CN104965449A - 一种用于物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法，包括环境参数监测装置、服务器应用程序以及客户端应用程序。环境参数监测装置可获取当前运输环境信息并进行实时监测，若超过安全范围则进行报警。服务器应用程序监听环境参数测量装置以及客户端的请求，根据用户指令向客户端发送相应数据。客户端应用程序通过人机界面引导用户选择相关功能，进行环境参数查询，接收并显示报警信息。本发明弥补了传统物流安全管理中缺乏对货物自身的安全监管，出现问题无法第一时间进行报警与处理等不足，适用于运输方以及运输任务提出方在物流运输过程中共同对物流安全进行监管。

Description

一种用于物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，具体涉及一种用于物流运输过程的环境参数测量装置以及测量报警方法。

背景技术

随着世界经济的高速发展和全球化趋势的日益突出，物流产业在生产和生活中的作用也日益增大。随之而来的问题是，在运输的过程中，很多货物会对环境的温度、湿度、气压以及自身过载等因素具有较高要求，但至今并没有合理的、有效的方案能够对环境参数超过安全范围等情况进行监测与报警。另外，货主对于货物运输过程的监管尚未实现，如所运输货物需要保持冷藏，而运输方为了节约成本并未提供相应的制冷条件等情况，会对货主造成损失，故目前需要一种能对类似的违规行为进行监管的方法。因此，需要在物流运输的过程中使用一种对货物所处环境参数进行测量的装置，并具有发出警告信息，对环境相关参数进行查询，汇报当前位置等相关功能，便于运输方以及运输任务提出方共同对物流运输过程进行监管。

确保运输过程中货物的安全性是物流管理中非常重要的一部分。首先，目前对于货物位置的监管均在中转站中进行，忽略了运输途中对货物位置的实时汇报，一旦出现安全问题，物流管理方无法第一时间确定其位置；第二，很多货物在运输过程中对运输环境有较高要求，如需要冷藏，干燥，要求真空环境，或者避免碰撞、倾斜等。由于天气、运输工具所处地理位置以及意外等因素，很可能造成某一环境参数超过安全范围，从而引起货物损坏，大大降低物流运输的安全性以及运输效率。

根据参考文献：朱俊.危险化学品物流运输的泄漏事故预防,化学工业,2012,vol.30,no.4.中的记载以及对现有物流安全管理的了解，目前，物流安全管理的侧重点普遍集中在交通管理方面，忽略了运输过程中运输品的安全状况。而一旦发生意外，尚不能在第一时间采取有效措施，且不能做到运输危险品、贵重品时对于所运送物品自身的安全监管。

发明内容

针对现有物流运输过程中存在的问题，本发明提出一种用于物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法，旨在可以监测物流运输环境中的温度、湿度、气压以及过载等相关参数，并可通过GPS模块获取当前位置，利用无线发射装置将相关数据发送到服务器数据库，用户可以通过客户端发送请求获取当前环境参数以及历史记录等，并且当某一参数的测量结果超过一定范围时，服务器能够主动对货主及运输方发送报警信息。

本发明提出的用于物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法包括环境参数监测装置、服务器应用程序以及客户端应用程序。环境参数监测装置通过多种传感器及GPS模块，获取当前运输环境的温度、湿度、气压、过载以及位置信息并进行监测，若超过用户指定的安全范围则可进行报警。服务器应用程序监听环境参数测量装置以及客户端的请求，将获取的信号进行处理，并根据用户指令向客户端发送相应数据。客户端应用程序通过人机界面引导用户选择相关功能，进行环境参数查询，接收并显示报警信息。环境参数监测装置、服务器及客户端之间通过3G网络进行通信，完成指令信息、报警信息以及环境数据的传递。

所述的环境参数监测装置包括微处理器，人机接口模块，3G无线通信模块，多传感器测量模块，存储模块。微处理器与人机接口模块、3G无线通信模块、多传感器测量模块以及存储模块连接，控制或协同其它模块运行。人机接口模块包括电源以及JTAG调试接口，分别用于对各模块供电以及片上程序调试。3G无线通信模块由微控制器控制，完成与服务器的3G网络通信任务。多传感器测量模块包含温湿度传感器、三轴高灵敏度加速度传感器、气压传感器、GPS模块以及高精度线性放大电路，分别进行温度、湿度、气压、过载、位置信息的采集以及对传感器信号的滤波放大。其中，GPS模块通过RS-232串口与微控制器连接；存储模块用于存储已采集的环境数据。

