物联网在智能车载系统中的应用
张宏君+高晓婧
摘 要： 针对物流行业中存在的工作效率低下、送取货时间错位、品牌形象难以树立等问题，提出一种智能化配送终端系统的设计方案。首先介绍物流行业最后一公里送货的现状，配送中存在的各种问题；然后给出本设计的系统架构、硬件框图及软件流程图。该设计实现了配送的智能化，能有效地提高物流配送效率，树立品牌形象。
关键词： 物联网； 物流配送； 智能化配送； 终端系统
中图分类号： TN92?34； TP732.2 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）21?0024?03
Design of intelligent distribution terminal system based on Internet of Things
ZHANG Hong?jun1， 2， GAO Xiao?jing2
（1. Unit 69260 of the People′s Liberation Army， Urumchi 830017， China；
2. Xian Telecommunication Institute of the People′s Liberation Army， Xian 710106， China）
Abstract： In order to solve the problems of low work efficiency， time dislocation of pinking up goods， difficult establishment of brand image， which are generally existing in the logistics industry， a design scheme of intelligent distribution terminal system is proposed. The situation of goods delivery in the last kilometer in logistics industry is presented. The problems existing in the distribution are introduced. The system architecture， hardware block diagram and software flow chart in this design are given. The proposed design can realize intelligent distribution， effectively improve the efficiency of logistics distribution， and establish the brand image.
Keywords： Internet of Things； logistics distribution； intelligent distribution； terminal system
0 引 言
随着物联网的迅猛发展和商业利益的驱动，我国物流行业之间的竞争逐渐演变为盈利模式的竞争，物流行业加快了改革的步伐，掀起了物流配送智能化的研究热潮[1?2]。我国物流业还处于初级发展阶段，发展水平的低下，已经成为电子商务发展的一大瓶颈[3]。配送过程存在的主要问题有：人力投资过大、专业物流服务缺乏、物流业管理体制不健全、物流基础设施过于落后。利用高新科技手段实现智能物流，可以大大加快货物在物流过程中的流通速度，减少人工操作失误，降低管理成本，达到全局资源利用最大化，整个链条集约化以及工作最大程度的自动化、最优化、简易化[4?5]。智能配送通过对物流过程中配送的配车以及配送线路进行优化，可以降低配送成本及作业时间，提高配送效率[6?9]。在整个物流配送过程中，“最后一公里”送货与取货之间的问题尤为严重。通过市场调查，了解现阶段物流业的发展状况，发现“最后一公里”送货存在如下问题：
（1） 送货员工作的大部分时间用来给客户打电话和等待客户取货，导致工作效率低下；
