摘要：利用移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術對道路貨運進行智能化管理，不僅可以大幅提升工作效率，實現(xiàn)貨物流向的實時監(jiān)控，還可以優(yōu)化運輸路線，降低物流成本。構(gòu)建智能化的載貨汽車管理系統(tǒng)，是發(fā)展智能物流、車聯(lián)網(wǎng)的重要內(nèi)容。基于此，研究了基于物聯(lián)網(wǎng)技術的載貨汽車智能管理系統(tǒng)，設計了系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構(gòu)，提出了系統(tǒng)功能模型，然后重點研究了系統(tǒng)中的關鍵技術，以助力物聯(lián)網(wǎng)技術在車聯(lián)網(wǎng)和智能物流系統(tǒng)中的發(fā)展。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；載貨汽車；智能管理系統(tǒng)；關鍵技術

中圖分類號：U469.2 收稿日期：2023-12-25

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.04.006

1 前言

隨著經(jīng)濟和科技的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術應用于載貨汽車的智能化管理已成為熱點方向[1]。運用物聯(lián)網(wǎng)設備對載貨汽車進行監(jiān)控定位、運輸規(guī)劃、車輛調(diào)度等智能化管理，不僅可以提高工作效率、降低運營成本，還可以實現(xiàn)貨物實時監(jiān)控、保障運輸安全。構(gòu)建智能化的載貨汽車管理系統(tǒng)，是智能物流和車聯(lián)網(wǎng)建設的重要組成部分?；诖?，本文對物聯(lián)網(wǎng)技術在載貨汽車管理系統(tǒng)中的應用進行研究，設計一個高效智能的載貨汽車管理系統(tǒng)，以提升道路貨運的信息化水平，推進我國物流信息化建設。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車智能管理系統(tǒng)總體設計

基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車智能管理系統(tǒng)的總體設計包括：在系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)上，需要采用4G、5G等移動通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)車載終端、云平臺、管理終端之間的連接。在系統(tǒng)功能上，需要具備車輛監(jiān)控、運輸管理、貨物監(jiān)管、數(shù)據(jù)分析等功能模塊，以實現(xiàn)對整個運輸環(huán)節(jié)的智能化管理[2]。在系統(tǒng)安全上，需要設計身份認證機制、數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)燃夹g手段，保障系統(tǒng)和數(shù)據(jù)安全?？傮w來說，該系統(tǒng)需充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術的優(yōu)勢，通過車、路、云協(xié)同，構(gòu)建高效、安全、智能的載貨汽車管理平臺，以適應未來道路貨運的發(fā)展需求。

2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)

a.系統(tǒng)的分層架構(gòu)設計。該智能管理系統(tǒng)通常遵循一個多層次的網(wǎng)絡架構(gòu)，從底層的感知層、傳輸層、處理層到應用層，每一層都有其獨特職能。感知層主要由各種傳感器組成，比如GPS接收器、溫度傳感器、載重傳感器等，它們安裝在載貨汽車上，實時收集車輛的位置、速度、載重狀態(tài)等信息。這些數(shù)據(jù)通過傳輸層的網(wǎng)絡技術如4G/5G、LoRa、Wi-Fi等無線通信手段傳送到數(shù)據(jù)處理中心。傳輸層需要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性，對數(shù)據(jù)進行加密，并采取有效的通信協(xié)議以確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的實時性和準確性。數(shù)據(jù)處理層則是系統(tǒng)的核心，涉及數(shù)據(jù)的存儲、管理和分析，大量采集的數(shù)據(jù)在此層被云服務器或數(shù)據(jù)中心處理，利用大數(shù)據(jù)分析、云計算等技術對信息進行整合和分析，得出有用的車輛管理信息，并對車輛運行狀態(tài)進行智能預判和決策支持。最后是應用層，此層主要提供用戶接口，通過網(wǎng)頁或移動應用展示智能分析結(jié)果，供車輛管理人員進行實時監(jiān)控、路徑規(guī)劃、調(diào)度指令下發(fā)等操作，實現(xiàn)對車輛的高效管理。