服务器应用程序是基于多线程的应用程序，运行于通用计算机，包括环境参数测量信号处理模块、客户端指令处理模块、警报信息发送模块以及通信模块。环境参数测量信号处理模块，对通信模块接收到环境参数测量装置端的数据进行拆包，解压缩等处理，处理完成后将环境数据以及相关的时间信息等内容存入数据库。客户端指令处理模块接收并解析客户端的指令，具体包括环境参数实时显示、实时位置显示以及历史环境数据查询三种功能。其中，如解析用户指令为环境参数实时显示，则通过通信模块向环境参数测量装置端发送请求，获取实时环境数据，处理后再通过通信模块发送回客户端；如解析用户指令为实时位置显示，则通过通信模块向环境参数测量装置端发送请求，获取实时环境数据，处理后再通过通信模块发送回客户端；如解析用户指令为历史环境数据查询，则在数据库中将用户指定时间段内的环境数据进行提取并通过通信模块发送回客户端。警报信息发送模块判断是否接收到报警信息，并对相应的报警信息内容进行解析，并重新进行打包，通过通信模块发送至客户端。通信模块通过3G网络分别与环境参数测量装置以及客户端应用程序进行互联，完成报警信息以及数据包在环境参数测量装置和客户端应用程序之间的传递。

客户端应用程序是基于CS模式的应用程序，运行于手机，包括用户信息管理模块、客户端数据处理与显示模块、客户端指令生成模块以及通信模块。用户信息管理模块用以验证用户信息，供用户注册以及登陆。客户端数据处理与显示模块包括环境参数信号处理与显示，位置信号处理与显示，报警信息处理与显示三个功能子模块。其中，环境参数信号处理与显示子模块将通信模块接收到的环境参数数据进行拆包以及解压，解析后重新编码，并根据用户指令的不同在客户端界面内进行相应模式的显示；位置信号处理与显示子模块将通信模块接收到的GPS数据进行拆包以及解压，解析后重新编码，由坐标以及地图位置两种模式进行显示；报警信息处理与显示子模块将通信模块接收到的报警信息进行拆包以及解压，解析后重新编码并进行显示，同时引起手机震动等硬件报警措施；客户端指令生成模块可提供用户进行应用程序功能选择，包括环境参数实时显示，实时位置显示，历史环境数据显示三个功能，用户选择后生成相应指令，进行封装后通过通信模块发送至服务器。通信模块通过3G网络与客户端应用程序进行互联，进行数据、用户指令以及报警信息的传递。

所述的环境参数监测装置具有功耗低、稳定性强、适合复杂环境中使用且制造成本低的特点，其内部各模块分别选用DHT22型温湿度传感器，HP03S型气压传感器，MMA7361型三轴高灵敏度加速度传感器，GPS25LVS型GPS模块，SIM5218A型3G无线通信模块，SD存储卡以及OMAP3530型ARM芯片作为元件。具体的硬件结构为：

DHT22型温湿度传感器，温度量程范围-40℃-80℃，湿度量程范围0-100RH，具有成本低、精度高、接口简单、防水以及不构成辐射背景的特点。通过滤波放大电路与ARM芯片连接，用以采集当前货物所处环境的温度以及湿度信息，并传输至ARM芯片。

HP03S型气压传感器，压力量程范围300-1100hpa，工作温度范围-20～60℃，具有成本低、精度高以及接口简单的特点。通过滤波放大电路与ARM芯片连接，用以采集当前货物所处环境的气压信息，并传输至ARM芯片。

MMA7361型三轴高灵敏度加速度传感器，是美国Freescale公司推出的一款低成本单芯片三轴加速度传感器，具有量程范围可选、灵敏度高和响应速度快的特点。通过滤波放大电路与ARM芯片连接，用以采集当前货物所处环境的三个方向的过载信息，并传输至ARM芯片。

SIM5218A型3G无线通信模块，该模块支持下行速率达7.2Mbps和上行速率达5.76Mbps的数据传输服务，包含丰富的AT指令，操作灵活，非常适合数据传输，且具有传输速率快、实时性强和稳定性高的特点。通过USB接口与ARM芯片连接，用以在ARM芯片指令下，将已检测环境参数的数值信息以及时间信息通过3G无线网络上传至服务器。

