CN202548908U

CN202548908U - 物流电子封签无线实时监控系统

Info

Publication number: CN202548908U
Application number: CN2012201710216U
Authority: CN
Inventors: 张瑞华; 贾智平
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2022-04-20

Abstract

本实用新型涉及一种物流电子封签无线实时监控系统，它基于GPS、GPRS的物流电子封签无线实时监控系统，对当前成品油物流运输管理有积极的影响，进一步提高了物流运输自动化管理水平。它包括监控中心、车载终端以及电子封签和手持式施、解封器，监控中心与车载终端无线通信，车载终端设置在车辆驾驶室，电子封签安放在运输货物的包装箱阀盖处，每个电子封签配有全球唯一的电子编号，封签含有状态检测传感器，用于检测阀盖的开关状态；手持式施、解封器由相关物流运输公司管理员持有，或油库和加油站相关人员持有。

Description

物流电子封签无线实时监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种物流电子封签无线实时监控系统。

背景技术

国外电子封签主要应用在危险品运输和集装箱货运上，特别是易燃、易爆、放射性、剧毒性化学制剂等危险品、贵重物品的运输。国内电子封签主要应用在成品油物流运输中，以中石化成品油运输为例，对油罐车的管理基本上采用的是物理铅封、红外探头以及车载视频录像的形式。此类封签在实际使用中，存在许多不足之处。铅封件属于易耗品，不可重复使用，易替代、使用者对铅封的管理难以到位，废旧铅封件的处理较难，且不环保；而探头式封签，极易被破解，破坏或更换均无法检测，很难做到实时监控；视频监控型封签因无线信号容易被屏蔽，网络覆盖不全面，盲区较多，超大数据传输无法实现实时传输，成本高，能耗大，较难普及。而现在的电子封签大都采用的是单机版，无法与广泛使用的物流配送系统直接关联。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为解决上述问题，提供一种物流电子封签无线实时监控系统，它基于GPS、GPRS的物流电子封签无线实时监控系统，对当前成品油物流运输管理有积极的影响，进一步提高了物流运输自动化管理水平。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种物流电子封签无线实时监控系统，它包括监控中心、车载终端以及电子封签和手持式施、解封器，监控中心与车载终端无线通信，车载终端安置在车辆驾驶室，电子封签安放在运输货物的包装箱阀盖处，每个电子封签配有全球唯一的电子编号，封签含有状态检测传感器，用于检测阀盖的开关状态；手持式施、解封器由相关物流运输公司管理员持有，或油库和加油站相关人员持有。

所述监控中心包括PC机，PC机通过无线通讯模块与车载终端通信。

所述车载终端设有微处理器，微处理器与无线通讯模块、GPS模块、声音报警模块、键盘、天线放大器以及状态指示灯连接，微处理器内置RF模块，所述RF模块与电子封签或手持式施、解封器通过Zigbee通信。

所述电子封签包括微处理器，微处理器与状态检测传感器和天线放大器连接，微处理器内置RF模块。

所述手持式施、解封器包括微处理器，它与施封按钮和解封按钮以及天线放大器连接，微处理器内置RF模块。

所述无线通讯模块为GPRS或3G或4G或CDMA模块。

所述各微处理器型号为CC2431。

本实用新型主要由监控中心、车载终端、电子封签和手持式施、解封器四部分组成，该系统无线通信示意图如图1所示。主机安放在监控中心，其上运行电子封签监控程序。车载终端安放在运输车辆驾驶室，电子封签安放在运输货物的包装箱阀盖处，如集装箱阀门处，油罐车各进、出油口处，每个电子封签配有全球唯一的电子编号，封签含有传感器，可检测阀盖的开关状态。手持式施、解封器由相关物流运输公司管理员持有，或油库和加油站相关人员持有。工作过程如下：管理者采取电子施解封取代传统机械施解封的工作环节。在接收货物装箱或油罐车加满油后，管理者通过手持式施、解封器与驾驶室内的车载终端办理确认，明确封签编号，同时将确认信息加密后经GPRS或3G、4G、CDMA方式上传至监控中心主机，此为施封。施封后，车载终端工作于监控状态，实时监测电子封签的状态，并定期上传至监控中心主机。到达目的地后，管理者查看报警信息和状态指示灯的情况确认是否异常，若正常办理确认并上传，此为解封。解封后，终端脱离监控状态，处于待机的省电状态，此时可正常开启包装箱卸货物或油，卸完后亦办理确认，此为再次施封。车辆在整个运输过程中，必须办理电子施、解封手续，否则车载终端和监控中心会显示报警信息。在每次解封与施封的时间段内，电子封签的状态信息均不上传。在运输过程中，车载终端会实时将车辆位置信息传至监控中心，从而实现了远程监管的目的。

