0 引言

在當(dāng)今全球化的經(jīng)濟(jì)背景下，物流作為連接生產(chǎn)與消費(fèi)的紐帶，其運(yùn)作效率直接關(guān)系到商品的流通速度和整體供應(yīng)鏈的協(xié)同性。因此，如何實(shí)現(xiàn)物流的高效管理、監(jiān)控成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)[1][2]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)因其能夠?qū)崿F(xiàn)物理世界與數(shù)字世界的無縫連接，為物流管理帶來了新的可能性[3][4]?；诖?，本研究旨在借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建一個車載物流監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對運(yùn)輸過程的全面、實(shí)時監(jiān)測。

首先，本研究構(gòu)建了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能物流監(jiān)測系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的獨(dú)特性，如感知、互聯(lián)、智能、服務(wù)等，為實(shí)現(xiàn)物流過程的數(shù)字化、智能化提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用已經(jīng)在多個領(lǐng)域取得了顯著成果，為提升整體物流效率、降低運(yùn)輸成本提供了有力支持。

其次，本研究針對車載物流監(jiān)控的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了一個基于物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)。該架構(gòu)包括ZigBee監(jiān)測節(jié)點(diǎn)[5][6]、通用分組無線業(yè)務(wù)(general packet radio service, GPRS)通信模塊[7][8]、傳感器網(wǎng)絡(luò)[9][10][11]等關(guān)鍵模塊，以確保對車輛、環(huán)境參數(shù)及貨物狀態(tài)的全方位監(jiān)測。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，特別注重了對監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的電源供應(yīng)、通信協(xié)議的選擇等關(guān)鍵技術(shù)問題，以保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和高效數(shù)據(jù)傳輸。

最后，本研究在Android系統(tǒng)上成功實(shí)現(xiàn)了所設(shè)計(jì)的物流監(jiān)控系統(tǒng)。Android系統(tǒng)作為一個廣泛應(yīng)用的移動操作系統(tǒng)，具有良好的用戶界面和豐富的開發(fā)資源，為物流監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用提供了有力支持。通過在Android平臺上的實(shí)際應(yīng)用，本研究驗(yàn)證了所提方案的可行性，并展示了系統(tǒng)在實(shí)時監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理與展示等方面的優(yōu)越性。同時，通過界面展示，本研究能夠清晰地觀察到系統(tǒng)對環(huán)境參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測，對異常情況可以及時報警。系統(tǒng)設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)對車輛、貨物及環(huán)境的全面監(jiān)測，為物流從業(yè)者提供了更為精準(zhǔn)、可靠的數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了其在提高物流運(yùn)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(jìn)一步探索物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流管理中的其他應(yīng)用領(lǐng)域，不斷優(yōu)化系統(tǒng)性能，推動物流行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。通過本研究，期望為智能物流管理提供有力的技術(shù)支持，促進(jìn)物流行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的車載物流監(jiān)控架構(gòu)設(shè)計(jì)

本研究設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的車載物流監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，主要包括感知層、通信層、數(shù)據(jù)處理層和應(yīng)用層四個部分。

(1)感知層：

該方法采用定位技術(shù)(全球定位系統(tǒng)、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)等)實(shí)時獲取車輛位置信息，并使用環(huán)境傳感器檢測運(yùn)輸環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度，以保障貨物質(zhì)量。

(2)通信層：

使用輕量級、高效能的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議確保信息實(shí)時傳輸，通過無線網(wǎng)絡(luò)將感知層數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)處理層。

(3)數(shù)據(jù)處理層：

將來自不同傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，并對數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)時存儲和分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，生成實(shí)時報告。

(4)應(yīng)用層：

物流管理系統(tǒng)提供用戶界面，實(shí)時展示車輛位置、貨物狀態(tài)等信息，并在監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時實(shí)時告警。