b.網(wǎng)絡架構(gòu)的安全性設計。在這一架構(gòu)中，安全性是至關重要的考慮因素，因為管理系統(tǒng)涉及大量的數(shù)據(jù)傳輸和處理，任何安全漏洞都可能導致嚴重的信息泄漏或服務中斷。因此，安全性設計主要體現(xiàn)在物理安全和網(wǎng)絡安全兩個層面。物理安全包括對傳感器和設備的防護，確保它們不受惡劣環(huán)境影響并防止非法拆卸或破壞[3]。網(wǎng)絡安全則涉及數(shù)據(jù)傳輸?shù)募用芗夹g，比如使用SSL/TLS等加密協(xié)議來保護數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全，同時還需要部署防火墻、入侵檢測系統(tǒng)（IDS）、入侵防御系統(tǒng)（IPS）等網(wǎng)絡安全設備和軟件，以防止惡意攻擊和數(shù)據(jù)篡改。在數(shù)據(jù)處理層面，還需要實施嚴格的數(shù)據(jù)訪問控制和身份認證機制，確保只有授權用戶才能訪問和操作數(shù)據(jù)。通過這些安全性設計，可以為載貨汽車智能管理系統(tǒng)提供一個安全、可靠的運行環(huán)境，保障整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的完整性。

2.2 系統(tǒng)功能模型

系統(tǒng)功能模型需要具有車輛遠程監(jiān)控與管理功能、智能化車輛調(diào)度與優(yōu)化功能。

a.車輛遠程監(jiān)控與管理功能是該系統(tǒng)的基礎。通過物聯(lián)網(wǎng)技術，該功能模塊實現(xiàn)對載貨汽車的實時監(jiān)控和管理。該功能模塊可以實時獲取載貨汽車的位置、速度、行駛狀態(tài)等信息，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫朔掌鬟M行集中存儲和處理。同時，該模塊還可以監(jiān)測載貨汽車的燃油消耗、車輛健康狀況、行駛路線等關鍵指標，從而實現(xiàn)對車輛的全面監(jiān)管和管理[4]。通過這些遠程監(jiān)控和管理功能，系統(tǒng)管理員可以隨時了解車輛的實時狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，提高運輸效率和安全性。

b.智能化車輛調(diào)度與優(yōu)化功能是該系統(tǒng)的核心。該功能模塊利用物聯(lián)網(wǎng)技術、數(shù)據(jù)分析和智能算法，對載貨汽車的調(diào)度和路線進行優(yōu)化和管理。該功能模塊根據(jù)實時的交通狀況、貨物需求和車輛資源等因素，智能地進行車輛調(diào)度和路徑規(guī)劃。通過優(yōu)化調(diào)度算法和實時數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)可以實現(xiàn)最佳的車輛配載、路徑選擇和運輸計劃，從而降低運輸成本、提高運輸效率，并減少交通擁堵和環(huán)境污染。此外，該模塊還可以實現(xiàn)對載貨汽車的駕駛行為監(jiān)測和評估，通過提供駕駛員行為的反饋和培訓，提高駕駛安全性和節(jié)能環(huán)保意識。

2.3最終設計方案

在網(wǎng)絡架構(gòu)上，系統(tǒng)采用4G和5G雙模網(wǎng)絡，實現(xiàn)車載終端、路側(cè)傳感器、管理平臺的數(shù)據(jù)連接。車載終端安裝在每一輛貨運車輛上，配備GPS、攝像頭、RFID讀寫設備等傳感裝置，可以對車輛狀態(tài)、貨物狀態(tài)等進行監(jiān)測。路側(cè)傳感器部署在關鍵節(jié)點，提供額外的車輛和路況數(shù)據(jù)。管理平臺利用云計算和大數(shù)據(jù)技術，對各種數(shù)據(jù)進行匯聚處理。

在功能模型上，系統(tǒng)實現(xiàn)了訂單管理、車隊監(jiān)控、調(diào)度指揮、線路優(yōu)化、安全預警等功能模塊，可以對整個物流環(huán)節(jié)進行精細化管理。通過移動APP，管理人員和司機可以隨時查看信息。

在數(shù)據(jù)安全上，系統(tǒng)采用了加密算法、區(qū)塊鏈等技術手段，保護系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)和用戶隱私數(shù)據(jù)的安全。整個系統(tǒng)采用模塊化設計，便于維護和后期升級。

