CN209327583U - 一种基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器，包括：ARM嵌入式处理器、与所述的ARM嵌入式处理器相连接的GPS定位模块、无线通讯模块、低功耗管理模块，还包括与所述的ARM嵌入式处理器相连接的LBS定位模块、防拆模块、震动检测模块，所述的货物追踪器默认GPS定位，但无GPS信号时，自动切换至LBS定位。本实用新型还公开了一种基于物联网信息化管理的货物追踪系统。实施本实用新型的基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器及系统通过GPS+LBS双模式定位及盲点补传，超长续航，确保每一个定位点都能获取设备的位置信息，提高货物位置追踪的准确性、完整性，满足长距离运输的需要。

Description

一种基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器及系统

技术领域

本实用新型涉及GPS追踪器领域，特别涉及一种基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器及系统。

背景技术

集装箱，英文名container,是能装载包装或无包装货进行运输，并便于用机械设备进行装卸搬运的一种组成工具。集装箱最大的成功在于其产品的标准化以及由此建立的一整套运输体系。能够让一个载重几十吨的庞然大物实现标准化，并且以此为基础逐步实现全球范围内的船舶、港口、航线、公路、中转站、桥梁、隧道、多式联运相配套的物流系统，集装箱按结构分可分为三类，有固定式集装箱、折叠式集装箱、薄壳式集装箱。在固定式集装箱中还可分密闭集装箱、开顶集装箱(OPEN TOP CONTAINER)、板架集装箱等；折叠式集装箱，指集装箱的主要部件(侧壁、端壁和箱顶)能简单地折叠或分解，再次使用时可以方便的再组合起来；薄壳式集装箱，是把所有部件组成一个钢体，它的优点是重量轻，可以适应所发生的扭力而不会引起永久变形。

现有技术中，货物定位尤其是远距离、多环境的集装箱定位具有以下不足:

不足1：在没有GPS信号或者信号弱时无法定位货物位置；

不足2：无盲点数据补传，网络或服务器故障时无法保存数据；

不足3：单一锂电池供电，续航时间有限；

不足4：单一SIM卡通讯，无法实现双卡国内/国外信号自动切换，不能实现全球化运输；

不足5：无震动检测，无法判断货物在各个运输点的路况情况，不利于后期追溯；

不足6：无设备防拆检测，不能随时监测异常拆卸；

不足7：设备安装麻烦，拆卸不便，不利于设备循环利用。

实用新型内容

为了解决定位方式单一的问题，本实用新型提出了一种基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器及系统。

本实用新型公开了一种基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器，包括：ARM嵌入式处理器、与所述的ARM嵌入式处理器相连接的GPS定位模块、无线通讯模块、充电模块，还包括与所述的ARM嵌入式处理器相连接的LBS(Location Based Service，基于移动位置服务)定位模块，所述的GPS追踪器默认GPS定位，但无GPS信号时，自动切换至LBS定位。

进一步地，所述的货物追踪器还包括与所述的ARM嵌入式处理器相连接的震动检测模块，所述的震动检测模块包括三轴加速度传感器、信号处理单元、A/D采样单元、数据处理单元，所述三轴加速度传感器、信号处理单元、A/D采样单元、数据处理单元依次连接。

进一步地，所述三轴加速度传感器包含依次连接的G‐Cell传感器单元、容压变换器，所述G‐Cell传感器单元感知三个相互垂直方向上的加速度，并将三个方向上的加速度转化为电容值，所述容压变换器将所述电容值转化为电压值，所述信号处理单元包含依次连接的增益放大器、前级滤波器、温度补偿器、后级放大滤波器。

进一步地，所述的充电模块包括锂离子充电模块及太阳能板充电模块。

进一步地，所述的ARM嵌入式处理器具有数据缓存区一、协议编/解码、数据缓存区二，

其中，所述的GPS定位模块使远程平台获取货物定位设备的位置信息，并将位置信息保存到所述的数据缓存区一；

所述LBS定位模块使远程平台通过三基站定位的定位方式获取货物定位设备的位置信息，并将位置信息保存到所述的数据缓存区一；

所述震动检测模块对货物在运输过程中的路况进行检测，并将路况信息保存到所述的数据缓存区一；

所述协议编/解码模块用于封装集装箱定位设备的位置信息、路况及运行速度信息、设备状态信息，并将封装好的数据转发至所述的数据缓存区二，所述的数据缓存区二的数据用于盲点数据补传，确保每一个数据点都能被正确上传。

进一步地，所述的无线通讯模块包括GSM模块，所述的GSM模块具有两个SIM卡槽，用于国内/国外信号自由切换。

进一步地，所述的所述的ARM嵌入式处理器还连接设备防拆检测模块。

进一步地，所述的货物追踪器具有多块用于吸附在集装箱壁上的强力磁铁。

本实用新型公开了一种基于物联网信息化管理的货物追踪系统，包括：安装于所述的集装箱上的货物追踪器、与所述的货物追踪器无线连接的服务器、与所述的服务器相连接的监控器，所述的货物追踪器为上述的货物追踪器。

