CN107918857A - 一种用于物流运输工具的智能终端 - Google Patents

Abstract

一种用于物流运输工具的智能终端，包括：微处理芯片，第一、第二、第三、第四串行数据收发模块，其中第一串行数据收发模块与信息收发模块连接，所述信息收发模块通过公用信息传输网络与远程监控平台连接；所述第二串行数据收发模块通过CAN总线与整车控制器、发动机控制器、车辆运行状态传感器相连，所述第三串行数据收发模块与车载货物状态监控传感器相连接，所述第四串行数据收发模块与卫星定位模块相连接，所述发动机控制器包括：主控芯片、系统电路、通讯接口、发动机传感器和驱动电路。

Description

一种用于物流运输工具的智能终端

技术领域

本发明涉及交通运输技术领域，具体涉及一种用于物流运输工具的智能终端。

背景技术

物流是社会资源配置的最基本表现形式，是供应链管理的一个重要方面，物流效率的高低直接关系社会经济运行的效率高低、直接关系人们生产、生活成本的高低。

CN105416200A公开了一种物流运输车载智能终端，包括终端主控制单元，所述终端主控制单元分别与北斗定位通信模块、3G通信模块、总线接口模块和人机接口模块相连；所述北斗定位通信模块用于负责接收北斗定位卫星发送的数据；所述3G通信模块用于负责终端主控制单元与监控中心的通信任务；所述总线接口模块用于实现与车载CAN总线的连接；所述人机接口模块用于连接触摸屏设备和外接键盘设备。此外，其它的一些专利和非专利现有技术中也公开了用于物流运输的智能控制终端。但是现有技术中的上述智能终端均没有与物流运输工具深度融合，因此，其制约了物流运输安全性、物流信息数据收集效率、物流数据的大数据分析、物流路径的智能优化等方面的性能的提高。

发明内容

本发明的目的在于提出一种与物流运输工具深度融合的用于物流运输工具的智能终端，以进一步提高运输物品的安全性、物流信息的收集效率，进而提示对物流数据的分析利用，从而提升物流效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于物流运输工具的智能终端，包括：微处理芯片，第一、第二、第三、第四串行数据收发模块，所述数据收发模块与外部功能模块相连接，用于所述微处理芯片与外界的数据交换；其中第一串行数据收发模块与信息收发模块连接，所述信息收发模块通过公用信息传输网络与远程监控平台连接；所述第二串行数据收发模块通过CAN总线与整车控制器、发动机控制器、车辆运行状态传感器相连，所述第三串行数据收发模块与车载货物状态监控传感器相连接，所述第四串行数据收发模块与卫星定位模块相连接，所述发动机控制器包括：主控芯片、系统电路、通讯接口、节气门传感器、空气流量传感器、进气压力/温度传感器、氧传感器、爆震传感器、曲轴位置传感器、水温传感器、电源管理器、节气门驱动电路、点火模块、喷油器驱动电路、燃油泵驱动电路、点火开关。

作为优选实施例，车辆运行状态传感器用于检测发动机温度、车辆连续运行时间、车辆负载情况、车辆运行速度；

作为优选实施例，发动机控制器控制车辆发动机的运行状态，通过远程操控平台能够对所述发动机控制进行远程控制。

作为优选实施例，所述整车控制器控制车辆的灯光、音响、仪表指示、车载显示器、方向盘、制动装置。

作为优选实施例，所述车载货物状态传感器为安装在运输车厢内的温度传感器、湿度传感器，实时采集物品温度、湿度数据。

作为优选实施例，所述车载货物状态传感器为无线射频识别读取装置、条形码识别读取装置、磁条磁卡识别读取装置、监控摄像头、图像自动识别装置。

一种智能物流运输管理系统，包括：服务器、客户端、用于物流运输工具的智能终端、场站物流数据采集单元，所述服务器具有远程监控平台，用于接收所述智能终端采集的相关参数，并发送相应的控制命令；所述客户端为多个，包括物流发送用户客户端、物流接收用户客户端、物流运输承运人客户端等，所述客户端向服务器发送物流运输需求数据、同时服务器整合运算所述物流数据，并向客户端推送相关信息，智能终端是与物流运输车辆深度融合并与服务器进行信息交互，用于车辆运行状态信息采集、所运输的物流状态信息采集、车辆运输环境控制、车辆运行状态控制；

