基于ZigBee技術(shù)的物流監控設計

摘要：為了對物流行業(yè)快遞實(shí)施有效監控，采用ZigBee技術(shù)與GPS、GPRS、RFID相結合的方法，給出了車(chē)載終端的整體硬件結構框架的設計方法，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)現了運輸途中對快遞的實(shí)時(shí)定位、跟蹤和監控。
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，面對重大節日出現的快遞壓倉以及遺失的現象層出不窮。在這種情況下，快遞的安全、遺失問(wèn)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(lái)越突出。相對應的，科學(xué)技術(shù)事業(yè)也在不斷地向前發(fā)展。近年來(lái)，在無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)WPAN技術(shù)領(lǐng)域，各種標準的技術(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。ZigBee正是在這種無(wú)線(xiàn)技術(shù)蓬勃發(fā)展的環(huán)境中應運而生的。在其他無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)不斷追求高速率、遠距離的今天，ZigBee卻向著(zhù)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(wú)線(xiàn)終端的成本及功耗。
ZigBee／IEEE 802．15．4標準為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )提供了互聯(lián)互通的平臺。所以，應用ZigBee技術(shù)既可以通過(guò)對車(chē)輛的監控來(lái)有效加強對快遞的跟蹤及監控，又能大大降低功率消耗和開(kāi)發(fā)成本。

1 ZigBee硬件方案
ZigBee顯著(zhù)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 )拓撲結構。ZigBee系統一般由傳感器模塊、數據處理模塊、數據傳輸模塊和電源管理模塊四部分組成。其中，傳感器模塊負責采集監視區域的信息并完成數據轉換，采集的信息包括溫度、濕度、光強度、位置信息等；數據處理模塊負責控制整個(gè)節點(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；數據傳輸模塊負責與其他節點(diǎn)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信，交換控制消息和收取采集數據；電源管理模塊可以采用蓄電池，以方便節點(diǎn)的布置。
本文設計的方案采用串行通信模塊，把RFID讀取快遞的標簽信息、GPS模塊收集到的經(jīng)緯度信息以及其他節點(diǎn)發(fā)來(lái)的信息，通過(guò)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(lái)的控制命令監控快遞。通過(guò)ZigBee的協(xié)議棧架構，用SPI接口把GPS、GPRS、RFID等通信模塊與數據處理單元MCU連接起來(lái)，設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控快遞，緩解人們心理上對自己財產(chǎn)的擔憂(yōu)，又可以大幅度地降低系統功耗，從而使得無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )平臺的產(chǎn)業(yè)化成為可能。

2 車(chē)載終端硬件設計與實(shí)現
車(chē)載終端采用RFID技術(shù)實(shí)現對車(chē)廂內物品的智能監控。通過(guò)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(xún)與報警。圖1所示為本終端的整體硬件結構框圖。

2．1 MCU的選用
CC2530是Chipcon公司推出的用來(lái)實(shí)現嵌入式ZigBee應用的片上系統。它支持2．4 GHz IEEE802．15．4／ZigBee協(xié)議。CC2530片上系統的功能模塊集成有CC2530RF收發(fā)器，并增強了工業(yè)標準的8051MCU，256 KB的FLASH，64 KB的SRAM等高性能模塊，同時(shí)內置了ZigBee協(xié)議棧。加上超低能耗，使得它可以用很低的費用構成ZigBee節點(diǎn)，具有很強的市場(chǎng)競爭力。
2．2 電源模塊
本系統電源采用LM2576S系列的穩壓器，LM2576S系列的穩壓器是單片集成電路，能提供降壓開(kāi)關(guān)穩壓器的各種功能，可以驅動(dòng)3 A的負載，并具有優(yōu)異的線(xiàn)性和負載調整能力。圖2所示為系統電源接口電路。

該電源的輸入為12 V蓄電池，并能夠將輸出電壓調節為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。