本实用新型的有益效果是：可以进行物流的实时监控，对当前成品油物流运输管理有积极的影响，进一步提高了物流运输自动化管理水平。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构框图。

图2为手持式施解封器结构图。

图3为车载终端结构图。

图4为电子签封结构图。

图5为车载终端控制流程图。

图中，1.监控中心，2.车载终端，3.电子封签，4.手持式施、解封器，5.PC机，6.无线通讯模块，7.处理器，8.GPS模块，9.RF模块，10.施封按钮，11.解封按钮，12.天线放大器，13.声音报警模块，14.键盘，15.状态指示灯，16.状态检测传感器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。

图1中，该系统主要由监控中心1、车载终端2、电子封签3和手持式施解封器4四部分组成。

监控中心1的主机采用高性能的PC机5，通过串口连接无线通讯模块6即可，无线通讯模块6采用型号为SIM100S32-E的GPRS芯片，它支持GSM/GPRS数据、语音、短消息，通过AT命令对GPRS模块控制，从而实现对短信息的接收与发送。本系统中使用的命令如下：AT+CSCA获取短信中心号码；AT+CMGF设置PDU模式；AT+CNMI开启短信提醒；AT+CMGR读短信；AT+CMGS发送信息；AT+CMGW写短信息并存储等。

手持式施、解封器4的微处理器7基于CC2431芯片。它是Chipcon公司推出的用来实现嵌入式ZigBee应用的片上系统。内部集成了工业标准增强型8051MCU内核、128KB Flash ROM，8KB RAM和CC2420射频收发器RF模块9，AES128安全协处理器；CC2420具有完全集成的压控振荡器，只需要天线、晶振、电源等非常少的外围电路就能在2.4GHz频段上工作。CC2591芯片是天线放大器12，用于天线与馈线间的超高频放大，用于增大接收距离以及提高接收质量。该手持式施、解封器4设置两个按钮，一个施封按钮10，一个解封按钮11。其硬件结构如图2所示。

货物装载完成后，管理员按施封按钮10，相应命令加密后被RF模块9无线发送。车载终端2接受到相应信息并解码后，读取GPS信息，并检测运输车辆电子封签3状态。若所有阀盖正常关闭，加密后通过GPRS上传施封信息，信息包括电子封签3编号、时间、车辆位置信息等，终端进入监控状态。若有一个阀盖没有关闭好，车载终端2进行声光报警，直到阀盖关闭好。到达目的地后，管理员首先确认车载终端2是否有报警信息，确认状态指示灯是否正常。若一切正常，按手持式施解封器3的解封按钮11，相应命令加密后被无线发送。车载终端2接受到相应信息后，上传解封电子封签3信息以及车辆位置信息。若有报警信息，管理员不解封，进行相应处理。

车载终端2安放在驾驶室，施封后监管运输车上的电子封签3。在监控期间如果电子封签3断电、更换或未经解封私自打开任何一个阀盖均有报警信息记录。该报警信息除上传到监控中心1外，在车载终端2上进行相应的声光报警指示并存储。它主要有芯片型号为CC2431的微处理器7、键盘14、天线放大器12、声音报警模块13、状态指示灯15以及GPRS模块6、GPS模块8组成。其硬件结构如图3所示。

芯片CC2431负责控制整个车载终端2的操作。施封后该处理器通过内置的RF模块9即型号为CC2420射频收发器RF模块9定时读取电子封签3的编号以及状态信息，若二者之一出现异常，就存储、上传和报警。键盘14主要用于设置定时时间，一个定时时间是车载终端2定时查询电子封签3状态的时间，另一定时时间是上传车辆位置信息的时间。在监控状态下，如果电子封签3状态正常，只定时加密上传车辆信息，包含车辆的经纬度、时间、运行速度等；若电子封签3状态异常，终端除声光报警外，在加密上传车辆信息中，附加电子封签3编号及异常状态。车载每个电子封签3对应一个红色状态指示灯15，打开红灯亮，关闭红灯灭；另外，还有两个通用状态指示灯15，一个绿灯、一个黄灯。绿灯指示施、解封状态，绿灯亮施封，绿灯灭解封；黄灯指示报警状态，黄灯亮有报警，黄灯灭无报警，与红灯配合可知那个电子封签3处于违法操作报警状态。