GPS25LVS型GPS模块，其定位误差小于15米(95％)，速度精度为0.2米/秒，速度上限达1850公里/小时。通过RS-232与ARM芯片连接，用以在ARM指令下，获取当前位置信息，并传输至ARM芯片。

SD存储卡，通过SD/MMC接口与ARM芯片连接，用以存储已检测环境参数的数值信息以及时间信息等相关内容。

OMAP3530型ARM，处理器采用ARM CortexTM-A8结构，可高速运行(能达到1GHz主频以上)，且具有JTAG调试接口，以及SD/MMC接口。分别与所述温湿度传感器、气压传感器、三轴高灵敏度加速度传感器、3G无线通信模块、GPS模块以及存储卡连接，用以对输入的各个参数的测量信号进行处理，完成对处理后信息的存储，网络接入以及数据传输。

所述的滤波放大电路为一种高精度线性放大电路，由惠斯通电桥电路、第一级双运算放大电路以及第二级二次放大滤波电路构成。其中，运用ICL7652型号运算放大器芯片进行放大电路的搭建。引入所述的滤波放大器的作用是为了提高传感器的测量精度以及测量稳定性，同时抑制传感器在特殊环境中工作时产生的测量信号漂移。

所述的温湿度传感器、气压传感器、三轴加速度传感器以及GPS模块均具有成本低、量程广、精度高、稳定性强的特点，能够在室外以及特殊环境，如低温、真空中使用，且适合批量生产。

所述的3G无线通信模块具有传输速率快、实时性好、稳定性强的特点，3G网络传输距离广，覆盖面积大，适用于本发明提出的环境参数测量装置，且便于用户通过手机接收数据与发送请求。

环境参数测量报警方法各个步骤具体如下：

步骤一：环境参数采集与处理

(1)ARM采集各传感器输入的信号，分别获取当前环境的温度、湿度、气压、过载以及位置数据。进行数据采集的情况有两种，第一种是每隔5分钟环境参数测量装置主动进行一次采集；第二种是当客户端向服务器发送查询当前数据的请求时，装置对环境数据进行采集；

(2)对于所采集的温度、湿度、气压、过载数据，通过一种基于改进偏最小二乘回归的数据补偿算法，对采集的数据进行修正；

(3)对于所采集的位置信息，通过卡尔曼滤波算法，提升采集数据的精度；

(4)将经过修正的数据与用户指定的安全范围进行比较，若某一参数超出安全范围，则生成相应报警信息；

(5)将环境参数数据以及数据的时间信息等进行压缩，并根据所选用的3G网络通信协议，对数据进行打包，完成对输入信号的处理。

通过所述的环境参数采集与处理过程，可以显著提高测量信号的测量精度以及稳定性，有利于在复杂运输环境下进行参数测量。

步骤二：环境参数发送至服务器

(1)选用SIM5218A模块中的WCDMA制式，在OMAP 3530型号ARM芯片上移植Linux2.6操作系统，通过PPP拨号，即可实现基于嵌入式Linux2.6系统的3G终端接入Internet；

(2)首先，环境参数测量装置与GGSN(Gateway GPRS SupportingNode,GPRS网关支持节点)之间建立PPP连接。ARM发出AT命令，期待返回OK，然后设置中国联通WCDMA网络的APN(Access Point Name，接入点名称)为3gnet，通过拨＊99#登录到WCDMA网关支持节点，返回CONNECT，连接建立；

(3)向服务器发送数据的情况有三种：首先，上述步骤中生成报警信息时，将存储卡中数据与报警信息发送至客户端，并清空存储卡中数据；第二，用户发出请求获取环境数据时，将存储卡中数据发送至客户端，并清空存储卡中数据；第三，若无报警信息和用户请求，则每隔两个小时将存储卡中数据发送至客户端，并清空存储卡中数据。若网络连接建立不成功，则每五分钟尝试与网络进行一次连接，直到连接成功后，完成数据发送。

通过所述的数据发送过程，可有效降低环境测量装置功耗，并减少所使用的3G网络流量。

步骤三：服务器处理环境数据

(1)服务器对测量装置端请求进行监听，建立连接，接收测量装置端发送的数据。若存在报警信息，则解析报警信息，并与客户端建立连接，向货主及运输方的客户端同时发送报警信息，并将数据存入数据库中；若不存在报警信息，则直接将环境参数数据解压，并存入数据库中。服务器采用SQL Server 2005数据库；