該設計充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術優(yōu)勢，旨在建立一個高效、智能、安全、綠色的載貨車隊管理系統(tǒng)，以適應未來物流發(fā)展的需求。后續(xù)將開展系統(tǒng)軟硬件集成，進行實際應用驗證和效果評估。

3 關鍵技術分析

3.1 基于GPS的軌跡定位技術

基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車智能管理系統(tǒng)中，基于GPS的軌跡定位技術是核心技術之一，這項技術主要從技術實現(xiàn)層面、數(shù)據(jù)處理和應用層面確保其高效性和準確性。

a.技術實現(xiàn)層面上，GPS軌跡定位技術依托全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，通過安裝在載貨汽車上的GPS接收器接收來自全球多個衛(wèi)星的信號，這些信號包含衛(wèi)星的位置和時間信息。通過解析至少四顆衛(wèi)星的信號，接收器能計算出車輛的確切位置，包括緯度、經(jīng)度和海拔高度。為了提高定位的準確性，現(xiàn)代GPS技術通常會結(jié)合多種輔助技術，例如差分GPS（DGPS）、實時動態(tài)定位（RTK）或利用地面輔助信號系統(tǒng)（如A-GPS）來校正GPS信號，從而使得在復雜的城市環(huán)境或惡劣的天氣條件下也能夠獲得較為準確的位置信息。此外，為了提升跟蹤數(shù)據(jù)的實用性，軌跡定位系統(tǒng)還會配備高精度的時鐘，確保時間戳的精準，以便對車輛的行駛路線和停留點進行精確記錄和分析。

b.數(shù)據(jù)處理和應用層面上，基于GPS的軌跡定位技術并不僅僅停留在獲取位置信息，更重要的是對這些位置數(shù)據(jù)進行有效的處理和分析。系統(tǒng)會通過物聯(lián)網(wǎng)平臺實時收集車輛的GPS數(shù)據(jù)，并將其上傳到云端服務器。在云服務Ar8tmLeoBjwaZ4WTuwXDCHzojrkuUCkk8sKHGwLHd50=器上，應用先進的數(shù)據(jù)處理和分析算法，如時空數(shù)據(jù)挖掘、軌跡模式識別等，可以對車輛的行駛軌跡進行深入分析，從而為車輛調(diào)度、最優(yōu)路線規(guī)劃、駕駛行為評估、能源消耗分析等提供數(shù)據(jù)支持。同時，結(jié)合車輛的實時數(shù)據(jù)和歷史行駛記錄，系統(tǒng)能夠進行異常行駛行為檢測，如偏離預設路線、超速、急加速或急剎車等，為車輛安全管理提供強有力的技術支持。通過這些處理和應用，基于GPS的軌跡定位技術在物聯(lián)網(wǎng)背景下的載貨汽車智能管理系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用。

3.2 基于GIS的車輛調(diào)度技術

載貨汽車智能管理系統(tǒng)涉及基于GIS的車輛調(diào)度技術，GIS技術可以通過地圖信息實時獲取車輛位置和交通狀況，幫助調(diào)度中心實現(xiàn)對車輛位置和運輸路線的實時監(jiān)控與調(diào)度。這種技術可以幫助調(diào)度中心實時了解道路交通情況、車輛位置和行駛速度，實現(xiàn)對車輛的智能調(diào)度和路徑規(guī)劃，從而為車輛提供最佳的行駛路線和避開擁堵路段，提高運輸效率，減少空駛率，降低運輸成本。

GIS技術還可以結(jié)合空間數(shù)據(jù)分析，為車輛調(diào)度提供智能決策支持。通過對地理信息數(shù)據(jù)的分析，可以優(yōu)化車輛的調(diào)度方案，提高運輸效率和貨物配送的及時性。GIS技術還能夠結(jié)合交通流量、道路狀況等信息，為車輛調(diào)度提供智能的路徑規(guī)劃，避開交通擁堵和道路施工等狀況，提高車輛運輸效率，降低能源消耗，減少環(huán)境污染，從而實現(xiàn)智能化、高效化的車輛調(diào)度管理。