（2） 由于客户很有可能不在指定取货地址，或者临时繁忙，所以送货员经常要把同一件货物配送多次，从而造成了人力、财力的浪费；
（3） 由于送货员和客户之间的沟通有问题，有时相互不理解，导致客户针对于物流公司的投诉，严重影响物流公司的品牌效力。
针对“最后一公里送货”中存在的问题，提出了智能配送终端系统的设计方案。通过智能配送终端系统，一方面达到送货的智能化、简洁化，减少了配送的人力投入，提升了工作效率；另一方面达到了取货人的时间自由，而且还能做到存货取货的实时监控，货物到达信息的随时获取，方便了物流公司的统一管理。
1 智能配送终端系统架构
该智能配送终端系统的系统构架，如图1所示，主要包括：自动存取货柜、视频监控系统、服务器、人机交互界面、数据处理器、短信发送器。本系统可以实现智能化的配送，最后一公里送货时，送货员不需要人为等待收货人取件，只需将快递件送到指定的配送点，收货人可以在合适的时间段里随意取走货物，实现了智能化配送的目的。
图1 智能配送终端系统体系结构
其硬件主要分为两部分：前端系统和后台操作系统。主要组成模块包括自动存取模块、服务器模块、数据处理器模块、自动短信发送模块、人机交互模块（密码认证模块、条形码模块）、视频监控模块等。该系统硬件原理如图2所示。
图2 系统硬件原理图
2 主要模块介绍
2.1 人机交互界面
人机界面（又称用户界面或使用者界面）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介， 它能够实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。
本设计中将人机界面嵌入到存取货柜中，主要是实现快递员存货，货主取货所需的操作。其中包括管理员密码的输入、存货按钮、取货按钮、取货密码的输入、信息校对、身份证号码确认、相关提示语等功能，人机界面在空闲时可以设置广告界面，产生额外的经济效益。
该模块采用研华HMI?TPC（工业级嵌入式平板电脑）系列产品，如图3所示，该系列产品有着诸多优点，能满足系统的相关要求。
图3 HMI?TPC工业级嵌入式平板电脑
该产品的主要规格参数如下所示：
工业规格：-20～60 ℃的运行温度、铝合金前外壳、丰富的尺寸选择、LED背光技术、节能省电、寿命长达50 000 h、前面版IP65防水防尘、五线工业电阻屏平均单点使用1 000万以上、多样的安装方式（台式、壁挂式、前面版）、9～32 V DC宽幅电压输入、带有良好的接地保护及保险丝。质量的保证-3C证书，CE，FCC，UL，产品内部测试。
嵌入式设计：无风扇设计、搭配版载双核ATOM CPU、工业内存、宽温运行、IO向下接线节省空间。
PC技术开放平台：Mini PCI?e 扩充、现场总线通信、工业存储CF或2.5 HDD、搭配嵌入式操作系统、电池备份内存确保重要文件，TPC已被众多软件厂商验证通过。
2.2 自动存取货柜
自动存取货柜的原理与超市的存取货柜原理相似，快递员将快递货物放入柜中，收货人在规定的时间段里，挑出闲暇时间从货柜中取走货物。快递员存货与收货人取货操作流程正好相反，货柜大小和柜门的数量都可以定做，满足不同人群的需求，一般分为24门、36门、48门。另外，柜门的正面侧面和背面也可以涂上不同的广告宣传语，增加额外收入。
2.3 视频监控系统
视频监控系统是为了确保存货与取货的安全性与制约性，存货/取货时，或货柜意外打开时视频监控系统都将自动启动，从而监控整个过程。由于视频监控系统现在是非常成熟的产品，就不做深入介绍。现有的视频监控系统有第一代模拟视频监控系统（CCTV），第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统（DVR），第三代完全基于IP网络视频监控系统（IPVS）。
考虑到该系统的应用场景和成本因素，视频监控系统将采用第二代数字视频监控系统，并做备份。
2.4 条形码识别读取器
条形码阅读器也称为条形码扫描枪、条形码扫描器，是用于读取条形码所包含的信息的一种设备。按应用的不同和条形码的类型可分为：有线式条码扫描器（一维、二维）；无线条码扫描器（一维、二维）。它具有可靠准确、数据输入速度快、经济便宜、设备简单等优点。