(2)服务器对客户端请求进行监听，建立连接，解析客户端发送的指令，并根据指令在服务器中提取相应的数据，或向测量装置端请求数据。获取数据后，将其进行压缩打包等处理并发送回客户端。

通过所述的服务器处理环境数据过程，可以建立起完整的环境参数数据库，便于运输方以及运输任务提出方对运输路径以及环境数据等进行分析。

步骤四：客户端发送请求

(1)用户可以获取当前环境参数测量装置采集的环境数据，在软件界面内进行显示，并可对客户端各参数安全范围进行设置；

(2)用户可以获取当前环境参数测量装置所在位置，并通过坐标以及在地图上的位置两种方式来查看所获取的GPS数据；

(3)用户可以指定时间范围，获取该时间范围内的环境参数数据，以图表或曲线形式进行显示。

本发明的优点在于：

(1)本发明提出的一种物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法，能够完成在运输过程中对货物本身安全状况的监控，解决了传统物流安全管理将侧重点集中在交通管理上的问题，弥补了物流运输过程中货物自身安全监管的缺失；

(2)本发明提出的一种物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法，能够将测量的环境参数以及报警信息发送到手机客户端，方便快捷，可供运输方以及货主双方共同对运输过程进行监管；

(3)本发明提出的一种物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法，具有多种环境参数测量功能，能够同时完成环境温度、湿度、气压以及过载的测量，在某一环境参数超出安全范围时，能第一时间对用户及运输方进行报警，从而能够在运输过程中出现问题时最大限度地降低损失；

(4)本发明提出的一种物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法，能够对货物的位置进行实时的监测，解决了传统物流过程中仅能在中转站中确定货物位置的问题；

(5)本发明提出的一种物流运输过程中的环境参数测量报警及测量报警方法，其测量装置选用的传感器元件稳定性高，量程大，成本低，且采用合理的测量方法降低测量装置功耗，适合批量生产以及在复杂环境中长时间使用；

(6)本发明提出的一种物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法，在各传感器元件与微控制器连接处使用了一种高精度线性放大电路，微控制器处理传感器信号时也采用了改进的补偿算法，从软件与硬件两方面提高了环境参数的测量精度；

(7)本发明提出的一种物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法，采用3G网络完成与互联网的连接，范围广，距离远，传输速率快，可靠性强，能够保证测量与报警方法的实时性与稳定性；

(8)本发明提出的一种物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法，各端所设计的应用程序能够在信号传输过程中尽量减少网络流量的消耗。

附图说明

图1：本发明提出的一种用于物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警总体方法结构图；

图2：本发明提出的一种用于物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法使用的线性滤波放大电路图；

图3：本发明提出的一种用于物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法总体流程图；

图中：

1000-环境参数测量装置     1100-微控制器          1200-人机接口模块

1210-电源                 1220-JTAG调试接口      1300-3G无线通信模块

1400-多传感器测量模块   1410-温湿度传感器         1420-三轴加速度传感器

1430-气压传感器         1440-GPS模块              1500-SD存储卡

2000-服务器应用程序     2100-环境参数测量信号处理模块

2200-客户端指令处理模块 2210-环境参数实时显示     2220-实时位置显示

2230-历史环境数据查询   2300-报警信息发送模块     2400-服务器通信模块

3000-客户端应用程序     3100-用户信息管理模块

3200-客户端数据处理与显示模块       3210-环境参数处理与显示模块

3220-位置信号处理与显示模块         3230-报警信息处理与显示模块

3300-客户端指令发送模块 3400-客户端通信模块       4000-3G网络

具体实施方式

下面将结合附图与环境信号监测与报警实例对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出的一种物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法总体结构如图1所示，包括环境参数测量装置1000，服务器应用程序2000，以及客户端应用程序3000。

下面以一次环境信号监测与报警、以及客户端请求实时数据过程为例，对本方案的具体实施方式进行说明。

环境参数测量装置1000安装于所运输物流，是基于嵌入式ARM处理器以及Linux系统的多功能传感器测量装置，环境参数测量装置1000包括微处理器1100，人机接口模块1200，3G无线通信模块1300，多传感器测量模块1400，存储模块1500。微处理器1100与环境参数测量装置1000中其他所有的模块连接，控制或协同其它模块运行。人机接口模块1200包括电源以及JTAG调试接口，分别用于对各模块供电以及片上程序调试。3G无线通信模块1300由微控制器1100控制完成与服务器的3G网络4000通信任务。多传感器测量模块1400包含温湿度传感器1410、三轴高灵敏度加速度传感器1420、气压传感器1430、GPS模块1440以及高精度线性放大电路1450，分别进行温度、湿度、气压、过载、位置信息的采集以及对传感器信号的滤波放大。其中，GPS模块1440通过RS-232串口与微控制器1100连接。存储模块1500用于存储已采集的环境数据。

