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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）
摘 要： 数字化经济已经成为21世纪全球经济增长的重要驱动力。为对物流车辆运输过程中的全程监控和精准定位追踪，需要对物流车辆进行物流监控系统设计。目前使用的监控系统多数都是离线式系统，在运输过程中很难实现实时动态监控，为此，本文提出一种基于基站定位和GPS定位相结合的实时物流车辆只能监控系统设计方案，对运输过程中的各种状态进行实时监控，该系统硬件包括GPS车载终端、GPRS数据传输终端、控制中心服务群和监控终端群四部分，同时将基站定位、GPS定位和GIS相结合，利用GPRS数据传输终端将数据传输到云端进行数据整合与处理，实现实时状态数据监控和实时定位。通过实验仿真，证明了该云平台监控系统的可行性和实用性，促进了数字化物流的发展。
关键词： 云监控系统；双模定位；短信平台；物流车辆
0 引 言
当今世界已正式进入数字化时代，大数据、物联网、人工智能等技术的逐步成熟及商业化应用，驱动供应链的数字化发展，物流运输作为供应链中的重要部分对整个物流环节起着巨大的影响，因此对运输过程的监控和管理也尤为重要。在运输过程中减少运输损失，保证产品质量也越来越具有必要性。付颖斌[1]等人通过对供应链中物流元节点的描述进行物流实时状态监控环境配置来实现整个供应链物流实时监控。谭浩然[2]等人设计云计算的控制系统实现实时的状态监控，为控制系统与云计算相结合在实际的应用中指出了方向。高奎[3]等人采用STM32单片机、上位机显示器和GPRS模块等实现超市内冷链监控报警，有效减少了抄表人员的工作量，确保了超市冷链系统的安全运行。郭键[4]主要针对物流智能监控系统中的GPS模块做相应改进，采用TDOA算法对物流车辆进行定位，提高了运输过程中物流车辆定位的精准度，实现实时有效跟踪。张秀萍[5]等人提出一个基于GPS的冷链物流监控终端设计，并使用CDMA技术与GPS技术结合来实现终端实时监控与管理。王江波[6]等人利用嵌入式系统本身的文件系统并结合GPRS无线网络通讯技术开发了终端程序和上位机程序，实现了配送监测终端的远程更新和管理维护功能，节约了终端后期的维护成本，减少了软件更新的工作量。王晓玲[7]等人采用射频识别技术和GPRS技术进行冷链物流的实时监控设计，实现对冷冻产品物流供应链的全天候信息监测，提高供应链的可靠性。于浚烽[8]等人采用GIS和GPS技术相结合的方式对肉品物流过程的运输路径、在途时间、冷藏温度、货架周期等信息进行溯源查询等，具有一定的理论意义和现实意义。目前研究大多是对监控系统中的定位算法改进和系统总体的设计，本文主要针对市场调研用户需求情况开发设计的基于云平台的物流车辆监控信息设计和管理，通过GPS和LBS精确定位，并结合各采集模块设计，通过GPRS无线传输方式实现车辆状态的实时监控，有效降低运输中货物的损失成本。
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。
在翻译四字成语的时候，“硕儒俊彦”被译为“Outstanding scholars”，“硕儒俊彦”指才智出众的人，然而在国外并没有“硕儒俊彦”这个说法，根据语境，这里归化翻译成“Outstanding scholars”（杰出的学者）会让外国游客更容易理解和接受原文信息。类似的归化处理还有开放兼容（open-minded）、求真务实（pragmatic）、拼搏进取（enter-prising）、敢为人先（pioneering）等。
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）实时定位和状态显示
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。
（1） 终端系统流程
3 软件系统设计
（1） 功能模块测试
3.1 终端嵌入式软件设计
总之，昂昂溪文化作为我国境内原始文化的代表之一，其原始美术层面的发展成就是可圈可点的。对其所进行的研究方兴未艾，对此我们任重道远。
（3） 各采集算法处理
本研究通过比较口腔溃疡患者采用盐酸雷尼替丁胶囊与其联合双黄连口服液治疗的效果，结果显示，双黄连口服液联合盐酸雷尼替丁有效提升了治疗效果，患者临床症状改善更显著，同时缩短了症状消失时间及口腔溃疡愈合时间，且未明显增加不良反应发生率。这充分证实了联合用药的协同作用，体现出了其安全有效的应用价值[11-13]。
（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
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。
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
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。
3.3 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。
随着技术发展的不断成熟，高效能的暖通空调系统是调节室内冷热负荷的重要措施，如热泵系统、蓄能系统和新风系统等。在使用中采用能源管理和监控系统双轮驱动来监督和调控室内的舒适度、室内空气品质和能耗情况，如欧洲国家通过传感器测量周边环境的温、湿度和日照强度，然后基于建筑动态模型预测采暖和空调负荷，从而控制暖通空调系统的运行。针对严寒地区干燥的气候特征，对暖通系统加设增加湿润度的功能，使室内湿度达到舒适的指标。研究结果表明，使用不带换热功能的新风换气系统可以节能30%，如果带换热功能，节能将高达80%以上。在德国，新风换气系统已经与建筑物融为一体，成为不可缺少的重要组成部分。
原文：I’m pretty much totally and completely petrified.
