余世欣，李勇

（成都理工大學 工程技術(shù)學院，四川 樂山 614007）

實時監(jiān)測的易爆品物流監(jiān)管系統(tǒng)

余世欣，李勇

（成都理工大學 工程技術(shù)學院，四川 樂山 614007）

如何保障易爆物品在運輸過程中的安全性，成為目前物流行業(yè)迫切需要解決的問題。提出了一種運用GPRS與互聯(lián)網(wǎng)相融合的方法進行實時監(jiān)管，重點闡述了貨箱狀態(tài)碼的制定規(guī)則與傳輸方式。分析了易爆品的物流過程，設(shè)計了監(jiān)管平臺的各個基本模塊，以及客戶端軟件的流程。設(shè)計結(jié)果表明：監(jiān)管系統(tǒng)的實時性、遠程性有效提高了易爆物品在運輸過程中的安全性。

易爆品；GPRS；融合；狀態(tài)碼；實時性；遠程

隨著我國工業(yè)化進程的不斷推進，各個工業(yè)城市的發(fā)展規(guī)模也逐步擴大，各單位和企業(yè)對危險化工原料的需求也不斷增加，于是危險品物流作為物流領(lǐng)域的一個分支，其作用和影響也就逐漸顯現(xiàn)出來[1]。當前，列入我國國家標準《危險貨物品名表》（GB--12268）的常運危險貨物達1萬余種，列入交通部發(fā)布的《汽車運輸危險貨物品名表》中的危險品也達到7000種以上，其中易爆品便是其中之一[2]。因此，如何有效保障易爆物品在運輸過程中的安全性，運用高科技技術(shù)來把當前整個危險貨物運輸行業(yè)的安全性提高一個層次，成為目前物流行業(yè)迫切需要解決的一個問題。

目前大多數(shù)采用射頻識別RFID （radio frequency identification）技術(shù)進行近距離讀取貨物的數(shù)據(jù)信息[1，3-4]，如果單純采用這種技術(shù)，其實時性較差，這一缺點對于易爆品的運輸是致命的。

文中分析了對溫度、傾角、自燃較敏感的易爆品的物流過程，設(shè)計出一種基于通用分組無線業(yè)務(wù) GPRS（General Packet Radio Service）的危險品物流監(jiān)管系統(tǒng)，設(shè)計結(jié)果表明：該系統(tǒng)可以實時性監(jiān)測貨運途中危險品的物理狀態(tài)，以利于快速與實時地采取防范措施，有效降低財產(chǎn)損失和提高人身安全性。

1 易爆品的物流過程分析

由于有些地理條件造成運輸?shù)缆窢顩r的多樣性，因此車輛不可能一直是平穩(wěn)狀態(tài)，那么車載的易爆品在整個運輸過程中不可能處于靜止狀態(tài)，則貨物集裝箱的物理特性：溫度可能升高，擺放的傾斜角加大，從而引起危險品爆炸，而且容易自燃。由此可見，易爆品就需要在途中進行實時監(jiān)控，而不僅僅是在各個固定監(jiān)測點采用RFID讀寫器進行讀取貨物數(shù)據(jù)信息。

2 監(jiān)管平臺方案

既然危險易爆品在長途運輸過程中需要進行實時性監(jiān)控，考慮采用現(xiàn)場實時采集、無線遠距離傳輸、提前預警通知的方式構(gòu)建監(jiān)管平臺。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 監(jiān)管平臺結(jié)構(gòu)

在圖1中，系統(tǒng)首先通過傳感器現(xiàn)場采集貨品的物理特性（溫度、傾斜角、煙霧）數(shù)據(jù)，然后遵照GPRS無線通信協(xié)議，依托2G/3G移動網(wǎng)絡(luò)骨架，將采集到的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)實時傳輸?shù)椒?wù)器，以供客戶端的監(jiān)管人員查看與決策，并及時向司機發(fā)出預警信息。

3 監(jiān)管平臺的設(shè)計

3.1 貨品的物理數(shù)據(jù)采集

運輸?shù)奈ｋU品集裝箱均帶有車載傳感器（溫度、傾斜角、煙霧），傳感器把貨品的相應(yīng)物理特性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號，然后通過32位微處理器STM32F103進行采集，如圖2所示。

