CN103198338B - 一种基于物联网的物流运输监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的物流运输监控系统及方法，其监控系统是一种基于三级监控模式的系统，包括本地车载终端、邻近车载终端及远程管理客户端；其运输车辆既受本地车载终端监控，又受邻近车载终端监控，又受远程管理客户端监控。当货物位置发生变化或车厢后门有非法人员闯入时，RFID模块或红外传感器模块传送初始报警信号触发报警联动模块，报警联动模块判断是否为真实报警情况，若是误报则取消报警，若是故障则排除故障，若是真实报警则发出本地报警信号并发送报警信号到邻近车载终端及远程管理客户端。本发明的特点：三级监控模式，有效的提高了运输车辆及货物的安全性能；报警确认环节，有效的防止错误报警、提高报警准确率。

Description

一种基于物联网的物流运输监控系统及方法

技术领域

本发明涉及物联网、物流运输以及监控系统技术领域，特别是涉及一种基于物联网的物流运输监控系统及方法。

背景技术

目前我国经济正处于产业升级、结构转型的发展阶段，物流运输行业也面临着产业转型的需要；但是在现有的物流运输系统中，物流公司对货物的管理效率低下，运输过程中货物被盗窃的现象十分严重，现有的报警系统和方法报警准确率不高，错报、乱报的情况时有发生。此现象反映出的问题有：

（1）现有的物流运输监控系统不完善，不能对货物进行实时有效的监控，特别是多台运输车辆之间相互监督、协作的监控系统极少；导致运输车辆经常出现被盗现象，而且只要出现被盗情况，那么很少会得到案发现场的视频记录，也很少能够得到附近派出所或一同出发的邻近车辆的及时、有效的帮助。

（2）现有的物流运输监控系统的防盗环节很薄弱，报警信息不准确；例如，车辆行驶在泥泞陡峭的道路上或车辆转弯过大时，货物就会发生移动，此时RFID感应器会检测到货物位置的变化，就可能会触发报警，而此时的报警是错误报警情况；再如，当车厢后门温度与人体温度相近时，红外探头也有可能检测到车厢门发出的红外波长与人体发出的红外波长一样，此时红外传感器会发出报警信号，而此时的报警也是错误报警情况。

而在现有的远程监控方案，更多的是只有远程管理客户端和车载终端之间的通信交互，而很少有临近运输车辆之间的通信交互；在防盗报警环节中，更多的是单层次的触发报警，而很少有对报警信号确认的多层次联动触发报警。实用新型专利“基于物联网的智能物流配送系统”（中华人民共和国国家知识产权局授权公告号CN202093572U）以及实用新型专利“物流货车远程监控”（中华人民共和国国家知识产权局授权公告号CN202197371U）虽然有利用GPRS通信技术的远程监控系统，但是该专利只包括远程管理客户端与车载终端的单一通信交互。在只有远程管理客户端与车载终端通信交互情况下，运输中的车辆出现货物被盗现象时，很少有机会得到及时的帮助，特别是在荒芜或人烟稀少的情况下。发明专利“基于车载智能终端的车辆运输调度管理系统及方法”（中华人民共和国国家知识产权局授权公告号CN100495469C）、实用新型专利“支持物联网监控系统的移动终端”（中华人民共和国国家知识产权局授权公告号CN201869293U）以及实用新型专利“一种车载物流信息终端”（中华人民共和国国家知识产权局授权公告号CN202103857U）虽然有门禁无线探头做防盗报警设备，但是该专利只有单层次的触发报警设备。在单层次的触发报警设备的报警准确率相对较低，有时会出现误报的情况，给车载人员及物流公司带来不必要的恐慌。

本发明充分利用物联网技术、3G/ZigBee无线技术、报警联动技术及视频图像运动目标检测技术，提出一种实用高效的物流运输监控系统及监控方法。

发明内容

本发明针对以上问题，提出一种基于物联网的物流运输监控系统及方法，该基于物联网的物流运输监控系统及方法能够提高物流管理效率、提高防盗报警正确率并且提供一种多台车辆之间互相监督和协作的监控系统。

本发明的基于物联网的物流运输监控系统及监控方法的技术方案如下：

一种基于物联网的物流运输监控系统，包括本地车载终端、邻近车载终端及远程管理客户端；其采用三级监控模式：本地监控模式、邻近车辆监控模式、远程监控模式；其中本地监控模式是本地车载终端与自身车厢里的传感器通信交互，邻近车辆监控模式是本地车载终端与邻近车载终端通过ZigBee或3G无线网通信交互，远程监控模式是本地车载终端与远程管理客户端通过3G无线网通信交互。