4 基于云平台的物流监控系统测试
4.1 云平台监控测试
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。
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。
其次，需要建设目标，通过运用云计算、移动互联网、大数据分析等先进技术，建设出符合院校发展的数字化环境，从而实现规范高效的管理，并且可以为学校管理者作出决策提供强有力的依据，为全校的老师和学生提供更加便捷的信息服务系统，科学地提高学校的信息化水平，实现学校转型发展[3]。
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） 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。
抢抓新机遇实施光伏项目。光伏补贴窗口期机遇稍纵即逝，我们专门成立指挥部，明确专门工作班子，加快推进光伏扶贫工程，奋力打造全省“阳光扶贫”标杆。全县所有光伏资源做到最大程度挖掘，能利用的全部利用，目前，全县已建成45兆瓦光伏电站，实现光伏扶贫项目镇镇全覆盖，光伏电站收入成为村级集体增收的重要来源。
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。
（1）管理体制机制不完善。受现行管理体制制约，库区航运管理涉及多个部门。从广西来看，天生桥库区管航运部门有百色海事局，具体由其派出机构隆林办事处监管，营运方面由县交通局下属港航管理处监管。贵州由黔西南州地方海事局兴义海事处具体管理，处下设巴结海事所，白云海事所。云南则由曲靖市交通局罗平海事处具体管理，各省（区）乡镇政府对渡口船舶也有监管责任。
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。
参考文献：
[1] 付颖斌，胡卉，张富强,等.供应链物流实时状态监控技术研究[J] .铁道运输与经济，2017,39(12):36-41,80.
[2] 谭浩然，黄志武，吴敏.基于云控制系统的监控系统设计与实现[EB/OL] .控制与决策，2018(4):1-7.
[3] 高奎，李慧敏.基于STM32的超市冷链监控报警系统设计[J] .计算机测量与控制，2018,26(5):93-96.
[4] 郭键.基于GPS的物流车辆智能监控系统设计[J] .计算机测量与控制，2017,25(9):87-90,109.
[5] 张秀萍，易金聪.基于GPS的冷链物流监控终端的设计与实现[J] .计算机应用与软件，2018,35(4):182-186.
[6] 王江波，杨仁刚.基于GPRS的配变监控终端远程更新和管理维护的研究[J] .电测与仪表，2009,46(11):9-12.
[7] 王晓玲，马满增.基于GPRS的冷链物流实时监控系统设计与实现[J] .现代电子技术，2017,40(17):109-112.
[8] 于浚烽，陈蔚芳，马万太.基于GIS/GPS技术的肉品冷链物流监控与调度系统[J] .计算机应用，2014,34(S1):312-314.
Design and Implementation of Logistics Monitoring System Based on Cloud Platform
ZHANG Xiao, LI Jilu,ZHU Jie (School of Information,Beijing Wuzi University,Beijing 101149,China)
Abstract: The digital economy has become an important driver of global economic growth in the 21st century.In order to monitor and track the whole process of logistics vehicle transportation,it is necessary to design logistics monitoring system for logistics vehicles.At present,most of the monitoring systems used are offline systems,and it is difficult to realize real-time dynamic monitoring during transportation.Therefore,this paper proposes a real-time logistics vehicle based on base station positioning and GPS positioning.The system hardware includes four parts:GPS vehicle terminal,GPRS data transmission terminal,control center service group and monitoring terminal group,and combines base station positioning,GPS positioning and GIS.The GPRS data transmission terminal is used to integrate and process data transmission to the cloud to achieve real-time state data monitoring and real-time positioning.Through the experiment simulation,the feasibility and practicability of the monitoring system of the cloud platform are proved,and the development of digital logistics is promoted.
Key words: cloud monitoring system;dual mode positioning;SMS platform;logistics vehicles
中图分类号： F253.9
文献标识码： A
文章编号： 1002-3100（2019）08-0030-04
收稿日期： 2019-05-15
基金项目： 国家自然科学基金资助项目（71371033）；北京市智能物流系统协同创新中心资助项目（0351701301）
作者简介： 张 晓（1994-），女，山东菏泽人，北京物资学院信息学院硕士研究生，研究方向：人工智能、无人仓系统；李纪鲁（1990-），男，山东菏泽人，北京物资学院信息学院硕士研究生，研究方向：人工智能、无人仓系统；朱 杰（1960-），男，北京人，北京物资学院信息学院，教授，博士，研究方向：智能优化、人工智能。
标签：云监控系统论文; 双模定位论文; 短信平台论文; 物流车辆论文; 北京物资学院 信息学院论文;