圖2 危險品數(shù)據(jù)采集

需要將貨物集裝箱的溫度控制在0～+50℃，溫度傳感器選用數(shù)字式傳感器DS18B20，其溫度測量范圍是-55～+125℃，測溫范圍裕量充足，其與微型處理器之間只需要DQ這一單線接口完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，所以在微控制器和DS18B20之間僅需連接一條數(shù)據(jù)傳輸線，這樣使得車載單元結(jié)構(gòu)緊湊；而且由于它能直接從通訊線上獲取能量，因此不需要外部電源，這種供電模式有利于長途運輸不方便單獨更換電源的狀況。

傾角傳感器防止貨物在顛簸過程中摔倒，控制范圍在：0～200采用單軸傾角傳感器模塊 SCA60C，其測量范圍：0～1800；煙霧傳感器防止車廂內(nèi)發(fā)生火災，可燃性濃度控制范圍在6 kppm以下，采用MQ-2模塊，其監(jiān)測的可燃性濃度在300 ppm～10 kppm。對于模擬式傳感器需要加A/D轉(zhuǎn)換器再接入微處理器。

3.2 貨箱狀態(tài)的編碼與傳輸

1）貨箱狀態(tài)的編碼

為了提高監(jiān)測的效率，不直接傳輸貨品的物理數(shù)據(jù)（溫度、傾斜角、煙霧）的具體值，而是將其轉(zhuǎn)換成狀態(tài)碼，這樣狀態(tài)碼就以二進制流的形式進入GPRS無線通信模塊。表征貨物箱當前狀態(tài)量的編碼格式如表1所示：

表1 貨箱狀態(tài)碼

表1的狀態(tài)碼解釋如下：a3和a2、a1的二進制組合表示溫度數(shù)值的十位部分，例如：001代表10℃；010代表20℃；101代表50℃。也就是只需要監(jiān)測溫度大致范圍即可，無需精確到具體幾度。類似方法：a0、b7、b6、b5和b4的二進制組合表示傾角數(shù)值的十位部分，例如：00001代表1°；00010代表2°；10100代表20°。b3、b2、b1和b0的二進制組合表示可燃性濃度數(shù)值部分，例如：0000代表0 kppm；0001代表0.5 kppm；1100代表6 kppm，也就是二進制量每增加1次，可燃性濃度增加0.5 kppm。a7和a6、a5、a4是保留位，以供將來系統(tǒng)擴展與升級使用。由上述的狀態(tài)碼值對應(yīng)關(guān)系可知：處理器采集的數(shù)據(jù)量所進行的預量化與編碼，例如：溫度實際值在0～+10℃之間，量化編碼為數(shù)值“1”。這種方式提高了監(jiān)測的容限值。

2）狀態(tài)碼的傳輸

處理器將采集到的貨品物理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成狀態(tài)碼后，狀態(tài)碼就以二進制流的形式進入GPRS無線通信模塊，最后交給后臺服務(wù)器解析。

GPRS遠程通信通過M35模塊來實現(xiàn)的，選取其工作的頻段為GSM900 MHz，而且該模塊內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議，通過其內(nèi)嵌的擴展AT命令，使得二進制流狀態(tài)碼經(jīng)過GPRS由互聯(lián)網(wǎng)進入后臺服務(wù)器。TCP負責對建立在網(wǎng)絡(luò)上的危險品監(jiān)測工作人員的進程對話，具體為：監(jiān)聽與建立用戶請求；請求其他的網(wǎng)絡(luò)站點對話；保障危險品狀態(tài)碼的可靠接收與發(fā)送等。

3.3 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

當后臺服務(wù)程序接收到危險品狀態(tài)碼數(shù)據(jù)以后，就會根據(jù)提前制定的頂層通信協(xié)議對狀態(tài)碼進行解析、分類、存儲等。然后客戶端的監(jiān)測工作人員通過互聯(lián)網(wǎng)訪問數(shù)據(jù)庫，提取實時采集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而對載有危險品的車輛狀態(tài)進行判斷，并實現(xiàn)對司乘人員及時發(fā)出預警信息，以采取相應(yīng)措施[7-9]。

