RFID与GPS技术在宅急送公司的结合应用

哈尔滨商业大学毕业论文哈尔滨商业大学毕业论文 RFID 与 GPS 技术在宅急送公司的结合应 用 学 生 姓 名 高博 指 导 教 师 陈宇 专 业 物流管理 学 院 管理学院 2009 年 6 月 10 日 Harbin University of Commerce Graduation Thesis The Integration of RFID and GPS on Zhaijisong s Company Student Gao Bo Supervisor Chen Yu Specialty Logistics Management School Management School 2009 06 10 毕毕业业论论文文任任务务书书 姓名 高博学院 管理学院 班级 2005 级 1 班专业 物流管理 毕业论文题目 RFID 与 GPS 技术在宅急送公司的结合应用 立题目的和意义 随着物流业的发展壮大 运输量的增多 对运输车辆的经营管理和合理调度就成为货物运 输管理系统中的一个重要问题 过去 用于交通管理系统的设备主要是无线电通信设备 由调 度中心向车辆驾驶员发出调度命令 驾驶员只能根据自己的判断说出车辆所在的大概位置 而 在生疏地带或在夜间则无法确认自己的方位时甚至会迷路 因此 从调度管理和安全管理方面 其应用受到限制 GPS 定位技术的出现给车辆 轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时 的定位能力 利用全球定位系统 GPS 确定货车的位置 再通过移动技术发短信传输到控制中心 控制 中心通过短信接收装置 将数据采集接受 通过计算机进行处理分析 最后以图形化方式 及 时显示货车位置 通过这种方式 物流控制中心不但可以监控自己一城一地的物流状况 更可 以将自己物流系统调度延伸到全国 而不用建立起自己的通讯网络 实现了低成本 大范围 体现了物流的效率 传统的 GPS 车载终端系统主要用于车辆的定位 监控中心远程调度等 然而 随着信息时代快速发展 只有 GPS 技术是远不能实现数字物流系统要求的 技术要求与工作计划 技术要求 1 要理论与实际相结合 2 要进行实证调查 收集有关宅急送公司 RFID 与 GPS 技术的相关信息 3 所写论文应符合哈尔滨商业大学关于经济管理类学生毕业论文规范要求 4 提出宅急送公司合作 RFID 与 GPS 技术结合应用的系统方案 工作计划 1 分析论文题目 明确方向 搜集相关资料并仔细阅读 2 进行实证调查 3 构建论文框架 写出开题报告 4 及时与指导老师交流 按要求完成初稿 5 对初稿进行整理 严格按照标准要求定稿 并认真校对 完成后续工作 最终完成论文 6 进行论文答辩 时间安排 1 2008 年 12 月 22 日 2009 年 2 月 20 日 根据论文选题查阅相关文献资料 对资料进行 归纳 整理 构思论文的研究方案 形成论文大纲初稿 联系实习单位 2 2009 年 3 月 2 日 2009 年 4 月 2 日 通过毕业实习 在企业作实际的调研 撰写毕业 实习手册和实习报告 3 2009 年 4 月 6 日 2009 年 4 月 10 日 交毕业实习手册 鉴定表和实习报告 完成开题报告 4 2009 年 4 月 13 日 2009 年 4 月 19 日 整理资料 调整论文大纲 5 2009 年 4 月 20 日 2009 年 5 月 10 日 形成论文初稿 完成外文翻译三千字 6 2009 年 5 月 11 日 2009 年 5 月 24 日 修改论文 7 2009 年 5 月 25 日 2009 年 5 月 30 日 继续修改论文 8 2009 年 6 月 1 日 2009 年 6 月 9 日 完成论文的定稿 准备答辩 指导教师要求 以端正的学习态度 严谨的科学作风完成整个论文的撰写工作 查找并阅读一定量的文献 资料 包括部分外文文献 并能充分利用 综合运用本学科专业的基本知识 基本理论和基本 技能设计研究方案 积极到企业进行调研 收集数据和资料 为论文撰写提供有力的实践背景 分析和解决问题 完成论文所要求的工作量 所撰写的论文符合学校本科毕业论文撰写规范的 规定 签字 年 月 日 教研室主任意见 签字 年 月 日 院长意见 签字 年 月 日 毕毕业业论论文文审审阅阅评评语语 一 指导教师评语 指导教师签字 年 月 日 毕毕业业论论文文审审阅阅评评语语 二 评阅人评语 评阅人签字 年 月 日 毕毕业业论论文文答答辩辩评评语语及及成成绩绩 三 答辩委员会评语 四 毕业论文成绩 专业答辩组负责人签字 年 月 日 五 答辩委员会主任单位 签章 答辩委员会主任职称 答辩委员会主任签字 年 月 日 哈尔滨商业大学毕业论文 I 摘 要 数字物流系统是在传统物流的基础上 引入高科技手段 对物流信息进行科学 管理 从而使物流速度加快 准确率提高 库存减少 成本降低的数字化和高度集 成化的一种信息管理系统 车载终端系统是数字物流系统中的一个重要组成部分 本文通过 RFID 和 GPS 等关键技术 对数字物流车载终端系统进行了研究 包括其 硬件 软件的设计与实现 该系统的研究不仅实现了物流配送车辆监控系统的基本 功能 而且由于 GIS GPS 和 RFID 等技术的引入大大完善了车辆监控系统的功能 