CN104052812A - 一种物流车辆故障检测通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种物流车辆故障检测通信系统，包括数据控制中心模块，Zigbee中心节点模块以及若干ZigBee路由节点模块，其中：ZigBee路由节点模块进行特定数据的采集，并将采集数据无线传送至Zigbee中心节点模块，且若干ZigBee路由节点模块之间通过蜂窝状网络或树状网络进行ZigBee无线通信；Zigbee中心节点模块，通过星型网络与ZigBee路由节点模块以及数据控制中心模块进行无线通信，完成ZigBee路由节点模块与数据控制中心之间的信息交换；数据控制中心模块，接收并处理Zigbee中心节点模块发送的特定数据。物流配送的信息通信效率进一步提高，且降低了管理成本，提高了配送车辆的运输效率，满足了客户对于配送时间的需求。

Description

一种物流车辆故障检测通信系统

技术领域

本发明涉及一种故障检测通信系统，尤其涉及一种物流车辆故障检测通信系统。

背景技术

物流配送车辆是连接物流节点之间的重要交通工具，配送车辆的调度、路线、安全等问题与物流服务质量息息相关，配送车辆在执行配送计划任务时常会遇到的一些车辆技术故障、交通拥堵、客户需求变更等问题，当前的物流配送车辆大多没有故障自动检测系统，车辆上的也没有配备无线终端通信设备，从而导致配送车辆与物流控制中心之间的信息交互不畅通。从实际需求的角度看，在配送车辆上开发并推广无线终端检测设备，能够增强配送车辆的效率，提升物流服务的客户满意度，增加物流企业的竞争力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物流车辆故障检测通信系统，通过布局无线通信网络对配送车辆与货物进行安全管理与监测，物流配送的信息通信效率提高，且降低了管理成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种物流车辆故障检测通信系统，包括数据控制中心模块，Zigbee中心节点模块以及若干ZigBee路由节点模块，其中：

所述ZigBee路由节点模块进行特定数据的采集，并将采集数据通过ZigBee无线网传送至Zigbee中心节点模块，且所述若干ZigBee路由节点模块之间通过蜂窝状网络或树状网络进行ZigBee无线通信；

所述Zigbee中心节点模块，通过星型网络与所述ZigBee路由节点模块以及数据控制中心模块进行无线通信，完成所述ZigBee路由节点模块与数据控制中心之间的信息交换；

所述数据控制中心模块，接收所述Zigbee中心节点模块发送的特定数据，并分析处理特定数据。

较佳地，所述ZigBee路由节点模块包括第一控制器、第一数据采集模块以及第一ZigBee无线通信模块；所述第一数据采集模块采集特定数据；所述第一控制器控制所述第一ZigBee无线通信模块将采集到的特定数据发送给Zigbee中心节点模块。

较佳地，所述特定数据包括配送车辆的故障信息、配送车辆内的货品情况、交通信号灯状态、可变路标状态、车检仪器的检测数据、RTMS检测数据、感应线圈检测数据中的一种或几种。

较佳地，所述第一数据采集模块可以为配送车辆关键部位的自动检测设备、手持终端、交通信号灯、可变路标、车检仪器、RTMS检测器或感应线圈中的一种或几种。

较佳地，所述ZigBee中心节点模块内包括第二控制器以及第二Zigbee无线通信模块，所述第二控制器控制所述第二Zigbee无线通信模块将接收到的ZigBee路由节点模块的数据发送给所述数据控制中心模块。

较佳地，所述数据控制中心模块包括第三Zigbee无线通信模块以及第三控制器，所述第三控制器控制第三Zigbee无线通信模块与所述第三Zigbee无线通信模块之间的信息交互。

较佳地，Zigbee中心节点模块与所述数据控制中心模块中均设置GPRS网络收发模块，并通过所述GPRS网络收发模块进行无线通信。

较佳地，数据控制中心模块中设置有自动监测系统模块，所述自动监测系统模块对发出故障信息的配送车辆进行自动监测。

较佳地，所述Zigbee中心节点模块以及所述ZigBee路由节点模块上均设置有USB接口，所述USB接口与外部设备进行通信，从而对其所在的Zigbee中心节点模块以及ZigBee路由节点模块进行升级与调试。

本发明由于采用以上技术方案，具有以下的优点和积极效果：

1)本发明通过数据控制中心模块，Zigbee中心节点模块以及若干ZigBee路由节点模块之间的通信，使物流数据控制中心模块能及时监测车辆运行状态，并在发生突发状况时，为配送车辆提供紧急技术支持，从而提升物流服务效率；

2)本发明通过ZigBee路由节点模块进行特定数据的采集应用于物流，可以实现收快件环节的数据采集，为管理提供基础数据信息，对收快件时效全程监控，增强了数据控制中心对于配送车辆的全方位的安全监测与支持，提高营运保护水平，为后续的业务流程优化提供信息基础；