图1中的高精度线性放大电路1450，电路结构如图2所示，由一级滤波放大电路、惠斯通电桥电路以及二级滤波放大电路组成。传感器信号由Vcc接口输入，由Vout接口输出。高精度线性放大电路1450能够起到对输入信号进行滤波并进行线性放大的作用，可有效提高信号精度和传感器稳定性，并抑制传感器在特殊环境中工作时产生的测量信号漂移。

如图1所示，微处理器1100连接电源1210以及JTAG调试接口，移植操作系统与应用程序；连接3G无线通信模块1300，接收服务器指令并发送数据及报警信息；连接温湿度传感器1410、三轴高灵敏度加速度传感器1420、气压传感器1430、GPS模块1440，通过定时器控制获取传感器信号；连接存储模块1500，将环境参数以及相应的时间信息等写入存储器。

微处理器1100采用TI推出的OMAP3530该处理器采用ARMCortexTM-A8结构，可高速运行(能达到1GHz主频以上)，且具有JTAG调试接口，以及SD/MMC接口，串口RS232用于调试及与终端设备进行通信。微处理器1100上运行嵌入式操作系统Linux2.6，设置3G无线通信模块1300为WCDMA制式，通过PPP拨号，即可实现基于嵌入式Linux2.6系统的3G终端接入Internet。对于高精度线性放大电路1450的输入信号，微处理器1100将通过一种基于改进偏最小二乘回归的数据补偿算法，对该数据进行修正，以进一步提高采集数据的精度。对于GPS模块1440的输入信号，微处理器1100通过卡尔曼滤波算法，提高定位的精度。

图1中I表示电源输入电信号；II表示ARM接收用户移植的操作系统与应用程序；III表示温湿度、气压、三轴加速度传感器输入信号；IV表示GPS信号；V表示微处理器控制存储卡进行数据存储的信号；VI表示ARM传递给3G网络模块数据发送的信号。

服务器应用程序2000是基于多线程的应用程序，运行于通用计算机，包括环境参数测量信号处理模块2100、客户端指令处理模块2200、警报信息发送模块2300以及通信模块2400。环境参数测量信号处理模块2100，对通信模块2400接收到环境参数测量装置1000端的数据进行拆包，解压缩等处理，处理完成后将环境数据以及相关的时间信息等内容存入数据库。客户端指令处理模块2200接收并解析客户端的指令，具体包括环境参数实时显示2210、实时位置显示2220以及历史环境数据查询2230三种功能。其中，如解析用户指令为环境参数实时显示2210，则通过通信模块2400向环境参数测量装置1000端发送请求，获取实时环境数据，处理后再通过通信模块2400发送回客户端；如解析用户指令为实时位置显示2220，则通过通信模块2400向环境参数测量装置1000端发送请求，获取实时环境数据，处理后再通过通信模块2400发送回客户端；如解析用户指令为历史环境数据查询2230，则在数据库中将用户指定时间段内的环境数据进行提取并通过通信模块2400发送回客户端。警报信息发送模块2300判断是否接收到报警信息，并对相应的报警信息内容进行解析，并重新进行打包，通过通信模块2400发送至客户端。通信模块2400通过3G网络分别与环境参数测量装置1000以及客户端应用程序3000进行互联，完成报警信息以及数据包在环境参数测量装置1000和客户端应用程序3000之间的传递。

由于GPS数据较大，故将环境数据与GPS数据分开，分别通过环境参数实时显示2210以及实时位置显示2220进行处理，并根据客户的需要进行发送，这样的应用程序设计可以节约数据传递使用的3G网络流量。