2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究

針對圖1所示的基于物聯(lián)網(wǎng)的車載物流監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)，本研究設(shè)計(jì)的車載無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括傳感器、ZigBee監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、ZigBee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、控制板、射頻識別技術(shù)(radio frequency identification, RFID)讀寫模塊、GPRS通信模塊、預(yù)警模塊、控制模塊等部分。

車載物流監(jiān)控系統(tǒng)使用多種傳感器，包括溫度、濕度、二氧化碳濃度等環(huán)境傳感器。這些傳感器負(fù)責(zé)實(shí)時采集車輛及運(yùn)輸環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)中，ZigBee監(jiān)測節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)接收傳感器采集的數(shù)據(jù)，并將其傳輸至ZigBee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。這些監(jiān)測節(jié)點(diǎn)通過ZigBee協(xié)議實(shí)現(xiàn)低功耗、短距離通信，確保數(shù)據(jù)的高效傳遞。ZigBee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)充當(dāng)數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)和集中處理的角色，接收來自監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)融合和處理。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)與其他節(jié)點(diǎn)通信，形成一個自組織的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。

控制板為整個系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)控制各部分的正常工作、接收并分析數(shù)據(jù)等。RFID讀寫模塊用于識別和記錄運(yùn)輸過程中的貨物信息，當(dāng)貨物經(jīng)過RFID讀寫模塊時系統(tǒng)可以實(shí)時獲取貨物的標(biāo)識信息，實(shí)現(xiàn)對貨物狀態(tài)的追蹤和管理。GPRS通信模塊負(fù)責(zé)將經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，該通信方式確保在廣域范圍內(nèi)穩(wěn)定、高效地傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)。預(yù)警模塊基于實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)系統(tǒng)檢測到異常情況(如溫度過高、濕度異常等)時會觸發(fā)預(yù)警機(jī)制，及時通知相關(guān)人員以采取相應(yīng)的措施來確保貨物的安全?？刂颇K負(fù)責(zé)對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時控制和調(diào)節(jié)，包括對環(huán)境參數(shù)的調(diào)整等。基于物聯(lián)網(wǎng)的車載物流監(jiān)控系統(tǒng)通過各個模塊之間的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了對車輛、貨物及環(huán)境的全面監(jiān)測與管理。

ZigBee監(jiān)測節(jié)點(diǎn)是系統(tǒng)的關(guān)鍵[12],該部分主要涉及電源、ZigBee通信節(jié)點(diǎn)和各種傳感器等部分，如圖3所示。首先，ZigBee通信節(jié)點(diǎn)由低功耗電源供電來以確保系統(tǒng)長時間穩(wěn)定運(yùn)行。其次，ZigBee通信節(jié)點(diǎn)通過內(nèi)置的通信模塊實(shí)現(xiàn)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(jié)點(diǎn)通過ZigBee協(xié)議進(jìn)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(shù)據(jù)采集階段，ZigBee監(jiān)測節(jié)點(diǎn)接收傳感器采集的車輛位置、環(huán)境參數(shù)等數(shù)據(jù)，并通過ZigBee通信節(jié)點(diǎn)將這些數(shù)據(jù)傳輸至ZigBee協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。通過此設(shè)計(jì)，ZigBee監(jiān)測節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了對傳感器數(shù)據(jù)的高效收集與傳輸，為系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)測提供了可靠的技術(shù)支持。

3 系統(tǒng)實(shí)施與測試

3.1 系統(tǒng)構(gòu)建

本研究在Android系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了基于物聯(lián)網(wǎng)的車載物流監(jiān)控系統(tǒng)，開發(fā)方法為：

(1)硬件準(zhǔn)備。

選擇一款適用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的Android智能手機(jī)，確保其操作系統(tǒng)版本符合開發(fā)需求；采用符合IEEE 802.15.4/ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的模塊，確保其與Android設(shè)備的連接性和穩(wěn)定性，本研究采用CC2530型號的模塊。

(2)軟件環(huán)境搭建。

在開發(fā)計(jì)算機(jī)上安裝Android Studio, 選擇最新版本以獲取最新的開發(fā)工具和功能；集成ZigBee通信庫以實(shí)現(xiàn)Android設(shè)備與ZigBee模塊之間的通信，函數(shù)庫包括XBee Java Library和Contiki-NG等。

