中邮通建设咨询有限公司 技术发展中心 周 亮

“互联网+”下的智慧物流

中邮通建设咨询有限公司 技术发展中心 周 亮

本期开始，本刊将陆续刊登获奖学术论文，供广大读者赏析品鉴。本期将为大家刊登荣获一等奖的三篇学术论文。

在“互联网+”的大趋势下，针对于传统的物流车辆管理模式，设计基于计算机网络技术的车联网平台，采用民用GPS（全球定位系统）定位技术、传感器技术，将车辆的位置信息、车况信息等数据传送给Web服务器。服务器管理终端对数据进行解析整理，结合百度地图API（应用程序接口）图形并茂地呈现车辆行驶实时信息，为物流管理者的管理提供依据。经研究证明，此系统的设计对于提高企业效益、降低成本提供了强力的保障。

互联网+； 百度地图； 全球定位系统； 物流管理

0 引言

相对于信息化、网络化的工业化进程，传统的物流行业存在着信息化程度低、运营成本高、管理混乱等诸多弊端：传统物流行业由于中间商过多，各环节信息不能及时共享，信息化程度过低必然导致合作不协调，提高企业沟通成本；对于车辆运行中监控的缺失，存在公车私用、员工工作懈怠等情况，也将导致运营成本的提高；对于车辆资源的管理缺乏统筹性的管理方法，造成了企业资源的浪费，不利于企业的发展壮大。

“互联网+”下的智慧物流设计是为了满足物流企业解决诸多弊端的需求。运用计算机技术、传感器技术、通信技术以及GPS定位技术，通过对企业车辆资源的统筹管理以及车辆行驶信息的有效监控高，提高了工作效率、降低了企业成本。

1 关键技术概述

1.1 GPS定位技术

随着GPS（全球定位系统）技术的不断发展，其 商业应用远远超过了其军事应用价值。在航空导航、航海导航、勘测绘图、车辆追踪、手机地图导航等方面发挥了重大作用。

1.2 NET框架技术

.NET框架（.NET framework）是由微软开发，一个致力于敏捷软件开发、快速应用开发、平台无关性和网络透明化的软件开发平台，目前得到了广泛的应用。2014年10月份，微软宣布将对.NET开源，.NET框架更将会成为跨语言、跨平台的编程环境，其功能的强大更是毋庸置疑的。

1.3 车联网概念

根据车联网产业技术创新战略联盟的定义，车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交换标准，在车与交通、人、计算机网络之间，进行无线通信和信息交换的大系统网络，是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络，是物联网技术在交通系统领域的典型应用。

2 系统总体架构分析

2.1 系统总体设计

本研究在Windows平台上实现了一个互联网+模式下的智慧物流管理系统。该系统由车载终端对收集车辆信息（GPS位置信息、车速、路况、油量、车载量等），通过CDMA/GPRS（码分多址/通用分组无线业务）网络定时将数据传送给Web服务器。服务器接收数据后进行解析存储，并将其通过百度地图反应在车辆管理终端。该系统逻辑构架见图1。

2.2 系统功能模块分析

根据系统架构图，可将系统分为以下几个模块。

2.2.1 GPS模块

本系统GPS模块主要实现实时接收GPS位置信息，数据整理后传递给车载终端处理器。GPS模块实现了智慧物流管理系统的定位管理，在方便监控的同时，可以实时调配可用资源，实现物流资源的最大化使用。

2.2.2 信息采集（传感器）模块

本系统中车载终端搭载多种传感器，主要有陀螺仪、温度传感器、湿度传感器、酒精度传感器、液位传感器。信息采集模块的配置，将车辆行驶中的多维度车辆行驶状态以及驾驶员状态进行数据收集并按照固定的格式传递给车载终端处理器。多数据的采集存储不仅能保障智慧物流管理的精细化，同时可以保障系统管理的宽度和深度。

2.2.3 GPRS通信模块

车载终端将GPS数据、传感器数据按照固定格式，通过移动运营商的网络传送给应用服务器。采用运营商公共网络作为数据传输媒介，不仅能确保系统应用范围，同时系统的稳定性得以保证，从经济性和使用性角度来说具有很好的用户体验。

2.2.4 Web服务

Web服务器在接收车载端信号后对信号进行解析，并将其存入数据库。服务器模块作为系统开发的核心，在大数据应用的今天，大数据的采集和分析是现如今市场竞争的主要手段，大数据的分析不仅能够获得海量的用户使用数据，同时有利于企业发展的经营分析。

2.2.5 数据库模块

该系统具有很强的可追溯性，数据库的使用解决了历史数据的存储与管理问题。

2.2.6 客户端

客户端采用Winform程序设计，通过图表、百度地图的展现形式将车辆行驶信息呈现给物流企业管理者。在移动改变生活的现今社会，一款快捷高效的手持设备几乎决定一款产品的最终使用效果。

3 系统搭建与实现

3.1 开发环境

本系统服务器与客户端以Visual Studio 2013作为开发工具，结合Windows系统环境进行开发。服务器需要安装IIS（互联网信息服务器）、SQL（结构化查询语言）server数据库软件。其中IIS需要对用户权限、路径、访问方式权限进行正确设置。车载终端在Arduino开发板的基础上进行设计实现。

3.2 主要模块设计

3.2.1 GPS定位模块

本系统选用U-BLOX GPS定位模块获取车辆的实时定位信息及采集数据的精确时间。

U-BLOX GPS定位模块将返回值以ASCII码形式通过串口传送给主控制器，其返回值由6组不同的数据构成的NMEA-0183数据格式，分别为以$GPGSV、$GPGSV、$GPGS、$GPGGA、$GPGSA、$GPRMC这6个帧头开始的数据组，不同帧头代表不同的数据结构。当GPS复位时返回值只包含$GPRMC这一组数据。GPS模块的程序流程见图2。

