一種用于物流運輸過程中的環(huán)境參數(shù)測量裝置及測量報警方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測技術領域，具體涉及一種用于物流運輸過程的環(huán)境參數(shù)測量裝置以及測量報警方法。
【背景技術】
[0002]隨著世界經(jīng)濟的高速發(fā)展和全球化趨勢的日益突出，物流產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)和生活中的作用也日益增大。隨之而來的問題是，在運輸?shù)倪^程中，很多貨物會對環(huán)境的溫度、濕度、氣壓以及自身過載等因素具有較高要求，但至今并沒有合理的、有效的方案能夠?qū)Νh(huán)境參數(shù)超過安全范圍等情況進行監(jiān)測與報警。另外，貨主對于貨物運輸過程的監(jiān)管尚未實現(xiàn)，如所運輸貨物需要保持冷藏，而運輸方為了節(jié)約成本并未提供相應的制冷條件等情況，會對貨主造成損失，故目前需要一種能對類似的違規(guī)行為進行監(jiān)管的方法。因此，需要在物流運輸?shù)倪^程中使用一種對貨物所處環(huán)境參數(shù)進行測量的裝置，并具有發(fā)出警告信息，對環(huán)境相關參數(shù)進行查詢，匯報當前位置等相關功能，便于運輸方以及運輸任務提出方共同對物流運輸過程進行監(jiān)管。
[0003]確保運輸過程中貨物的安全性是物流管理中非常重要的一部分。首先，目前對于貨物位置的監(jiān)管均在中轉(zhuǎn)站中進行，忽略了運輸途中對貨物位置的實時匯報，一旦出現(xiàn)安全問題，物流管理方無法第一時間確定其位置；第二，很多貨物在運輸過程中對運輸環(huán)境有較高要求，如需要冷藏，干燥，要求真空環(huán)境，或者避免碰撞、傾斜等。由于天氣、運輸工具所處地理位置以及意外等因素，很可能造成某一環(huán)境參數(shù)超過安全范圍，從而引起貨物損壞，大大降低物流運輸?shù)陌踩砸约斑\輸效率。
[0004]根據(jù)參考文獻:朱俊.危險化學品物流運輸?shù)男孤┦鹿暑A防，化學工業(yè)，2012，vol.30，n0.4.中的記載以及對現(xiàn)有物流安全管理的了解，目前，物流安全管理的側重點普遍集中在交通管理方面，忽略了運輸過程中運輸品的安全狀況。而一旦發(fā)生意外，尚不能在第一時間采取有效措施，且不能做到運輸危險品、貴重品時對于所運送物品自身的安全監(jiān)管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有物流運輸過程中存在的問題，本發(fā)明提出一種用于物流運輸過程中的環(huán)境參數(shù)測量裝置及測量報警方法，旨在可以監(jiān)測物流運輸環(huán)境中的溫度、濕度、氣壓以及過載等相關參數(shù)，并可通過GPS模塊獲取當前位置，利用無線發(fā)射裝置將相關數(shù)據(jù)發(fā)送到服務器數(shù)據(jù)庫，用戶可以通過客戶端發(fā)送請求獲取當前環(huán)境參數(shù)以及歷史記錄等，并且當某一參數(shù)的測量結果超過一定范圍時，服務器能夠主動對貨主及運輸方發(fā)送報警信息。
[0006]本發(fā)明提出的用于物流運輸過程中的環(huán)境參數(shù)測量裝置及測量報警方法包括環(huán)境參數(shù)監(jiān)測裝置、服務器應用程序以及客戶端應用程序。環(huán)境參數(shù)監(jiān)測裝置通過多種傳感器及GPS模塊，獲取當前運輸環(huán)境的溫度、濕度、氣壓、過載以及位置信息并進行監(jiān)測，若超過用戶指定的安全范圍則可進行報警。服務器應用程序監(jiān)聽環(huán)境參數(shù)測量裝置以及客戶端的請求，將獲取的信號進行處理，并根據(jù)用戶指令向客戶端發(fā)送相應數(shù)據(jù)?？蛻舳藨贸绦蛲ㄟ^人機界面引導用戶選擇相關功能，進行環(huán)境參數(shù)查詢，接收并顯示報警信息。環(huán)境參數(shù)監(jiān)測裝置、服務器及客戶端之間通過3G網(wǎng)絡進行通信，完成指令信息、報警信息以及環(huán)境數(shù)據(jù)的傳遞。
