在當今全球化的經濟背景下，物流作為連接生產與消費的紐帶，其運作效率直接關系到商品的流通速度和整體供應鏈的協同性。因此，如何實現物流的高效管理、監控成為業界關注的焦點[1][2]。物聯網技術因其能夠實現物理世界與數字世界的無縫連接，為物流管理帶來了新的可能性[3][4]。基于此，本研究旨在借助物聯網技術，構建一個車載物流監控系統，以實現對運輸過程的全面、實時監測。
首先，本研究構建了基于物聯網技術的智能物流監測系統。物聯網的獨特性，如感知、互聯、智能、服務等，為實現物流過程的數字化、智能化提供了堅實的基礎。物聯網技術的廣泛應用已經在多個領域取得了顯著成果，為提升整體物流效率、降低運輸成本提供了有力支持。
其次，本研究針對車載物流監控的實際需求，設計了一個基于物聯網的系統架構。該架構包括ZigBee監測節點[5][6]、通用分組無線業務(general packet radio service, GPRS)通信模塊[7][8]、傳感器網絡[9][10][11]等關鍵模塊，以確保對車輛、環境參數及貨物狀態的全方位監測。在系統設計中，特別注重了對監測節點的電源供應、通信協議的選擇等關鍵技術問題，以保障系統的穩定運行和高效數據傳輸。
最后，本研究在Android系統上成功實現了所設計的物流監控系統。Android系統作為一個廣泛應用的移動操作系統，具有良好的用戶界面和豐富的開發資源，為物流監控系統的實際應用提供了有力支持。通過在Android平臺上的實際應用，本研究驗證了所提方案的可行性，并展示了系統在實時監測、數據處理與展示等方面的優越性。同時，通過界面展示，本研究能夠清晰地觀察到系統對環境參數的實時監測，對異常情況可以及時報警。系統設計旨在實現對車輛、貨物及環境的全面監測，為物流從業者提供了更為精準、可靠的數據支持。系統的實際應用驗證了其在提高物流運作效率、確保貨物安全性方面的顯著效果。
在未來的研究中，將進一步探索物聯網技術在物流管理中的其他應用領域，不斷優化系統性能，推動物流行業的數字化轉型。通過本研究，期望為智能物流管理提供有力的技術支持，促進物流行業的可持續發展。
本研究設計的基于物聯網的車載物流監控系統架構如圖1所示，主要包括感知層、通信層、數據處理層和應用層四個部分。
該方法采用定位技術(全球定位系統、北斗導航系統等)實時獲取車輛位置信息，并使用環境傳感器檢測運輸環境參數，如溫度、濕度，以保障貨物質量。
使用輕量級、高效能的物聯網通信協議確保信息實時傳輸，通過無線網絡將感知層數據傳送至數據處理層。
將來自不同傳感器的數據進行融合處理，提高數據準確性，并對數據技術實時存儲和分析監測數據，生成實時報告。
物流管理系統提供用戶界面，實時展示車輛位置、貨物狀態等信息，并在監測數據出現異常時實時告警。
針對圖1所示的基于物聯網的車載物流監控系統架構，本研究設計的車載無線傳感器網絡結構如圖2所示，包括傳感器、ZigBee監測節點、ZigBee協調節點、控制板、射頻識別技術(radio frequency identification, RFID)讀寫模塊、GPRS通信模塊、預警模塊、控制模塊等部分。
車載物流監控系統使用多種傳感器，包括溫度、濕度、二氧化碳濃度等環境傳感器。這些傳感器負責實時采集車輛及運輸環境相關數據。在系統中，ZigBee監測節點負責接收傳感器采集的數據，并將其傳輸至ZigBee協調節點。這些監測節點通過ZigBee協議實現低功耗、短距離通信，確保數據的高效傳遞。ZigBee協調節點充當數據協調和集中處理的角色，接收來自監測節點的數據，并進行數據融合和處理。協調節點通過ZigBee網絡與其他節點通信，形成一個自組織的無線傳感器網絡。
控制板為整個系統的核心，負責控制各部分的正常工作、接收并分析數據等。RFID讀寫模塊用于識別和記錄運輸過程中的貨物信息，當貨物經過RFID讀寫模塊時系統可以實時獲取貨物的標識信息，實現對貨物狀態的追蹤和管理。GPRS通信模塊負責將經過處理的數據發送到遠程服務器，實現遠程監控和管理，該通信方式確保在廣域范圍內穩定、高效地傳輸監測數據。預警模塊基于實時監測數據進行分析，當系統檢測到異常情況(如溫度過高、濕度異常等)時會觸發預警機制，及時通知相關人員以采取相應的措施來確保貨物的安全。控制模塊負責對系統進行實時控制和調節，包括對環境參數的調整等。基于物聯網的車載物流監控系統通過各個模塊之間的協同工作，實現了對車輛、貨物及環境的全面監測與管理。