3.2.2 信息采集模块

本系统涉到的信息采集传感器设备主要有陀螺仪、温度传感器、湿度传感器、酒精度传感器、液位传感器。下文仅以温湿度传感器展开介绍，避免出现重复介绍。

本系统的DHT11数字温湿度传感器采用单总线模式与主控制器Arduino进行数据传输，由于DHT11要求较高的时序，所以要求其采样间隔必须在1 s以上，否则将导致采样失败。DHT11与主控制器Arduino的硬件连接方式如图3所示，为保护DHT11免受损坏，在数据接口和供电输出接口间的4.7 kΩ上拉电阻，同时建议在电压线上加上电源电压去耦滤波电路，即在供电线与接地线之间连接一个电容，大小为100 nF，主要作用是退耦合。

根据DHT11的返回值结构中校验和为湿度整数位和温度整数位之和。系统采用校验值验证算法判断采集数据的正确性。将DHT11返回值按每八位分割之后，存储至无符号型数组中设为b[5]，可知b[0]～ b[3]即为相应的温湿度整数位和小数位，b[4]即为相应的校验和。在本系统的采样设计中，根据人们对于温湿度读取习惯，只提取温湿度的整数位，即系统设计只需提取b[0]和b[4]相应数值。

3.2.3 GPRS通信模块

本系统的通信子系统的方案设计选用华为GTM900-B GSM/ GPRS模块实现，主要功能是完成系统与监测终端之间的数据传输。GTM900-B模块提供了SIM（用户识别模块）卡接口、两路模拟音频接口、电源接口、GSC射频天线连接器、GSC射频天线连接器等多种辅助模块及辅助接口，可支持多种常用的手机业务如：短信、电话等。华为GTM900-B模块可以通过GPRS发送数据，方便系统进一步功能扩展，所以本系统采用该模块。

由于本系统开发以原型开发为当前的主要目的，意在验证方案的可行性，所以在通信方案的设计方面，暂时使用GTM900-B模块的GSM通信功能实现。考虑到后续开发的信号稳定性以及成本，或做出相应的扩展。

GTM900-B模块通过GSM/GPRS网络将信息传送给监控上位机，GTM900-B模块在AT（attention）指令下可以发送任意格式短信息。GTM900-B与Arduino的连接图如图4所示。

3.2.4 Web服务

本系统的服务器端数据的接受处理由.NET WebService完成。Web服务在通过网络接收soap消息后对其进行序列化、反序列化处理，然后将数据传送给Web函数中处理。首先按照固定格式对数据进行分类解析，并存储到相应的数据库表中。具体参见图5所示。

采用WBS（工作分解结构）分解的概念将系统返回到服务器中的数据包按多维度进行分解存储，多维度信息的分析，不仅能够合理的对物流车辆进行动态管理，同时海量数据的分析经能够总体把握市场动态，分析市场份额，市场潜力能隐形财富，更好地支撑整个企业的运营决策。

3.2.5 数据库模块

该模块是整个系统的数据中心，由SQL server 2008数据库作为管理和维护工具，其具有性能高、安全性高、操作简单等特点。数据库与应用程序的连接采用Ado.net技术，非常方便、安全。由于系统主要的操作是基于对数据库数据的查询，因此根据需求创建存储过程是非常必要的，能够降低网络通信量，提高执行速度。

3.2.6 WinForm客户端

本系统的管理终端基于安全性高以及用户范围的考虑，采用封闭式管理，客户端采用C/ S（客户机/服务器）结构设计。WinForm客户端主要有四大模块：车辆基本信息维护、调度分配、车辆跟踪、运营报表。车辆基本信息维护模块的主要功能是对车辆基本信息（如车辆型号、车牌号、车险、使用年限、司机姓名、载重量等）的管理维护；调度分配模块显示为出行车辆信息，管理员据此进行物流任务分配，非常高效；车辆跟踪采用百度地图API（应用程序接口），将车辆运驶情况显示在地图中，调度中心能够及时的获取车辆行驶过程中的突发情况，并提供相应的救援措施，降低损失；运营报表针对数据库数据进行处理统计，以表格和柱状图、折线图等表现形式，将运营数据（油耗、利润、车辆行驶路程、事故率等）呈现给管理者，为物流企业降低成本、提高利润提供了保障。

4 测试结果及分析

测试阶段将车载客户端安装在测试车辆上，在测试过程中系统终端能够正常工作，完成了数据的采集与网络传送工作。车辆从西安市长安区出发，行驶至西安火车站。在此过程中Web service接收到终端发送的数据信息，经过WebMethod的解析并存储于数据库中。管理终端通过对数据库数据的查询，在白底地图中正常显示的车辆的行驶路线，同时地图中点击位置节点能够显示测试车辆的行驶数据。测试数据证明，当前的设计满足了系统的设计需求。

5 结束语

针对物流行业的行业现状与特点，利用GPS技术与计算机技术，通过对车辆行驶中数据的收集，为调度中心提供强大的数据支持。百度地图与车辆数据的结合，使车辆信息能够更加直观的呈现给调度管理人员。该系统具有、成本低实时性高、可追溯性强、表现形式多样的特点。另外定位精度、稳定性、可扩展性将是我们下一阶段的重点工作。

“南京欣网杯”“互联网+”获奖论文一等奖