基于云平台的物流监控系统设计与实现

张 晓，李纪鲁，朱 杰 （北京物资学院 信息学院，北京 101149）

0 引 言

1 物流车辆智能监控系统的总体设计

物流车辆要实现全程状态的监控管理，必须对物流进行实时监控，同时需要对运输过程中的运输车辆进行实时定位和精准调度，实现运输路线最优、状态实时更新、位置准确定位，实现全程精准控制。系统总体包括：云平台监控系统、无线通讯平台、全球卫星定位系统、车载监控设备、传感器设备五部分构成。其中，车载控制软件部分放置在运输车辆车厢内，并配有相应的温湿度传感器、冲击振动传感器、倾角传感器，车载软件控制部分通过GPS模块接收定位信息，并同时使用基站定位方式弥补装箱遮挡GPS信号的误差，各类传感器同时工作，由车载电池为其供电，出现报警状态实时通过报文的形式向云平台上传，并通过短信的形式及时通知相应的联系人。用户可以使用互联网访问云平台控制中心实时查看运输过程中的状态和位置信息，云平台控制中心可以对采集到的相关数据进行实时分析，并形成相应的报告形式，待货物运输完成之后可以下载全程的运输报告，并查看历史位置数据。

2 移动终端硬件系统设计

硬件总体结构包括传感器部分、处理单元、定位模块以及通信模块，硬件结构如图1所示。

2.1 STM32控制单元

MCU作为系统的核心，控制协调各个模块之间的相互工作，本文采用的是基于Cotex-M3内核的STM32，STM32具有低功耗、低电压、实时性、高性能的优点，同时保持高集成度和开发简易的特点。STM32通过串口与各个模块进行通信，实时对数据进行处理和传输。

图1 移动终端硬件系统设计

2.2 定位模块

本移动终端采用双模定位的方式，避免中间障碍物影响GPS定位的现象。在装箱操作的产品，GPS信号较弱，定位信息较不准确的情况下，采用LBS基站定位的方式，同时GPS的缺失定位信息可以和LBS基站定位的定位信息进行云平台融合，纠正定位过程中的错误信息。对于两种定位方式都没有定位到的信息，移动终端发送到云平台的带有时间戳的定位信息为空，由云平台进行相应的处理和匹配，计算出物流车辆的位置信息。

2.3 采集传感器

移动终端可以实现的功能有监控运输过程中的温湿度、冲击振动信息、倾角信息和加速度信息等，为实现相应的功能，移动终端设计时添加了对应的传感器，即温湿度传感器、振动监测传感器、三轴加速度传感器等。其中，三轴加速度传感器可以监控倾角信息和运输及加速度信息。

2.4 SIM卡模块

该移动终端采用STM32发送AT指令控制各个模块，把采集到的信息经协议封装成上行包，并通过GPRS模块将手机收到的信息上传到云平台上进行处理和可视化分析。

2.5 本地内存

本地内存不仅要考虑数据采集和上传的实时性，同时要考虑网络状态不佳的情况和数据本地备份，即使云平台显示数据实时上传，也需要对采集到的所有数据进行保存备份，避免出现网络不佳导致的数据缺失和数据误传等现象。目前此移动终端内存大小为1M，可以避免出现数据溢出的现象。

在塞尔维亚，斯梅代雷沃钢厂工人伊利奇，津津乐道地讲起中国河钢集团在当地“救活一座厂、带动一座城”的故事；

3 软件系统设计

该系统软件的设计主要是实现移动终端信息的采集上传和云平台监控中心的信息处理和可视化报告生成。本设计尽可能的减少移动终端的处理，在云端数据处理计算不仅可以减少移动终端处理单元的压力，同时可以实现数据的实时处理和显示。另外，云平台可以根据需要，在不影响移动终端正常使用的情况下对移动端进行版本升级，减少了用户很多麻烦。

3.1 终端嵌入式软件设计

（1） 终端系统流程

针对目前运输车辆的实际情况，在货物运输前需要对物流车辆进行绑定，通过移动终端与车辆进行绑定信息会在云平台上进行锁定，更换车辆绑定时需要提出申请。首先绑定后需要对移动终端的数据进行初始化，在云平台设置运输过程中的监控策略和报警上限，当监控策略中的任何一项超出上限时都会在云平台进行显示并短信通知指定联系人。到达目的地之后，解除绑定，终止监控，移动终端进行循环利用。