[0007]所述的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測裝置包括微處理器，人機接口模塊，3G無線通信模塊，多傳感器測量模塊，存儲模塊。微處理器與人機接口模塊、3G無線通信模塊、多傳感器測量模塊以及存儲模塊連接，控制或協(xié)同其它模塊運行。人機接口模塊包括電源以及JTAG調(diào)試接口，分別用于對各模塊供電以及片上程序調(diào)試。3G無線通信模塊由微控制器控制，完成與服務器的3G網(wǎng)絡通信任務。多傳感器測量模塊包含溫濕度傳感器、三軸高靈敏度加速度傳感器、氣壓傳感器、GPS模塊以及高精度線性放大電路，分別進行溫度、濕度、氣壓、過載、位置信息的采集以及對傳感器信號的濾波放大。其中，GPS模塊通過RS-232串口與微控制器連接；存儲模塊用于存儲已采集的環(huán)境數(shù)據(jù)。
[0008]服務器應用程序是基于多線程的應用程序，運行于通用計算機，包括環(huán)境參數(shù)測量信號處理模塊、客戶端指令處理模塊、警報信息發(fā)送模塊以及通信模塊。環(huán)境參數(shù)測量信號處理模塊，對通信模塊接收到環(huán)境參數(shù)測量裝置端的數(shù)據(jù)進行拆包，解壓縮等處理，處理完成后將環(huán)境數(shù)據(jù)以及相關的時間信息等內(nèi)容存入數(shù)據(jù)庫。客戶端指令處理模塊接收并解析客戶端的指令，具體包括環(huán)境參數(shù)實時顯示、實時位置顯示以及歷史環(huán)境數(shù)據(jù)查詢?nèi)N功能。其中，如解析用戶指令為環(huán)境參數(shù)實時顯示，則通過通信模塊向環(huán)境參數(shù)測量裝置端發(fā)送請求，獲取實時環(huán)境數(shù)據(jù)，處理后再通過通信模塊發(fā)送回客戶端；如解析用戶指令為實時位置顯示，則通過通信模塊向環(huán)境參數(shù)測量裝置端發(fā)送請求，獲取實時環(huán)境數(shù)據(jù)，處理后再通過通信模塊發(fā)送回客戶端；如解析用戶指令為歷史環(huán)境數(shù)據(jù)查詢，則在數(shù)據(jù)庫中將用戶指定時間段內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)進行提取并通過通信模塊發(fā)送回客戶端。警報信息發(fā)送模塊判斷是否接收到報警信息，并對相應的報警信息內(nèi)容進行解析，并重新進行打包，通過通信模塊發(fā)送至客戶端。通信模塊通過3G網(wǎng)絡分別與環(huán)境參數(shù)測量裝置以及客戶端應用程序進行互聯(lián)，完成報警信息以及數(shù)據(jù)包在環(huán)境參數(shù)測量裝置和客戶端應用程序之間的傳遞。
[0009]客戶端應用程序是基于CS模式的應用程序，運行于手機，包括用戶信息管理模塊、客戶端數(shù)據(jù)處理與顯示模塊、客戶端指令生成模塊以及通信模塊。用戶信息管理模塊用以驗證用戶信息，供用戶注冊以及登陸?？蛻舳藬?shù)據(jù)處理與顯示模塊包括環(huán)境參數(shù)信號處理與顯示，位置信號處理與顯示，報警信息處理與顯示三個功能子模塊。