客户端应用程序3000是基于CS模式的应用程序，运行于手机，包括用户信息管理模块3100、客户端数据处理与显示模块3200、客户端指令生成模块3300以及通信模块3400。用户信息管理模块3100用以验证用户信息，供用户注册以及登陆。客户端数据处理与显示模块3200包括环境参数信号处理与显示3210，位置信号处理与显示3220，报警信息处理与显示3230三个功能子模块。其中，环境参数信号处理与显示3210子模块将通信模块3400接收到的环境参数数据进行拆包以及解压，解析后重新编码，并根据用户指令的不同在客户端界面内进行相应模式的显示；位置信号处理与显示3220子模块将通信模块3400接收到的GPS数据进行拆包以及解压，解析后重新编码，由坐标以及地图位置两种模式进行显示；报警信息处理与显示3230子模块将通信模块3400接收到的报警信息进行拆包以及解压，解析后重新编码并进行显示，同时引起手机震动等硬件报警措施。客户端指令生成模块3300可提供用户进行应用程序功能选择，包括环境参数实时显示，实时位置显示，历史环境数据显示三个功能，用户选择后生成相应指令，进行封装后通过通信模块3400发送至服务器。通信模块3400通过3G网络与客户端应用程序2000进行互联，进行数据、用户指令以及报警信息的传递。

本发明提出的一种用于物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法总体流程如图3所示。以一次测量报警的过程为例，具体步骤如下：

步骤一：环境参数采集与处理

控制器每隔5分钟进行一次数据采集，获取的环境参数通过高精度线性放大滤波电路，微处理器通过端口读取参数值，并通过一种基于改进偏最小二乘回归的数据补偿算法，对采集的数据进行修正。对于GPS数据，则通过卡尔曼滤波算法提高定位精度。微处理器将处理后的数据与各参数安全范围进行比较，假设此时气压数据超出安全范围，则生成表示“当前气压值超出安全范围”的报警信息。该安全范围由用户通过客户端应用程序指定。最后将处理完成的数据及时间信息放入存储卡内。

步骤二：环境参数发送至服务器

微处理器应用程序判断是否已生成报警信息，则将存储器中所有数据通过3G无线网络模块发送至服务器。首先通过PPP拨号建立网络连接，ARM发出AT命令，期待返回OK，然后设置中国联通WCDMA网络的APN(Access PointName,接入点名称)为3gnet，通过拨＊99#登录到WCDMA网关支持节点，返回CONNECT,连接建立，最后完成存储器内数据及报警信息到服务器的发送。

如不存在报警信息，则每隔两个小时自动向服务器发送一次数据，这样的程序设计可以节约网络流量，且能够保证服务器内部数据的实时性。

步骤三：服务器处理环境数据

服务器接收环境参数测量装置发送的数据，拆包解压后，判断其中是否包含报警信息，若是，则解析报警信息，并将其重新编码成客户端应用程序可以辨识的格式并进行封装，通过3G网络发送至用户手机客户端，并将环境数据存储到服务器数据库中；否则，直接将接收到的数据存入服务器数据库中。服务器端使用的数据库为SQL Server 2005。

步骤四：客户端接收报警信息

客户端应用程序始终保留一个后台线程用以监听服务器端请求。当服务器发送报警信息时，后台线程响应并接收，将得到的数据包拆封并解析，得到“当前气压值超出安全范围”的报警信息，然后运行客户端前台程序，在界面内显示该信息。同时，引起手机的硬件提示，如振动及铃声等。

通过上述步骤，即完成了对环境数据的监测与报警。

下面以一次用户请求实时环境数据的过程为例，对本发明提出的测量报警方法进行进一步说明，具体步骤如下：

步骤一：客户端发送请求

用户首先进行登录或者注册，进入客户端应用程序主界面，在第一次运行软件时，会提示用户对各环境数据的安全范围进行指定，再次运行时可进行修改。用户可选择“实时环境数据查看”、“实时位置查询”以及“历史环境数据查询”功能。假设用户选择“实时环境数据查看功能”，并指定查看实时气压数据，则由客户端应用程序生成该指令相应代码并封装，通过3G网络发送至服务器。

步骤二：服务器处理客户端指令

服务器始终有一个后台线程完成对客户端指令的监听。接收到客户端请求后，服务器首先解析客户端指令，确定指令的内容为“获取实时气压数据”，并重新编码为测量装置端应用程序识别的格式，封装后通过3G网络发送至环境参数测量装置。

如解析后确定指令内容为“历史环境数据查询”，则根据用户指定的时间范围，在服务器中获取对应的环境参数，压缩封装后直接发送回客户端，不需再向测量装置端发送请求。

步骤三：环境参数测量装置采集数据

环境参数测量装置始终有一个后台线程完成对服务器请求的监听。接收到服务器请求后，微处理器解析该指令，确定指令内容为“获取实时气压数据”，然后从指定端口获取气压传感器当前测量值，压缩并封装后通过3G网络发送至服务器。

