施榮華　李長斌　王國才　郭旭　李尹

摘 要：農產品運輸車輛和儲存?zhèn)}庫的內部溫濕度等環(huán)境和位置參數(shù)是農產品物流調度管理的重要依據(jù)，綜合使用物聯(lián)網、無線傳感器網絡、GPRS無線通信、GSM短信、GPS、GIS等技術與方法，構建一個一體化的農產品儲運環(huán)境的遠程實時監(jiān)測系統(tǒng)。

關鍵詞：農產品物流； 物聯(lián)網；實時監(jiān)測； 一體化

中圖分類號：TP393.0 文獻標識碼：A

Abstract：The environment and location parameters in the agricultural products transport vehicles and warehouse such as internal temperature and humidy are the important basis of agricultural products logistics scheduling management.By the comprehensive use of the Internet of things，the wireless sensor network，GSM SMS，GPRS wirelesscommunication，GPS，GIS technologies and methods，we built an integrated remote realtime monitoring system of agricultural products storage and transportation environment.

Key words：agricultural products logistics； IOT； Realtime monitoring；integration

1 引 言

隨著農產品生產的專業(yè)化和集中化，農產品運輸與倉儲環(huán)節(jié)對農產品的品質和流通成本的影響也越來越大，運輸與倉儲的環(huán)境的參數(shù)準確及時獲取是提高農產品物流管理水平和降低物流成本的重要依據(jù)。

目前，物聯(lián)網[1]、無線傳感器網絡[2]、GPRS無線通信、GSM短信、GPS[3]、GIS[4]等技術已經應用于不同的農業(yè)環(huán)境監(jiān)測領域[5-7]。本文將這些技術結合起來，建立一個一體化的農產品儲運環(huán)境的遠程實時監(jiān)測系統(tǒng)，重點討論了在上位機對采集數(shù)據(jù)處理、預警信息產生、歷史數(shù)據(jù)查詢。

2 系統(tǒng)架構

農產品倉儲與運輸是農產品物流的關鍵環(huán)節(jié)。本文提出，監(jiān)測倉庫環(huán)境參數(shù)由倉庫終端監(jiān)測，車廂環(huán)境由車載終端監(jiān)測。車載終端和倉庫終端將所測環(huán)境參數(shù)遠程傳送到監(jiān)控中心，如圖1所示。管理人員通過監(jiān)控中心的軟件掌握農產品儲運環(huán)境的參數(shù)，監(jiān)控中心的硬件組成如圖2所示。

監(jiān)控中心硬件設備主要包括公網服務器1臺，指揮機服務器1臺，數(shù)據(jù)庫服務器1臺，監(jiān)控端3臺，這些都是掛在局域網絡上，其中公網服務器與CDMA/GSM/3G/INTERNET等網絡連接，指揮機服務器與GPS指揮機群連接。其他附屬設備包括打印設備、投影設備和大屏幕設備。

如圖3所示在每個倉庫或車輛貨箱內部署硬件節(jié)點，它包括用于定位的GPS模塊，用于采集溫濕度信息的RS485模塊和溫濕度傳感器，用于識別貨品的RFID模塊，以及遠程傳輸相關數(shù)據(jù)的GPRS模塊。RFID模塊、GPS模塊、溫濕度傳感器、乙烯傳感器與數(shù)據(jù)采集模塊RS485相連，將采集到的貨品信息、位置信息、溫濕度數(shù)據(jù)。乙烯含量交給RS485，并最終通過GPRS模塊將這些信息經運營商網絡傳遞至遠程服務器。

在大型倉庫中需要分布多個采集點，以監(jiān)測倉庫中不同區(qū)域的環(huán)境參數(shù)提高數(shù)據(jù)精度，這些采集點則需要通過Zigbee網絡匯聚到GPRS模塊。此外由于倉庫位置相對固定，可在倉庫節(jié)點部署時考慮取消GPS模塊節(jié)約成本。

3 系統(tǒng)功能

如圖4所示，運營中心監(jiān)控系統(tǒng)總體上可劃分為車載/倉庫終端和監(jiān)控中心兩大模塊，車載/倉庫終端安裝于各目標車輛上隨車運行，實現(xiàn)對運輸車輛信息的采集及網絡通信功能；或是部署在倉庫內部，倉庫位置相對固定可不安裝GPS模塊如前面所述；監(jiān)控中心部署在監(jiān)控調度辦公室，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化，實時監(jiān)控調度等功能。

車載/倉庫終端包括了3個功能模塊：

信息采集：該模塊利用傳感設備采集運輸車輛及貨物的信息。包括利用GPS定位傳感模塊采集運輸車輛的實時時間、位置信息（經度、緯度、海拔）、速度信息；利用RFID傳感模塊[8]采集貨物標簽信息，標簽內可存儲貨物ID標識、名稱、類別、備注等；利用乙烯傳感器采集乙烯含量信息；利用溫度、濕度傳感器設備采集貨車車廂環(huán)境參數(shù)等。

信息顯示：該模塊利用小型觸摸屏顯示傳感設備采集的重要數(shù)據(jù)。包括車輛的時間、定位信息，RFID采集貨物標簽數(shù)據(jù)，傳感數(shù)據(jù)，調度指令等供駕駛員了解當前運輸狀態(tài)，便于及時調整駕駛情況。同時顯示常用操作按鈕供駕駛員、倉庫管理員使用，保證駕駛員、倉庫管理員與監(jiān)控中心的實時溝通；