其中，環(huán)境參數(shù)信號處理與顯示子模塊將通信模塊接收到的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)進行拆包以及解壓，解析后重新編碼，并根據(jù)用戶指令的不同在客戶端界面內(nèi)進行相應模式的顯示；位置信號處理與顯示子模塊將通信模塊接收到的GPS數(shù)據(jù)進行拆包以及解壓，解析后重新編碼，由坐標以及地圖位置兩種模式進行顯示；報警信息處理與顯示子模塊將通信模塊接收到的報警信息進行拆包以及解壓，解析后重新編碼并進行顯示，同時引起手機震動等硬件報警措施；客戶端指令生成模塊可提供用戶進行應用程序功能選擇，包括環(huán)境參數(shù)實時顯示，實時位置顯示，歷史環(huán)境數(shù)據(jù)顯示三個功能，用戶選擇后生成相應指令，進行封裝后通過通信模塊發(fā)送至服務器。通信模塊通過3G網(wǎng)絡與客戶端應用程序進行互聯(lián)，進行數(shù)據(jù)、用戶指令以及報警信息的傳遞。
[0010]所述的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測裝置具有功耗低、穩(wěn)定性強、適合復雜環(huán)境中使用且制造成本低的特點，其內(nèi)部各模塊分別選用DHT22型溫濕度傳感器，HP03S型氣壓傳感器，MMA7361型三軸高靈敏度加速度傳感器，GPS25LVS型GPS模塊，SIM5218A型3G無線通信模塊，SD存儲卡以及0MAP3530型ARM芯片作為元件。具體的硬件結構為:
[0011]DHT22型溫濕度傳感器，溫度量程范圍-40°C -80°C，濕度量程范圍0-100RH，具有成本低、精度高、接口簡單、防水以及不構成輻射背景的特點。通過濾波放大電路與ARM芯片連接，用以采集當前貨物所處環(huán)境的溫度以及濕度信息，并傳輸至ARM芯片。
[0012]HP03S型氣壓傳感器，壓力量程范圍300-1 lOOhpa，工作溫度范圍_20?60°C，具有成本低、精度高以及接口簡單的特點。通過濾波放大電路與ARM芯片連接，用以采集當前貨物所處環(huán)境的氣壓信息，并傳輸至ARM芯片。
[0013]MMA7361型三軸高靈敏度加速度傳感器，是美國Freescale公司推出的一款低成本單芯片三軸加速度傳感器，具有量程范圍可選、靈敏度高和響應速度快的特點。通過濾波放大電路與ARM芯片連接，用以采集當前貨物所處環(huán)境的三個方向的過載信息，并傳輸至ARM芯片。
[0014]SIM5218A型3G無線通信模塊，該模塊支持下行速率達7.2Mbps和上行速率達5.76Mbps的數(shù)據(jù)傳輸服務，包含豐富的AT指令，操作靈活，非常適合數(shù)據(jù)傳輸，且具有傳輸速率快、實時性強和穩(wěn)定性高的特點。通過USB接口與ARM芯片連接，用以在ARM芯片指令下，將已檢測環(huán)境參數(shù)的數(shù)值信息以及時間信息通過3G無線網(wǎng)絡上傳至服務器。
[0015]GPS25LVS型GPS模塊，其定位誤差小于15米(95% )，速度精度為0.2米/秒，速度上限達1850公里/小時。通過RS-232與ARM芯片連接，用以在ARM指令下，獲取當前位置信息，并傳輸至ARM芯片。
[0016]SD存儲卡，通過SD/MMC接口與ARM芯片連接，用以存儲已檢測環(huán)境參數(shù)的數(shù)值信息以及時間信息等相關內(nèi)容。
[0017]0MAP3530型ARM，處理器采用ARM CortexTM_A8結構，可高速運行(能達到IGHz主頻以上)，且具有JTAG調(diào)試接口，以及SD/MMC接口。分別與所述溫濕度傳感器、氣壓傳感器、三軸高靈敏度加速度傳感器、3G無線通信模塊、GPS模塊以及存儲卡連接，用以對輸入的各個參數(shù)的測量信號進行處理，完成對處理后信息的存儲，網(wǎng)絡接入以及數(shù)據(jù)傳輸。
[0018]所述的濾波放大電路為一種高精度線性放大電路，由惠斯通電橋電路、第一級雙運算放大電路以及第二級二次放大濾波電路構成。其中，運用ICL7652型號運算放大器芯片進行放大電路的搭建。引入所述的濾波放大器的作用是為了提高傳感器的測量精度以及測量穩(wěn)定性，同時抑制傳感器在特殊環(huán)境中工作時產(chǎn)生的測量信號漂移。
[0019]所述的溫濕度傳感器、氣壓傳感器、三軸加