韓 震，萬 華，王云皓（徐州空軍學(xué)院，江蘇 徐州 221000）

現(xiàn)階段庫存管理仍然存在人工填單、人工記賬等較落后的人工管理方式，信息采集慢，傳遞不及時(shí)，處理信息的手段較為落后。在這種庫存管理模式下，工作的時(shí)效性、數(shù)據(jù)的精確性和完整性以及統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性暫時(shí)不能滿足現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)庫存管理的要求。為了適應(yīng)現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭(zhēng)的要求，有必要綜合利用集現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信、微電子、嵌入式計(jì)算、分布式信息處理等多種先進(jìn)技術(shù)的無線傳感網(wǎng)[1-2]，它可以感應(yīng)到各種各樣的信息，且有可大規(guī)模布置、無需人值守、感應(yīng)距離遠(yuǎn)、成本低等優(yōu)點(diǎn)[3-4]。

1 庫存管理的需求分析

1.1 庫存管理的運(yùn)行環(huán)境分析

庫存管理的需求要針對(duì)倉庫的防潮、防濕、防霉變工作[5]，而監(jiān)測(cè)的環(huán)境參數(shù)多以溫、濕度為主，各種環(huán)境參數(shù)采集器也多通過有線方式連接，這就一定程度上造成了倉庫內(nèi)線路的錯(cuò)綜復(fù)雜，不利于現(xiàn)有檢測(cè)系統(tǒng)的擴(kuò)展。因此現(xiàn)有的倉庫監(jiān)測(cè)在環(huán)境監(jiān)測(cè)需求方面存在一定的不足，有必要設(shè)計(jì)新的適合倉庫環(huán)境的監(jiān)測(cè)方案。

1.2 庫存管理中設(shè)備的需求分析

倉庫由于其庫存物資的特殊性，有線監(jiān)測(cè)方式部署的不便[6]，這都對(duì)倉庫環(huán)境監(jiān)測(cè)提出了新的挑戰(zhàn)，因此應(yīng)替換目前的有線監(jiān)測(cè)，采用部署便捷的無線監(jiān)測(cè)方式，擴(kuò)展監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)種類，在單一的溫濕度監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多種傳感器、多參數(shù)、多參數(shù)整合的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

（1）傳感器的需求分析

系統(tǒng)應(yīng)該可以提供倉庫內(nèi)各種環(huán)境參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)功能。一般地，它必須測(cè)量以下變量：溫度、相對(duì)濕度、振動(dòng)強(qiáng)度與紅外指數(shù)等。這些變量通過連接在節(jié)點(diǎn)上的各型傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集，對(duì)應(yīng)于以上變量的各型傳感器及用途如下：

溫度傳感器：用于感知庫區(qū)溫度，消除可能的夏天高溫度或冬天低溫導(dǎo)致的裝備損壞；

濕度傳感器：用于感知庫區(qū)濕度，通知保管員對(duì)庫區(qū)作防潮處理；

水浸傳感器：用于庫區(qū)地面的凝水（浸水）檢測(cè)，時(shí)刻監(jiān)測(cè)地面積水，消除由于積水可能造成的設(shè)備損壞；

門磁紅外傳感器與振動(dòng)傳感器：用于倉庫防盜安全檢測(cè)，當(dāng)非法人員強(qiáng)行進(jìn)入時(shí)，門磁紅外或振動(dòng)傳感器發(fā)出聲音警報(bào)。

在具體部署時(shí)，保管員可以根據(jù)監(jiān)測(cè)需要增加或減少傳感器的數(shù)量與類型。

（2）預(yù)警需求

參照GJB2270A—2008倉庫消防技術(shù)要求、GJB2805A—2008倉庫防盜技術(shù)要求等，系統(tǒng)對(duì)每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)報(bào)警閾值的設(shè)置如下：

溫度檢測(cè)范圍：-l0℃～60℃，溫度檢測(cè)誤差<=1℃。溫度控制目標(biāo)范圍為-l0℃～40℃，控制點(diǎn)的間隔為1℃，溫度控制誤差<1.2℃；

相對(duì)濕度檢測(cè)范圍：0%RH～99%RH，相對(duì)濕度檢測(cè)誤差<5%RH。相對(duì)濕度控制目標(biāo)范圍為30%RH～80%RH，控制點(diǎn)的間隔為5%RH，相對(duì)濕度的控制誤差<6%RH；水浸檢測(cè)：選擇利用紅外探頭探測(cè)水面反射率的非接觸式水浸傳感器，當(dāng)水浸高度約1毫米時(shí)即產(chǎn)生告警信號(hào)；

