物聯(lián)網在智能車載系統(tǒng)中的應用

 物聯(lián)網有關技術的日趨成熟使得全球信息化得到快速發(fā)展，更促進了數字信息化的發(fā)展。數字信息化的應用已經成為各界提升自身競爭力和發(fā)展力的有力工具，尤其是現(xiàn)代物流業(yè)。如何進一步加強數字信息化在提高企業(yè)效益中的應用成為現(xiàn)在物流業(yè)及其管理理念的重要思考方向?，F(xiàn)階段物流業(yè)大多數的車載系統(tǒng)中，僅能提供錄像功能供以后觀看而不能實現(xiàn)物流信息的實時監(jiān)控。

本文提出一種基于物聯(lián)網的智能車載系統(tǒng)，結合RFID、GPS定位、GPRS通信以及圖像采集等技術，使得物流車輛在無人工操作的情況下與監(jiān)控終端實時通信，實現(xiàn)了對物流車輛全程的實時監(jiān)控。

1 相關技術

RFID技術是物聯(lián)網技術中不可忽視的重要組成部分，它的日趨成熟使物聯(lián)網得到快速發(fā)展，也給許多行業(yè)都帶來了深刻的變革。本文將RFID技術與GPS定位、GPRS通信以及圖像采集等技術綜合運用于車載系統(tǒng)中，利用各個技術的優(yōu)勢構造出一個智能車載系統(tǒng)。

1.1 物聯(lián)網概念

作為新一代信息技術的重要部分，物聯(lián)網即通過RFID、GPS、紅外感應器等信息設備，遵照協(xié)議將任一物品與互聯(lián)網連接來進行信息的交流，從而實現(xiàn)識別、跟蹤、監(jiān)控與管理的智能化流程。物聯(lián)網可分為感知層、網絡層和應用層，它將各種感知技術綜合應用起來，比互聯(lián)網有顯著的優(yōu)勢，目前已廣泛應用在智能消防、只能交通、工業(yè)檢測、環(huán)境保護與檢測等許多領域。

1.2 RFID技術

RFID是無線射頻識別(Radio Frequency IDentification)的簡稱，即在識別系統(tǒng)與特定物體之間不存在機械或光學接觸的前提下，通過無線電信號識別特定物體的同時讀寫入相關信息，在物流管理中得到廣泛應用。RFID系統(tǒng)通常由應答器、閱讀器以及應用軟件系統(tǒng)組成。

根據工作頻段的不同，RFID技術也可應用在不同領域。如低頻段125～135kHz因其良好的事物穿透能力廣泛應用在門禁管理、車輛管理、考勤及固定設備等;高頻段13.56 MHz已被廣泛應用于防偽、物流及人員識別等領域;而超高頻段860～960 MHz則被應用于移動商務、物流管理等領域。

1.3 GPS技術

GPS是全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System)的簡稱，用戶通過衛(wèi)星持續(xù)發(fā)送自身的星歷參數和時間信息，經過計算得出接收機的三維信息及速度和時間信息等，由空間星座、地面控制和用戶設備三部分組成。GPS具有全天候、高精度、自動化等顯著優(yōu)點，廣泛運用于軍事、民事交通、精確農業(yè)及日常生活等許多領域。

2 智能車載系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)以改進和完善物流過程、解決在運輸中對物流車輛不能實時監(jiān)控為目標，在物聯(lián)網的技術背景下，將嵌入式技術、無線通信技術、全球定位技術及圖像采集技術等綜合有效地應用于智能車載系統(tǒng)。該系統(tǒng)在Linux平臺上用ARM11處理器進行開發(fā)，在植入終端的嵌入式軟件中通過程序來進行對系統(tǒng)中其他部分的控制。

智能車載系統(tǒng)主要由全球定位模塊、無線通信模塊、RFID模塊、圖像采集模塊等組成。其系統(tǒng)總體結構如圖1所示。

2.1 全球定位模塊

全球定位模塊選用SIRF芯片系列的GS-92衛(wèi)星定位模塊，具有定位塊、性能好、體積小、功耗低等優(yōu)點，廣泛應用于GPS導航、車載終端、車輛防盜、公交車自動報站等領域。

GPS模塊的軟件程序是本系統(tǒng)的重要部分，主要用來檢測車輛的速度、經緯度、加速度、海拔等信息。模塊開始使用后，先進行串口的初始化，設置好相應參數后打開串口讀出初始記錄，最后通過gps_pharse函數(char*line，GPS_INFO*GPS);進行GPS信息的解析。GPS模塊程序處理流程如圖2所示。

2.2 無線通信模塊

GPRS模塊采用的是西門子公司MC系列的MC55i，它是四波段(850 MHz、900 MHz、1 800 MHz、1 900 MHz)的GPRS模塊，可在全世界任一國家的GSM網使用，具有功耗低、可靠性高、性價比高和易開發(fā)等特點。MC55i模塊目前廣泛應用于智能公交、遠程無線抄表、無線數據傳輸單元等實際系統(tǒng)中。

GPRS模塊的軟件程序只要用來實現(xiàn)無線和實時的數據通信，從而進行在線數據更新、短信的收發(fā)及控制終端控制等功能，GPRS模塊是在AT指令模式下工作的。

2.3 RFID讀寫設備及嵌入式平臺

RFID讀寫設備主要進行物流車輛信息與控制終端信息的交換，是本系統(tǒng)的核心和基礎。射頻識別模塊采用nRF24L01無線模塊，它具有極低的電流消耗，將標簽放置在物流車輛內的貨物上，經由控制終端的RFID讀卡器來識別管理物流車輛。該無線模塊通過UART串口與ARM系統(tǒng)連接通信，下面給出其初始化部分代碼：

攝像頭模塊作為RFID讀寫部分的輔助設備，用來完成圖像采集功能。模塊通過USB接口直接與ARM平臺連接，由嵌入式平臺對其中的圖像進行存儲，數據的安全性得以保障。ARM系統(tǒng)對得到的圖像信息進一步處理，由GPRS模塊發(fā)送至控制終端。

本系統(tǒng)要求對物流車輛采集實時動態(tài)信息，集傳輸、GPS信息、RFID識別于一體的綜合要求，嵌入式平臺的CPU采用三星公司的S3C2440A微處理器，該處理器為手持設備與普通應用提供了高性能、低功耗的解決方案，其簡單精致、全靜態(tài)的設計尤其適合于對成本和功耗敏感的系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

本系統(tǒng)中控制終端的監(jiān)視查看界面是用PowerBuilder可視化開發(fā)區(qū)工具開發(fā)的，其內置的PowerScript編程語言為可擴展的面向對象的語言，具有強大的功能。控制終端可實時地查看所監(jiān)控車輛的相關信息，從而進行有效管理。下面給出控制終端界面示例，如圖3所示。

4 結束語

本文系統(tǒng)設計提出了一種基于物聯(lián)網的智能終端系統(tǒng)，將物聯(lián)網技術融入到物流業(yè)的車載系統(tǒng)中，結合RFID和GPRS等技術，根據系統(tǒng)實際需求，選擇相應的處理器和硬件設備，三位一體地實現(xiàn)了對物流車輛實時信息的監(jiān)控。提高了物流車輛實時監(jiān)控信息傳輸的可靠性和安全性，同時降低了實際成本。在實際應用中對智能車載系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)功能了解和分析不夠深入，而且各地區(qū)功能需求的不同，使得本系統(tǒng)仍有許多不足之處，在實際應用中還可進一步深入完善和改進。