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】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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，n0.4.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】
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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0MAP3530型ARM芯片作为元件。具体的硬件结构为:
[0011]DHT22型温湿度传感器，温度量程范围-40°C -80°C，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。
[0012]HP03S型气压传感器，压力量程范围300-1 lOOhpa，工作温度范围_20?60°C，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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]0MAP3530型ARM，处理器采用ARM CortexTM_A8结构，可高速运行(能达到IGHz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。
[0018]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。
[0019]所述的温湿度传感器、气压传感器、三轴加