門磁紅外檢測(cè)：只要庫房?jī)?nèi)有非規(guī)定人員（未按正常程序進(jìn)入庫房人員）移動(dòng)，就立即產(chǎn)生告警信號(hào)，要求探測(cè)的距離在10～15米；

振動(dòng)傳感器：只有庫房門、窗戶以及內(nèi)部有振動(dòng)并達(dá)到一定的頻率，就會(huì)立即產(chǎn)生告警信號(hào)，要求探測(cè)的距離在6～10米。

系統(tǒng)運(yùn)行期間，傳感器節(jié)點(diǎn)一旦超過設(shè)定的門限值即以聲光方式進(jìn)行報(bào)警，監(jiān)測(cè)中心則利用計(jì)算機(jī)內(nèi)的揚(yáng)聲器發(fā)出聲音報(bào)警，且在屏幕上顯示具體的報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)物理位置。

2 無線傳感網(wǎng)的體系構(gòu)架

2.1 網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)概述

無線傳感網(wǎng)是一個(gè)有線傳輸與無線通信相結(jié)合的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由圖可看出，整個(gè)系統(tǒng)由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測(cè)中心兩大部分組成。

（1）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部分：包括Sink節(jié)點(diǎn)（匯聚節(jié)點(diǎn)）、傳感節(jié)點(diǎn)。Sink節(jié)點(diǎn)與傳感節(jié)點(diǎn)之間通過無線方式進(jìn)行通信，負(fù)責(zé)完成傳感信息的采集、處理和傳輸。傳感節(jié)點(diǎn)距離監(jiān)測(cè)目標(biāo)最近，負(fù)責(zé)其感知半徑內(nèi)環(huán)境信息的采集，本方案根據(jù)需要選擇5個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)配置多種傳感器。Sink節(jié)點(diǎn)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)者，Sink節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)上傳下達(dá)的功能，既負(fù)責(zé)接收監(jiān)測(cè)中心的傳感命令，又負(fù)責(zé)接收處理傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)送的傳感數(shù)據(jù)。根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域大小，選1個(gè)Sink節(jié)點(diǎn)進(jìn)行配置。

（2）監(jiān)測(cè)中心：監(jiān)測(cè)中心的計(jì)算機(jī)通過專用接口與Sink匯聚節(jié)點(diǎn)相連（有線連接），用于實(shí)時(shí)收集、分析、顯示傳感節(jié)點(diǎn)獲取的環(huán)境信息，同時(shí)負(fù)責(zé)監(jiān)控和管理倉庫內(nèi)傳感節(jié)點(diǎn)。通過內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫，監(jiān)測(cè)中心存儲(chǔ)歷史記錄，便于保管員執(zhí)行各類查詢操作。監(jiān)測(cè)中心的PC機(jī)通過現(xiàn)有局域網(wǎng)與其他保管員互連，實(shí)現(xiàn)信息共享。

2.2 網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)的組成框圖如下所示：

（1）網(wǎng)絡(luò)的組成

該網(wǎng)絡(luò)由監(jiān)測(cè)中心PC和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由人工部署，每個(gè)倉庫部署1個(gè)匯集節(jié)點(diǎn)，每個(gè)庫房可部署若干個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)，每個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)可外接1～8種不同類型的傳感器。匯集節(jié)點(diǎn)接收各個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)無線傳輸來的信息，處理后通過有線傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心。

（2）網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性

該網(wǎng)絡(luò)在倉庫現(xiàn)有PC和局域網(wǎng)基礎(chǔ)上直接搭建，系統(tǒng)搭建非常方便。小則每個(gè)倉庫現(xiàn)有的PC直接作為監(jiān)測(cè)中心，大則通過局域網(wǎng)將各個(gè)倉庫內(nèi)的匯集節(jié)點(diǎn)連接，實(shí)施分布管理。另外，該監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)倉庫的結(jié)構(gòu)、類型以及監(jiān)測(cè)任務(wù)的變化，適時(shí)增減傳感器節(jié)點(diǎn)。