条形码阅读器也是嵌入到自动存取货柜中，快递员扫描快递件上的条形码，系统就读取该条形码的相关信息，包括电话号码、货主姓名、送货地址、身份证号码（若有需要）等。
2.5 短信发送器与远程数据发送器
现有的快递员通过手动扫描条形码，信息通过快递点的无线猫进行接收，并且传入快递公司的服务器，从而确保实时准确地掌握快件到达情况。
智能配送终端系统同样采用这个技术，当快递员将货物通过扫描存入货柜后，货物到达并已存信息发送到服务器。当货主取走货物，数据也能及时地传送给服务器，从而保证数据的更新。
当货物存入自动配送终端后，条形码阅读器读取了快递件相关的个人信息，然后短信发送器发送信息通知货主前来取货，其中包括取件的地点、有效时间、账单编号、货主姓名、取件密码等信息。取货消息也可以通过快递点，进行统一地发送。后期若是资金允许，可以投入语音通知，网上通知等多方面的全方位立体通知。
“智能配送终端系统”是将现有的技术和产品进行融合，解决市场中所存在的问题，其优点在于成本小，投资少，市场处于空白阶段，相信随着成本的投入，技术创新方面会有更大的提高，该系统将更加的人性化、科学化、智能化。
3 系统的软件流程
本系统主要分为两个步骤来完成整个配送过程，包括存快件和取快件两个流程。
（1） 存快件流程
在最后一公里送货时，完成的第一步是：物流公司将快件统一运送到指定的配送点，快递员将快件依次存入自动存取货柜中，收件人将收到短信提示，在一段时间里取走快件。整个存快件的流程如图4所示。
（2） 取快件流程
收货人收到取货短信提示，在规定的时间段里，自由取走快件。避免了因为不在收货地点、与快递员口头摩擦等而导致的一些麻烦，减少了与物流公司的矛盾。具体的取货流程如图5所示。
图4 存快件的流程
图5 取快件流程
4 结 语
随着科技的发展和经济全球化进程的推动，现代物流的智能化和集成化趋势日显突出，智能配送终端系统是现代物流发展的必然产物。为了解决传统的物流配送中存在的问题，如工作效益低下、物流公司与客户容易产生纠纷、物流公司的形象难以树立等，提出了一种基于物联网的智能配送终端系统的设计。该系统可以改变传统物流配送的现状，使得配送智能化，降低人力成本，提升物流行业竞争力。另外，能够有效地实现动态跟踪物件、提高配送效益、降低物流成本等目标，是提升行业竞争力的一种新的思路，推动物流迈向一个新的大物流时代。
参考文献
[1] ZHOU Xian?cheng， HE Cai?hong， LIU LI?mei. Research of intelligent logistics system based on Internet of Things [C]// 2010 3rd International Conference on Computational Intelligence and Industrial Application. [S.l.]： [s.n.]， 2010： 299?302.
[2] 周立新，刘琨.智能物流运输系统[J].同济大学学报，2002，30（7）：829?832.
[3] 王晓博.电子商务下物流配送系统优化模型和算法研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2008.
[4] 陈丰照，姜代红.基于物联网的智能物流配送系统设计与实现[J].微电子学与计算机，2011，28（8）：19?21.
[5] 苏志远，周晓光，廖启征.虚拟物流配送中心智能配送器模型设计[J].北京邮电大学学报，2006，29（1）：73?76.
[6] 郑湘丽.基于GIS先验知识的智能配送优化及实现[J].计算技术与自动化，2011，30（4）：111?114.
[7] 蓝启明，张东站.公路物流智能配载的研究和装载算法设计[J].计算机工程与应用，2012，48（33）：237?243.
[8] 姜代红，沈洁.嵌入式移动GIS开发运行平台的设计与实现[J].计算机工程与设计，2007，28（20）：4984?4986.
[9] 程娟，平西建.集成GPRS 服务的嵌入式车载地理信息系统[J].计算机工程，2006，32（17）：244?245.