随着系统的进一步完善和该系统的应用 必将大大降低物流配送成本 提高物流配 送车辆的运行效率 产生良好的经济效益和社会效应 关关键键词词 物流配送 全球定位系统 无线射频识别技术 无线通讯 车辆监控 哈尔滨商业大学毕业论文 II Abstract The digital logistics system is a high integrated information management system based on the traditional logistics which applies the advanced scientific methods to be available to speed up logistics to enhance accuracy to decrease stock reduces and to reduce cost The vehicle terminal system is one of the most important parts in the digital logistics The digital logistics vehicle terminal System based on RFID and GPS technology has been researched thoroughly in this paper The hardware and software of the vehicle terminal system has been designed and implemented The studies not only boost on the function of vehicle monitoring system but also expand the domain of vehicle monitoring system for GIS and RFID Along with system gradually consummation the system s application surely going to reduce logistics distribution cost improve the vehicle operation efficiency and produce the fine economic effect and society effect Keywords Logistics Distribution GPS RFID Wireless Communication Vehicles Monitoring 哈尔滨商业大学毕业论文 目 录 摘 要 I Abstract II 1绪 论 1 1 1研究背景 1 1 2论文研究的目的和意义 1 1 3国内外研究现状 2 1 3 1 国外研究现状 2 1 3 2 国内研究现状 3 1 4 研究的主要内容 3 2RFID 与 GPS 技术的概述 4 2 1RFID 与 GPS 技术概况 4 2 1 1 GPS 技术概况 4 2 1 2 RFID 技术概况 4 2 2 RFID 与 GPS 技术结合应用的原理 5 2 3 RFID 与 GPS 技术结合应用的形式 5 2 4 RFID 与 GPS 技术结合应用的特点 6 3配送车辆监控系统分析 7 3 1 系统功能和内容界定 7 3 2 系统的用户需求分析 7 3 2 1 订货客户需求分析 7 3 2 2 车载终端需求分析 8 3 2 3 监控中心需求分析 9 3 3 系统业务流程分析 10 3 3 1 车辆监控流程分析 10 3 3 2 客户查询业务流程分析 11 3 3 3 系统数据流程分析 11 4 物流配送车辆监控系统设计 12 4 1 系统总体设计 12 4 1 1 系统设计总体目标 12 4 1 2 系统设计原则 12 4 1 3 宅急送公司系统总体架构 13 4 2 无线通信链路的选择与数据传输方案的设计 14 4 2 1 宅急送公司无线通路链路的选择 14 4 2 2 宅急送公司数据传输方案设计 14 4 2 3 宅急送公司数据传输设计 15 4 3车载终端系统设计 16 4 3 1 车载终端功能模块设计 16 4 3 2 宅急送公司车载终端软件结构设计 18 4 3 3 宅急送车载货物数据采集流程设计 19 4 3 4 系统的可视化流程设计 20 4 4 系统输入输出设计 20 哈尔滨商业大学毕业论文 4 4 1 系统输入设计 20 4 4 2 系统输出设计 21 5 系统关键技术的研究与实现 22 5 1 物流配送车辆监控系统集成研究内容 22 5 2 GPS 数据采集模块的实现 22 5 2 1 NMEA 0183 数据格式分析 22 5 2 2 GPS 数据接收与解析模块的实现 23 5 3 系统通讯模块的实现 24 5 4 系统实现与成果分析 25 5 4 1 系统实现 25 5 5 2 系统成果分析 25 结 论 27 参考文献 28 致 谢 30 哈尔滨商业大学毕业论文 1 1 绪 论 1 1 研究背景 随着现代物流的快速发展 如何提升物流行业的信息技术含量 提高物流设施 的自动化程度 进而提高业务运作效率 是一个急需解决的问题 RFID 和 GPS 技 术的日渐成熟 使上述问题得到全面解决成为可能 目前 尽管 RFID 