所述的基于物联网的物流运输监控系统，其本地车载终端是安装在当前车辆上的终端设备，包括RFID读写模块、红外传感器模块、红外摄像头模块、报警联动模块、3G/ZigBee无线通信模块、监听模块及中央处理器；用于监控本地车辆及车载货物的动态，并与邻近车载终端及远程管理客户端通过无线网络通信交互；

其RFID读写模块包括携带货物信息的电子标签、识别货物电子标签的读写器及传递射频信号的感应天线，用于采集货物电子标签的属性信息及货物的位置信息，当货物的位置发生变化时传输报警信号触发报警联动模块；

其红外传感器模块包括安装在车厢里的红外探头及接收探头信号的感应器，其车厢红外探头是热释电红外探头，其特点是价格低廉、功耗小、效率高及响应波段宽；当车厢门禁温度发生变化时传输报警信号触发报警联动模块；

其红外摄像头模块包括安装在车厢里的红外摄像头及视频处理器，其中视频处理器包括视频采集、视频编解码、视频录像、图像抓拍、视频转发；用于监控现场画面、记录现场视频及截取图片信息；

其报警联动模块包括红外摄像头联动触发器及报警器，用于触发红外摄像头联动、比对报警源的图像信息及发出报警信号；

其3G/ZigBee无线通信模块包括3G无线网络模块及ZigBee无线网络模块；3G无线网络模块采用TD-SCDMA或WCDMA标准，用于本地车载终端与远程管理客户端之间的通信；ZigBee无线网络模块采用TI公司的CC2480处理器，其是一种便宜、低功耗的近距离无线组网通信技术，它弥补了蓝牙技术的功耗大、距离近及组网规模小的缺陷；用于本地车载终端与邻近车载终端之间的通信；

其监听模块是一个信号接收器，用于监听邻近车载终端，并接收邻近车载终端发送过来的报警信号；

其中央处理器是ARM11架构的CPU，基于嵌入式Linux操作系统，用于本地车载终端所有的数据管理、操作指令管理及任务管理。

所述的基于物联网的物流运输监控系统，其邻近车载终端是与本地车载终端完全相同的终端设备，被安装在邻近的车辆上。

所述的基于物联网的物流运输监控系统，其远程管理客户端是一种安装在指定计算机上的软件系统，此计算机必须联网在线，并由物流公司的管理员监管；其包括客户管理模块、车辆信息模块、货物信息模块、运输路线管理模块、通信管理模块；用于管理客户信息及出货信息，并监管相关运输车辆及货物的动态；

其客户管理模块是管理客户基本信息的数据库，包括发货人信息、收货人信息及发货的货物信息；

其车辆信息模块是记录运输车辆基本信息的数据库，包括车牌号信息、驾驶员信息及装载货物信息；

其货物信息模块是记录货物详细信息的数据库，包括货物RFID标签信息、货物的视频信息、发货地点信息、中途转换地点信息及收货地点信息；

其运输路线管理模块是管理发货车辆运输路线的数据库，包括制定车辆运输路径、车辆途经的路段、中途转换地点及运输终点信息；

其通信管理模块是管理远程管理客户端与车载终端的信息交互，包括远程管理客户端发送命令到车载终端、车载终端传送车载信息到远程管理客户端及通信日志管理。

所述的基于物联网的物流运输监控系统，其本地车载终端既是车辆信息、货物信息及视频信息等各种信息的采集中心及存储中心，又是报警信号、各种信息的发送传输中心；其远程管理客户端既用于接收车载终端传送的车辆信息、货物信息及视频信息，又用于接收本地车载终端发送的报警信号；而其邻近车载终端只用于接收本地车载终端发送的报警信号。

一种基于物联网的物流运输监控方法，包括以下步骤：

（1）物流车辆运输初始阶段，由本地车载终端的RFID读写模块采集粘贴电子标签的货物基本信息，红外传感器模块采集车厢后门温度信息（红外传感器通过检测车厢后门的温度信息，判断是否有非法人员闯入），红外摄像头模块采集货物及车厢后门的初始图像信息；并存储这些信息到本地车载终端的数据库系统中，同时通过3G无线网络传输这些信息到远程管理客户端；

（2）物流车辆运输过程中，若本地车载终端的RFID感应器检测到货物的位置发生变化或红外感应器检测到车厢后门温度接近人体温度时，则传输初始报警信号并触发报警联动模块，启动红外摄像头联动进行判断，确认是否有货物丢失或有非法人员闯入：若是误报，则取消报警；若是故障，则排除故障；若是真实报警，则启动本地报警并发出报警信号求救，同时通过3G无线网传送报警信号到远程管理客户端通知管理员，同时通过ZigBee无线网传送报警信号到邻近车载终端请求帮助，若邻近车辆超出了ZigBee无线网的监控范围，则再通过3G无线网传送报警信号到邻近车载终端请求帮助；

