物流车辆运行状态监控终端设计
设计并实现一种物流车辆运行状态监控终端，对系统硬件和嵌入式软件进行设计并完成了工程样机的制作。监控终端由北斗导航模块、4G远距离传输模块和液晶显示模块组成，实现物流车辆定位、4G远距离通信、可视化液晶屏显示，并进行了试验测试。测试结果显示，该系统实现了监控终端设计目标，完成定位车辆位置信息并通过4G网络实现了数据的远距离传输。关键词 物流车辆，车载终端，4G，北斗
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景与意义 1
1.2 国内外研究与发展现状 1
1.3 课题主要研究内容 3
2 监控终端总体设计 3
2.1 需求分析 3
2.2方案设计 4
3 硬件设计 5
3.1 硬件总体设计 5
3.2 最小系统设计 6
3.3 “北斗”导航模块 9
3.4 4G通信模块 10
3.5 液晶显示模块 12
3.6 电源模块 12
3.7硬件原理图设计 14
3.8 PCB板设计 14
4 程序设计 16
4.1程序总体结构 16
4.2位置采集程序设计 17
4.3 4G数据通信程序设计 19
5 测试与实验 20
5.1“北斗”模块测试 20
5.2 4G通信模块测试 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
附录A 实物图 29
附录B 关键代码 30
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
本课题来源于2014年度江苏省科技厅产学研联合创新资金前瞻性联合研究项目“冷链物流溯源监控物联网系统研发(BY2014097)”。
物流行业的不断发展，物流车辆及货物的安全问题也逐渐凸显。[13]研究结果表明，物流的关键在于可靠的车辆运行状态监控，绝大多数物流企业由于缺乏可靠的车辆运行状态监控系统，货物安全问题经常发生[4]。
物流车辆运行状态监控终端是利用多种传感器以及定位设备，采集物流车 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
辆车内外的各种信息，并将车载终端感知到的各种信息通过无线通信网络传递到监控中心，监控中心在收到数据后，会对接收到的数据进行数据解析，将解析得到的数据进行图表绘制，从而做到综合路况信息和企业资源，准确高效的进行车辆调度和资源调配，为驾驶员进行路线优化以提高管理效率[5]。
1.2 国内外研究与发展现状
1.2.1 国内外物流车辆运行状态监控研究现状
在多数发达国家中，冷链物流车辆都配备了车厢监控系统、车辆实时定位等先进信息技术，利用水陆联运进行高效运输[6]。此外，不间断地出现新技术并将其应用到物流车辆监控终端领域，如无线传感网和4G通信技术等，这些新技术的产生给了本课题提供了一些思维和技术上的启发[7]。
Charbel Nicolas等人研究了一种具有自组织能力的冷链监测无线传感网系统[8]。无线传感网中的传感器随着货物被移动到不同网络，传感器可以依据它们所在位置动态开关，也可以根据不同的工作环境选择选不同的协议。
Schumacher Ina等人开发一套物流管理的智能监控系统[9]，他们设计了两种用于温度监测的技术方案。系统通过GPRS网络与中央管理中心通信，通过蓝牙与驾驶员通信，并允许驾驶员在损失发生之前主动调控车辆。
调查中发现，国内外经营物流监控相关业务的公司有很多[1013]。深圳市科特时控技术有限公司推广的冷藏车监控系统能够完成基本的车厢温度的在线采集。其中，温度监控仪由GPRS模块、温度传感器、车厢门禁开关和其它附属电路构成，能够将温度信息通过GPRS网络传输至后台管理系统。武汉阿米特科技有限公司的冷链物流监控解决方案[1415]、江苏思瑞德物联网科技有限公司的智能冷链物流解决方案集成了冷链物流车辆的车厢温度和温度实时在线监控功能的产品。
其中，武汉阿米特AT500冷藏车监控系统是一种基于GPRS网络的无线冷藏车监控解决方案。它能给所有类型的冷藏车辆提供支持。系统采用GPRS无线网络技术，实现数据的远程在线监控。系统由前端传感器以及后台监控软件组成。监测装置配备数据卡，通过运营商提供的无线通讯服务，将数据发送至互联网；后台监控主机直接从互联网获取数据，实现在线监测。系统可集成温度、湿度、速度定位等多种状态监测于一体，可应用于冷藏车、槽罐车、汽车等车联网中。
1.2.2 国内外物流车辆运行状态监控关键技术
1）数据通信方式选择
冷链初期的研究主要专注于冷藏车的位置信息和监控上[1623]，在较远距离数据信息传输方面，Wang和Potter设计了一款具备GPS技术的卡车定位跟踪系统，通过GPRS技术将定位的车辆信息发送到管理中心[24]；刘国柱等设计了一种基于GSM/GPRS移动互联网通信技术的嵌入式报警系统[25]，实现了产品异常环境及时报警动作；张波等基于CDMA2000技术设计了一款具有定位系统的监控终端，通过CNMA2000技术进行大数据量的远距离传输，达到实时传输车辆和产品信息[26]。
表1.1 产品信息远距离传输技术对比