分布式數(shù)據(jù)庫[4-5]是分散式的可視化物流管理結(jié)構(gòu)，它的應(yīng)用服務(wù)器不是集中的，每一個區(qū)域，甚至于每一個部門擁有自己獨立的應(yīng)用服務(wù)器，它們相互通過DNS（解析地址）實現(xiàn)索引，這種模式適合于復雜性、功能性相對高的物流管理體系。由于本文的監(jiān)管系統(tǒng)是一個大的系統(tǒng)級體系，所以采用分布式數(shù)據(jù)庫作為后臺服務(wù)器的管理與存儲危險品監(jiān)測數(shù)據(jù)的平臺，在存儲數(shù)據(jù)時，按溫度、傾斜角、煙霧分類方式加載，這樣可以提高查詢的訪問效率。分布式數(shù)據(jù)庫的組成模塊如圖3所示[6]。

圖3 分布式數(shù)據(jù)庫模塊

全局數(shù)據(jù)詞典（GDD）：用來存放各種模式的定義：包括全局概念、分片、分布；以及用來定義各模式之間的映像、存放用戶存取的權(quán)限，以保證所有用戶的合法權(quán)限和數(shù)據(jù)庫的安全性；除此之外，還定義了完整性數(shù)據(jù)的約束條件。全局數(shù)據(jù)庫（GDB）:用來存放全局的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。

通信監(jiān)管系統(tǒng)（CM）：其功能是在分布式數(shù)據(jù)庫的各個分散點之間傳遞貨物屬性的消息和數(shù)據(jù)，負責可靠通信功能。局部數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（LDBMS）：其作用是建立和管理局部數(shù)據(jù)庫，提供各個分散點的自主管理權(quán)限。全局數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（GDMBS）：該模塊的作用是提供分布式的透明性，協(xié)同全局事務(wù)的頂層執(zhí)行，統(tǒng)籌安排各局部DBMS以完成全局應(yīng)用，保障數(shù)據(jù)庫的全局統(tǒng)一性，實現(xiàn)貨物數(shù)據(jù)同步更新，提供全局共享功能。

局部數(shù)據(jù)詞典（LDD）：該模塊的作用是記錄某一個服務(wù)器節(jié)點數(shù)據(jù)庫的控制信息，例如數(shù)據(jù)表的模式，可視圖形的模式，以及每一個數(shù)據(jù)區(qū)的文件名信息。局部數(shù)據(jù)庫（LDB）：其作用是保存局部的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。

3.4 客戶端

客戶端的作用是與后臺服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交互，通過TCP/ IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議訪問SQL數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)庫中查詢到采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)，其流程如圖4所示。

圖4 客戶端軟件流程

在啟動以后進入客戶端監(jiān)管系統(tǒng)，然后鎖定要訪問的端口，待成功鎖定以后，開始進行查詢數(shù)據(jù)，因為最初存儲貨箱狀態(tài)數(shù)據(jù)是按照分類存放的，所以此處可以分別訪問與顯示貨箱狀態(tài)：溫度、傾斜角、煙霧的狀態(tài)值。

4 結(jié)束語

物流體系中長途運輸?shù)囊妆返奶攸c客觀上需要對其進行實時性監(jiān)管，該系統(tǒng)遵照GPRS無線通信協(xié)議，依托2G/3G移動網(wǎng)絡(luò)骨架，使得客戶端的監(jiān)管人員可以遠程與實時地監(jiān)測車載貨品狀態(tài)，根據(jù)其具體狀態(tài)值及時向司機發(fā)出預警信息，這樣有效提高了易爆物品在運輸過程中的安全性。

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Logistics supervision system of real-time monitor for explosive goods

YU Shi-xin，LI Yong
（College of Engineering and Technology，Chengdu University of Technology，Leshan 614007，China）

How to guarantee the safety of explosive goods in the process of transportation，which becomes the urgent problem need to solve for logistics industry.The article puts forward a method of GPRS and the integration of the Internet to monitor of real time，and expounds the case status code rules and transmission mode.It analyzes the logistics process of explosive product，designes each basic module of regulatory platform and the process of client software.The results show that: Regulatory system of real-time and remote improves effectively the safety of explosive in the process of transportation.

explosive goods；GPRS；fuse；Status code；real-time；long-distance

TN02

A

1674－6236（2016）15-0082-03

2015-07-31 稿件編號：201507205

四川省教育廳基金（14ZB0357）

余世欣（1982—），男，四川成都人，碩士，講師。研究方向：電子商務(wù)的教學與科研。