（3）物流车辆到达目的地，由本地车载终端的RFID读写模块再次采集货物信息、红外传感器模块再次采集车厢后面温度信息、红外摄像头模块再次采集车厢货物的图像信息，并与物流车辆运输初始阶段的初始数据进行比对，确认货物是否齐全或损坏或丢失等，从而实现货物的智能验收。

所述的基于物联网的物流运输监控方法，其步骤（2）中的红外摄像头报警联动的方法是：由本地车载终端的报警联动模块启动红外摄像头联动，并根据初始报警信号定位到报警源，再由红外摄像头模块采集报警源的视频图像信息，利用视频图像运动目标检测法，检测并判断是否为真实报警：若检测结果未超过阈值，就是非真实报警情况，则取消报警或排除故障；若检测结果超过阈值，就是真实报警情况，则启动报警；

其报警联动模块，在真实报警情况下，还会自动发送报警短信到货主或物流公司经理的手机上；同时会自动拨打110电话到最近的派出所报警。

其红外摄像头报警联动步骤中的运动目标检测法是帧差法，其优点是每一次帧差都是利用上一帧或相邻几帧的图像和当前图像做比较，所以对环境动态变化的运动目标检测具有较强的鲁棒性，适用于静止物体突然发生较大变化的情形；其原理如下：

帧差法是利用视频序列中相邻两帧或多帧进行差分运算，从而提取出图像中短时间内发生剧烈变化的部分，即运动区域；可用一个二值差分图像表示，和表示和时刻图像中位置像素值，则帧差法利用下式进行判决：

其中为阈值，为当前时刻目标前景掩膜，为1表示位置像素为目标前景，为0表示该像素为背景；上式中将连续视频帧中对应位置像素点亮度值相减得到的差值与预先设置的阈值进行比较，差值大于阈值则为真实报警情况并发出报警信号，否则为非真实报警情况并取消报警。

所述的基于物联网的物流运输监控方法，其步骤（2）中，启动红外摄像头联动后，同时会记录案发现场，留下现场的视频录像，便于今后查案、备案所用。

综上所述，本发明的基于物联网的物流运输监控系统及监控方法，利用先进的RFID射频技术、红外传感器技术、3G/ZigBee通信技术、视频监控技术及报警联动技术，将远程管理客户端与多台车辆的车载终端组网成一个三级监控系统，大大提高了物流运输过程中的行驶车辆和车载货物的防盗性能及安全性能；该系统的报警系统完善，报警准确率高；并且车辆出现异常情况时，能够得到邻近车辆或邻近派出所的及时有效的帮助，将损失减少到最小。本发明实现的功能如下：（1）采集和传输货物的电子标签信息、视频信息及车厢后面温度，保证能及时获取物流信息的动态；（2）物流公司或货主通过3G无线网络查询货物动态详情，并观看车载货物的实时监控画面；（3）在车厢被打开或货物位置发生变化时，本地车载终端会自动的发送报警信号到物流公司和货主、邻近的车载终端及派出所请求帮助，其红外摄像机模块会启动报警录像，记录案发现场的真实情况。

附图说明

图1为本发明的系统架构图。

图2为本发明的车载终端的系统流程图。

图3为本发明的远程管理客户端PC机客户端结构图。

图4为本发明的报警联动模块的报警流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方案及附图对本发明的一种基于物联网的物流运输监控系统及方法作进一步详细描述：

实施例中，如图1所示，一种基于物联网的物流运输监控系统包括本地车载终端11、邻近车载终端12及远程管理客户端13；其采用三级监控模式：本地监控模式、邻近车辆监控模式、远程监控模式；其中本地监控模式是本地车载终端11与自身车厢里的传感器通信交互，邻近车辆监控模式是本地车载终端11与邻近车载终端12通过ZigBee或3G无线网通信交互，远程监控模式是本地车载终端11与远程管理客户端13通过3G无线网通信交互。

本地车载终端11和邻近车载终端12分别安装在邻近的车辆驾驶室内，要求其供电充足并有备用电池、运输过程中一直处于通信状态，由不同的驾驶员监管。

远程管理客户端13是一种安装在指定计算机上的软件系统，此计算机必须联网在线，并由物流公司的管理员监管，要求其安装用户密码防护软件，以防止客户、货物等数据库资料的泄漏。