电子封签3安装在货物的包装箱阀盖处，它含有状态检测传感器16，用于检测阀盖的开关状态。其硬件结构如图4所示。状态检测传感器16可根据实际货物的包装箱特征来选择。一种实现方式是采用常闭型的磁簧开关P112-BL1-035。使用时将磁簧开关安装于阀盖上，磁铁安装于箱体的顶端。如果阀盖未锁好或是阀盖未关好，磁簧开关将会是闭合的；阀盖关好后，由于磁铁的作用，使磁簧开关打开。微处理器7检测该信号即可判断阀盖的开关状态。微处理器7把电子封签3编号和状态通过处理器内置的RF模块9即射频芯片CC2420加密上传到车载终端2。

在软件架构上，主要分车载终端2、电子封签3、手持式施解封器4以及监控中心1主机四套软件。其中，关键软件是运行于车载终端2的软件和运行于监控中心1主机上的监控程序。

车载终端2处于关键位置，与其它三个部件都有通信。通过GPRS与监控中心1主机通信，上报车辆信息和封签状态；与电子封签3通信，负责对现场电子封签3状态的读取、和声光报警指示等；通过无线通讯模块与手持式施解封器4通信，接收施、解封命令。软件使用NesC语言开发，收发的信息使用处理器内置的AES128协处理器进行加解密。软件流程如图5所示。

电子封签3接收到车载终端2发送的有效验证码后，读取磁簧开关的状态，若闭合，标识阀盖开启，否则，阀盖闭合。电子封签3把自己的编号和阀盖的状态发送到车载终端2。该程序主要是封签防碰撞算法，使用NesC语言开发。

当车载多个电子封签3时，同时接收到终端发送的验证码后，不同封签返回的数据会发生重叠，导致终端对接收信号解码错误。因此，必须研究封签防碰撞算法，使终端可靠、快速的接收封签信息。在本系统中，因车载电子封签3相对较少，可采用时隙ALOHA算法，大大降低算法设计的复杂性。

监控主机软件是后台数据管理与实时监控的核心。它负责接收并存储所有车载终端2发来的信息。服务器的软件编写比较复杂，在下层需要与串口通信，接收终端发来的短消息；上层要为用户提供标准的数据库接口，因此选用高级的商用数据库系统较为合适，如MicrosoftSQL server。监控软件运行在Windows平台上，使用C语言开发。

该监控软件实现以下功能：

(1)实时监控功能：定时接受短消息，解析相关信息并存储到数据库，若有报警信息，实时显示报警车辆信息、所处位置、报警类型，司机信息等。

(2)控制功能：对某车载终端发送相关施解封命令，对终端进行远程控制。

(3)录入功能：驾驶员身份记录，姓名、身份证号和机动车驾驶证号；车辆信息记录，车辆识别代号、车牌号码；管理员信息记录，姓名、身份证号和手持式施解封器的编号。

(4)关联功能：确认每次运输的起始地点，目的地点，所用时间，相关联的驾驶人员，车辆信息、车载终端编号以及电子封签编号。

(5)查询功能：查询某次运输的记录，分析是否有非法操作现象发生；配合地图查询车辆行走路线。

(6)数据备份、报表生成：历史数据备份，查询结果生成规定格式报表，以便考核管理。

Claims

1.一种物流电子封签无线实时监控系统，其特征是，它包括监控中心、车载终端以及电子封签和手持式施、解封器，监控中心与车载终端无线通信，车载终端设置在车辆驾驶室，电子封签安放在运输货物的包装箱阀盖处，每个电子封签配有全球唯一的电子编号，封签含有状态检测传感器，用于检测阀盖的开关状态；手持式施、解封器由相关物流运输公司管理员持有，或油库和加油站相关人员持有。

2.如权利要求1所述的物流电子封签无线实时监控系统，其特征是，所述监控中心包括PC机，PC机通过无线通讯模块与车载终端通信。

3.如权利要求1所述的物流电子封签无线实时监控系统，其特征是，所述车载终端设有微处理器，微处理器与无线通讯模块、GPS模块、声音报警模块、键盘、天线放大器以及状态指示灯连接，微处理器内置RF模块，所述RF模块与电子封签或手持式施、解封器通过Zigbee通信。

4.如权利要求1所述的物流电子封签无线实时监控系统，其特征是，所述电子封签包括微处理器，微处理器与状态检测传感器和天线放大器连接，微处理器内置RF模块。

5.如权利要求1所述的物流电子封签无线实时监控系统，其特征是，所述手持式施、解封器包括微处理器，它与施封按钮和解封按钮以及天线放大器连接，微处理器内置RF模块。

6.如权利要求2或3所述的物流电子封签无线实时监控系统，其特征是，所述无线通讯模块为GPRS或3G或4G或CDMA模块。

7.如权利要求3或4或5所述的物流电子封签无线实时监控系统，其特征是，所述各微处理器型号为CC2431。