ZigBee監測節點是系統的關鍵[12],該部分主要涉及電源、ZigBee通信節點和各種傳感器等部分，如圖3所示。首先，ZigBee通信節點由低功耗電源供電來以確保系統長時間穩定運行。其次，ZigBee通信節點通過內置的通信模塊實現與傳感器(如溫濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器等)的無線連接。最后，該ZigBee通信節點通過ZigBee協議進行對外低功耗、短距離通信，有效降低了能耗并延長了電池壽命。在數據采集階段，ZigBee監測節點接收傳感器采集的車輛位置、環境參數等數據，并通過ZigBee通信節點將這些數據傳輸至ZigBee協調節點。通過此設計，ZigBee監測節點實現了對傳感器數據的高效收集與傳輸，為系統的實時監測提供了可靠的技術支持。
本研究在Android系統上實現了基于物聯網的車載物流監控系統，開發方法為：
選擇一款適用于物聯網應用的Android智能手機，確保其操作系統版本符合開發需求；采用符合IEEE 802.15.4/ZigBee標準的模塊，確保其與Android設備的連接性和穩定性，本研究采用CC2530型號的模塊。
在開發計算機上安裝Android Studio, 選擇最新版本以獲取最新的開發工具和功能；集成ZigBee通信庫以實現Android設備與ZigBee模塊之間的通信，函數庫包括XBee Java Library和Contiki-NG等。
首先，利用傳感器獲取環境參數等信息；其次，在Android系統中配置ZigBee通信模塊，建立與監測節點的連接；最后，利用Android開發環境編寫應用程序，并對傳感器數據進行處理，包括數據融合和實時顯示。
為了實現遠程監控和管理功能，選擇兼容Android系統的GPRS通信模塊，本實驗采用SIMCom系列模塊；在Android應用中配置GPRS通信模塊的通信協議，確保與遠程服務器的穩定連接。
首先，本實驗進行模塊測試，對各硬件模塊進行功能測試，確保傳感器、ZigBee模塊和GPRS通信模塊的正常工作；其次，進行整體系統測試以驗證各功能模塊的協同工作，檢查數據傳輸的準確性和實時性。系統測試的流程如圖4所示。
系統的環境參數監測界面如圖5所示，界面以直觀的圖形方式呈現了關鍵環境參數，包括溫度、濕度和二氧化碳濃度，為用戶提供了清晰的信息展示。綠色表示正常狀態，直觀地傳遞了環境參數在正常范圍內的信息，使用戶能夠快速了解當前環境狀況。首先，通過溫度和濕度的監測，系統有效實現了對運輸環境的實時監控。溫度和濕度作為關鍵的環境參數，對于貨物的質量和安全具有重要意義。監測界面的設計使得相關人員可以及時獲知運輸過程中的環境變化，有助于采取相應措施以確保貨物的品質。其次，二氧化碳濃度的監測為環境污染和通風情況提供了關鍵信息。高效的二氧化碳監測有助于防范潛在的安全風險，尤其是在密閉環境中。監測界面通過顏色的變化直觀地反映了二氧化碳濃度的狀態，使用戶能夠及時采取必要的措施以確保運輸安全。最后，報警信息的顯示為系統的安全性提供了有效的保障。通過警示顏色的變化，系統能夠在環境參數異常時及時發出警報，引起相關人員的關注。此設計增強了系統的實時性和用戶響應能力，有助于防范潛在的問題并提高整體的運輸安全性。
綜上所述，本研究通過對物聯網技術在車載物流監控中的應用展開深入研究，成功設計并實現了一個基于Android系統的綜合性監控系統。首先，本研究詳細闡述了系統架構的設計原理；其次，研究了無線傳感器網絡結構，包括ZigBee監測節點等核心技術；最后，通過在Android平臺上對系統進行測試驗證了系統的有效性。測試表明，系統能夠通過無線傳感器網絡來實現對環境參數的實時監測，為物流從業者提供了準確、可靠的數據支持，本系統界面的圖形化設計能清晰地展示環境參數，提高了用戶對環境參數的實時感知水平。本系統為智能物流管理帶來了新的解決方案，為提升物流行業的數字化水平、提高運輸效率和降低成本提供了實用的技術支持。期望在未來的物流領域，本研究能夠為相關領域的學者和從業者提供有益的經驗和啟示。
滬公網安備 31011202008041號
