殷捷
天津九洲合纵科技有限公司 天津 300000
摘要：由于我国汽车制造业的发展进步，汽车的结构与生产日趋复杂，集成度也越来越高，单一汽车厂商不可能完全实现汽车零配件的自我生产和自给自足，因此模块化生产运输的格局不可避免。文中主要探究了一套基于物联网的汽车厂商运输监控系统的改进策略，加强汽车零部件运输过程中信息交流的实时性、准确性和透明化。该研究有利于中国制造业形成智能化制造生态，推动中国制造“2025”强国战略的实现。
关键词：物联网；物流监控；数据库优化
引言
在高速发展的现代社会中，随着我国对外出口量的增加，传统的物流已无法满足人们的需要，智慧物流应运而生。无论是在物资的制作、储备过程中，还是在物资的运输和出售过程中，智慧物流都能够通过物联网技术发挥其相应的作用。
1监控系统分析
1.1需求分析
汽车厂商的运输服务监控系统具有如下需求。
（1）运输车辆速度位置要求：对于监控管理人员而言，必须确定车辆的运输速度及其位置，确保能够实时预测货物到达时间，并准确记录运输路径。
（2）承运机动车编号、驾驶员编号和运输货物ID匹配记录要求：编号可以有效定位和确认人员、车辆和货物运输流程，落实责任，降低货物丢失的可能性。
（3）运输车厢内温湿度测控要求：监控温湿度可防止车厢内火灾的发生，最大限度避免货物损毁。
（4）车辆内部振动程度要求：对于某些特定的汽车零部件，在运输过程中振动不宜过大，否则将导致零部件损坏。
（5）车辆自身运行状态信息：包括发动机转速、物流车胎压以及油箱内油量信息等。
（6）车载设备与云平台稳定通信要求：确保信息通畅，降低传输延迟。
（7）云计算平台快速诊断故障信息，并做出响应的要求：当运输过程中发生故障时，系统能够及时报警，提醒车载人员处理问题。
1.2功能分析
根据上文列出的运输需求，对应可设置以下功能。
（1）信息数据采集功能：数据的采集运用精密传感器、高清摄像机等设备，如利用北斗导航模块采集车辆的位置、速度与时间信息；通过高清行车记录仪采集路况数据；利用RFID标签及其激光扫描设备采集货物、驾驶员、运输车辆等信息；通过温度、湿度、压力及振动传感器采集相应的物理数据信息；通过烟雾报警系统（主要器件是烟雾报警器）判断是否发生冒烟着火现象；同时还可以通过车辆状态读取器以及相关电路连接车辆控制CPU，获取相应运输货车的运行数据信息。
（2）数据传输：此模块以5G网络为载体，利用其低延迟、高连接密度等优势进行数据传输，实现车载终端与控制管理中心实时数据同步。
（3）信息处理及反馈：此模块功能主要由服务器软件完成，通过预设的程序和算法并结合数据库判断来自车载终端的数据是否正常、是否需要修正，当数据出现异常时，立即发送故障代码至控制中心和车载终端及时报警。
2关键模块的设计和实现
2.1GSM通信机制
通信控制模块的具体功能是通过移动GSM信号实现车载终端和监控中心之间的数据传输，通信数据包括车载终端的位置、湿度、温度、车辆信息、货物信息、监控命令等。在数据传输之前，需要对数据进行分析封装，监控中心通过GSM无线网络连接车载终端并向其发送相应的控制指令。车载终端的SIM卡信息即为车载终端数据的有效性验证，如果正常则将消息解析并保存到数据库中，否则需确定它是否在监控中心注册，并忽略此消息。
监控中心向车载终端发送控制指令的时序图，通信控制模块通过GSM无线网络向车载终端发送控制指令，并收到来自车载终端的ACK确认信息。具体过程为:管理人员将控制命令发送给车载终端，并按照给定的格式封装并保存到数据库中。系统检查是否有记录没有发送，如果有记录被发送，它将把这个控制指令发送到将执行这个命令的车载终端并返回ACK确认消息。
2.2数据处理
根据实际物流运输的需求情况，利用现有信息建立数据库和数据模型，最重要的部分是数据结构、数据操作和数据限制条件。对于定位系统而言，车辆位置状态信息表、温湿度表、货物信息表是非常必要的，所有业务数据都保存在建立的关系数据库中。在设计数据库时，这些表、表之间的关系、表关键词、表的属性等都将按照一定的数据规则设定。
2.3可视化实时定位
物流运输管理从仓储开始，到货物到达用户验收时结束，需通过多个运转中心和运输渠道，物流系统接收到发送命令后，分配的货物全部是电子标签。在这段时间内，会有多个货物分拣员通过标签识别确认货物信息，并将其传送到监控中心进行管理和查询。
用户查询系统提供基于ＲFID标签或客户有效证书的重放跟踪功能，可以根据需要快速查找并定位货物，方便用户了解和跟踪货物的运输状况，为保证重要货物运输途中的风险可控，采用视频采集功能从车载终端传输货物的实时图像，避免了运输过程中客观因素造成的损失。同时，车辆内部温度和湿度状态可以通过曲线形式显示出来，以确定在一定时期内由趋势引起的环境变化的影响。