与 GPS 技术 分别在物流领域有着较广泛的应用 但是 对于 RFID 与 GPS 结合应用的范例在物 流领域还比较少见 根据现代物流信息化的发展情况看 RFID 与 GPS 的结合将会 有非常广阔的应用前景 RFID 即射频识别 是 Radio Frequeney Identifieation 的缩写 是一种非接触式的 自动识别技术 主要由读写器和射频标签组成 射频标签为数据载体 读写器是标 签信息的读取装置 1 射频标签与读写器之间通过辆合元件实现射频信号的空间无 接触藕合 在祸合通道内 根据时序关系 实现能量的传递 数据的交换 该产品 目前在工业生产线自动化 仓储 供应链 图书馆 防伪以及车辆 人员 物品的 跟踪方面有着广泛的应用 GPS 即全球卫星定位系统 是 Global Positioning System 的缩写 是现代高新技 术实现军民两用的一个成功范例 它通过接受卫星所发射的导航信号 可以在任何 地点 任何时候准确地测量到物体瞬时的经纬度 高度 速度等位置信息 2 本方案的提出 解决了目前存在的物流行业应用环节中信息不能自动 准确 高效采集 货物状态更新难 不能全程实时跟踪 和不能满足客户对交通运输的服 务要求等弊端 本文推出全新的货物信息采集与车辆监控调度一体化的整体运作模 式 提供了多种实时性服务 进一步提高物流企业内部管理水平和为外部客户提供 优质服务的能力 为 RFID 技术和 GPS 技术结合应用的规模化 产业化打下良好的 基础 1 2 论文研究的目的和意义 从数字物流的定义可以看出 保证信息流的及时与畅通 并将数据信息提交给 物流信息管理平台进行处理 就必须建立一个以仓储 运输 配送及跟踪为一体的 数字物流体系结构 随着物流业的发展壮大 运输量的增多 对运输车辆的经营管理和合理调度就 成为货物运输管理系统中的一个重要问题 过去 用于交通管理系统的设备主要是 哈尔滨商业大学毕业论文 2 无线电通信设备 由调度中心向车辆驾驶员发出调度命令 驾驶员只能根据自己的 判断说出车辆所在的大概位置 而在生疏地带或在夜间则无法确认自己的方位时甚 至会迷路 因此 从调度管理和安全管理方面 其应用受到限制 GPS 定位技术的 出现给车辆 轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时的定位能力 利用全球定位系统 GPS 确定货车的位置 再通过移动技术发短信传输到控制中 心 控制中心通过短信接收装置 将数据采集接受 通过计算机进行处理分析 最 后以图形化方式 及时显示货车位置 通过这种方式 物流控制中心不但可以监控 自己一城一地的物流状况 更可以将自己物流系统调度延伸到全国 而不用建立起 自己的通讯网络 实现了低成本 大范围 体现了物流的效率 传统的 GPS 车载终 端系统主要用于车辆的定位 监控中心远程调度等 然而 随着信息时代快速发展 只有 GPS 技术是远不能实现数字物流系统要求的 车载货物的智能识别是数字物流系统的重要环节 将 GPS 和 RFID 技术相结合 非常必要 RFID 技术 即无线射频识别技术 也称电子标签 是一种非接触式的自动 识别技术 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据 识别工作无须人工 干预 作为条形码的无线版本 RFID 技术具有条形码所不具备的防水 防磁 耐高 温 使用寿命长 读取距离大 标签上数据可以加密 存储数据容量更大 存储信 息更改自如等优点 其应用将给零售 物流等产业带来革命性变化 3 随着 RFID 技术发展和完善 利用电子标签 结合一些数据采集技术 可形成 现场作业系统 从而将企业管理系统延伸到作业人员的手掌中或叉车上 由信息引 导作业 使物流各个环节的工作更方便 更灵活 更智能 将无线射频识别 RFID 技术与卫星定位 GPS 技术融合 能形成一个流动的物体 与流动车辆信息共同实时监管的立体识别定位安全网络 这是仅用 GPS 技术难以达 到的 GPS 跟踪定位技术与 RFID 智能识别技术有着各自的优势 GPS 跟踪定位技 术不受时间和空间的限制能全天候 实时 连续地提供高精度的位置 速度及时间 信息 在物体跟踪定位 车辆导航等领域有着广阔的应用空间 RFID 无需接触和人 工干预 在物品的管理上有独到的优势 将 GPS 定位和 RFID 技术结合将极大加强 物流中车辆和货物的安全管理 从而大大提高物流业的整体工作效率 有着非常大的 市场应用空间 1 3 国内外研究现状 1 3 1 国外研究现状 目前 RFID 和 GPS 技术在国内外的研究和分别应用已经非常广泛 但是将两 哈尔滨商业大学毕业论文 3 者结合起来的研究和应用还相当少 国外一些发达国家已开始了这方面的研究 美国的凤凰城 Sky Harbor 国际机场现在就在使用 Trans Core 公司为其开发的基 于 RFID 和 GPS 技术的车辆踉踪系统 该系统可以为各种运营车辆排定服务顺序 为机场今后的管理升级和加强对车辆跟踪和安检做好准备 该机场安装了这一系统 后 经济收益增加了 25 交通堵塞减少 20 据机场有关负责人估计 如果没有 这种无线跟踪系统 毓场的工作人员至少要增力一倍甚至两倍 才能满足联邦航空 管理局的安检要求 4 日本的 Kokuy 公司已经开始运用先进的 RFID 电子标签 