其红外摄像头111被安装在车厢内侧的上方，保证能监视到车厢里的每个角落；

其RFID感应天线112被安装在车厢内的上方，保证能感应到车厢内装载的所有粘贴RFID电子标签的货物信号；

其热释电红外探头113被安装在车厢门附件的隐蔽处，保证红外探头附件的温度低于人体稳定；

其报警发生器114被安装在车厢里隐蔽的地方，要求其报警声连续、音量较大，保证能起到警示的作用。

如图2所示，本地车载终端包括RFID读写模块、红外传感器模块、红外摄像头模块、3G/ZigBee无线通信模块、报警联动模块、监听模块及中央处理器；用于监控本地车辆状态及车载货物的动态，并与邻近车载终端及远程管理客户端通过无线网络通信交互。

其RFID读写模块包括携带货物信息的电子标签、识别货物电子标签的读写器及传递射频信号的感应天线，用于采集货物电子标签的属性信息及货物的位置信息，当货物的位置发生变化时传输报警信号触发报警联动模块；

其红外传感器模块包括安装在车厢里的红外探头及接收探头信号的感应器，其车厢红外探头是热释电红外探头，其特点是价格低廉、功耗小、效率高及响应波段宽；当车厢门禁温度发生变化时传输报警信号触发报警联动模块；

其红外摄像头模块包括安装在车厢里的红外摄像头及视频处理器，其中视频处理器包括视频采集、视频编解码、视频录像、图像抓拍、视频转发；用于监控现场画面、记录现场视频及截取图片信息；

其报警联动模块包括红外摄像头联动触发器及报警器，用于触发红外摄像头联动、比对报警源的图像信息及发出报警信号；

其3G/ZigBee无线通信模块包括3G无线网络模块及ZigBee无线网络模块；3G无线网络模块采用TD-SCDMA或WCDMA标准，用于本地车载终端与远程管理客户端之间的通信；ZigBee无线网络模块采用是TI公司的CC2480处理器，其是一种便宜、低功耗的近距离无线组网通信技术，它弥补了蓝牙技术的功耗大、距离近及组网规模小的缺陷；用于本地车载终端与邻近车载终端之间的通信；

其监听模块是一个信号接收器，用于监听邻近车载终端，接收邻近车载终端发送过来的报警信号；

其中央处理器是ARM11架构的CPU，基于嵌入式Linux操作系统，用于本地车载终端所有的数据管理、操作指令管理及任务管理。

如图3所示，远程管理客户端是一种安装在指定计算机上的软件系统，此计算机必须联网在线，并由物流公司的管理员监管；包括客户管理模块、车辆信息模块、货物信息模块、运输路线管理模块、通信管理模块；用于管理客户信息及出货信息，与有关运输车辆的车载终端通信交互。

其客户管理模块是管理客户基本信息的数据库，包括发货人信息、收货人信息及发货的货物信息；

其车辆信息模块是记录运输车辆基本信息的数据库，包括车牌号信息、驾驶员信息及装载货物信息；

其货物信息模块是记录货物详细信息的数据库，包括货物RFID标签信息、货物的视频信息、发货地点信息、中途转换地点信息及收货地点信息；

其运输路线管理模块是管理发货车辆运输路线的数据库，包括制定车辆运输路径、车辆途经的路段、中途转换地点及运输终点信息；

其通信管理模块是管理远程管理客户端与车载终端的信息交互，包括远程管理客户端发送命令到车载终端、车载终端传送车载信息到远程管理客户端及通信日志管理。

以下结合实际情况，介绍本发明的工作流程：

（1）物流车辆运输前，车载人员把本地车载终端设置为装货模式；在此模式下，由安装在车厢里的红外摄像头111采集车厢货物的原始图像信息，由RFID感应天线112采集粘贴RFID电子标签的货物基本信息，由安装在车厢门附近的红外传感器113采集车厢门禁温度信息；并将这些原始信息存储在本地车载终端11的数据库里，同时由本地车载终端11通过3G无线网络传输这些原始信息到远程管理客户端13。

（2）物流车辆运输中，车载人员把本地车载终端设置为监控模式；在此模式下，若RFID感应天线112感应到货物的位置发生变化或红外感应器113检测车厢门禁温度接近人体温度时，则传输初始报警信号触发本地车载终端11的报警联动模块；

如图4所示，报警联动模块启动红外摄像头111联动，运用视频图像的帧差法检测并判断是否为真实报警：若是误报，则取消报警；若是故障，则排除故障；若是真实报警，则启动报警联动录像，同时启动本地报警发生器114，发出连续、强震的蜂鸣报警声，同时通过3G无线网传送报警信号到远程管理客户端通知管理员，同时通过ZigBee无线网传送报警信号到邻近车载终端请求帮助，若邻近车辆超出了ZigBee无线网的监控范围，则再通过3G无线网传送报警信号到邻近车载终端请求帮助，同时自动发送报警短信到货主或物流公司经理的手机上以及自动拨打110电话报警到最近的派出所请求帮助。

