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摘要：针对当前物流行业物品失窃、以假冒真、物流信息延迟、赔付纠纷难追责等损害消费者权益及损害物流公司声誉的问题,设计并实现一款集智慧云平台、GPS定位、智能检测与自动报警、手机客户端于一体的智慧物流系统。该系统硬件采用STM32芯片、Air800等模块进行搭建,软件采用MVVM系统架构开发,实现了动态查询邮件快递的功能,并且支持对邮件开启状况的自动检测、同时自主上传邮件开启的时间与地点信息。该智慧物流系统的使用将使物流过程更加的智能化和自动化,降低物流成本、促进物流行业的发展。
关键词：智慧物流；GPS；智能监控；云平台
Design of Security Monitoring and Anti-theft System Based on Intelligent Logistics
ZHAO Xiaohan,XU Nuo,HUANG Langchen,LI Yanwen
(School of Electrical and Information Engineering,Hunan University of Technology,Zhuzhou Hunan 412007)
【Abstract】：In view of the current problems in the logistics industry,such as theft of goods,fake,delay in logistics information,payment disputes,etc.,which damage the rights and interests of consumers and damage the reputation of logistics companies,an intelligent logistics system is designed and implemented,which integrates smart cloud platform,GPS positioning,smart detection and automatic alarm,and mobile phone clients.The system hardware is built with STM32 chips,Air800 modules,and the software is developed with MVVM system architecture,which implements the function of dynamic inquiry of mail delivery,and supports the automatic detection of the status of mail opening,as well as the automatic upload of the time and location information of mail opening.The use of this intelligent logistics system will make the logistics process more intelligent and automated,reduce logistics costs,and promote the development of the logistics industry.
【Key words】：smart logistics;GPS;intelligent monitoring;cloud platform
0引言
从现代信息、智能信息技术在中国现代物流管理领域运用的角度,智能物流系统是以“互联网+”为主要信息技术理论基石,通过利用大数据、云计算技术、物联网和人工智能以及各种新兴现代化智能信息技术,将多种信息化的认知、认识、跟踪覆盖物流业务全过程的各个环节,达到物流信息实时优化、智能分析决策的高效率、绿色化和现代化的物流管理信息技术服务体系[1-2]。
智慧物流安全监控防盗系统是一种全新的货物在途运输的安全保障系统。这种高效全面的安全状态监控跟踪防盗系统在物流跟踪管理系统的广泛应用,能够快速准确实时检测到快递邮件所处的环境安全状态,极好的保障在途运输货物的安全性。另外,本系统能够实时监测货物的实时所在位置,并显示在手机用户端App中,使人们能够实时快速了解货物的位置,使其能够更好的为人们提供服务。
1系统概述
智慧物流安全监控防盗系统是智慧物流监控防盗系统项目,是集智慧云平台、GPS定位系统、智能检测系统与自动报警系统、手机App于一体的物流智慧化系统。在物流运输期间,通过对邮件二次包装,安装上可拆卸复用的终端设备,实现对邮件自动监测开启情况、防盗报警、实时定位等功能。邮件一旦被打开,系统自动记录邮件打开时间与地点,并通过4G模块将信息上传至云平台,如果打开的地点与预设收货地点不符,系统将自动报警,并将报警信号通过短信发送到寄件人的手机上。本系统可有效解决当前物流行业物品失窃、以假冒真、物流信息延迟、赔付纠纷难追责等损害消费者权益及损害物流公司声誉的难题,重点解决在物流运输配送压力巨大情况下的贵重物品丢包调包问题[3-4]。其产品架构拓扑图如图1所示。
系统硬件部分采用STM32芯片、Air800模块、APDS-9330、ETA6002充电模块、HT7333稳压芯片进行搭建；软件部分运用基于互联网技术的智能监控云平台,其主要用于物流公司对物流的管理以及数据分析等,包含底层传感器数据采集、数据双向发送、信息接入、框架、组件、模板等一整套的技术支撑,同时结合了大数据、智能化、云存储和融合应用,解决了可靠性、扩展性和安全性等难题[5]。用户App使用手机的网络射频模块与云平台进行通讯,通过调用网络类库,实现接收或发送数据,根据所要实现的功能设计合理的界面交互。
2系统硬件设计
利用接近开关与光电传感器APDS-9930,系统根据外包装内亮度、物体距离等信息,判定邮件是否被打开,若打开地点与收货地址不符,系统自动认定为盗窃事件,并在寄件与收件人手机上及智慧物流智能监控云平台发出报警信号,并显示报警时间与GPS定位的地理信息。如果邮件打开的地点与邮件收货地址相符,终端设备向云平台上传邮件开启时间与地点,作为邮件是否按时送达的依据,便于快递公司对快递人员进行管理与考核。