3)采用GPRS网络传输与Zigbee网络结合的无线网络方式，减少了传感器节点向路由节点上报数据时相互碰撞的概率，并利用GPRS网络传输Zigbee中心节点的数据，改变了传统无线传感器网络需要依托有线公共网络进行数据传输的限制。

附图说明

图1为本发明物流车辆故障检测通信系统的结构示意图；

图2为本发明的GPRS网络传输与Zigbee网络结合的物流车辆故障检测通信系统的结构示意图；

图3为本发明的Zigbee中心节点与Zigbee路由节点的示意图；

图4为本发明的实施例中ZigBee路由节点模块的结构框图；

图5为本发明的实施例中基于CC2480芯片的Zigbee无线通信模块部分电路；

图6为本发明的实施例中配送车辆胎压的检测装置电路原理图。

具体实施方式

下面参照附图和具体实施例来进一步说明本发明。

如附图1-6所示，本发明提供的一种物流车辆故障检测通信系统，包括数据控制中心模块，Zigbee中心节点模块以及若干ZigBee路由节点模块，其中：

ZigBee路由节点模块进行特定数据的采集，并将采集数据无线通过Zigbee网传送至Zigbee中心节点模块，且若干ZigBee路由节点模块之间通过蜂窝状网络或树状网络进行ZigBee无线通信。

其中，特定数据可以包括配送车辆的故障信息、配送车辆内的货品情况、交通信号灯状态、可变路标状态、车检仪器的检测数据、RTMS检测数据、感应线圈检测数据中的一种或几种。

RTMS在微波束的发射方向上以2米(7英尺)为一层面分层面探测物体，RTMS微波束的发射角为40度，方位角为15度。安装好以后，它向公路投影形成一个可以分为32个层面的椭圆形波束，这个椭圆的宽度取决于选择的工作方式，并因检测器安装角度和安装距离的不同稍有变化。RTMS接收到微波投影区域内各种表面的连续不断的回波,如人行道,栅栏,车辆以及树木等。在每一个微波层面内的固定物体回波信号将形成背景阈值,如果回波信号的强度高于该微波层面的背景阈值，则表明有车辆存在，可将RTMS接收到的车辆存在的实时数据作为特定数据。

环形地埋感应线圈是基于电磁感应原理的车辆检测器的传感头部分，是一个埋在路面下，通有一定工作电流的环形线圈，一般为2米　1.5米。当车辆通过环形地埋线圈或停在环形地埋线圈上，车辆自身铁质切割磁通线，引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感变化量就可以检测出车辆的存在，可将检测器检测出的车辆存在的实时数据作为特定数据。

车辆检测系统是道路监控系统非常重要的一部分。利用感应线圈来检测车辆速度是目前世界上技术较为成熟的车辆检测方法，它可以获得当前监控路面交通流量、占有率、速度等数据，以此判断道路阻塞情况，并利用外场信息发布系统发出警告等，当前监控路面交通流量、占有率、速度等数据以及报警数据均可以作为特定数据。

本实施例中，ZigBee路由节点模块包括第一控制器、第一数据采集模块以及第一ZigBee无线通信模块；第一数据采集模块采集特定数据；第一控制器控制第一ZigBee无线通信模块将采集到的特定数据发送给Zigbee中心节点模块。其中，第一数据采集模块可以为配送车辆关键部位的自动检测设备、手持终端、交通信号灯、可变路标、车检仪器、RTMS检测器或感应线圈中的一种或几种，一般为摄像头、红外探测器、传感器等。因此，显然ZigBee路由节点模块可以放置在配送车辆关键部位的自动检测设备、手持终端、交通信号灯、可变路标、车检仪器、RTMS检测器或感应线圈的附近，可以设置在配送车辆内，也可以设置在道路的固定位置。而ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，所以它们的通信效率非常高。

本实施例中，Zigbee路由节点模块由嵌入式微控制器LPC2148、zigbee无线通信模块CC2480、数据采集模块、通信接口、键盘、液晶显示屏、源模块组成，如图4所示。

配送车辆关键部位的自动检测设备中包括对配送车辆胎压的检测，本实施例中采用基于LPC2148芯片的直流电源测量电路，具有一个8路的十位A/D转换器，其参考电源由引脚Vref提供，通过跳线JP5选择参考电压。通过检测输入点VIN的模拟电压A/D转换成对应的胎压数值，对配送车辆胎压进行监测。其A/D转换电路如图6所示。

Zigbee中心节点模块，通过星型网络与ZigBee路由节点模块以及数据控制中心模块进行无线通信，完成ZigBee路由节点模块与数据控制中心之间的信息交换；ZigBee中心节点模块内包括第二控制器以及第二无线通信模块，第二控制器控制第二ZigBee无线通信模块将接收到的ZigBee路由节点模块的数据发送给数据控制中心模块。