实施本实用新型的一种基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器及系统，具有以下有益的技术效果：

GPS+LBS双模式定位、盲点数据补传、锂电池和太阳能充电双模式供电、双SIM卡、防拆检测、震动检测、强磁吸附等方法提高设备的使用灵活性、可靠性、实用性；

通过GPS+LBS双模式定位确保每一个定位点都能获取设备的位置信息；

通过盲点数据补传，确保每一个数据点都能被正确上传；

通过锂电池和太阳能充电双模式供电，进一步提高设备续航时间；

通过使用双SIM卡，实现设备使用国际化；

通过防拆检测，实时监测追踪器异常拆卸；

通过震动检测，实时监测货物运输路况；

通过强磁吸附，实现设备拆卸便捷化，节省人工费用，且实现设备循环利用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的实施例一的基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器结构示意图；

图2为本实用新型的实施例二的基于物联网信息化管理的货物追踪系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型的实施例，一种基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器1，包括：ARM嵌入式处理器10、与ARM嵌入式处理器10相连接的GPS定位模块20、无线通讯模块30、充电模块40，还包括与ARM嵌入式处理器10相连接的LBS定位模块50，GPS追踪器1默认GPS定位，但无GPS信号时，自动切换至LBS定位。

货物追踪器1还包括与ARM嵌入式处理器10相连接的震动检测模块60，震动检测模块60包括三轴加速度传感器、信号处理单元、A/D采样单元、数据处理单元，所述三轴加速度传感器、信号处理单元、A/D采样单元、数据处理单元依次连接。

所述三轴加速度传感器包含依次连接的G‐Cell传感器单元、容压变换器，所述G‐Cell传感器单元感知三个相互垂直方向上的加速度，并将三个方向上的加速度转化为电容值，所述容压变换器将所述电容值转化为电压值，所述信号处理单元包含依次连接的增益放大器、前级滤波器、温度补偿器、后级放大滤波器。

充电模块40包括锂离子充电模块及太阳能板充电模块。

ARM嵌入式处理器10具有数据缓存区一、协议编/解码、数据缓存区二，

GPS定位模块20使远程平台获取货物定位设备的位置信息，并将位置信息保存到所述的数据缓存区一；

LBS定位模块50使远程平台通过三基站定位的定位方式获取货物定位设备的位置信息，并将位置信息保存到所述的数据缓存区一；

震动检测模块60对货物在运输过程中的路况进行检测，并将路况信息保存到所述的数据缓存区一；

所述协议编/解码模块用于封装货物定位设备的位置信息、路况及运行速度信息、设备状态信息，并将封装好的数据转发至所述的数据缓存区二，所述的数据缓存区二的数据用于盲点数据补传，确保每一个数据点都能被正确上传。

无线通讯模块30包括GSM模块，所述的GSM模块具有两个SIM卡槽，用于国内/图外信号自由切换。

ARM嵌入式处理器10还连接设备防拆检测模块70，包括防拆开关及控制防拆开关的主控，其中，防拆检测模块70的型号可为：PB‐22E60‐OPW‐250GF。

货物追踪器具有多块用于吸附在集装箱壁上的强力磁铁。

下面详细介绍如下：

一款基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器，包括ARM嵌入式处理器、GPS定模块、GPRS无线通讯模块、电源转换模块和锂离子充电电池，可以自行休眠，提高了货物追踪的效率和准确度，满足铁路集装箱长距离运输追踪的需要。

ARM嵌入式处理器10内具有低功耗管理模块，实现设备低功耗，延长设备续航时间；所述锂电池供电模块用于锂电池充放电管理；所述太阳能充电模块在有阳光的情况下对锂电池进行充电，抵消设备运行时的电量消耗，进一步延长设备续航时间；

数据缓存区二用于临时存储经协议编/解码封装之后的数据，同时，当数据发送失败时，暂存数据用于后续补传；

GSM通讯模块用于收发收据，实现与远程平台之间的通讯。

GPS定位模块包含CPU单元、GPS基带单元、RF射频单元，CPU单元、GPS基带单元、RF射频单元依次连接。

GSM模块包含射频接口、模拟基带单元、数字基带单元、数字接口、RTC单元、电源管理单元、供电单元。电源管理单元分别与射频接口、模拟基带单元、数字基带单元、RTC单元相连接；模拟基带单元、数字基带单元分别与射频接口、数字接口相连；供电单元与电源管理单元相连接。