远距离传输技术
速率
移动距离限制
成本
覆盖范围
2.5G（GPRS）
低
<120km/h
低
好
3G
中
<120km/h
中
一般
4G
高
<120km/h
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景与意义 1
1.2 国内外研究与发展现状 1
1.3 课题主要研究内容 3
2 监控终端总体设计 3
2.1 需求分析 3
2.2方案设计 4
3 硬件设计 5
3.1 硬件总体设计 5
3.2 最小系统设计 6
3.3 “北斗”导航模块 9
3.4 4G通信模块 10
3.5 液晶显示模块 12
3.6 电源模块 12
3.7硬件原理图设计 14
3.8 PCB板设计 14
4 程序设计 16
4.1程序总体结构 16
4.2位置采集程序设计 17
4.3 4G数据通信程序设计 19
5 测试与实验 20
5.1“北斗”模块测试 20
5.2 4G通信模块测试 21
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
附录A 实物图 29
附录B 关键代码 30
1 绪论
1.1 课题研究背景与意义
本课题来源于2014年度江苏省科技厅产学研联合创新资金前瞻性联合研究项目“冷链物流溯源监控物联网系统研发(BY2014097)”。
物流行业的不断发展，物流车辆及货物的安全问题也逐渐凸显。[13]研究结果表明，物流的关键在于可靠的车辆运行状态监控，绝大多数物流企业由于缺乏可靠的车辆运行状态监控系统，货物安全问题经常发生[4]。
物流车辆运行状态监控终端是利用多种传感器以及定位设备，采集物流车 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
辆车内外的各种信息，并将车载终端感知到的各种信息通过无线通信网络传递到监控中心，监控中心在收到数据后，会对接收到的数据进行数据解析，将解析得到的数据进行图表绘制，从而做到综合路况信息和企业资源，准确高效的进行车辆调度和资源调配，为驾驶员进行路线优化以提高管理效率[5]。
1.2 国内外研究与发展现状
1.2.1 国内外物流车辆运行状态监控研究现状
在多数发达国家中，冷链物流车辆都配备了车厢监控系统、车辆实时定位等先进信息技术，利用水陆联运进行高效运输[6]。此外，不间断地出现新技术并将其应用到物流车辆监控终端领域，如无线传感网和4G通信技术等，这些新技术的产生给了本课题提供了一些思维和技术上的启发[7]。
Charbel Nicolas等人研究了一种具有自组织能力的冷链监测无线传感网系统[8]。无线传感网中的传感器随着货物被移动到不同网络，传感器可以依据它们所在位置动态开关，也可以根据不同的工作环境选择选不同的协议。
Schumacher Ina等人开发一套物流管理的智能监控系统[9]，他们设计了两种用于温度监测的技术方案。系统通过GPRS网络与中央管理中心通信，通过蓝牙与驾驶员通信，并允许驾驶员在损失发生之前主动调控车辆。
调查中发现，国内外经营物流监控相关业务的公司有很多[1013]。深圳市科特时控技术有限公司推广的冷藏车监控系统能够完成基本的车厢温度的在线采集。其中，温度监控仪由GPRS模块、温度传感器、车厢门禁开关和其它附属电路构成，能够将温度信息通过GPRS网络传输至后台管理系统。武汉阿米特科技有限公司的冷链物流监控解决方案[1415]、江苏思瑞德物联网科技有限公司的智能冷链物流解决方案集成了冷链物流车辆的车厢温度和温度实时在线监控功能的产品。
其中，武汉阿米特AT500冷藏车监控系统是一种基于GPRS网络的无线冷藏车监控解决方案。它能给所有类型的冷藏车辆提供支持。系统采用GPRS无线网络技术，实现数据的远程在线监控。系统由前端传感器以及后台监控软件组成。监测装置配备数据卡，通过运营商提供的无线通讯服务，将数据发送至互联网；后台监控主机直接从互联网获取数据，实现在线监测。系统可集成温度、湿度、速度定位等多种状态监测于一体，可应用于冷藏车、槽罐车、汽车等车联网中。
1.2.2 国内外物流车辆运行状态监控关键技术
1）数据通信方式选择
冷链初期的研究主要专注于冷藏车的位置信息和监控上[1623]，在较远距离数据信息传输方面，Wang和Potter设计了一款具备GPS技术的卡车定位跟踪系统，通过GPRS技术将定位的车辆信息发送到管理中心[24]；刘国柱等设计了一种基于GSM/GPRS移动互联网通信技术的嵌入式报警系统[25]，实现了产品异常环境及时报警动作；张波等基于CDMA2000技术设计了一款具有定位系统的监控终端，通过CNMA2000技术进行大数据量的远距离传输，达到实时传输车辆和产品信息[26]。
表1.1 产品信息远距离传输技术对比
远距离传输技术
速率
移动距离限制
成本
覆盖范围
2.5G（GPRS）
低
<120km/h
低
好
3G
中
<120km/h
中
一般
4G
高
<120km/h
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