无线通信模块包括一对多和多对一通信，在一对多通信过程中，中心模块可以向所有的从属模块发送数据信息，此通信方式通称为广播方式。相反，在多对一通信的过程中，从设备向中心模块反馈数据信息，而从设备之间不能进行通信，故这种通信方式实质是一对一通信。Zigbee中心节点模块通过星型网络与ZigBee路由节点模块以及数据控制中心模块进行无线通信，实质就是广播方式。ZigBee路由节点模块通过光电传感器探测配送车辆运行信息，并将探测信息以脉冲的方式传送给第一控制器。第一控制器处理信息后，传送给Zigbee中心节点模块，从而实现Zigbee中心节点模块与ZigBee路由节点模块之间的信息传递。在星型网络自动建立以后，此系统的软件设计包括两个部分。一部分是发送模块。在发送完数据后，发送模块要接收到接收模块的反馈信息，才会点亮指示灯，表明此发送过程结束。另一部分是接收模块。接收模块要在接收到数据信息的同时发送反馈信息，并点亮指示灯，表明此接收过程结束。

ZigBee网络同其他无线传感器网络主要的不同之处在于其采用的预先地址分配方式,整个网络的地址分配方案由分布式算法根据一系列网络自定义参数来确定,则网络深度为d的路由节点所能分配的地址空间C(d)满足公式：

$C\left(d\right)=\left\{\begin{array}{c}1+C_n(L_m-d-1)(R_m=1)\\ \frac{1+C_m-R_m-C_n{R_m}^{L_m-d-1}}{1-R_m}\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，C_m为最大子节点数,R_m为子节点中最大的路由节点数,L_m为最大网络深度。用C(d)作为偏移，向具有路由能力的子设备分配网地址。分配给第k个子路由器节点的地址A_k满足公式：

A_k＝A_f+C_s(d)×(k-1)+1      (2)

分配给第n个终端节点的地址A_n满足公式：

A_n＝A_f+C_s(d)×R_m+n     (3)

其中，A_f为主设备地址。

数据控制中心模块，接收并处理Zigbee中心节点模块发送的特定数据。所述数据控制中心模块包括第三Zigbee无线通信模块以及第三控制器，第三控制器控制第三Zigbee无线通信模块与所述第三Zigbee无线通信模块之间的信息交互。数据控制中心模块中设置有自动监测系统模块，自动监测系统模块故障信息的配送车辆进行自动监测，然后把异常部位的情况传送到控制中心供工作人员分析处理。在本系统的应用程序中，大体可以分为数据处理和过程检测两大基本类型。数据处理主要包括：数据采集、数字滤波、标度变换以及数值计算、数据存储、数据显示和打印等。过程控制程序主要是指让微机对采集数据进行计算、判断，然后给出输出以便控制生产或给出报警。一般会有多个Zigbee中心节点模块与数据控制中心模块进行星型网络通信，也是采用了广播方式的进行通信。

当Zigbee中心节点模块与数据控制中心模块之间距离很远时，Zigbee中心节点模块以及数据控制中心模块中还设置GPRS网络收发模块，通过GPRS网络进行远程通信。数据控制中心模块通过GPRS等公共信道与Zigbee网络实现远程通信，通过GPRS网络获取采集到的相关信息，实现了对配送现场的有效控制和管理。

另外，本实施例中，Zigbee中心节点模块以及ZigBee路由节点模块上还均设置有USB接口，与外部设备进行通信以及对自身模块的升级与调试。

本实施例中，第一ZigBee无线通信模块、第二ZigBee无线通信模块以及第三ZigBee无线通信模块均以TI的CC2048为核心，CC2048是一款短距离、低功耗、低成本的Z-Accel ZigBee处理芯片。CC2048可以方便的将ZigBee功能应用到现有电路中，并可以与任何MCU进行灵活协作以加速应用开发。基于CC2480芯片的Zigbee无线通信模块部分电路如图5所示。引脚AVDD SOC与AVDD RREG为模拟电路连接2.0～3.6V的电压，分别接100nF和220nF的滤波电容。引脚DVDD为数字电源输入引脚，为I/O口提供的电源，接一100nF的滤波电容。引脚DCOUPL提供1.8V的去耦电压，此电压不为外电路所使用，须旁接一个220nF的去耦电容。引脚X1为外接32MHz的专用于2.4GHz射频电路的晶振，其旁路电容为22PF。引脚RBIASl与RBIAS2接偏置电阻，用来为32M晶振提供一个合适的工作电流。