和 GPS 来追踪目标 这项技采可以实现很多应用 一些偏执的父母可以利用这个服务 选择追踪老人 小孩甚至迷失方向的淘气宠物 使用该项技术可以实现很多功能 如果追踪目标超 出预定义范围 5 公里 系统自动会发送一封报警邮件给监护人 5 除了守护功能以 外 当地支持中心也会实施 超出安全策略 以确保该目标不会偏离太远 1 3 2 国内研究现状 RFID 和 GPS 的集成应用研究 在我国也备受关注 但与国外相比 我国研究 起步较晚 目前国内将 RFID 和 GPS 技术集成应用的项目研究 有 2006 年上海 北京等地的 电子守护神 其研究方案是在所有进入上海 北京市场的烟花炮竹都 将贴上含有数字签名的电子标签 由于将 RFID 与 GPS 技术相结合 使得城市的安 检等相关部门可以随时了解每件物品的位置 6 1 4 研究的主要内容 RFID 与 GPS 相结合应用的基本思路是 存货单元中的每个货品都贴有一块电 子标签 系统利用无线终端装置接收货品射频信号和 GPS 位置信号 辨识几米范围 内所有货品数据信息和位置信息 无线终端将该标签所在的商品的数据信息和位置 信息通过 CDMA GPRS GSM 无线网络实时传送到接收计算机上 数据自动进人中 心数据库 物流管理者可识别特定时间内所有货品的数据信息和位置信息 进而实 现远程接收 分拣 装卸 运送 监控等流程的信息自动化过程 通过 Internet 与企 业数据库对接 用户还可以在网上实现对所关心的车辆 货品实现查找跟踪功能 哈尔滨商业大学毕业论文 4 2 RFID 与 GPS 技术的概述 2 1 RFID 与 GPS 技术概况 2 1 1 GPS 技术概况 全球卫星定位系统 GPS 是美国从二十世纪 70 年代开始研制 历时 20 年 耗资 200 亿美元 于 1994 年全面建成 具有在海陆空进行全方位实时三维导航与定位能 力的新一代卫星导航与定位系统 GPS 的基本定位原理是 卫星不问断地发送自身 的星历参数和时间信息 用户接收到三颗以上的卫星数据后 根据高速运动的卫星 瞬间位置作为已知的起算数据 采用空间距离后方交会的方法 确定接收机的三维 位置 三维方向以及运动速度和时间信息 GPS 的基本定位原理是 以高速运动的卫星瞬间位置 X Y Z 作为已知的起 算数据 卫星不间断发送自身星历参数和时间信息至接收端 当用户设备接收到信息后 采 用空间距离后方交汇的方法 计算出接收机的三维位置 三维方向以及运动速度和时 间信息 通常由于存在着卫星与地球间的始终误差 由此引入用户时钟误差作为第四 个变量 计算公式如下 Ri ct X Xi 2 Y Yi 2 Z Zi 2 式中 i 1 4 c 为光速 t 为时钟误差 因此 通常至少要接收 4 颗卫星坐标才能定出 地面位置的坐标 当仅接收到 3 颗卫星的情况下 所能够提供的仅为二维坐标 7 GPS 技术在车辆监控方面的研究与应用在中国目前属于起步阶段 人们利用 GPS 的特点 将 GPS 技术应用于汽车导航和交通管理工程中 由于 GPS 的首要功 能就是提供三维导航 所以飞机 船舶 车辆以及步行者都可以利用 GPS 导航接收 机进行导航 GPS 导航系统与电子地图 无线电通信网络以及计算机车辆管理信息 系统相结合 可以实现车辆跟踪 出行路线的规划和导航 信息查询 话务指挥和 紧急援助等许多功能 该类系统可以广泛应用于公安 消防 抢修 急救以及运输 等车辆服务 2 1 2 RFID 技术概况 RFID 是一种的非接触自动识别技术 可以实现对静态或移动的物体或人员的自 动识别 RFID 在商品上簧入特制的微芯片 称为 RFID 标签 RFID Tags 可以用 来追踪和管理几乎所有的物理对象 是物流管理 追踪等领域信息化的重要手段之 哈尔滨商业大学毕业论文 5 一 RFID 的基本工作原理是利用射频信号和空间耦合 电感或电磁耦合 传输特性 实现对被识别物体的自动识别 RFID 系统由射频电子标签 Tag 读写器或阅读器 Reader 和应用系统 包括连接线路 构成 在实际应用中 电子标签附着在待 识别物体的表面 阅读器又称为读出装置 可无接触地读取并识别应答器中所保存 的电子数据 并通过计算机及计算机网络实现对物体识别信息的采集 处理及远程 传送等管理功能 在技术上的主要特点是无接触识别 识别速度快 适应物体移动 速度高 可穿过布 皮 木等材料阅读 抗恶劣环境工作能力强 可全天候工作 8 2 2 RFID 与 GPS 技术结合应用的原理 存货单元中的每个货品都贴有一块电子标签 系统利用无线终端装置接收货品 射频信号和 GPS 位置信号 辨识几米范围内所有货品数据信息和位置信息 无线终 端将该标签所在的商品的数据信息和位置信息通过 CDMA GPRS GSM 无线网络实 时传送到接收计算机上 数据自动进人中心数据库 物流管理者可识别特定时间内 所有货品的数据信息和位置信息 进而实现远程接收 分拣 装卸 运送 监控等 流程的信息自动化过程 通过 Internet 与企业数据库对接 用户还可以在网上实现对 所关心的车辆 货品实现查找跟踪功能 9 处理时 首先由安装在车辆上的车载终端 读写器 接收与处理货物信息和 GPS 卫星定位信息 通过 CDMA GPRS GSM 无线网络和 INTERNET 传递到信息中心 实现数据的接收和保存 管理员还可通过管理中心软件或在 