图2 系统硬件原理图
2 主要模块介绍
2.1 人机交互界面
人机界面（又称用户界面或使用者界面）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介， 它能够实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。
本设计中将人机界面嵌入到存取货柜中，主要是实现快递员存货，货主取货所需的操作。其中包括管理员密码的输入、存货按钮、取货按钮、取货密码的输入、信息校对、身份证号码确认、相关提示语等功能，人机界面在空闲时可以设置广告界面，产生额外的经济效益。
该模块采用研华HMI?TPC（工业级嵌入式平板电脑）系列产品，如图3所示，该系列产品有着诸多优点，能满足系统的相关要求。
图3 HMI?TPC工业级嵌入式平板电脑
该产品的主要规格参数如下所示：
工业规格：-20～60 ℃的运行温度、铝合金前外壳、丰富的尺寸选择、LED背光技术、节能省电、寿命长达50 000 h、前面版IP65防水防尘、五线工业电阻屏平均单点使用1 000万以上、多样的安装方式（台式、壁挂式、前面版）、9～32 V DC宽幅电压输入、带有良好的接地保护及保险丝。质量的保证-3C证书，CE，FCC，UL，产品内部测试。
嵌入式设计：无风扇设计、搭配版载双核ATOM CPU、工业内存、宽温运行、IO向下接线节省空间。
PC技术开放平台：Mini PCI?e 扩充、现场总线通信、工业存储CF或2.5 HDD、搭配嵌入式操作系统、电池备份内存确保重要文件，TPC已被众多软件厂商验证通过。
2.2 自动存取货柜
自动存取货柜的原理与超市的存取货柜原理相似，快递员将快递货物放入柜中，收货人在规定的时间段里，挑出闲暇时间从货柜中取走货物。快递员存货与收货人取货操作流程正好相反，货柜大小和柜门的数量都可以定做，满足不同人群的需求，一般分为24门、36门、48门。另外，柜门的正面侧面和背面也可以涂上不同的广告宣传语，增加额外收入。
2.3 视频监控系统
视频监控系统是为了确保存货与取货的安全性与制约性，存货/取货时，或货柜意外打开时视频监控系统都将自动启动，从而监控整个过程。由于视频监控系统现在是非常成熟的产品，就不做深入介绍。现有的视频监控系统有第一代模拟视频监控系统（CCTV），第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统（DVR），第三代完全基于IP网络视频监控系统（IPVS）。
考虑到该系统的应用场景和成本因素，视频监控系统将采用第二代数字视频监控系统，并做备份。
2.4 条形码识别读取器
条形码阅读器也称为条形码扫描枪、条形码扫描器，是用于读取条形码所包含的信息的一种设备。按应用的不同和条形码的类型可分为：有线式条码扫描器（一维、二维）；无线条码扫描器（一维、二维）。它具有可靠准确、数据输入速度快、经济便宜、设备简单等优点。
条形码阅读器也是嵌入到自动存取货柜中，快递员扫描快递件上的条形码，系统就读取该条形码的相关信息，包括电话号码、货主姓名、送货地址、身份证号码（若有需要）等。
2.5 短信发送器与远程数据发送器
现有的快递员通过手动扫描条形码，信息通过快递点的无线猫进行接收，并且传入快递公司的服务器，从而确保实时准确地掌握快件到达情况。
智能配送终端系统同样采用这个技术，当快递员将货物通过扫描存入货柜后，货物到达并已存信息发送到服务器。当货主取走货物，数据也能及时地传送给服务器，从而保证数据的更新。
当货物存入自动配送终端后，条形码阅读器读取了快递件相关的个人信息，然后短信发送器发送信息通知货主前来取货，其中包括取件的地点、有效时间、账单编号、货主姓名、取件密码等信息。取货消息也可以通过快递点，进行统一地发送。后期若是资金允许，可以投入语音通知，网上通知等多方面的全方位立体通知。
“智能配送终端系统”是将现有的技术和产品进行融合，解决市场中所存在的问题，其优点在于成本小，投资少，市场处于空白阶段，相信随着成本的投入，技术创新方面会有更大的提高，该系统将更加的人性化、科学化、智能化。
3 系统的软件流程
本系统主要分为两个步骤来完成整个配送过程，包括存快件和取快件两个流程。
（1） 存快件流程
在最后一公里送货时，完成的第一步是：物流公司将快件统一运送到指定的配送点，快递员将快件依次存入自动存取货柜中，收件人将收到短信提示，在一段时间里取走快件。整个存快件的流程如图4所示。
（2） 取快件流程
收货人收到取货短信提示，在规定的时间段里，自由取走快件。避免了因为不在收货地点、与快递员口头摩擦等而导致的一些麻烦，减少了与物流公司的矛盾。具体的取货流程如图5所示。
图4 存快件的流程
图5 取快件流程
4 结 语
随着科技的发展和经济全球化进程的推动，现代物流的智能化和集成化趋势日显突出，智能配送终端系统是现代物流发展的必然产物。为了解决传统的物流配送中存在的问题，如工作效益低下、物流公司与客户容易产生纠纷、物流公司的形象难以树立等，提出了一种基于物联网的智能配送终端系统的设计。该系统可以改变传统物流配送的现状，使得配送智能化，降低人力成本，提升物流行业竞争力。另外，能够有效地实现动态跟踪物件、提高配送效益、降低物流成本等目标，是提升行业竞争力的一种新的思路，推动物流迈向一个新的大物流时代。
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[9] 程娟，平西建.集成GPRS 服务的嵌入式车载地理信息系统[J].计算机工程，2006，32（17）：244?245.