步骤四：客户端接收数据

客户端始终有一个后台线程完成对服务器请求的监听。服务器接收到数据包后，直接发送给客户端。客户端接收到数据后，提取数据内容，并根据用户指令在客户端界面内显示实时气压数据。

如用户选择“实时位置查询”，则返回的GPS数据可通过坐标以及在地图上的位置两种方式进行显示；如用户选择“历史环境数据查询”，则将获取的数据绘制成曲线，在客户端界面中完成曲线显示。

通过上述步骤，即可完成用户对实时环境数据的请求。

Claims (4)

1.用于物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法，其特征在于：包括环境参数监测装置、服务器应用程序以及客户端应用程序；环境参数监测装置通过多种传感器及GPS模块，获取当前运输环境的温度、湿度、气压、过载以及位置信息并进行监测，若超过用户指定的安全范围则可进行报警；服务器应用程序监听环境参数测量装置以及客户端的请求，将获取的信号进行处理，并根据用户指令向客户端发送相应数据；客户端应用程序通过人机界面引导用户选择相关功能，进行环境参数查询，接收并显示报警信息；环境参数监测装置、服务器及客户端之间通过3G网络进行通信，完成指令信息、报警信息以及环境数据的传递；

所述的环境参数监测装置包括微处理器，人机接口模块，3G无线通信模块，多传感器测量模块，存储模块；微处理器与人机接口模块、3G无线通信模块、多传感器测量模块以及存储模块连接，控制或协同其它模块运行；人机接口模块包括电源以及JTAG调试接口，分别用于对各模块供电以及片上程序调试；3G无线通信模块由微控制器控制，完成与服务器的3G网络通信任务；多传感器测量模块包含温湿度传感器、三轴高灵敏度加速度传感器、气压传感器、GPS模块以及高精度线性放大电路，分别进行温度、湿度、气压、过载、位置信息的采集以及对传感器信号的滤波放大；其中，GPS模块通过RS-232串口与微控制器连接；存储模块用于存储已采集的环境数据；

服务器应用程序是基于多线程的应用程序，运行于通用计算机，包括环境参数测量信号处理模块、客户端指令处理模块、警报信息发送模块以及通信模块；环境参数测量信号处理模块，对通信模块接收到环境参数测量装置端的数据进行拆包，解压缩等处理，处理完成后将环境数据以及相关的时间信息等内容存入数据库；客户端指令处理模块接收并解析客户端的指令，具体包括环境参数实时显示、实时位置显示以及历史环境数据查询三种功能；其中，如解析用户指令为环境参数实时显示，则通过通信模块向环境参数测量装置端发送请求，获取实时环境数据，处理后再通过通信模块发送回客户端；如解析用户指令为实时位置显示，则通过通信模块向环境参数测量装置端发送请求，获取实时环境数据，处理后再通过通信模块发送回客户端；如解析用户指令为历史环境数据查询，则在数据库中将用户指定时间段内的环境数据进行提取并通过通信模块发送回客户端；警报信息发送模块判断是否接收到报警信息，并对相应的报警信息内容进行解析，并重新进行打包，通过通信模块发送至客户端；通信模块通过3G网络分别与环境参数测量装置以及客户端应用程序进行互联，完成报警信息以及数据包在环境参数测量装置和客户端应用程序之间的传递；

客户端应用程序是基于CS模式的应用程序，运行于手机，包括用户信息管理模块、客户端数据处理与显示模块、客户端指令生成模块以及通信模块；用户信息管理模块用以验证用户信息，供用户注册以及登陆；客户端数据处理与显示模块包括环境参数信号处理与显示，位置信号处理与显示，报警信息处理与显示三个功能子模块；其中，环境参数信号处理与显示子模块将通信模块接收到的环境参数数据进行拆包以及解压，解析后重新编码，并根据用户指令的不同在客户端界面内进行相应模式的显示；位置信号处理与显示子模块将通信模块接收到的GPS数据进行拆包以及解压，解析后重新编码，由坐标以及地图位置两种模式进行显示；报警信息处理与显示子模块将通信模块接收到的报警信息进行拆包以及解压，解析后重新编码并进行显示，同时引起手机震动等硬件报警措施；客户端指令生成模块可提供用户进行应用程序功能选择，包括环境参数实时显示，实时位置显示，历史环境数据显示三个功能，用户选择后生成相应指令，进行封装后通过通信模块发送至服务器；通信模块通过3G网络与客户端应用程序进行互联，进行数据、用户指令以及报警信息的传递。

