基于云平臺的物流監控系統設計與實現

張 曉，李紀魯，朱 杰 （北京物資學院 信息學院，北京 101149）

0 引 言

1 物流車輛智能監控系統的總體設計

物流車輛要實現全程狀態的監控管理，必須對物流進行實時監控，同時需要對運輸過程中的運輸車輛進行實時定位和精準調度，實現運輸路線最優、狀態實時更新、位置準確定位，實現全程精準控制。系統總體包括：云平臺監控系統、無線通訊平臺、全球衛星定位系統、車載監控設備、傳感器設備五部分構成。其中，車載控制軟件部分放置在運輸車輛車廂內，并配有相應的溫濕度傳感器、沖擊振動傳感器、傾角傳感器，車載軟件控制部分通過GPS模塊接收定位信息，并同時使用基站定位方式彌補裝箱遮擋GPS信號的誤差，各類傳感器同時工作，由車載電池為其供電，出現報警狀態實時通過報文的形式向云平臺上傳，并通過短信的形式及時通知相應的聯系人。用戶可以使用互聯網訪問云平臺控制中心實時查看運輸過程中的狀態和位置信息，云平臺控制中心可以對采集到的相關數據進行實時分析，并形成相應的報告形式，待貨物運輸完成之后可以下載全程的運輸報告，并查看歷史位置數據。

2 移動終端硬件系統設計

硬件總體結構包括傳感器部分、處理單元、定位模塊以及通信模塊，硬件結構如圖1所示。

2.1 STM32控制單元

MCU作為系統的核心，控制協調各個模塊之間的相互工作，本文采用的是基于Cotex-M3內核的STM32，STM32具有低功耗、低電壓、實時性、高性能的優點，同時保持高集成度和開發簡易的特點。STM32通過串口與各個模塊進行通信，實時對數據進行處理和傳輸。

圖1 移動終端硬件系統設計

2.2 定位模塊

本移動終端采用雙模定位的方式，避免中間障礙物影響GPS定位的現象。在裝箱操作的產品，GPS信號較弱，定位信息較不準確的情況下，采用LBS基站定位的方式，同時GPS的缺失定位信息可以和LBS基站定位的定位信息進行云平臺融合，糾正定位過程中的錯誤信息。對于兩種定位方式都沒有定位到的信息，移動終端發送到云平臺的帶有時間戳的定位信息為空，由云平臺進行相應的處理和匹配，計算出物流車輛的位置信息。

2.3 采集傳感器

移動終端可以實現的功能有監控運輸過程中的溫濕度、沖擊振動信息、傾角信息和加速度信息等，為實現相應的功能，移動終端設計時添加了對應的傳感器，即溫濕度傳感器、振動監測傳感器、三軸加速度傳感器等。其中，三軸加速度傳感器可以監控傾角信息和運輸及加速度信息。

2.4 SIM卡模塊

該移動終端采用STM32發送AT指令控制各個模塊，把采集到的信息經協議封裝成上行包，并通過GPRS模塊將手機收到的信息上傳到云平臺上進行處理和可視化分析。

2.5 本地內存

本地內存不僅要考慮數據采集和上傳的實時性，同時要考慮網絡狀態不佳的情況和數據本地備份，即使云平臺顯示數據實時上傳，也需要對采集到的所有數據進行保存備份，避免出現網絡不佳導致的數據缺失和數據誤傳等現象。目前此移動終端內存大小為1M，可以避免出現數據溢出的現象。

在塞爾維亞，斯梅代雷沃鋼廠工人伊利奇，津津樂道地講起中國河鋼集團在當地“救活一座廠、帶動一座城”的故事；

3 軟件系統設計

該系統軟件的設計主要是實現移動終端信息的采集上傳和云平臺監控中心的信息處理和可視化報告生成。本設計盡可能的減少移動終端的處理，在云端數據處理計算不僅可以減少移動終端處理單元的壓力，同時可以實現數據的實時處理和顯示。另外，云平臺可以根據需要，在不影響移動終端正常使用的情況下對移動端進行版本升級，減少了用戶很多麻煩。

3.1 終端嵌入式軟件設計

（1） 終端系統流程

針對目前運輸車輛的實際情況，在貨物運輸前需要對物流車輛進行綁定，通過移動終端與車輛進行綁定信息會在云平臺上進行鎖定，更換車輛綁定時需要提出申請。首先綁定后需要對移動終端的數據進行初始化，在云平臺設置運輸過程中的監控策略和報警上限，當監控策略中的任何一項超出上限時都會在云平臺進行顯示并短信通知指定聯系人。到達目的地之后，解除綁定，終止監控，移動終端進行循環利用。