图2 系统硬件原理图
2 主要模块介绍
2.1 人机交互界面
人机界面（又称用户界面或使用者界面）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介， 它能够实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。
本设计中将人机界面嵌入到存取货柜中，主要是实现快递员存货，货主取货所需的操作。其中包括管理员密码的输入、存货按钮、取货按钮、取货密码的输入、信息校对、身份证号码确认、相关提示语等功能，人机界面在空闲时可以设置广告界面，产生额外的经济效益。
该模块采用研华HMI?TPC（工业级嵌入式平板电脑）系列产品，如图3所示，该系列产品有着诸多优点，能满足系统的相关要求。
图3 HMI?TPC工业级嵌入式平板电脑
该产品的主要规格参数如下所示：
工业规格：-20～60 ℃的运行温度、铝合金前外壳、丰富的尺寸选择、LED背光技术、节能省电、寿命长达50 000 h、前面版IP65防水防尘、五线工业电阻屏平均单点使用1 000万以上、多样的安装方式（台式、壁挂式、前面版）、9～32 V DC宽幅电压输入、带有良好的接地保护及保险丝。质量的保证-3C证书，CE，FCC，UL，产品内部测试。
嵌入式设计：无风扇设计、搭配版载双核ATOM CPU、工业内存、宽温运行、IO向下接线节省空间。
PC技术开放平台：Mini PCI?e 扩充、现场总线通信、工业存储CF或2.5 HDD、搭配嵌入式操作系统、电池备份内存确保重要文件，TPC已被众多软件厂商验证通过。
2.2 自动存取货柜
自动存取货柜的原理与超市的存取货柜原理相似，快递员将快递货物放入柜中，收货人在规定的时间段里，挑出闲暇时间从货柜中取走货物。快递员存货与收货人取货操作流程正好相反，货柜大小和柜门的数量都可以定做，满足不同人群的需求，一般分为24门、36门、48门。另外，柜门的正面侧面和背面也可以涂上不同的广告宣传语，增加额外收入。
2.3 视频监控系统
视频监控系统是为了确保存货与取货的安全性与制约性，存货/取货时，或货柜意外打开时视频监控系统都将自动启动，从而监控整个过程。由于视频监控系统现在是非常成熟的产品，就不做深入介绍。现有的视频监控系统有第一代模拟视频监控系统（CCTV），第二代基于“PC+多媒体卡”数字视频监控系统（DVR），第三代完全基于IP网络视频监控系统（IPVS）。
考虑到该系统的应用场景和成本因素，视频监控系统将采用第二代数字视频监控系统，并做备份。
2.4 条形码识别读取器
条形码阅读器也称为条形码扫描枪、条形码扫描器，是用于读取条形码所包含的信息的一种设备。按应用的不同和条形码的类型可分为：有线式条码扫描器（一维、二维）；无线条码扫描器（一维、二维）。它具有可靠准确、数据输入速度快、经济便宜、设备简单等优点。
条形码阅读器也是嵌入到自动存取货柜中，快递员扫描快递件上的条形码，系统就读取该条形码的相关信息，包括电话号码、货主姓名、送货地址、身份证号码（若有需要）等。
2.5 短信发送器与远程数据发送器
现有的快递员通过手动扫描条形码，信息通过快递点的无线猫进行接收，并且传入快递公司的服务器，从而确保实时准确地掌握快件到达情况。
智能配送终端系统同样采用这个技术，当快递员将货物通过扫描存入货柜后，货物到达并已存信息发送到服务器。当货主取走货物，数据也能及时地传送给服务器，从而保证数据的更新。