所述智能终端包括：微处理芯片，第一、第二、第三、第四串行数据收发模块，所述数据收发模块与其它功能模块相连接，用于所述微处理芯片与外界的数据交换；其中第一串行数据收发模块与信息收发模块连接，所述信息收发模块通过公用信息传输网络与远程监控平台连接；所述第二串行数据收发模块通过CAN总线与整车控制器、发动机控制器、车辆运行状态传感器相连，所述第三串行数据收发模块与车载货物状态监控传感器相连接，所述第四串行数据收发模块与卫星定位模块相连接。

有益效果：本发明提出了一种与物流运输工具深度融合的用于物流运输工具的智能终端，以进一步提高运输物品的安全性、物流信息的收集效率，进而提示对物流数据的分析利用，从而提升物流效率。同时本发明技术方案还对物流运输工具的发动机的运行参数进行了全面系统的监控，并提出了根据监控到的参数决策制定发动机的控制策略，以提高发动机的运行效率。

附图说明

图1是本发明的智能物流运输管理系统整体架构概略图；

图2是本发明用于物流运输工具的智能终端；

图3是本发明所述的发动机控制器结构示意图；

图4是本发明的发动机控制器中的喷油器驱动电路提供的驱动信号的波形图；

图5是本发明的节气门驱动电路图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

这里需要特别说明的是本发明说明书所列的附图仅是为了说明问题方便而给出的示例性结构示意图或方法流程图，其并不是本发明唯一可实现的方式，其不得解释成为是对本发明的限制性说明。

图1是本发明所述的智能物流运输管理系统的整体架构概略图，包括：服务器100、客户端101、车载智能终端102、场站物流数据采集单元103，所述服务器100具有远程监控平台212(图中未示出)，用于接收所述车载智能终端102采集的相关参数，并发送相应的控制命令；所述客户端101为多个，包括物流发送用户客户端、物流接收用户客户端、物流运输承运人客户端等，所述客户端向服务器发送物流运输需求数据、同时服务器整合运算所述物流数据，并向客户端推送相关信息，例如：物流订单撮合信息、运输物品位置和状态信息、安全验证信息等；车载智能终端102是与物流运输车辆深度融合并与服务器进行信息交互，用于车辆运行状态信息采集、所运输的物流状态信息采集、车辆运输环境控制、车辆运行状态控制。当然在一些实施例中，车载智能终端102不必然用于车辆上，这里车辆应当理解为是用于物流运输的交通运输工具，在某些特定的实施例中其可以包括轮船、飞机、火车等。

图2是本发明所述的用于物流运输工具的智能终端的结构示意图，所述用于物流运输工具的智能终端包括：微处理芯片200，所述微处理芯片200优选采用STM32F-103ZET6芯片，并选用cortex-M3作为主芯片，从而使得所述微处理器芯片具有高性能、运算速度快、接口丰富、先进的中断处理功能、低功耗、低成本和调试支持等优点；串行数据收发模块201-204，优选采用USART模块，所述数据收发模块201-204与外部功能模块相连接，用于所述微处理芯片200与外界的数据交换；其中串行数据收发模块201与信息收发模块211连接，所述信息收发模块为GSM/GPRS模块，也可以为WIFI、蓝牙、红外等信号收发模块，优选采用ATK-SIM900模块，所述信息收发模块211通过公用信息传输网络与远程监控平台212连接，进行信息传输，信息传输采用TCP/IP传输协议。