INTERNET 软件管理货 物资料和监控调度行驶车辆 通过采用智能化 自动化 系统化的手段对 RFID 与 GPS 的集成应用 使得货 物信息得到及时 准确的采集 并可实时反馈给信息需求者 货物和运输车辆的安 全得到了极高保障 管理效率和便利性得到极大提高 2 3 RFID 与 GPS 技术结合应用的形式 1 物流仓储管理中的应用 在现代物流业的仓储管理中 根据使用要求 存放在仓储中的每个货品都贴上 一块电子标签 把带 RFID 与 GPS 功能的多个终端设备固定放于货仓的不同位 就 可以根据管理者的需要 随时了解货仓中货品的实时位和存货情况 这样 无论比 较于传统的有初步信息化条件的出人库管理和仓储盘点业务 还是目前普通采用的 哈尔滨商业大学毕业论文 6 标准化的条码技术 BarCode 都具有前所未有的便利条件 2 物流分拣中心应用 对于现代物品流通业务中的关键环节 RFID 与 GPS 技术在分拣中心的应用优 势犹为明显 利用 RFID 读写器的强大读取能力 可一次性全部读取暂存的所有货 物的数据信息 结合 GPS 定位终端功能 又可以实现对货品的全程跟踪 采用该技 术后 不仅使物流分拣中心的拣货效率大大提高 而且还会大大降低分拣出货的差 错率 该应用对于人货口和出货口可使用固定式终端 而鉴于分拣中心场地内对设 备的灵活性要求 可使用手持式移动终端 3 物流车辆监控中的应用 远程装货有两种应用模式 一种是固定于远程车辆上使用 另一种是收 送 货 人手持设备使用 这对于物流配送业务的货品及车辆跟踪 以及快递业务中对收派 件车辆和快件的跟踪 有着非常重要的意义 10 RFID 与 GPS 结合应用的形式还有很多 在此不一一赘述 本文主要介绍在物 流车辆监控方面的应用 2 4 RFID 与 GPS 技术结合应用的特点 1 RFID 和 GPS 技术的综合运用 兼备了 RFID 和 GPS 功能 结合目前覆盖 面广的 CDMA GPRS GSM 无线网络 使同时对货品和车辆的实时跟踪成为可能 2 根据通用标准 RFID 标签读写规范而开发的设备和应用系统 无需特制标 签 具有较强的兼容性 扩展性 良好的技术先进性和自动识别能力 3 采用该技术的无线终端使用灵活 功能强大 其可移动性 强大的信息处 理能力和先进的交互方式 为远程物流控制创造了便利条件 4 对于提升物流行业的信息技术含量 提高物流设施的自动化程度和业务运 作效率有着重大的指导意义 3 在物流行业采用该技术 使物流的时效性 物流中心的作业效率 分拣中 心的拣货效率有了根本上的提高 6 强大的读写能力 能实现同时对多个电子标签的读写 对于物流仓储减少差 错率有着重大的帮助 11 哈尔滨商业大学毕业论文 7 哈尔滨商业大学毕业论文 8 3 配送车辆监控系统分析 3 1 系统功能和内容界定 车辆监控系统根据其服务对象的不同 具体实现的功能也不同 目前应用车辆 监控系统的领域主要有 物流配送 银行运钞 公安巡逻 急救中心等 这些车辆 监控系统面向的服务对象都有其自身的特点 因此 各个行业对车辆监控系统所具 备的功能侧重点就各不相同 因此一方面 需要根据服务对象的特点 明确本文研 究的车辆监控系统的服务内容 另一方面 由于车辆监控系统是一个非常复杂的系 统 它集成了当前在地理信息 空间信息领域和嵌入式等大量新技术 涉及到的因 素非常广泛 本文的研究不可能面面俱到 因此必须要对本文所研究的车辆监控系 统做出严格的相关界定 1 本文研究的车辆监控系统是面向物流配送的用户 这类用户是进行商业货 物运输的主要群体 其物流配送过程需要大量的实时信息 主要包括车辆与货物的 实时空间位置 车辆的实时状态 实时交通信息等 用户通过车辆监控系统为企业 在物流配送过程中进行决策支持提供所需的实时信息 2 本文研究的车辆监控系统是包括车载终端和监控中心两大部分 车载终端 主要完成车辆 货物实时空间的信息获取 信息格式化传输 通讯功能 监控中心 主要完成配送车辆 人员和任务的管理 车辆上传信息的管理 车辆的实时监控 调度以及通讯和为配送提供决策支持相关信息等功能 对于监控中心如何实现车辆 实时调度和如何提供决策支持的研究由资金项目中的其他人员进行研究 不在本论 文的研究范围之内 3 本文研究的主要工作是从车辆监控系统构建的角度出发 对系统的整体结 构进行了分析和设计 并针对现有车辆系统存在的通讯费用高导致配送成本过高 可视化监控程度低 系统功能不能满足物流配送要求的缺点 对系统的数据传输模 式 数据信息的采集以及可视化监控技术等关键技术进行研究 3 2 系统的用户需求分析 3 2 1 订货客户需求分析 物流配送就是按照客户的订货要求和时间计划 在配送中心节点 仓库 商店 货运站 物流中心等进行分拣 配货和装载货物等操作 然后将配好的货物按照规 定的时间和路线送交给客户的过程 12 其基本流程如图 3 1 所示 哈尔滨商业大学毕业论文 9 随着经济的快速发展和物流配送业务量的迅猛增长 目前物流配送业务地域不断 加大 信息量也呈几何级数增长 而烦琐的信息却不能一目了然 因此 物流配送 企业以往人工制定配送计划的方式和配送车辆数量已经不能满足业务的要求 然而 配送企业也不可能一味地增加车辆的数量来满足业务量的要求 物流配送企业在保 证企业最大利润的前提下 如何在配送车辆数目合理的状况下按计划完成所有的配 送任务成为各个企业所要面对的难题 