为了节能起见,在正常情况下,系统每隔一定时间上传一次定位信息,便于生成轨迹,也可以让用户查找实时所在的位置。当一旦邮件被启封,系统通过中断方式开启通讯模式,如果邮件在规定的时间、地点内没有启封,系统自动认定为邮件丢失或延误,并且自动报警并上传邮件GPS定位信息。托运包装结构如图2所示。
2.1主控制器
STM32拥有出色的运算与控制能力和丰富的外设资源,其低功耗、高性能,符合本项目中定位通信与防盗监控系统需求,所以本方案选择STM32作为主控芯片[6]。STM32主控制器通过定位通信模块Air800与云平台、用户App通信,进行数据收发。当STM32检测到接近与环境光强度数字传感器APDS-9930发生动作时,将通过Air800把数据信息发送至云平台和用户App。电路如图3所示。
2.2通讯模块
Air800模块支持GPRS与GPS技术,且具有稳定、专业、高效的特点。使用时,仅需将Micro USB数据线正确连接到开发板,系统便可运行。同时,Air800还提供了丰富的接口,可用于扩展其他功能的外接设备。另外,Air800支持AT指令,可通过AT指令修改Air800的配置与功能。项目组成员了解并学习了Air800模块的AT命令手册,能熟练编写并配置其功能,实现模块在空闲时处于低功耗模式,在接收到工作指令时再唤醒。电路如图4所示。
2.3防盗报警模块
APDS-9930环境光强度数字传感器与STM32是通过一个快速（高达400kHz）、两线I2C串行总线相连。与模拟接口相比,APDS-9930模块的数字输出更不受噪声影响,更适合本项目中的光感检测与距离检测。当检测到邮件开启地点与收货地址不符,或开启时间早于收货时间,STM32立即驱动蜂鸣器进行报警,并将此报警信息通过Air800发送至云平台和客户端。电路如图5所示。
2.4电源模块
电源硬件设计部分采用ETA6002充电维持电源模块和HT7333稳压芯片进行设计,ETA6002是一款充电电流达2.5A的单节锂电开关型充电。其内部设计集成了动态路径管理功能,允许系统在没有电池的情况下,仍然可以在没有适配器存在的特殊情况下进行继续供电,以维持系统正常工作。HT7333为低功耗稳压芯片,输出3.3V电压,为主控制器和部分芯片供电。
终端设备设备上的硬件部分还预留部分接口,可用于扩展其他传感器模块,例如空气温湿度传感器、压力传感器等,便于满足不同客户的特殊需求。前期已完成终端设备硬件原理图的设计,其功能包含了邮件开启监测模块、邮件即时定位追踪模块,主要利用STM32、Air800、APDS-9930进行完成。电路如图6所示。
3系统软件设计
智慧物流公共App包括登录、个人中心、主页、商家区、App意见改善区五大基本分块和针对驿站与物流公司所开发的管理区这一特殊分块。此App能实现一键查询商品动态、接收报警信息、查看接受此项目服务商家产品官方购买地址、主动催单等功能,App功能框架如图7所示。
3.1客户端App模块
系统软件在Android Studio环境上使用Kotlin进行开发,共有登录、注册、个人中心、物流消息等界面,实现了用户登录、注册、查找历史物流信息等。
软件管理系统架构采用了比较新型的MVVM架构,MVVM将整个软件系统前端页面分成View,Controller,Modal,视图上发生变化,通过软件前端的Controller（控件）将响应传入到Model（数据源）,由数据源改变View上面的相应视图数据。本项目软件设计物流消息界面采用的MVVM框架,将物流消息封装在Modal里面,用户查看物流消息时,触发数据库查询历史物流消息并将消息返回,再通过改变View上面的数据,显示物流消息到手机屏幕上。
3.2云平台综合管理
综合管理云平台架构采用J2EE架构技术,借鉴KETTLE最新开源的ETL工具,采用Java编程语言开发,实现系统平台无关性；采用免费开源的MySQL最新版本数据库,实现数据的不断扩充；采用WebService架构技术实现业务逻辑,以有效保证业务逻辑的可重用；采用标准XML文件或者标准JSON进行业务数据交换,实现第三方业务系统交换业务；平台设计上使用面向对象的数据分析与业务设计（OOA/OOD）方法,精确描述系统平台业务需求。主要实现快递行业的综合经营业务管理、数据采集与共享、大数据运营监管、大数据分析应用等功能。
4系统应用测试
4.1用户终端功能
用户登陆后显示App所有功能模块,首页界面清晰简洁,包括个人中心、物流安全状态、订单通知、查看物流等多个功能,满足客户需求。其中个人中心界面提供修改头像图片、密码及提供意见等功能,如图8所示。
4.2物流管理功能
物流消息界面先进行对应账号物流数据库查找并显示历史物流数,同时调用百度地图,显示出快递物流路径,如图9所示。
5结语
智慧物流是物联网在我国物流领域广泛应用的新模式,智慧物流安全监控防盗系统不仅能够实现对于货物状态信息的监控,大大提高了在途运输货物的安全性,还能够结合定位追踪系统和智能云平台管理系统对货物展开实时定位,真正满足用户的物流实时跟踪服务需求。智慧物流在物流运输管理服务行业中的广泛应用必定会大大提高货物运输的综合竞争力以及运输技术和管理水平,使货物在物流运输的全过程中更加的安全,保障了产品供应商和广大客户之间的利益。该智慧物流系统的使用将使物流过程更加的智能化和自动化,降低物流成本、促进物流行业的发展。
参考文献
[1]何慧,李秋豪.智慧物流跨越发展对策研究:基于苏州193家物流企业的调查[J].江苏经贸职业技术学院学报,2021(6):10-13.
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[4]徐少堃.城市群内基于云端物流整合信息管理系统构建[J].西安文理学院学报(自然科学版),2018,21(4):68-72.
[5]姜岚.基于大数据的智慧物流管理模式研究[J].山西农经,2020(10):135-136.
[6]余明江,李辉,谭彦祺,等.基于STM32的智能物流分拣系统的应用与研究[J].仪表技术,2021(5):52-54+57.
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