數(shù)據(jù)傳輸：該模塊利用GPRS通信模塊的透明傳輸模式[9]，實現(xiàn)車載/倉庫終端與監(jiān)控中心的無障礙網絡數(shù)據(jù)通信。包括將各傳感器采集信息傳送至監(jiān)控中心，接收監(jiān)控中心下達的調度指令，響應調度指令的應答信息傳送等；

常用操作：該模塊通過觸摸屏供駕駛員、倉庫管理員使用常用功能操作。包括對監(jiān)控中心調度指令進行應答，在出現(xiàn)意外情況時進行人工報警。

監(jiān)控中心功能模塊可分為數(shù)據(jù)管理、監(jiān)控功能和安全管理。

數(shù)據(jù)管理：該功能模塊處理接收自各目標終端來的各部分數(shù)據(jù)。對接收數(shù)據(jù)進行解析、解密、校驗和提取后，存儲入數(shù)據(jù)庫；根據(jù)接收信息的不同種類進行相應的功能調用處理；并對接收信息實現(xiàn)數(shù)據(jù)維護的功能。

監(jiān)控功能：該模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化，是中心人員實現(xiàn)監(jiān)控的主要功能模塊。多目標軌跡繪制調用各目標終端發(fā)送上來的定位采集信息，實時在GIS平臺上同步繪制各目標運輸軌跡，便于中心人員查看；各目標管理模塊管理GIS平臺中顯示的跟蹤目標，包括目標形式設置、目標標識、目標跟蹤信息查看、清除目標；該模塊還包括中心人員通過GIS平臺對指定目標終端下達調度指令、接收和提示終端人員給予的應答信號；報警處理包括接收參數(shù)超標自動報警信號、終端人員主動報警信號、可查驗已運輸軌跡的路徑正確性；另外包括地圖的常用操作功能等。

數(shù)據(jù)安全管理：該模塊實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全管理。對符合運輸協(xié)議的各目標終端發(fā)送的各組數(shù)據(jù)進行接收和處理，屏蔽其他非法數(shù)據(jù)，確保接收數(shù)據(jù)的安全性；對傳送數(shù)據(jù)加密，進一步保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕桓鶕?jù)不同權限設定中心人員可進行的不同功能操作，確保已存儲數(shù)據(jù)不會被篡改。

信息管理，該部分是系統(tǒng)管理者對于人員車輛、倉庫信息及一些固定信息的管理，其中固定信息包括最短路徑的選擇方案，配載原則等信息內置到基本信息中，管理者可以根據(jù)業(yè)務需求進行選擇分配。車輛信息主要包括公司自營車輛檔案資料信息，其中有車輛類型、牌號、種類等信息，倉庫信息包括倉庫位置、儲存農產品類型、倉庫管理員等信息。人員管理，即人員檔案信息，包括駕駛員的駕齡，駕照號，姓名，出生日期以及倉庫管理員的年齡、身份證號、姓名等信息。用戶管理則主要是對系統(tǒng)進行增、刪、改等處理，按用戶分工的不同賦予相應權限。

4 結 論

本設計先是在實驗環(huán)境下，進行各系統(tǒng)功能模塊的單元測試，對軟硬件連接進行調試，在整體系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，進行實際環(huán)境的現(xiàn)場安裝與部署。在實地環(huán)境對整個網絡設計和系統(tǒng)做最終測試。本系統(tǒng)是以物聯(lián)網技術為基礎，應用在物流運輸領域的運營中心監(jiān)測系統(tǒng)。綜合利用GPRS、GPS、RFID、串口通信等核心技術，多角度、多參數(shù)的對物流運輸車輛和儲存?zhèn)}庫進行一體化監(jiān)測，同時可實現(xiàn)對物流貨物的自動化管理和全方位跟蹤監(jiān)測。

5 進一步研究方向

為更好適應農產品儲運監(jiān)控的發(fā)展趨勢，在射頻識別方面，可將現(xiàn)有的標簽升級為有源RFID與無源RFID溝通的節(jié)點，集成超高頻無源RFID讀寫芯片以降低標簽成本；在適應更大數(shù)據(jù)量方面，可以將無線數(shù)據(jù)傳輸方式從GPRS升級為3G或4G通信；在數(shù)據(jù)分析方面可加入專業(yè)知識庫的形成和數(shù)據(jù)挖掘方面的設計。

參考文獻

[1] 胡錚. 物聯(lián)網[M]. 北京：科學出版社，2010.10

[2] 孫利民，李建中. 無線傳感器網絡[M]. 北京：清華大學出版社，2005.5.

[3] 劉基余. GPS衛(wèi)星導航定位原理與方法.[M].北京：科學出版社，2003.

[4] 陳述彭，魯學軍，等. 地理信息系統(tǒng)導論[M].北京：科學出版社，2000.1

[5] JIBER Y，HARROUD H，KARMOUCH A.‘Precision Agriculture Monitoring Framework Based on WSN Wireless Communications and Mobile Computing Conference （IWCMC）[M]，2011：2015-2020.

[6] BAGHYALAKSHMI，EBENEZER J，SATYAMURTY S A V.‘WSN based Temperature Monitoring for High Performance Computing Cluster Recent Trends in Information Technology （ICRTIT）[M].2011：1105-1110.

[7] GRACON H.E.L.de Lima，Lenardo C.e Silva，Pedro F.R.Neto WSN as a Tool for Supporting Agriculture in the Precision Irrigation Networking and Services （ICNS）[J].2010：137-142.

[8] 趙軍輝. 射頻識別技術與應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.7.

[9] 施榮華，郭旭，鄭德沈，等. 基于無線傳感器網絡的魚塘水質監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 計算技術與自動化，2014，33（4）：59-63.