2.根据权利要求1所述的用于物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法，其特征在于：所述的环境参数监测装置用于物流运输过程之中，具有功耗低、稳定性强、适合复杂环境中使用且制造成本低的特点，分别可测量温度、湿度、过载、气压以及当前位置的信息，并同时进行监测与报警。

3.根据权利要求1所述的用于物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法，其特征在于如下步骤：

步骤一：环境参数采集与处理

(1)ARM采集各传感器输入的信号，分别获取当前环境的温度、湿度、气压、过载以及位置数据。进行数据采集的情况有两种，第一种是每隔5分钟环境参数测量装置主动进行一次采集；第二种是当客户端向服务器发送查询当前数据的请求时，装置对环境数据进行采集；

(2)对于所采集的温度、湿度、气压、过载数据，通过一种基于改进偏最小二乘回归的数据补偿算法，对采集的数据进行修正；

(3)对于所采集的位置信息，通过卡尔曼滤波算法，提升采集数据的精度；

(4)将经过修正的数据与用户指定的安全范围进行比较，若某一参数超出安全范围，则生成相应报警信息；

(5)将环境参数数据以及数据的时间信息等进行压缩，并根据所选用的3G网络通信协议，对数据进行打包，完成对输入信号的处理。

通过所述的环境参数采集与处理过程，可以显著提高测量信号的测量精度以及稳定性，有利于在复杂运输环境下进行参数测量。

步骤二：环境参数发送至服务器

(1)选用SIM5218A模块中的WCDMA制式，在OMAP 3530型号ARM芯片上移植Linux2.6操作系统，通过PPP拨号，即可实现基于嵌入式Linux2.6系统的3G终端接入Internet；

(2)首先，环境参数测量装置与GGSN(Gateway GPRS Supporting Node,GPRS网关支持节点)之间建立PPP连接。ARM发出AT命令，期待返回OK，然后设置中国联通WCDMA网络的APN(Access Point Name，接入点名称)为3gnet，通过拨＊99#登录到WCDMA网关支持节点，返回CONNECT，连接建立；

(3)向服务器发送数据的情况有三种：首先，上述步骤中生成报警信息时，将存储卡中数据与报警信息发送至客户端，并清空存储卡中数据；第二，用户发出请求获取环境数据时，将存储卡中数据发送至客户端，并清空存储卡中数据；第三，若无报警信息和用户请求，则每隔两个小时将存储卡中数据发送至客户端，并清空存储卡中数据。若网络连接建立不成功，则每五分钟尝试与网络进行一次连接，直到连接成功后，完成数据发送。

通过所述的数据发送过程，可有效降低环境测量装置功耗，并减少所使用的3G网络流量。

步骤三：服务器处理环境数据

(1)服务器对测量装置端请求进行监听，建立连接，接收测量装置端发送的数据。若存在报警信息，则解析报警信息，并与客户端建立连接，向货主及运输方的客户端同时发送报警信息，并将数据存入数据库中；若不存在报警信息，则直接将环境参数数据解压，并存入数据库中。服务器采用SQL Server 2005数据库；

(2)服务器对客户端请求进行监听，建立连接，解析客户端发送的指令，并根据指令在服务器中提取相应的数据，或向测量装置端请求数据。获取数据后，将其进行压缩打包等处理并发送回客户端。

通过所述的服务器处理环境数据过程，可以建立起完整的环境参数数据库，便于运输方以及运输任务提出方对运输路径以及环境数据等进行分析。

步骤四：客户端发送请求

(1)用户可以获取当前环境参数测量装置采集的环境数据，在软件界面内进行显示，并可对客户端各参数安全范围进行设置；

(2)用户可以获取当前环境参数测量装置所在位置，并通过坐标以及在地图上的位置两种方式来查看所获取的GPS数据；

(3)用户可以指定时间范围，获取该时间范围内的环境参数数据，以图表或曲线形式进行显示。

4.根据权利要求1所述的用于物流运输过程中的环境参数测量装置及测量报警方法，其特征在于：所述的环境参数测量报警方法，能够有效地降低环境参数测量装置功耗，并节约参数传递时耗费的网络流量；能够建立完整的环境参数、时间以及位置数据库；对采集的环境信号通过改进的最小二乘方法进行处理，并通过卡尔曼滤波提高GPS信号的精度。