要在一定资源的条件下完成以往数倍的配送 任务 至关重要的就是要提供配送效率 经过对物流配送车辆监控业务流程的分析 物流配送车辆监控系统的用户可以 分为物流配送企业和客户两大类 其中物流配送企业具体又可分为监控中心和车载 终端 配送人员 两部分 要提高物流配送效率 必须从各个方面入手 认真分析 每个实体对系统功能的具体需求 监控调度 配送 中心 配送任务表 配车计划表 车辆行驶路径表 客户 车库 仓库 配送订单 配送信息查询与反 馈 分类统计 装载 安排车辆 途中 图 3 1 物流配送业务流程 3 2 2 车载终端需求分析 随着城市道路的建设 物流配送业务也不再局限与配送人员熟悉的小区域中 跨地域物流配送的情况也越来越多 对于配送车辆的驾驶员来说 进入到陌生环境 区域内 首先面临的问题就是对环境道路和配送地点的不熟悉 同时配送车辆在配 送过程中还要应对车辆故障 交通堵塞以及交通事故等突发性的干扰事件对物流配 送过程的影响 同时 在物流配送过程中如何将货物的实时配送情况让监控中心知 道也是驾驶员一个面临的问题 车载终端主要是为配送人员提供实时可视化导航的工具 同时车载终端还负责 为监控中心传输配送车辆与货物的实时信息 可以说车载终端是物流配送过程中信 哈尔滨商业大学毕业论文 10 息的采集者 物流配送过程中的所有信息都必须通过车载终端得到 同时车载终端 也是最终调度命令的执行者 因此车载终端必须具备一定的处理能力 通过上述分 析 本论文认为物流配送的车载终端必须具备以下功能 1 车载终端是物流配送过程中监控中心和配送车辆进行数据交互的工具 只 有车载终端时刻保持工作正常才能满足物流配送作业的要求 所以车载终端要具备 初始化 自检的功能 2 车载终端要具备实时空间位置采集的功能 也就是实时定位配送车辆与货 物的空间位置的功能 为监控中心提高实时 准确的车辆实时信息 3 车载终端要具备数据传输功能 包括数据发送与接受 同时要支持语音通 讯与短信功能 并可以显示英文及汉字 保证监控中心与配送车辆时刻保持联系 实现真正的实时监控 实时调度 4 车载终端要具备实时可视化导航功能 电子地图的基本操作 如地图的缩 放 漫游 图层管理等 显示车辆在电子地图中实时位置 显示车辆路径 查询路 径以及路径分析等 GIS 功能 为配送人员提供一个直观的可视化平台 5 车载终端要具备接受实时采集配送货物数据的功能 为配送全程监控货物 状态提供信息支持 6 车载终端还要具备报警功能 在物流配送过程中出现的突发事件而影响配 送计划的情况下向监控中心报警 使监控中心及时作出应对措施 同时车载终端还 要具备接受监控中心指令 相关参数设置 开关车门 断油断电等控制命令 13 3 2 3 监控中心需求分析 在整个物流配送过程中 对各类实时信息的掌握是提高配送效率的关键 物流 配送企业如果掌握了配送车辆和货物的实时空间信息 就能时刻直观的掌握整体配 送任务的完成情况 比如发车时间 到货时间 卸货时间等 并为下一步的配送任 务做出预先合理的计划 物流配送企业还需要及时掌握了配送车辆在配送过程中遇 到的各种干扰事件 配送企业就可以根据企业当前可用资源来进行必要的调度 把 干扰事件对配送任务的影响降低到最小 从而大大提高配送的效率 因此 宅急送 公司需要一个具备实时采集车辆与货物空间位置 实时数据传输 通讯和可视化监 控功能的系统来提高物流配送效率 并为下一步的物流配送计划制定和处理配送过 程中的干扰事件提供决策支持服务 物流配送的监控中心在物流配送过程中不仅要完成对车载终端发送数据的接受 处理以及存储 而且要对处理的数据进行分析 作为系统可视化的数据基础和调度 决策的依据 同时 监控中心还要完成对配送车辆控制指令的发送以及一些服务信 哈尔滨商业大学毕业论文 11 息发布的功能 所以监控中心必须具备以下功能 1 监控中心要直观地掌握所有车辆的实际地理位置 方便其实是调度以及相 关的决策支持操作 系统就必须具备可视化功能 2 对于物流配送车辆监控系统必须具备的功能就是对车辆实时监控 监控中 心根据车载终端上传的经度和纬度坐标在电子地图上实时地显示出车辆运行的位置 和运行状况 形成直观的运行轨迹 从而实现可视化的车辆跟踪 3 在物流配送过程中监控中心与配送车辆保持实时联系是实现配送车辆监控 的关键 因此监控中心必须具备数据传输和语音通讯的功能 4 物流配送车辆监控系统除了要实现对车辆的实时监控的同时 还要对配送 过程中的各类实时数据信息进行存储 处理 为配送计划的制定以及实时车辆调度 提供决策依据 所以监控中心必须具备数据信息管理功能 5 监控中心系统为了满足客户对配送货物实时查询的服务要求 系统还行具 备向其门户网站发布相关配送信息的功能 以提高配送服务质量和客户的满意度 6 为了使物流配送企业在资源有限的条件下完成配送任务 系统还需要具备 为物流配送提供决策支持的功能 对物流配送过程中产生和收集的各类信息进行统 计 分析等操作 为配送计划的制定 实时车辆调度以及优化调度等提供决策支持 14 3 3 系统业务流程分析 3 3 1 车辆监控流程分析 为了更好地了解物流配送过程中车辆监控系统的作业流程 论文首先对车辆的 监控调度作业流程进行分析 配送车辆的监控调度作业流程如图 3 2 所示 车辆监 控的业务流程如下所述 监控中心 车载数据信息 车辆监控调度 各类信息采集 车辆调度信息 车载终端 