（2）終端主程序數據流程

物流車輛的采集數據主要有：GPS和LBS實時采集定位信息，溫濕度傳感器定時采集貨物的溫濕度信息，沖擊振動傳感器實時采集貨物的沖擊振動信息，三軸加速度傳感器實時采集物流車輛運輸加速度信息和傾角信息。采集到的信息由通信協議封裝成上行報文，經過GPRS無線傳輸網絡傳輸到云平臺監控中心。其移動終端主程序邏輯框架如圖2所示。

圖2 移動終端主程序邏輯框架

（3） 各采集算法處理

數據上報采用時間戳的方式，每5分鐘上報一次，溫濕度屬于變化較為緩慢的因素，采集算法采用每分鐘采集10個點，計算平均值并上報，沖擊振動需全程實時連續采樣；實時沖擊事件記錄及告警，觸發后從事件前后各取200組數據找出其中的峰值，打包上傳。

3.2 云平臺監控數據處理

本云平臺是部署在某知名公司數據中心的云平臺，云平臺數據的處理可以減輕移動端的工作壓力，數據在移動端不做過多處理，打包到云平臺進行數據處理，云平臺主要進行溫濕度曲線繪制，傾角信息處理，運輸車輛在地圖上的位置和速度顯示，報表的生成，監控策略的制定等。

3.3 云平臺遠程更新軟件設計

遠程軟件更新可以在移動終端不召回的情況下進行軟件包更新，不僅可以提升客戶的體驗滿意度，而且提高了移動終端的通用性、可靠性和穩定性。物聯網云平臺遠程更新技術方案降低了物聯網終端的維護成本，滿足終端迭代式優化、定制化設計的需求，更好地滿足用戶的需求。

4 基于云平臺的物流監控系統測試

4.1 云平臺監控測試

（1） 功能模塊測試

按照物流運輸車輛的整體流程來看，測試步驟應該按照綁定、監控策略設定、添加收發貨人信息、運輸監控、訂單管理、訂單解綁等。在運輸過程中對云平臺各模塊功能進行測試，每個移動終端在開機狀態下可以一直在云平臺上查看狀態。

（2）實時定位和狀態顯示

當移動終端綁定之后，在云平臺中設定相應的監控策略，設定報警的上限和數據上傳的時間間隔，可設定每5分鐘上報一次信息的策略對數據進行處理，根據設定的監控項目可以查看運輸過程中的車輛狀態。

（3） 報告輸出測試

運輸結束之后，解除運輸車輛和移動終端的綁定，可以從云平臺上查看整個運輸過程中的運輸監控狀態，可以實現歷史回放和報告下載，查看報警點和位置信息等。

可以在運輸中查看每個位置的狀態信息，可以看到運輸位置的三軸加速度信息、溫濕度信息、傾角信息和溫濕度信息、電量信息等。

運輸過程中某點的三軸振動沖擊數據和趨勢圖可以直觀的看出每個時間段內的各軸最大沖擊數據和受到沖擊振動時間信息等。

同時根據云平臺上的實時位置信息進行查看，可以看到運輸的軌跡和報警的位置信息，其中平臺上可以根據位置點的顏色進行報警和正常狀態的區分，可以直觀的看出位置點是否發生報警信息。

4.2 短信平臺測試

短信平臺主要針對報警信息的推送，在運輸途中出現報警狀態時，會對指定聯系人下發包含位置、報警項、時間戳的短信提醒，若云平臺得不到確認反饋信息，在一定時間間隔內重復發送本條報警信息來提醒相應的聯系人。

4.3 手機APP測試

目前APP只支持手機系統Android 4.1以上，手機端可以在操作手冊中掃碼進行下載，APP和云平臺的顯示功能相同，包括軌跡監控、物流單管理、報告管理、移動終端管理、配置管理、監控記錄和用戶信息管理等。

5 結束語

本文提出了一種計算機云平臺的物流監控解決方案，該系統針對運輸車輛的終端進行設計，其重點在于監控數據的采集、監控報警和車輛位置部分的設計與實現。該終端與云平臺結合，已能實現實時信息的采集上傳、實時定位、實時更新報警信息等，目前已經可以實現產品定制化服務。

隨著物聯網技術的快速發展，在運輸過程中對物流信息的監控已經不再是難題，為了適應現代運輸環境復雜多變的情況，產品功能設計更加全面，根據用戶需求實現定制化服務，更好地提高用戶滿意度，提高物流的智能化水平，降低運輸過程中損失成本，提升整體收益水平。