低功耗管理模块包含依次连接的A/D采样单元、数据处理单元、工作模式管理单元。

太阳能充电模块包含依次连接的电池温度检测单元、输入电压管理单元、恒流充电电流设置和充电电流检测单元、输出管理单元、电池充电状态指示单元。

太阳能板模块包含太阳能板、主板、电池、强力磁铁，使用时，长按电源按键开机，所述电池电量充足，主板正常工作，将所述强力磁铁朝内，设备吸附于集装箱体外侧，所述太阳能板需能接触到阳光。

GSM模块包含射频接口、模拟基带单元、数字基带单元、数字接口、RTC单元、电源管理单元、供电单元。

电源管理单元分别于射频接口、模拟基带单元、数字基带单元、RTC单元相连接；模拟基带单元、数字基带单元分别于射频接口、数字接口相连；供电单元与电源管理单元相连接。

数字接口包含GPIOs接口、DE_BUG接口、SIM接口、UART接口。

射频接口用于无限信号的收发；数字接口用于数字信号的传输；RTC单元用于提供时钟信号；模拟基带单元、数字基带单元用于模拟基带信号与数字信号支架的转化及传送。

GPS定位模块包含依次连接的CPU单元、GPS基带单元、RF射频单元。

GPS定位模块像“收音机”一样接收、解调卫星的广播C/A码信号，中心频率为1575.42MHz。

GPS模块并不播发信号，属于被动定位。通过运算与每个卫星的伪距离，采用距离交会法求出接收机的得出经度、纬度、高度和时间修正量这四个参数，特点是点位速度快，但误差大。初次定位的模块至少需要4颗卫星参与计算，称为3D定位，3颗卫星即可实现2D定位，但精度不佳。GPS模块通过串行通信口不断输出NMEA格式的定位信息及辅助信息，供接收者选择应用。GPS模块的定位精度取决于很多方面，比如来自于GPS系统的卫星钟差及轨道差、可见GPS卫星数量及几何分布、太阳辐射、大气层、多径效应等，利用GPS定位模块可实现全球范围内全天候、连续、实时的三维导航定位、测速及高精度的精密定位。

本实用新型可以实现远程平台对货物追踪器的监测和管理。

通过定位模块，远程平台可获得设备的实时位置信息；

通过震动检测模块，远程平台可对货物在运输过程中的路况进行检测，当检测到震动数据异常，即路况太差，超过预设的安全值时，远程平台发出报警提示，避免因路况太差导致货物受损；

通过防拆检测模块，远程平台可获取设备的拆除信息。一般地，设备一旦吸附于集装箱体，在未送达目的地之前不需要拆除，为了防止设备在运输途中被拆除，致使远程平台无法继续检测货物位置和震动数据等情况的发生，设备增加了防拆检测模块。设备在途运输时，一旦发生拆卸行为立刻上报远程平台拆除报警，远程平台发出报警提示，避免设备被恶意拆除，致使货物的实时监控中断，引起不必要的损失。

本实用新型还提出GPS+LBS双模式定位、盲点数据补传、锂电池和太阳能充电双模式供电、双SIM卡、防拆检测、震动检测、强磁吸附等方法提高设备的使用灵活性、可靠性、实用性。

通过GPS+LBS双模式定位确保每一个定位点都能获取设备的位置信息；通过盲点数据补传，确保每一个数据点都能被正确上传；

通过锂电池和太阳能充电双模式供电，进一步提高设备续航时间；通过使用双SIM卡，实现设备使用国际化；

通过防拆检测，实时监测追踪器异常拆卸；通过震动检测，实时监测货物运输路况；

通过强磁吸附，实现设备拆卸便捷化，节省人工费用，且实现设备循环利用。

远程平台通过GPS定位模块获取设备位置信息包含：计算出设备与若干个卫星的伪距离；采用距离交会法求出设备的经纬、纬度、高度和时间修正量的定位信息；采用NMEA格式输出的定位信息及辅助信息上报给远程平台。距离交会法是以两个已知控制点为中心，分别以目标点与两已知点的距离为半径划圆，交会点极为要求目标点。

对设备在运输途中的路况检测包含：感应设备三个相互垂直方向上的加速度；将所述加速度的信息转化为模拟电信号；将模拟电信号进行放大、滤波、温度补偿处理；将处理后的模拟电信号转化为数字信号；对所述数字信号进行处理和分析，得出设备运输路况，并将处理和分析后的结果上报给远程平台。

在运输过程中，远程平台对设备的具体监控过程为：

步骤1设备安装成功后，上报平台设备安装位置，即设备初始位置；

步骤2实时采集设备位置信息；

步骤3实时采集设备震动数据；

步骤4判断震动数据是否在预先设定的阈值范围内，如果超过阈值，立即上报远程平台震动报警，否则将震动数据暂存在本地，等待设备定时上报平台；

步骤5实时判断设备是否被拆除，若判断为是，则立即上报平台拆除报警，并请求管理人员排查原因；

步骤6定时上报远程平台设备的位置信息、震动数据、震动报警、拆除报警等有效信息。

请参阅图2，一种基于物联网信息化管理的便携式货物追踪系统100，包括：安装于集装箱上的货物追踪器、与货物追踪器无线连接的服务器200、与服务器200相连接的监控器300，货物追踪器为上述的货物追踪器1。