图 3 2 车辆监控系统业务流程 车载终端实时采集车辆的空间位置以及车辆的状态 车辆根据这些实时数据实 现车辆导航 驾驶员通过车载终端设备向监控中心汇报工作进程 监控中心有效地 实现对移动车辆的监控 15 同时 监控中心根据需要向车辆下达相关控制和调动指 哈尔滨商业大学毕业论文 12 令 3 3 2 客户查询业务流程分析 监控中心可以根据用户需求 将车辆的位置 速度 运动发向 报警信息等用 户感兴趣的数据通过 Web 服务器发布到 Internet 以供客户查询 客户查询的业务 流程如图 3 3 所示 其业务流程如下所述 客户根据物流配送企业提供的相关网站输入订单号 监控中心在接收查询请求 并通过验证之后 在数据库中提取相关查询货物所对应的配送车辆 并将车辆的实 时位置以及车辆预计到达配送地点等信息反馈给该客户 16 通过对物流配送的流程分析 可以得到在物流配送过程中车辆进行实时监控调 度所需要的信息 明确系统中信息的交互情况 客户监控中心互联网 查询请求 反馈信息 查询信息配送业务信息 配送任务信 息发布 图 3 3 客户查询业务流程 3 3 3 系统数据流程分析 根据对系统业务流程和配送业务过程中涉及的各类信息的分析 下面对整个系 统的数据流程进行分析 并给出系统的数据流程图 17 如图 3 4 所示 配送企业 客户 物流配送车辆 监控调度系统 D 监控调度信息 监控调度及 决策支持信 息 查询请求 信息反馈 图 3 4 物流配送作业数据流程图 哈尔滨商业大学毕业论文 13 哈尔滨商业大学毕业论文 14 4 物流配送车辆监控系统设计 4 1 系统总体设计 4 1 1 系统设计总体目标 物流配送车辆监控系统是一个面向物流配送企业和相关消费用户系统 系统的 构建目标应从用户的需求出发 围绕用户的使用习惯和所需要的服务内容展开设计 和开发 25 对于物流配送过程中的车辆监控等决策 需要大量的信息辅助 因此本 文研究的车辆监控系统旨在运用 GPS GIS 以及无线通讯技术来实现获取配送车辆 和货物实时空间位置信息和配送车辆与车辆监控中心之间实时数据传输的功能 降 低物流配送成本 并加快物流配送信息的收集 处理速度 实现一个可以为物流配 送企业提供实时车辆监控服务和决策信息支持等功能的信息系统 作为分步详细设 计与实施的依据 具体来说 物流配送车辆监控系统的设计目标如下 1 选择合适硬件设施 建立系统开发环境 2 通过对空间数据的分析和统计 为物流配送车辆监控提供一个直观可视的 平台 3 通过对数据传输格式化处理 利用无线通讯技术实现车载终端和监控中心 之间数掘的实时传输 降低车辆监控成本 提供物流配送效率 4 通过对配送车辆 货物以及配送业务相关信息的实时采集 并应用数据的 查询和分析 为配送过程中的决策行为提供所需的信息 5 通过对配送信息的预警分析 对配送计划的制定进行监控 以避免延迟送 货以及不送货情况的发生 18 4 1 2 系统设计原则 本系统包括车载终端和监控中心两部分 集成了 GPS GIS 无线通讯等技术 系统结构复杂 车载针对嵌入式设备的特点 应避免大量的信息存储和复杂计算 监控中心系统应建立信息完备的后台数据库 并能够保证信息的维护和更新 综上 所述 物流配送车辆监控系统应按照以下原则进行设计 1 系统处理的实时性 物流配送过程中车辆监控的关键就是要实现车辆与监 控中心数据的实时传输 所以系统处理的准确性和及时性是衡量系统功能的关键指 标之一 本系统的处理能力和响应时间必须能够满足物流企业对信息处理的需求 响应速度应为秒级 达到实时要求 客户 哈尔滨商业大学毕业论文 15 物流配送车辆监控调度系统 车载终端子系统 监控中心子系统 GPS 模块 通讯模块 数据存 储模版 车载终端 处理模块 货物信息 采集模版 导航模块 车辆实 时数据 监控 指令 接收 数据发 送指令 数据存储 读取指令 数据返回 数据采集指令 货物 实时 数据 导航数据 通讯模块决策支持模块 监控中心处 理模块 系统数据库 GIS 功能模块 配送业务管理 可视化监控 监控 指令 车辆实 时数据 接收 决策 请求 决策结果 数据存储 读取指令 数据返回 空间 数据 配送 业务 数据 监控指令 监控 指令 车辆 实时 数据 2 系统的开放性和系统的可扩充性 在系统设计和开发过程中 在充分考虑 系统当前承受的工作量的基础上 还应该充分考虑系统的可扩充性 例如配送企业 车辆的增加 系统功能的完善 用户要求越来越多的服务要求 所有这些都要求系 统提供足够的手段进行功能的调整和扩充 系统应是一个开放系统 制定统一的规 范 使系统不仅可以通过简单的增加系统的模块或配置系统的硬件 还可以通过软 件的修补 替换完成系统的升级和更新换代 3 系统的易用性和易维护性 车辆监控系统是直接面对物流配送监控中心的 调度人员 而调度人员往往对计算机 优化调度理论并不是非常熟悉 这就要求系 统能够提供良好的用户接口 易用的人机交互界面 要实现这一点 就要求系统应 该尽量使用用户熟悉的术语和中文信息的界面 针对用户可能出现的使用问题 要 提供足够的在线帮助 缩短用户对系统熟悉的过程 4 1 3 宅急送公司系统总体架构 图4 1 物 流车辆监控系统总体框架 哈尔滨商业大学毕业论文 16 综合对宅急送公司物流配送车辆监控系统的需求分析和系统设计目标 论文提 出了系统的总体框架 如图 4 1 所示 