3软件系统设计
本次设计主要被应用于移动终端和云平台中，通过对采集并上传的信息进行处理，最终以报告的形式实时显示。通过加强云端数据的处理能力，在降低移动终端压力的同时，维持原有功能，同时提升了用户使用的便利性，方便移动端不停机更新。
3.1终端嵌入式软件设计
感知终端负责环境信息采集、设备异常检测、数据发送和指令接收，并实现照明设备的开关控制及亮度调节。由于感控终端需要处理的任务繁多，采用常规的程控方式不仅编程复杂，且程序执行效率较低。因此决定在感控终端控制器中移植适合多任务实时管理的μCOS实时操作系统，该系统具备高性能、低成本、高效率的优点。
系统感控终端的环境信息（温湿度、光照强度、倾斜度等）采集任务、异常检测任务、数据发送任务的任务优先级依次递减；设备异常（倾角过大、温度过高、光照过强等）事件作为系统中断触发信号。无事件发生时，μCOS系统依优先级次序运行任务程序，实现车载物流监测终端的情境数据采集及数据上传；当有事件发生时，触发μCOS系统中断，若此时CPU开放中断，则当前任务被挂起，转而执行异常处理中断服务程序。退出中断后，μCOS系统会根据实际情况进行一次任务调度，从最高优先级任务处重新开始程序，但不一定要接续运行被中断的任务。
3.2数据库设计要求
一般来说，数据库的基本作用包括数据的存储、分类、调用和修改等，对于数据库的设计应遵循以下原则：
（1）数据库的结构必须能够反映事物之间的联系，即客观逻辑不可违背；
（2）数据库内的数据之间不能发生值、义的矛盾；
（3）各类数据独立性要强，冗余度要低，即在修改或者增加数据时，不影响其他数据及其使用；
（4）数据库的安全可靠性必须予以保证，不能为其他无关人员所窃取。
通过对主流数据库特点的比较可选择MySQL关系型数据库管理系统。根据运输流程，制定如图3所示的MySQL关系数据库工作流程。
3.3云平台监控数据处理
在数据处理过程中，尽量减少数据在移动端的停留，通过加强云平台的处理能力来减轻移动端的处理压力，使用的程序开发语言为C#，系统采用B/S架构，使用DevExpress控件与Winform控件相结合的方式构建出一个综合物流信息监测预警平台。该平台主要进行温湿度、倾斜度、光照强度的分块显示，运输车辆实时速度和定位的显示，以及制定监控方式、生成报表等。
4基于云平台的物流监控系统
以物流运输车辆流程设计为例，前期需要完成订单绑定、设定预留监控策略、添加人员信息等操作，在运输过程中对其实施监控，通过云平台对订单进行统一管理，在到达目的地后解绑，同时每个移动终端在开机状态下可以通过云平台查看状态。物流监测系统包括三部分，即物流信息管理模块、物流信息添加模块、物流监测预警模块。
物流信息管理模块主要对物流人员信息、物流位置信息，以及温度、湿度、倾斜度等信息进行实时监测，并将数据存储到数据库中（使用本地搭建的数据库），然后对数据进行初步处理与分析，最终进行科学预警。
物流监测预警模块对各运输物品当日每一时刻的车内温度、湿度、物品倾斜度等数据进行监测，在绑定相应的移动终端后，云平台会自动分析并制定出最合适的监控方案，设定预警值，实时掌握车辆各类数据。数据集中存储并初步分析后，若连续出现超过规定阈值的数据，则系统判定物流过程出现异常，通过发送短信的方式通知监控人员及时处理，实现实时科学预警。
本设计的测试分为物流监测终端测试和物流监测管理平台测试。测试使用的软件包括串口调试助手、Keil编程软件和云平台。串口调试助手用于查看相关传感器采集的数据和NB-IoT传输的数据，获得串口调试结果；Keil编程软件用于驱动程序修改和烧录；云平台用于登录测试数据上云处理、数据下发、消息推送。
结语
本文系统阐述了基于物联网的汽车厂商监控系统的设计，首先构建了监控系统的主体框架，从需求分析到功能分析、设计，详细说明了系统的工作流程。综上所述，监控系统改进策略主要体现在以下几个方面：
（1）对以往监控系统的硬件进行改进升级，并对监控系统的总体结构和功能进行优化，通过硬件升级及系统优化，使得监控过程的信息收集更为全面，可视化程度有所提高；
（2）5G模块的通信速率、带宽、连接密度以及网络融合性等方面相比GPRS通信网络优势明显，具有广阔的发展前景。
参考文献
[1]宗彤彤.物流运输调度管理系统的设计与实现[D].天津：天津大学，2015.
[2]李越.汽车整车物流运输协同监控系统的研究与实现[D].成都：西南交通大学，2015.
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