所述数据收发模块202通过CAN总线与整车控制器208、发动机控制器209、车辆运行状态传感器210相连，其中车辆运行状态传感器210用于检测发动机温度、车辆连续运行时间、车辆负载情况、车辆运行速度等参数；发动机控制器209可以控制车辆发动机的运行状态，在一些情况下，可以通过远程操控平台对所述发动机控制209进行远程控制，从而便于管理者对运输中的车辆的管理和控制；所述整车控制器208可以控制车辆除发动机之外的其它可控装置，例如：灯光、音响、仪表指示、车载显示器、方向盘、制动装置等，例如当远程控制平台判断车辆遇到危险状况是可以及时通过所述整车控制器208控制车辆音响提醒驾驶员注意，通过灯光提醒周围车辆注意、在一些特别紧急的情况下还可启动对方向盘和制动装置的控制；控制平台可以通过车载显示器推送服务信息，例如：周边物流运输供求信息、服务订单等。

所述数据收发模块203与车载货物状态监控传感器206相连接，所述车载货物状态传感器206可以为安装在运输车厢内的温度传感器、湿度传感器等，实施采集物品温度、湿度等数据。当数据不满足存储条件时，控制装置自动调节温、湿度，以达到保质要求，同时，利用车载移动设备将动态数据发送到网络节点，再利用互联网将数据发送到控制中心，与数据库物品基本信息相关联后，即可及时查询运输物品的动态信息。这些信息也可通过移动端软件发送到司机及相关人员的客户端，以便及时查询。

所述车载货物状态传感器206还可以为无线射频识别读取装置、条形码识别读取装置、磁条磁卡识别读取装置、监控摄像头、图像自动识别装置等。

所述数据收发模块204与卫星定位模块205相连接，所述卫星定位模块205可以为北斗卫星定位模块、GPS卫星定位模块，例如：ATK-NEO-6M-GPS定位模块。

图3是本发明所述的发动机控制器的结构示意图，所述发动机控制器包括：主控芯片300、系统电路301、通讯接口302、节气门传感器303、空气流量传感器304、进气压力/温度传感器305、氧传感器306、爆震传感器307、曲轴位置传感器308、水温传感器309、电源管理器310、节气门驱动电路311、点火模块312、喷油器驱动电路313、燃油泵驱动电路314、其它驱动电路315、点火开关316。

所述主控芯片300用于接收传感器采集到的传感信号、通讯接口302接收到的外部控制信号，并且基于上述传感信号和外部控制信号运算产生相应的驱动信号，此外所述主控芯片还可以通过通讯接口302将发动的运行状态参数传送给所述智能终端，所述智能终端可以将上述运行参数进一步发送给服务器。系统电路301为主控芯片300与其它设备连接的配套电路，通讯接口302设置在主控芯片300上，通过CAN总线与智能终端的数据收发模块202进行通讯。

节气门传感器303主要用于发动机电子燃油喷射系统，它的作用主要是将节气门开度转化成对应的电信号传递给主控芯片300，用于判别发动机的各种工况(如怠速工况、部分负荷工况、大负荷工况等)，从而控制不同的喷油量和点火正时。节气门开度转化为电信号方式有所不同，一种是将节气门开度的变化转化为电信号，另一种利用触点的接触方式将节气门开度位置转化为电信号。线性节气门位置传感器，主要由节气门怠速触点、节气门开度触点和电阻体组成。为了准确测量出节气门全开闭(怠速)状态，在线性节气门位置传感器上，专门设置了另一个怠速触点，以供检测怠速状态，确保怠速工况的精确判断。节气门位置传感器测量电路是一个分压电路，通过滑动触点在电阻体上的滑动得到相应的分压值，进而驱动电机带动节气门挡板转动。

曲轴位置传感器308是用来输出曲轴转动位置信号的传感器，以缺齿位置作为基准信号计算出曲轴位置，进而计算出发动机的转速。持有曲轴位置传感器308可以实时确定曲轴转角位置，从而可以有利于灵活地选择发动机电控喷射的开启时间，电控汽油喷射系统中的主控芯片300根据发动机每一工作循环进入气缸的空气量来控制燃料喷射量从而达到最佳空燃比，上述进入气缸的空气量通过空气流量传感器304获得。