(3)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)。

首先，利用傳感器獲取環(huán)境參數(shù)等信息；其次，在Android系統(tǒng)中配置ZigBee通信模塊，建立與監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的連接；最后，利用Android開發(fā)環(huán)境編寫應(yīng)用程序，并對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括數(shù)據(jù)融合和實(shí)時顯示。

(4)GPRS通信模塊集成。

為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理功能，選擇兼容Android系統(tǒng)的GPRS通信模塊，本實(shí)驗(yàn)采用SIMCom系列模塊；在Android應(yīng)用中配置GPRS通信模塊的通信協(xié)議，確保與遠(yuǎn)程服務(wù)器的穩(wěn)定連接。

3.2 系統(tǒng)測試

首先，本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模塊測試，對各硬件模塊進(jìn)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(jìn)行整體系統(tǒng)測試以驗(yàn)證各功能模塊的協(xié)同工作，檢查數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和實(shí)時性。系統(tǒng)測試的流程如圖4所示。

系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測界面如圖5所示，界面以直觀的圖形方式呈現(xiàn)了關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)，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(tài)，直觀地傳遞了環(huán)境參數(shù)在正常范圍內(nèi)的信息，使用戶能夠快速了解當(dāng)前環(huán)境狀況。首先，通過溫度和濕度的監(jiān)測，系統(tǒng)有效實(shí)現(xiàn)了對運(yùn)輸環(huán)境的實(shí)時監(jiān)控。溫度和濕度作為關(guān)鍵的環(huán)境參數(shù)，對于貨物的質(zhì)量和安全具有重要意義。監(jiān)測界面的設(shè)計(jì)使得相關(guān)人員可以及時獲知運(yùn)輸過程中的環(huán)境變化，有助于采取相應(yīng)措施以確保貨物的品質(zhì)。其次，二氧化碳濃度的監(jiān)測為環(huán)境污染和通風(fēng)情況提供了關(guān)鍵信息。高效的二氧化碳監(jiān)測有助于防范潛在的安全風(fēng)險，尤其是在密閉環(huán)境中。監(jiān)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(tài)，使用戶能夠及時采取必要的措施以確保運(yùn)輸安全。最后，報警信息的顯示為系統(tǒng)的安全性提供了有效的保障。通過警示顏色的變化，系統(tǒng)能夠在環(huán)境參數(shù)異常時及時發(fā)出警報，引起相關(guān)人員的關(guān)注。此設(shè)計(jì)增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)時性和用戶響應(yīng)能力，有助于防范潛在的問題并提高整體的運(yùn)輸安全性。

4 結(jié)語

綜上所述，本研究通過對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在車載物流監(jiān)控中的應(yīng)用展開深入研究，成功設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個基于Android系統(tǒng)的綜合性監(jiān)控系統(tǒng)。首先，本研究詳細(xì)闡述了系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計(jì)原理；其次，研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括ZigBee監(jiān)測節(jié)點(diǎn)等核心技術(shù)；最后，通過在Android平臺上對系統(tǒng)進(jìn)行測試驗(yàn)證了系統(tǒng)的有效性。測試表明，系統(tǒng)能夠通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)對環(huán)境參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測，為物流從業(yè)者提供了準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)支持，本系統(tǒng)界面的圖形化設(shè)計(jì)能清晰地展示環(huán)境參數(shù)，提高了用戶對環(huán)境參數(shù)的實(shí)時感知水平。本系統(tǒng)為智能物流管理帶來了新的解決方案，為提升物流行業(yè)的數(shù)字化水平、提高運(yùn)輸效率和降低成本提供了實(shí)用的技術(shù)支持。期望在未來的物流領(lǐng)域，本研究能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域的學(xué)者和從業(yè)者提供有益的經(jīng)驗(yàn)和啟示。