（3）物流车辆到达目的地，车载人员把本地车载终端设置为验货模式；在此模式下，由红外摄像头111再次采集车厢货物的图像信息、由RFID感应天线112再次采集货物电子标签信息、由红外传感器113再次采集车厢后门温度信息，并与物流车辆运输前的原始信息进行比对，确认货物是否齐全或损坏或丢失等，从而实现货物的智能验收。

Claims (4)

1.一种基于物联网的物流运输监控系统，包括本地车载终端、邻近车载终端及远程管理客户端：其特征是，所述本地车载终端是安装在当前车辆上的终端设备，该本地车载终端包括RFID读写模块、红外传感器模块、红外摄像头模块、报警联动模块、3G/ZigBee无线通信模块、监听模块及中央处理器；用于监控本地车辆及货物的动态，并与邻近车载终端及远程管理客户端进行通信交互；所述RFID读写模块用于采集货物电子标签的属性信息及货物的位置信息，当货物的位置发生变化时传输初始报警信号触发报警联动模块；所述红外传感器模块通过检测车厢后门的温度信息，当车厢门禁温度发生变化时传输初始报警信号触发报警联动模块；接收到初始报警信号时，报警联动模块启动红外摄像头模块联动，并根据初始报警信号定位到报警源，再由红外摄像头模块采集报警源的视频图像信息，中央处理器利用视频图像运动目标检测法，根据预定规则检测并判断是否为真实报警，是则启动报警，否则取消报警或排除故障；所述邻近车载终端是与本地车载终端完全相同的终端设备，被安装在邻近的车辆上；所述远程管理客户端是一种安装在指定计算机上的软件系统，并由物流公司的管理员监管；其包括客户管理模块、车辆信息模块、货物信息模块、运输路线管理模块、通信管理模块；用于管理客户信息及出货信息，并监管相关运输车辆及货物的动态。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的物流运输监控系统，其特征在于，物流运输监控系统设有三级监控模式，即本地监控模式、邻近车辆监控模式、远程监控模式；其中本地监控模式是本地车载终端与自身车厢里的传感器通信交互；邻近车辆监控模式是本地车载终端与邻近车载终端通过ZigBee或3G无线网通信交互；远程监控模式是本地车载终端与远程管理客户端通过3G无线网通信交互。

3.一种基于物联网的物流运输监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）物流车辆运输初始阶段，由本地车载终端的RFID读写模块采集粘贴电子标签的货物基本信息，红外传感器模块采集车厢后门温度信息，该红外传感器模块通过检测车厢后门的温度信息，判断是否有非法人员闯入，红外摄像头模块采集货物及车厢后门的初始图像信息；并存储这些信息到本地车载终端的数据库系统中，同时通过3G无线网传输这些信息到远程管理客户端；

（2）物流车辆运输过程中，若本地车载终端的RFID读写模块检测到货物的位置发生变化或红外传感器模块检测到车厢后门温度接近人体温度时，则传输初始报警信号并触发报警联动模块，启动红外摄像头模块联动进行判断，确认是否有货物丢失或有非法人员闯入：若是误报，则取消报警；若是故障，则排除故障；若是真实报警，则启动本地报警并发出报警信号求救，同时通过3G无线网传送报警信号到远程管理客户端通知管理员，同时通过ZigBee无线网传送报警信号到邻近车载终端请求帮助，若邻近车辆超出了ZigBee无线网的监控范围，则再通过3G无线网传送报警信号到邻近车载终端请求帮助；

（3）物流车辆到达目的地，由本地车载终端的RFID读写模块再次采集货物信息、红外传感器模块再次采集车厢后面温度信息、红外摄像头模块再次采集车厢货物的图像信息，并与物流车辆运输初始阶段的初始数据进行比对，确认货物是否齐全或损坏或丢失，从而实现货物的智能验收。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的物流运输监控方法，其特征在于，步骤（2）中的红外摄像头模块联动的方法是：由本地车载终端的报警联动模块启动红外摄像头模块联动，并根据初始报警信号定位到报警源，再由红外摄像头模块采集报警源的视频图像信息，利用视频图像运动目标检测法，检测并判断是否为真实报警：若检测结果未超过预先设定的阈值，就是非真实报警情况，则取消报警或排除故障；若检测结果超过预先设定的阈值，就是真实报警情况，则启动报警。