現代物流運輸智能車載終端設計論文
論文導讀：現代物流運輸追求的是更加低成本、高效率和安全的實現貨物運輸，傳統的物流運輸裝備技術及模式已經不能滿足需要。智能車載終端主要由信號采集模塊、數據處理模塊和無線通信模塊3部分組成，系統總體框圖如圖1所示，信號采集模塊主要由前端的傳感器和GPS模塊、采集電路、信號調理和串口發送單元組成，其中GPS模塊用于實時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部氣體濃度參數，采集電路實現氣體濃度信號的模擬放大、簡單濾波后送到單片機進行A/D轉換處理，采集模塊采集的數據通過串口發送到數據處理系統進行計算，得到可讀的濃度參數、位置信息，實現實時顯示的同時無線發送到后方指揮中心進行分析。以液化天然氣運輸為例，選用對甲烷具有相當敏感的氣體傳感器GS-B2設計的電路如圖2所示。
關鍵詞：物流運輸，GPS，氣體傳感器
0．前 言
現代物流環節中，物流信息是一個重要的構成因素。當前物流產業規模日益擴大，物流技術裝備水平迅速提高。但我國物流發展中仍存在物流系統效率低，物流成本高，物流基礎設施的配套性、兼容性差等問題，特別物流信息技術裝備水平低的問題尤為突出，這就決定了物流企業在運輸中對安全、高效、高性價比具有較高的要求。尤其是針對危險貨物如危險氣體的運輸配送，高安全性、高性能、高效率的裝載車輛配套裝置技術亟待發展。論文設計的智能車載終端主要針對危險氣體運輸，解決了車輛運輸配送中的車輛定位信息獲取，以及危險氣體在運輸過程中的氣體泄漏預警等安全問題，實現了運輸車輛的實時定位和物流指揮中心的智能監控，為實現安全、高效的危險物品運輸提供了現實依據。
1.現代物流運輸的需求分析
現代物流運輸追求的.是更加低成本、高效率和安全的實現貨物運輸，傳統的物流運輸裝備技術及模式已經不能滿足需要。針對一些傳統運輸中存在的問題，例如后方物流指揮中心如何科學地進行運輸車輛的調度和管理，提高運營效率；駕駛員如何隨時隨地了解道路堵塞、車輛方位等情況而更加省力地到達目的地；對易泄危險物品運輸如何做到及時準確檢測出危險的存在從而做出妥善處理；移動車輛如果遇到麻煩或者其安全受到侵害，如何向主控中心發送報警信息，求得就近援助等，均對現代物流專用車輛提出更高的要求。
在現代物流運輸監控中，通信網絡的智能化是一個瓶頸問題。由于物流運輸系統是一類極其分散的系統，顯然不可能采用有線通信方式進行各類數據傳輸，且車輛一般處于高速運動狀態，這就更加需要無線通信技術的應用。
2.智能車載終端的系統組成
智能車載終端主要由信號采集模塊、數據處理模塊和無線通信模塊3部分組成，系統總體框圖如圖1所示，信號采集模塊主要由前端的傳感器和GPS模塊、采集電路、信號調理和串口發送單元組成，其中GPS模塊用于實時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部氣體濃度參數，采集電路實現氣體濃度信號的模擬放大、簡單濾波后送到單片機進行A/D轉換處理，采集模塊采集的數據通過串口發送到數據處理系統進行計算，得到可讀的濃度參數、位置信息，實現實時顯示的同時無線發送到后方指揮中心進行分析。
圖1 智能車載終端總體設計框圖
系統中數據采集模塊和數據處理模塊負責對采集到的數據進行必要的現場處理、存儲和轉發，以及對數據的編碼，然后通過標準接口RS232/RS485將數據信號傳送到GPRS 模塊。GPRS 模塊對信號進行進一步的處理，再通過GPRS空中接口接入到GPRS網絡進行數據的透明傳輸，最后經由APN專線傳輸到后方物流指揮中心。指揮中心進行遠程控制時，可以將控制信號發送到GPRS網絡中，然后經過GPRS模塊傳輸到智能車載終端中，進而對運行車輛進行控制和處理。氣敏傳感器是能夠感知環境中某種氣體及其濃度的一種敏感器件，它將氣體成分、濃度等有關的信息轉換成電信號，從而可以進行檢測、監控、報警，還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、控制和報警系統。
3 智能車載終端的單元模塊設計
�。�1）電源模塊
電源系統是否穩定對于整個系統有至關重要的影響。電源模塊的設計考慮：一方面電源模塊應盡可能滿足對各模塊的不同用電電壓需求，另一方面要努力降低整個系統的功耗。本系統中要用到的電壓比較多，主要用到LM7805集成穩壓器、線性穩壓器CX1117等實現多電壓供電。
�。�2）采集電路模塊
系統數據采集模塊完成對信號的采集和簡單處理，即對采集信號進行放大、濾波和A/D轉換，主控芯片可以采用TI公司的16位系列單片機MSP430F149。利用此單片機內置的A/D轉換單元完成信號的轉換,并通過片內的串口與其它模塊通信。以液化天然氣運輸為例，選用對甲烷具有相當敏感的氣體傳感器GS-B2設計的電路如圖2所示。該類型氣體傳感器用于便攜式儀表測試甲烷，穩定性好，靈敏度高，具有較好的重復性，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計
�。�3）GPS模塊
GPS模塊采用3.3V電源供電，GPS數據是通過串口進入單片機，單片機接收到數據后經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的電源并連接相應的GPS天線，E531就會從串行口輸出相應數據，輸出電平為RS232電平，因其內部自帶電平轉換電路故可以與單片機直接連接。
（4）數據處理單元
數據處理模塊主要完成對采集信號的處理，即對采集來的氣體濃度信號和GPS位置信息進行對應數據格式的轉換、數據顯示和發送以及人機交互功能。處理器采用S3C4510B芯片，其中兩路1.3V電壓由高效率1.4MHz同步降壓型穩壓器LTC3404提供，實現系統超低功耗設計。
�。�5）無線通信單元
無線通信單元考慮兩種情況：有公網的狀態下，通過GSM/GPRS模塊來進行數據傳輸，包括采集信號向后方的傳輸和GPS差分信息的傳輸。GPRS利用GSM網絡資源、覆蓋面大、通訊質量高、永遠在線等特點可以為物流運輸車輛提供一種快速可靠的無線數據傳輸通道。無公網的情況，此情況無GPS差分信息的傳輸，傳輸采集數據信號可以采取FSK傳輸方式。
4 結論
結合GPS定位技術和GPRS無線傳輸技術的現代物流運輸車載終端，集檢測、監管、調度、警報于一體，符合現代物流企業對運輸車輛動態控制的需要，且針對性地降低了危險易泄貨物的安全隱患問題，對降低物流企業成本起到積極作用。
參考文獻
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