基于ZigBee技術(shù)的物流監(jiān)控設(shè)計

摘要：為了對物流行業(yè)快遞實(shí)施有效監(jiān)控，采用ZigBee技術(shù)與GPS、GPRS、RFID相結(jié)合的方法，給出了車載終端的整體硬件結(jié)構(gòu)框架的設(shè)計方法，并對SPI接口和Z-stack協(xié)議等關(guān)鍵技術(shù)作了分析，從而實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸途中對快遞的實(shí)時定位、跟蹤和監(jiān)控。
關(guān)鍵詞：ZigBee；GPS；GPRS；RFID；SPI；Z-stack協(xié)議

0 引言
目前，我國快遞行業(yè)高速發(fā)展，但是，面對重大節(jié)日出現(xiàn)的快遞壓倉以及遺失的現(xiàn)象層出不窮。在這種情況下，快遞的安全、遺失問題以及人們對自己網(wǎng)購物品的信息關(guān)注度就變得越來越突出。相對應(yīng)的，科學(xué)技術(shù)事業(yè)也在不斷地向前發(fā)展。近年來，在無線個域網(wǎng)WPAN技術(shù)領(lǐng)域，各種標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)在競相發(fā)展，而這些不同技術(shù)的產(chǎn)品之間既有競爭又有互補(bǔ)。ZigBee正是在這種無線技術(shù)蓬勃發(fā)展的環(huán)境中應(yīng)運(yùn)而生的。在其他無線通信技術(shù)不斷追求高速率、遠(yuǎn)距離的今天，ZigBee卻向著低速率、近距離的方向邁進(jìn)，其目的就是為了大幅度降低無線終端的成本及功耗。
ZigBee／IEEE 802．15．4標(biāo)準(zhǔn)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供了互聯(lián)互通的平臺。所以，應(yīng)用ZigBee技術(shù)既可以通過對車輛的監(jiān)控來有效加強(qiáng)對快遞的跟蹤及監(jiān)控，又能大大降低功率消耗和開發(fā)成本。

1 ZigBee硬件方案
ZigBee顯著的特J點(diǎn)就是低速率、低功耗、低成本、自配置和靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。ZigBee系統(tǒng)一般由傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和電源管理模塊四部分組成。其中，傳感器模塊負(fù)責(zé)采集監(jiān)視區(qū)域的信息并完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，采集的信息包括溫度、濕度、光強(qiáng)度、位置信息等；數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)控制整個節(jié)點(diǎn)的處理操作、路由協(xié)議、同步定位、功耗管理以及任務(wù)管理等；數(shù)據(jù)傳輸模塊負(fù)責(zé)與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信，交換控制消息和收取采集數(shù)據(jù)；電源管理模塊可以采用蓄電池，以方便節(jié)點(diǎn)的布置。
本文設(shè)計的方案采用串行通信模塊，把RFID讀取快遞的標(biāo)簽信息、GPS模塊收集到的經(jīng)緯度信息以及其他節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信息，通過GPRS以聯(lián)網(wǎng)方式發(fā)送出去，或者接收服務(wù)器端發(fā)來的控制命令監(jiān)控快遞。通過ZigBee的協(xié)議棧架構(gòu)，用SPI接口把GPS、GPRS、RFID等通信模塊與數(shù)據(jù)處理單元MCU連接起來，設(shè)計出的方案具有物流的定位、防盜防遺失、報警等功能，既可以很好地跟蹤監(jiān)控快遞，緩解人們心理上對自己財產(chǎn)的擔(dān)憂，又可以大幅度地降低系統(tǒng)功耗，從而使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺的產(chǎn)業(yè)化成為可能。

2 車載終端硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
車載終端采用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)對車廂內(nèi)物品的智能監(jiān)控。通過GPRS聯(lián)網(wǎng)和GPS定位，服務(wù)器端可對物品進(jìn)行定位查詢與報警。圖1所示為本終端的整體硬件結(jié)構(gòu)框圖。

2．1 MCU的選用
CC2530是Chipcon公司推出的用來實(shí)現(xiàn)嵌入式ZigBee應(yīng)用的片上系統(tǒng)。它支持2．4 GHz IEEE802．15．4／ZigBee協(xié)議。CC2530片上系統(tǒng)的功能模塊集成有CC2530RF收發(fā)器，并增強(qiáng)了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8051MCU，256 KB的FLASH，64 KB的SRAM等高性能模塊，同時內(nèi)置了ZigBee協(xié)議棧。加上超低能耗，使得它可以用很低的費(fèi)用構(gòu)成ZigBee節(jié)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的市場競爭力。
2．2 電源模塊
本系統(tǒng)電源采用LM2576S系列的穩(wěn)壓器，LM2576S系列的穩(wěn)壓器是單片集成電路，能提供降壓開關(guān)穩(wěn)壓器的各種功能，可以驅(qū)動3 A的負(fù)載，并具有優(yōu)異的線性和負(fù)載調(diào)整能力。圖2所示為系統(tǒng)電源接口電路。

該電源的輸入為12 V蓄電池，并能夠?qū)⑤敵鲭妷赫{(diào)節(jié)為3．3 V和5 V。其中，3．3 V給CC2530供電，而5 V則提供給GPS，GPRS模塊使用。