由图可以看出 可知系统由车载终端 GSM GPRS 通信链路 监控中心组成 车载终端完成车辆定位 报警信息 车辆 状态等数据的采集及信息发送 GSM GPRS 通信链路完成信息的交互 监控中心 服务器完成车载数据的接收及数据存储 监控平台完成车辆的可视化监控 调度 报警处理及系统维护等 4 2 无线通信链路的选择与数据传输方案的设计 4 2 1 宅急送公司无线通路链路的选择 在车辆监控系统中 无线通信链路作为车载终端与监控调度中心信息交互的纽 带 通过无线通信链路 车载终端向监控中心发送车辆的位置和状态信息 监控中 心给各个监控车辆下发调度和指挥指令 因此车载终端和监控中心之问的数据传输 对整个系统来说至关重要的 宅急送公司车辆监控系统在选择无线通讯方式时 需要考虑通讯网络的准确性 速度 抗干扰性 稳定性 覆盖面范围 通讯质量以及通讯费用等方面 此外 车 辆监控系统的无线通讯还要有公司自己的特点 一次通讯拨通时间要求很短 传输 的数据量很小 但是拨通次数频繁 这种特点在选择无线通讯方式时也是需要考虑 的 多次试验表明 GPRS 通讯方式是一个很好的选择 GPRS 在现有的公用无线通信系统中拥有较大的带宽 其 IP TCP UDP 协议 栈可以满足数掘的实时交换 GPRS 还提供的接入 Internet 的功能 可将车载终端的 定位数据经过格式转换之后可以通过 PPP 协议建立的网络通道直接传送到监控中心 并且 GPRS 基于 IP 协议的传输机制 保证了系统可以传输丰富类型的数据 GPRS 系统不仅具备这些优点 GPRS 系统还克服了电路交换型数据传输速率低 资源利 用率差等缺点 可有效解决车辆监控系统在通讯传输中庞大费用等问题 所以 GPRS 特别适用于像车辆监控系统这种突发性 通讯次数频繁数据传输的应用 4 2 2 宅急送公司数据传输方案设计 考虑到在有些地区 GPRS 会偶尔出现失去连接和数据包丢失的情况 这会严重 影响车辆监控系统的可靠性 而且监控中心数据传输的频率远不如车载终端那样频 繁 本系统拟采用采用 GSM 网络基础上的 GPRS 服务与 SMS 服务相结合的方式 来实现监控中心与车辆终端之间的数据传输 使监控中心的通讯服务器可以接收 GSM 的 SMS 服务与 GPRS 两种通信方式下的车载数据 系统在可以获得 GPRS 网 哈尔滨商业大学毕业论文 17 络的情况下采用 GPRS 传输方式 当丢失与 GPRS 的连接时则自动切换到基于 SMS 服务的通讯模式 同时系统以 5 分钟的间隔检测 GPRS 网络是否可以获得 如果可 以获得则切换回 GPRS 通讯模式 这种数据传输方式还有助于通过中间件技术实现了多种终端产品的接入 则不 需要重新设计监控软件 保证了系统今后的扩展能力 使车辆监控范围基本能覆盖 全国 实现真正的实时监控 必要时可达到秒级定位 通信费用也降低了很多 所 以 GPRS 与 SMS 结合的方式是目前最为合理的解决方案 该数据传输方式的特点是 1 通讯费用低 2 数据传输效率高 3 安全措施强 4 可扩展性强 5 可选短信备份 4 2 3 宅急送公司数据传输设计 监控中心与车载终端的通信需要完整有效的数据格式协议来维持 为了保证系 统运行效率 需要对数据传输的格式进行定义 1 系统数据传输的基本格式 系统根据宅急送公司物流配送的业务流程的特点 将数据通信分为监控中心发 往车载终端的下发指令和车载终端发往监控中心的上传数据 前者包括查询车辆当 前状况指令 历史信息指令 控制命令 计时 计数信息 服务中心回应信息等 后 者又分为车辆应答信息和车辆异步上传的信息 车辆应答信息包括车辆终端对监控 中心各种下发指令的相应回复 异步上传的信息包括车辆上传状态信息 车辆报警 信息等 2 系统指令数据传输的具体格式设计 下面根据物流配送车辆监控的需求和特点 以查询指定车辆状况命令与指定车 辆应答信息的数据帧为例 对数据传输格式进行具体的设计 19 其数据格式如表 4 1 和表 4 2 所示 表 4 1 查询指定车辆状况信息命令数据格式 由监控中心发送给指定车辆 帧头帧头 信息序列号信息序列号 帧 命令 标识01Hex 表示命令 查询信息的次数 FF03Hex FF Hex 表示不停的上传 00Hex 表示停止发送 03Hex 表示查询的周期 单位为秒 帧尾 哈尔滨商业大学毕业论文 18 表 4 2 车辆应答信息数据格式 由车辆送给监控中心发 帧头帧头 信息序列号信息序列号 帧 命令 标识81Hex 表示应答信息 信息时间年月日时分秒 442 GPS 信息有效标志1 来自 GPS 实测 0 来自 GPS 预估 经度aaaaaaaa 后四位是小数 纬度oooooooo 后四位是小数 速度vv 方向正北为 0 度 分辨率为 10 度 顺时针 车辆状态ssssssss 车门状态 设防状态 点火状态等 报警信息As A 0 车辆故障 A 1 交通事故 A 2 抢 盗 s 为各报警信 息的具体内容 货物信息aaaaa 货物编码 与货物的 RFID 标签以及监控中心数据库 一一对应 帧尾 在本系统中 监控中心与车载终端的通信是由监控中心向车载终端发送命令 车辆对命令进行应答 如一些查询和参数设置的信息 同时车辆也可异步上报信息 如报警信息等 车辆被动和主动上报的信息由帧标识加以区分 4 3车载终端系统设计 4 3 1 车载终端功能模块设计 根据对