进气压力温度传感器305用于测量进入发动机内部的空气的压力和温度；氧传感器306通过闭环反馈测出排气中氧气的浓度，实时测量缸内混合气的氧气含量；爆震传感器307安装在发动机缸体中间用来测定发动机抖动度，当发动机产生爆震时用来调整点火提前角；水温传感器309用来测量发动机冷却液的温度；电源管理器310用于对车辆蓄电池进行管理；节气门驱动电路311用于根据主控芯片300的控制命令驱动节气门的开度；点火模块312驱动点火线圈，点火线圈驱动火花塞工作。

本发明的发动机喷油器是一种电磁阀结构的喷油器，主要通过衔铁和电磁线圈组成的闭合回路完成喷油器的开启和关闭。所述电磁线圈与喷油器驱动电路313连接，电源接通线圈处于通电状态时，围绕有通电线圈的衔铁产生磁力吸引喷嘴针，喷嘴针在吸引力的作用下向上产生位移，从喷嘴针和衔铁中的间隙喷出燃油。

部分负荷工况下工作的发动机,可以采用在压缩行程喷油,采用质调节方式实现稀燃，没有泵气损失；全负荷工况下工作的发动机,可以采用进气行程喷油，保持节气门全开，采用量调节的方式实现均质燃烧。燃油喷射的精确控制对于提高缸内直喷发动机的性能改善其燃烧品质起着至关重要的作用，所以设计出合理的控制策略，必须要深入分析喷油器工作特性，对其内部工作情况有一个深入的了解。喷油器电磁阀打开的时间由电控单元发出的脉宽信号决定，不发明中所述电磁阀驱动采用的电压控制波形如图4所示，这是发动机工作于怠速工况下的一段波形，转速控制在750r/min，我们把油泵控制信号用A、B、C、D四个节点划分开，采用不同的控制策略。A-B段：A-B段电压要激活电磁阀工作，所以需要的电压较大，称作开启电压，其值相当于激活电磁阀使其处于工作状态，最为理想的电压值为70V以上。为了使电磁线圈达到磁饱，应对电磁阀提供足够的电流，且具备一定的维持时间，持续可320us，线圈电流在此阶段快速拉升。B-C段：不需要第一阶段加大的开启电压，只要12V左右的维持电压即可，持续了190us，此时喷油器电磁阀线圈内的电流较为平缓的降低。C-D段：从维持电流到关闭电流的过渡波形，避免信号的跳变，电磁阀仍处于接通回路。该段时间300us。D-E段：脉宽波形信号，对电磁阀进行关闭，脉宽波形信号的周期为250us，占空比为50％。E-F段：驱动电磁阀快速关闭，起到提高电磁阀的响应速度的作用。

燃油控制系统的另外一个组成部分就是燃油泵控制系统，在本发明中通过燃油泵驱动电路314驱动控制，本发明所述的燃油泵包括低压油泵和高压油泵，控制器通过PWM信号来激活电动燃油泵，使燃油经低压燃油系统流向高压燃油泵。点火开关闭合发动机准备起动，VWAG控制器控制低压燃油泵工作建立起初始供油压力，实际测量得到低压燃油泵输出压力变化，输出压力迅速上升，在2s以后输出压力稳定在0.63MPa，满足向高压油泵供油的压力要求，完成了对低压燃油泵的预控制，同时燃油经燃油管路可以输送到高压油泵处。

本发明中发动机可以在压缩冲程喷油，要求的喷射压力远高于PFI发动机喷射压力，配有两级燃油压力调节阀，通过电磁阀的控制提高了燃油压力变化的响应速度。凸轮推动活塞下移，开启调节阀，完成由低压油泵向高压油泵的供油过程；凸轮推动活塞上行，驱动调节阀进入闭合状态，内部燃油通路被阻断，完成向喷油器的供油；当不需要供油时，燃油压力调节阀打开，高、低压油路连通，燃油流回到低压油路中。本发明中发动机对于高压燃油泵的控制是通过燃油压力调节阀来实现的。高压燃油泵柱塞腔在进油过程中注满燃油，主控芯片输出1k Hz的脉宽调幅信号用来控制燃油压力调节阀进入工作状态，供油时间超过6ms，轨压即可升高到5MPa左右，供油效率显著提高。