（2）终端主程序数据流程

物流车辆的采集数据主要有：GPS和LBS实时采集定位信息，温湿度传感器定时采集货物的温湿度信息，冲击振动传感器实时采集货物的冲击振动信息，三轴加速度传感器实时采集物流车辆运输加速度信息和倾角信息。采集到的信息由通信协议封装成上行报文，经过GPRS无线传输网络传输到云平台监控中心。其移动终端主程序逻辑框架如图2所示。

图2 移动终端主程序逻辑框架

（3） 各采集算法处理

数据上报采用时间戳的方式，每5分钟上报一次，温湿度属于变化较为缓慢的因素，采集算法采用每分钟采集10个点，计算平均值并上报，冲击振动需全程实时连续采样；实时冲击事件记录及告警，触发后从事件前后各取200组数据找出其中的峰值，打包上传。

3.2 云平台监控数据处理

本云平台是部署在某知名公司数据中心的云平台，云平台数据的处理可以减轻移动端的工作压力，数据在移动端不做过多处理，打包到云平台进行数据处理，云平台主要进行温湿度曲线绘制，倾角信息处理，运输车辆在地图上的位置和速度显示，报表的生成，监控策略的制定等。

3.3 云平台远程更新软件设计

远程软件更新可以在移动终端不召回的情况下进行软件包更新，不仅可以提升客户的体验满意度，而且提高了移动终端的通用性、可靠性和稳定性。物联网云平台远程更新技术方案降低了物联网终端的维护成本，满足终端迭代式优化、定制化设计的需求，更好地满足用户的需求。

4 基于云平台的物流监控系统测试

4.1 云平台监控测试

（1） 功能模块测试

按照物流运输车辆的整体流程来看，测试步骤应该按照绑定、监控策略设定、添加收发货人信息、运输监控、订单管理、订单解绑等。在运输过程中对云平台各模块功能进行测试，每个移动终端在开机状态下可以一直在云平台上查看状态。

（2）实时定位和状态显示

当移动终端绑定之后，在云平台中设定相应的监控策略，设定报警的上限和数据上传的时间间隔，可设定每5分钟上报一次信息的策略对数据进行处理，根据设定的监控项目可以查看运输过程中的车辆状态。

（3） 报告输出测试

运输结束之后，解除运输车辆和移动终端的绑定，可以从云平台上查看整个运输过程中的运输监控状态，可以实现历史回放和报告下载，查看报警点和位置信息等。

可以在运输中查看每个位置的状态信息，可以看到运输位置的三轴加速度信息、温湿度信息、倾角信息和温湿度信息、电量信息等。

运输过程中某点的三轴振动冲击数据和趋势图可以直观的看出每个时间段内的各轴最大冲击数据和受到冲击振动时间信息等。

同时根据云平台上的实时位置信息进行查看，可以看到运输的轨迹和报警的位置信息，其中平台上可以根据位置点的颜色进行报警和正常状态的区分，可以直观的看出位置点是否发生报警信息。

4.2 短信平台测试

短信平台主要针对报警信息的推送，在运输途中出现报警状态时，会对指定联系人下发包含位置、报警项、时间戳的短信提醒，若云平台得不到确认反馈信息，在一定时间间隔内重复发送本条报警信息来提醒相应的联系人。

4.3 手机APP测试

目前APP只支持手机系统Android 4.1以上，手机端可以在操作手册中扫码进行下载，APP和云平台的显示功能相同，包括轨迹监控、物流单管理、报告管理、移动终端管理、配置管理、监控记录和用户信息管理等。

5 结束语

本文提出了一种计算机云平台的物流监控解决方案，该系统针对运输车辆的终端进行设计，其重点在于监控数据的采集、监控报警和车辆位置部分的设计与实现。该终端与云平台结合，已能实现实时信息的采集上传、实时定位、实时更新报警信息等，目前已经可以实现产品定制化服务。

随着物联网技术的快速发展，在运输过程中对物流信息的监控已经不再是难题，为了适应现代运输环境复杂多变的情况，产品功能设计更加全面，根据用户需求实现定制化服务，更好地提高用户满意度，提高物流的智能化水平，降低运输过程中损失成本，提升整体收益水平。