本系统工作过程为：

该货物追踪定位设备(货物追踪器1)通过GSM通讯模块与远程物联网管理平台(服务器200及监控器300)实时信息交互；远程物联网管理平台可以通过GPS定位模块检测设备的位置信息；通过LBS定位检测设备位置信息；通过震动检测模块检测货物运输路况；通过防拆检测模块检测设备拆除情况；通过双SIM卡实现全球化运输；通过盲点数据补传，实现上报数据连续不间断；通过低功耗管理模块降低设备功耗，延长续航时间；通过太阳能充电板进一步延长设备续航时间；实现了对货物追踪定位设备的远程控制与检测，有效提高了货物运输的可视化、全天候实时监控管理。

实施本实用新型的一种基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器及系统，具有以下有益的技术效果：

GPS+LBS双模式定位、盲点数据补传、锂电池和太阳能充电双模式供电、双SIM卡、防拆检测、震动检测、强磁吸附等方法提高设备的使用灵活性、可靠性、实用性；

通过GPS+LBS双模式定位确保每一个定位点都能获取设备的位置信息；

通过盲点数据补传，确保每一个数据点都能被正确上传；

通过锂电池和太阳能充电双模式供电，进一步提高设备续航时间；

通过使用双SIM卡，实现设备使用国际化；

通过防拆检测，实时监测追踪器异常拆卸；

通过震动检测，实时监测货物运输路况；

通过强磁吸附，实现设备拆卸便捷化，节省人工费用，且实现设备循环利用。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型实施例的精神和范围。这样，倘若本实用新型实施例的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器，包括：ARM嵌入式处理器、与所述的ARM嵌入式处理器相连接的GPS定位模块、无线通讯模块、充电模块，其特征在于，还包括与所述的ARM嵌入式处理器相连接的LBS定位模块，所述的GPS追踪器默认GPS定位，无GPS信号时，自动切换至LBS定位。

2.根据权利要求1所述的基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器，其特征在于，所述的GPS追踪器还包括与所述的ARM嵌入式处理器相连接的震动检测模块，所述的震动检测模块包括三轴加速度传感器、信号处理单元、A/D采样单元、数据处理单元，所述三轴加速度传感器、信号处理单元、A/D采样单元、数据处理单元依次连接。

3.根据权利要求2所述的基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器，其特征在于，所述三轴加速度传感器包含依次连接的G-Cell传感器单元、容压变换器，所述G-Cell传感器单元感知三个相互垂直方向上的加速度，并将三个方向上的加速度转化为电容值，所述容压变换器将所述电容值转化为电压值，所述信号处理单元包含依次连接的增益放大器、前级滤波器、温度补偿器、后级放大滤波器。

4.根据权利要求1所述的基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器，其特征在于，所述的充电模块包括锂离子充电模块及太阳能板充电模块。

5.根据权利要求2所述的基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器，其特征在于，所述的ARM嵌入式处理器具有数据缓存区一、协议编/解码、数据缓存区二，

其中，所述的GPS定位模块使远程平台获取货物定位设备的位置信息，并将位置信息保存到所述的数据缓存区一；

所述LBS定位模块使远程平台通过三基站定位的定位方式获取货物定位设备的位置信息，并将位置信息保存到所述的数据缓存区一；

所述震动检测模块对货物在运输过程中的路况进行检测，并将路况信息保存到所述的数据缓存区一；

所述协议编/解码模块用于封装货物定位设备的位置信息、路况及运行速度信息、设备状态信息，并将封装好的数据转发至所述的数据缓存区二，所述的数据缓存区二的数据用于盲点数据补传，确保每一个数据点都能被正确上传。

6.根据权利要求1所述的基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器，其特征在于，所述的无线通讯模块包括GSM模块，所述的GSM模块具有两个SIM卡槽，用于国内/图外信号自由切换。

7.根据权利要求1所述的基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器，其特征在于，所述的ARM嵌入式处理器还连接设备防拆检测模块。

8.根据权利要求1所述的基于物联网信息化管理的便携式货物追踪器，其特征在于，所述的货物追踪器具有多块用于吸附在集装箱壁上的强力磁铁。

9.一种基于物联网信息化管理的货物追踪系统，包括：安装于集装箱上的货物追踪器、与所述的货物追踪器无线连接的服务器、与所述的服务器相连接的监控器，其特征在于，所述的货物追踪器为权利要求1至8任一项所述的货物追踪器。