图5是本发明的节气门驱动电路311的原理图，在本发明中通过上述节气门驱动电路控制在发动机启动阶段节气门的开度为4-8％，例如：5％、6％、7％，经过本申请发明人反复试验研究结果显示在上述节气门开度下发动机起动最为迅速，且排放较低。

本发明中发动机控制器209通过CAN总线利用数据收发模块202与智能终端的微处理芯片200进行通信，在串口通信函数中，根据优先级的不同可以采用多种方式传递数据，发送函数采用轮询方式，也可以采用中断方式；而接收函数是采用中断方式。通过串口通讯接收数据，首先进行串口的初始化，触发串口中断，单片机串口程序对数据的头文件进行判断，对起始标志确认后开始接收数据，接收的串口数值需要按照一定的规则排列，起始位标识符、每位对应信息和数据长度都可自行定义。通过运行工况管理函数确定发动机当前工况，更新喷油量、喷油定时、点火定时、节气门开度等参数，上位机程序发出接收命令，通过串口模块接收发动机此时反馈的状态参数。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种用于物流运输工具的智能终端，包括：微处理芯片，第一、第二、第三、第四串行数据收发模块，所述数据收发模块与外部功能模块相连接，用于所述微处理芯片与外界的数据交换；其中第一串行数据收发模块与信息收发模块连接，所述信息收发模块通过公用信息传输网络与远程监控平台连接；所述第二串行数据收发模块通过CAN总线与整车控制器、发动机控制器、车辆运行状态传感器相连，所述第三串行数据收发模块与车载货物状态监控传感器相连接，所述第四串行数据收发模块与卫星定位模块相连接，所述发动机控制器包括：主控芯片、系统电路、通讯接口、节气门传感器、空气流量传感器、进气压力/温度传感器、氧传感器、爆震传感器、曲轴位置传感器、水温传感器、电源管理器、节气门驱动电路、点火模块、喷油器驱动电路、燃油泵驱动电路、点火开关。

2.如权利要求1所述的智能终端，车辆运行状态传感器用于检测发动机温度、车辆连续运行时间、车辆负载情况、车辆运行速度。

3.如权利要求1所述的智能终端，发动机控制器控制车辆发动机的运行状态，通过远程操控平台能够对所述发动机控制器进行远程控制。

4.如权利要求1所述的智能终端，所述整车控制器控制车辆的灯光、音响、仪表指示、车载显示器、方向盘、制动装置。

5.如权利要求1所述的智能终端，所述车载货物状态传感器为安装在运输车厢内的温度传感器、湿度传感器，实时采集物品温度、湿度数据。

6.如权利要求1所述的智能终端，所述车载货物状态传感器为无线射频识别读取装置、条形码识别读取装置、磁条磁卡识别读取装置、监控摄像头、图像自动识别装置。

7.一种智能物流运输管理系统，包括：服务器、客户端、用于物流运输工具的智能终端、场站物流数据采集单元，所述服务器具有远程监控平台，用于接收所述智能终端采集的相关参数，并发送相应的控制命令；所述客户端为多个，包括物流发送用户客户端、物流接收用户客户端、物流运输承运人客户端等，所述客户端向服务器发送物流运输需求数据、同时服务器整合运算所述物流数据，并向客户端推送相关信息，智能终端是与物流运输车辆深度融合并与服务器进行信息交互，用于车辆运行状态信息采集、所运输的物流状态信息采集、车辆运输环境控制、车辆运行状态控制；

所述智能终端包括：微处理芯片，第一、第二、第三、第四串行数据收发模块，所述数据收发模块与其它功能模块相连接，用于所述微处理芯片与外界的数据交换；其中第一串行数据收发模块与信息收发模块连接，所述信息收发模块通过公用信息传输网络与远程监控平台连接；所述第二串行数据收发模块通过CAN总线与整车控制器、发动机控制器、车辆运行状态传感器相连，所述第三串行数据收发模块与车载货物状态监控传感器相连接，所述第四串行数据收发模块与卫星定位模块相连接。