這些關鍵技術的運用使得基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車智能管理系統(tǒng)能夠更好地實現(xiàn)對車輛的智能調(diào)度和路徑規(guī)劃，提高運輸效率，減少能源消耗，降低運輸成本，同時也為環(huán)境保護提供了可持續(xù)性的解決方案。

3.3 RFID技術在車輛物流中的應用

射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術在車輛物流中的應用具有重要意義，RFID技術的應用可以分為貨物跟蹤與管理以及車輛身份識別與安全管理兩個方面。

a.RFID技術在基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車智能管理系統(tǒng)中扮演著貨物跟蹤與管理的關鍵角色。通過在貨物包裝或標簽上嵌入RFID標簽，可以為每個貨物分配唯一的標識碼，并將其與相關信息（如貨物類型、數(shù)量、目的地等）關聯(lián)起來。當貨物通過載貨汽車運輸時，RFID讀寫器可以實時掃描并記錄貨物的位置、狀態(tài)和運輸信息。RFID技術使系統(tǒng)管理員可以追蹤貨物的運輸過程，實時了解貨物的位置和狀態(tài)，確保貨物的安全運輸，并提供準確的貨物跟蹤和管理服務。RFID技術還可以與其他傳感器技術結(jié)合，實現(xiàn)貨物的環(huán)境監(jiān)測，例如溫度、濕度等參數(shù)的實時監(jiān)測，從而確保貨物在運輸過程中的質(zhì)量和安全。

b.RFID技術在基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車智能管理系統(tǒng)中還用于車輛身份識別與安全管理。通過在載貨汽車上安裝RFID標簽或讀寫器，可以實現(xiàn)對車輛身份的準確識別和管理。當載貨汽車進入物流場所或交付貨物時，RFID讀寫器可以自動識別載貨汽車的標識碼，并將其與相關信息（如車輛所有者、駕駛員、車輛檢驗記錄等）關聯(lián)起來。這樣系統(tǒng)管理員可以實時監(jiān)控和管理載貨汽車的進出場情況，確保只有授權的車輛和駕駛員能夠進行物流操作，提高物流場所的安全性和管理效率。同時，RFID技術還可以與其他安全技術結(jié)合，例如視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)等，進一步增強對載貨汽車的身份識別和安全管理能力。

3.4 系統(tǒng)應用效果

基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車智能管理系統(tǒng)的實際應用效果顯著。根據(jù)某物流公司應用該系統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在運輸效率方面，實施智能管理系統(tǒng)后，由于可以進行車輛精準定位和智能調(diào)度，車輛日均運輸量提高了20%，單車效率提升了18%。

在運營成本方面，系統(tǒng)優(yōu)化運輸路線，減少了無載返程率，單車燃油成本降低了15%。系統(tǒng)同時減少了人力調(diào)度成本支出。在服務質(zhì)量方面，實時監(jiān)控貨物動態(tài)，可以及時調(diào)整運輸計劃，確保貨物準點到達率，提高了5%。客戶滿意度提高了8%。在安全管理方面，設置預警報警功能，進行異常情況監(jiān)測，降低了運輸途中的安全隱患。

通過應用該智能管理系統(tǒng)，可明顯提升道路貨運的效率、服務、節(jié)約成本的效果，增強企業(yè)核心競爭力，符合當前發(fā)展載貨汽車智能物流的需求。

4 結(jié)語

本文提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車智能管理系統(tǒng)總體設計，并研究了其中涉及的關鍵技術。構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車智能管理系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對載貨汽車的動態(tài)監(jiān)控、精確調(diào)度，實時了解貨物流向，大幅提高了運輸效率和服務質(zhì)量。與此同時，該系統(tǒng)還需要進一步加強數(shù)據(jù)安全管理，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。

總體而言，隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術的成熟，基于物聯(lián)網(wǎng)的載貨汽車智能管理系統(tǒng)必將得到廣泛應用，對推進我國載貨汽車信息化水平具有重要意義，后續(xù)研究可繼續(xù)深入該系統(tǒng)技術細節(jié)的優(yōu)化，以及進一步拓展其應用場景。

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作者簡介：

秦挽星，男，1987年生，講師，研究方向為高職汽車專業(yè)教學。