当货物存入自动配送终端后，条形码阅读器读取了快递件相关的个人信息，然后短信发送器发送信息通知货主前来取货，其中包括取件的地点、有效时间、账单编号、货主姓名、取件密码等信息。取货消息也可以通过快递点，进行统一地发送。后期若是资金允许，可以投入语音通知，网上通知等多方面的全方位立体通知。
“智能配送终端系统”是将现有的技术和产品进行融合，解决市场中所存在的问题，其优点在于成本小，投资少，市场处于空白阶段，相信随着成本的投入，技术创新方面会有更大的提高，该系统将更加的人性化、科学化、智能化。
3 系统的软件流程
本系统主要分为两个步骤来完成整个配送过程，包括存快件和取快件两个流程。
（1） 存快件流程
在最后一公里送货时，完成的第一步是：物流公司将快件统一运送到指定的配送点，快递员将快件依次存入自动存取货柜中，收件人将收到短信提示，在一段时间里取走快件。整个存快件的流程如图4所示。
（2） 取快件流程
收货人收到取货短信提示，在规定的时间段里，自由取走快件。避免了因为不在收货地点、与快递员口头摩擦等而导致的一些麻烦，减少了与物流公司的矛盾。具体的取货流程如图5所示。
图4 存快件的流程
图5 取快件流程
4 结 语
随着科技的发展和经济全球化进程的推动，现代物流的智能化和集成化趋势日显突出，智能配送终端系统是现代物流发展的必然产物。为了解决传统的物流配送中存在的问题，如工作效益低下、物流公司与客户容易产生纠纷、物流公司的形象难以树立等，提出了一种基于物联网的智能配送终端系统的设计。该系统可以改变传统物流配送的现状，使得配送智能化，降低人力成本，提升物流行业竞争力。另外，能够有效地实现动态跟踪物件、提高配送效益、降低物流成本等目标，是提升行业竞争力的一种新的思路，推动物流迈向一个新的大物流时代。
参考文献
[1] ZHOU Xian?cheng， HE Cai?hong， LIU LI?mei. Research of intelligent logistics system based on Internet of Things [C]// 2010 3rd International Conference on Computational Intelligence and Industrial Application. [S.l.]： [s.n.]， 2010： 299?302.
[2] 周立新，刘琨.智能物流运输系统[J].同济大学学报，2002，30（7）：829?832.
[3] 王晓博.电子商务下物流配送系统优化模型和算法研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2008.
[4] 陈丰照，姜代红.基于物联网的智能物流配送系统设计与实现[J].微电子学与计算机，2011，28（8）：19?21.
[5] 苏志远，周晓光，廖启征.虚拟物流配送中心智能配送器模型设计[J].北京邮电大学学报，2006，29（1）：73?76.
[6] 郑湘丽.基于GIS先验知识的智能配送优化及实现[J].计算技术与自动化，2011，30（4）：111?114.
[7] 蓝启明，张东站.公路物流智能配载的研究和装载算法设计[J].计算机工程与应用，2012，48（33）：237?243.
[8] 姜代红，沈洁.嵌入式移动GIS开发运行平台的设计与实现[J].计算机工程与设计，2007，28（20）：4984?4986.
[9] 程娟，平西建.集成GPRS 服务的嵌入式车载地理信息系统[J].计算机工程，2006，32（17）：244?245.
