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原文传递危险品集装箱物流状态实时监控系统的研究与开发

论文题名：	危险品集装箱物流状态实时监控系统的研究与开发
关键词：	危险品集装箱物流;实时监控系统;电子标签;车载监控终端
摘要：	危险品集装箱物流运输过程中的泄漏、丢失和爆炸等恶性事故会造成极大的财产损失和严重的社会影响。要提高危险品运输的安全性，需采用自动化与信息化相结合的技术手段，对运输过程中危险品的状态变化及运输车辆的运行状态进行实时和全方位的监测。本文拟研究开发出危险品集装箱物流状态实时监控系统，以对危险品集装箱运输过程中的有关状态参数进行实时采集、分析和发送，进而对各种危险情况实现预警并与远程监控平台进行双向信息交换。通过综合应用RFID技术、GPS/GPRS技术、传感采集技术，开发出包含危险品集装箱状态信息采集终端（信息采集层）、集装箱电子标签（信息中继层）、车载监控终端（信息传输层）三层次的软硬件系统，并完成了系统的性能测试与现场实车应用。主要研究内容如下：完成了危险品集装箱物流运输状态实时监控体系的架构设计。针对集装箱状态信息传输特性，分析了危险品集装箱物流作业过程、监控需求、监控状态参数以及集装箱物流监控模式。通过比较GSM移动通信网络、CDMA系统、固定频率通信方式、集群移动通信方式、卫星通信方式等多种无线通信方式的特性，确定了以RFID作为信息中继传输模式与GPRS相结合实现远程信息交互的无线数据传输模式和信息采集方案。完成了集装箱内危险品状态信息采集终端的软硬件设计。根据所需监控的状态参量，设计了能检测温度、湿度、倾角、加速度、烟雾等变量的传感器模块；确定了待测监控信息的数据格式与交换规范以及状态信息的采样频率；设计开发了基于MSP430F135单片机的状态信息采集处理器模块的硬件电路及工作程序。该信息采集终端能实现集装箱内危险品状态信息的实时采集与传输。完成了集装箱电子标签的软硬件设计。在对其使用的相关芯片进行性能分析的基础上，设计了集装箱电子标签处理器模块的硬件电路。完成了对RFID通讯模块的功能配置，设计了其与车载接收端、集装箱内危险品状态信息发送端之间的通信协议。开发了电子标签的门封监控模块，实现了对集装箱开关门状态的自动监控，进而实现对开关门时间、地点的监测。完成了车载监控终端的硬件和软件设计。分析了车载监控终端的工作模式，设计了车载监控终端与远程监控平台之间的通信协议，并根据其功能需求完成了对各主要模块的选型与电路设计，设计了车载监控终端的软件流程，实现了危险品集装箱状态信息在车载监控终端液晶显示屏上的实时显示，并能通过GPRS与远程监控平台实现实时数据交换。完成了危险品集装箱物流状态实时监控系统的总体集成与性能测试。通过对测试结果的分析，优化了系统状态信息传输的频率，提高了远程监控平台实时追踪查询GPS的定位精度，提出了多套监控系统同时工作时的防碰撞与抗干扰设计方法，优化了系统主体程序流程，解决了GPRS信号不稳定对状态信息实时传输的影响。系统优化后的测试结果表明，系统的可靠性与稳定性显著增强。通过本文的研究，构建了集装箱内危险品状态信息的实时监测系统，实现了车辆驾驶室内监控终端对集装箱内危险品状态信息的实时监控，实现了监控中心对危险品集装箱运输车辆运行状态的远程动态监控。本监控系统在上海石化物流企业的20ft集装箱上进行了现场实用安装与动态性能测试。经过历时2个月、测试30余车次、行程约7000公里覆盖各种路况的实地行车试验，证明该系统可以充分满足危险品集装箱运输监控的实际应用要求，验证了系统设计的可靠性。
作者：	秦玉
专业：	机械制造及其自动化
导师：	姚振强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文