本实施例中，采用基于嵌入式处理器LPC2148作为第一控制器以及第二控制的方案，该处理器是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32位ARM7TDMI-S CPU的微控制器，并带有32kB和512kB嵌入的高速Flash存储器。基于LPC2148的高性能，整个系统以LPC2148为核心，并不限于此，也可以采用其他控制器。

本发明将ZigBee应用到物流配送车辆故障检测系统中，利用ZigBee低能耗、低成本、短距离、可靠性高等特点实现了配送车辆与物流控制中心的互联，物流配送的信息化水平进一步提高，且降低了管理成本，提高了配送车辆的运输效率，满足了客户对于配送时间的需求。本发明通过ZigBee路由节点模块进行特定数据的采集应用于物流，可以实现收快件环节的数据采集，为管理提供基础数据信息，对收快件时效全程监控，增强了数据控制中心对于配送车辆的全方位的安全监测与支持，提高营运保护水平，为后续的业务流程优化提供信息基础；采用GPRS网络传输与Zigbee网络结合的无线网络方式，减少了传感器节点向路由节点上报数据时相互碰撞的概率，并利用GPRS网络传输Zigbee中心节点的数据，改变了传统无线传感器网络需要依托有线公共网络进行数据传输的限制。

通过本物流车辆故障检测与通信系统也可以进一步应用于配送车辆故障检测、远程交通信号控制、道路信息采集、不停车收费系统等方面，通过本物流车辆故障检测与通信系统采集信息并发送给数据控制中心模块，进行下一步的采集信息以及问题的分析排除，降低了管理成本，且高效解决配送过程中的车辆故障、交通拥堵以及客户需求变更问题，能够增强配送车辆的效率。

上述公开的仅为本发明的具体实施例，该实施例只为更清楚的说明本发明所用，而并非对本发明的限定，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在保护范围内。

Claims (9)

1.一种物流车辆故障检测通信系统，其特征在于，包括数据控制中心模块，Zigbee中心节点模块以及若干ZigBee路由节点模块，其中：

所述ZigBee路由节点模块进行特定数据的采集，并将采集数据通过ZigBee无线网传送至Zigbee中心节点模块，且所述若干ZigBee路由节点模块之间通过蜂窝状网络或树状网络进行ZigBee无线通信； 

所述Zigbee中心节点模块，通过星型网络与所述ZigBee路由节点模块以及数据控制中心模块进行无线通信，完成所述ZigBee路由节点模块与数据控制中心模块之间的信息交换；

所述数据控制中心模块，接收所述Zigbee中心节点模块发送的特定数据，并分析处理特定数据。

2.如权利要求1所述的一种物流车辆故障检测通信系统，其特征在于，所述ZigBee路由节点模块包括第一控制器、第一数据采集模块以及第一ZigBee无线通信模块；所述第一数据采集模块采集特定数据；所述第一控制器控制所述第一ZigBee无线通信模块将采集到的特定数据发送给Zigbee中心节点模块。

3.如权利要求1所述的一种物流车辆故障检测通信系统，其特征在于，所述特定数据包括配送车辆的故障信息、配送车辆内的货品情况、交通信号灯状态、可变路标状态、车检仪器的检测数据、RTMS检测数据、感应线圈检测数据中的一种或几种。

4.如权利要求2所述的一种物流车辆故障检测通信系统，其特征在于，所述第一数据采集模块可以为配送车辆关键部位的自动检测设备、手持终端、交通信号灯、可变路标、车检仪器、RTMS检测器或感应线圈中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的一种物流车辆故障检测通信系统，其特征在于， 所述ZigBee中心节点模块内包括第二控制器以及第二Zigbee无线通信模块，所述第二控制器控制所述第二Zigbee无线通信模块将接收到的ZigBee路由节点模块的数据发送给所述数据控制中心模块。

6.如权利要求5所述的一种物流车辆故障检测通信系统，其特征在于，所述数据控制中心模块包括第三Zigbee无线通信模块以及第三控制器，所述第三控制器控制第三Zigbee无线通信模块与所述第三Zigbee无线通信模块之间的信息交互。

7.如权利要求1所述的一种物流车辆故障检测通信系统，其特征在于，所述Zigbee中心节点模块与所述数据控制中心模块中均设置GPRS网络收发模块，并通过所述GPRS网络收发模块进行无线通信。

8.如权利要求1所述的一种物流车辆故障检测通信系统，其特征在于，数据控制中心模块中设置有自动监测系统模块，所述自动监测系统模块对发出故障信息的配送车辆进行自动监测。

9.如权利要求1所述的一种物流车辆故障检测通信系统，其特征在于，所述Zigbee中心节点模块以及所述ZigBee路由节点模块上均设置有USB接口，所述USB接口与外部设备进行通信，从而对其所在的Zigbee中心节点模块以及ZigBee路由节点模块进行升级与调试。