設計[J].計算機技術與發展，2008，18（7）:237-243.

[5]賴玲，分布式數據庫系統研究 [J].軟件導刊，2009，8（9）: 176-177.

[6]馬曉偉.基于RFID的藥品監督流程中的關鍵問題研究[D].合肥：合肥工業大學，2008.

[7]汪凌，唐利，廖曉航，等.熱載流子效應對CCD片上放大器壽命的影響[J].電子科技，2014（4）：290-293.

[9]臧強，程立.基于ASP技術和SQL數據庫的成績查詢系統的設計與實現[J].電子設計工程，2014（3）：45-47.

Logistics supervision system of real-time monitor for explosive goods

YU Shi-xin，LI Yong
（College of Engineering and Technology，Chengdu University of Technology，Leshan 614007，China）

How to guarantee the safety of explosive goods in the process of transportation，which becomes the urgent problem need to solve for logistics industry.The article puts forward a method of GPRS and the integration of the Internet to monitor of real time，and expounds the case status code rules and transmission mode.It analyzes the logistics process of explosive product，designes each basic module of regulatory platform and the process of client software.The results show that: Regulatory system of real-time and remote improves effectively the safety of explosive in the process of transportation.

explosive goods；GPRS；fuse；Status code；real-time；long-distance

TN02

A

1674－6236（2016）15-0082-03

2015-07-31 稿件編號：201507205

四川省教育廳基金（14ZB0357）

余世欣（1982—），男，四川成都人，碩士，講師。研究方向：電子商務的教學與科研。