（3）網(wǎng)絡(luò)的通用性

保管員只需要明確要采集的倉庫環(huán)境參數(shù)，選用配套的傳感器節(jié)點(diǎn)，在倉庫內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行部署后，網(wǎng)絡(luò)即可進(jìn)入工作狀態(tài)，開始監(jiān)測(cè)任務(wù)。因此，網(wǎng)絡(luò)具有較好的通用性。

2.3 網(wǎng)絡(luò)的層次關(guān)系

圖中左部表示網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)監(jiān)測(cè)任務(wù)之前的初始化工作，主要完成傳感器網(wǎng)絡(luò)路由搭建，建立感知數(shù)據(jù)傳送路徑以及鄰居節(jié)點(diǎn)查找等工作。

管理控制模塊依托Sink節(jié)點(diǎn)和傳感節(jié)點(diǎn)提供的位置及路由變化信息，負(fù)責(zé)傳感節(jié)點(diǎn)的定位計(jì)算，完成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錅y(cè)量，更新變化的路由信息，啟動(dòng)或終止一條或多條鏈路的信息采集。

圖中右部表示網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流處理過程，主要包括三個(gè)模塊：

數(shù)據(jù)處理模塊：收集環(huán)境信息參數(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和有效預(yù)警；通過數(shù)據(jù)分析處理，圖形化顯示被監(jiān)測(cè)環(huán)境；同時(shí)，可根據(jù)保管員要求，向特定的傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)布傳感任務(wù)。

端口監(jiān)聽模塊：負(fù)責(zé)監(jiān)聽傳感命令，發(fā)布查詢?nèi)蝿?wù)，接收目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的采集的數(shù)據(jù)。

測(cè)量發(fā)包模塊：接收來自各節(jié)點(diǎn)的測(cè)量發(fā)包請(qǐng)求，以事先定義的發(fā)包頻率和發(fā)包數(shù)進(jìn)行發(fā)包。

數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)各節(jié)點(diǎn)位置信息、路由信息、實(shí)時(shí)收集的傳感數(shù)據(jù)以及歷史報(bào)警記錄，以供查詢和分析使用。

2.4 網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)平臺(tái)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測(cè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程管理，包括網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的獲取、節(jié)點(diǎn)配置信息的獲取、節(jié)點(diǎn)配置的改變等功能[7]。監(jiān)測(cè)平臺(tái)通過通信接口獲取無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息，并在Windows平臺(tái)的圖形界面上顯示。監(jiān)測(cè)對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署、配置、優(yōu)化具有重要的應(yīng)用價(jià)值。保管員的命令由此發(fā)出，通過通信接口最終傳送到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。從傳感器網(wǎng)絡(luò)中返回的數(shù)據(jù)，也可以從通信接口傳輸至保管員端，并顯示出來。監(jiān)測(cè)平臺(tái)需要?jiǎng)討B(tài)顯示從傳感器網(wǎng)絡(luò)返回的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)，如節(jié)點(diǎn)的鄰居信息等，并且提供一定的接口對(duì)信息顯示方式進(jìn)行配置。

2.5 網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)查詢

網(wǎng)絡(luò)可以提供各時(shí)間點(diǎn)、各傳感器感知數(shù)據(jù)的查詢功能，保管員可隨時(shí)查詢各節(jié)點(diǎn)當(dāng)前狀態(tài)、歷史數(shù)據(jù)與報(bào)警信息。

當(dāng)前節(jié)點(diǎn)狀態(tài)查詢包括以下內(nèi)容：倉庫編號(hào)、庫房編號(hào)、節(jié)點(diǎn)編號(hào)、傳感器編號(hào)、傳感器類型、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、發(fā)送時(shí)間、報(bào)警記錄等內(nèi)容。

同時(shí)，傳感節(jié)點(diǎn)感知的環(huán)境參數(shù)周期性發(fā)往監(jiān)測(cè)中心，監(jiān)測(cè)中心則全程收集倉庫內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的環(huán)境信息，綜合各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，完成對(duì)倉庫環(huán)境的健康安全監(jiān)控。節(jié)點(diǎn)感知的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)，歷史數(shù)據(jù)的查詢以曲線圖展示給保管員，保管員可以選擇要查詢的時(shí)間范圍。

另外，為了保障存儲(chǔ)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行了故障接管配置。即當(dāng)有人值守的某一臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器發(fā)生故障，其余的存儲(chǔ)服務(wù)器會(huì)自動(dòng)接管其處理的倉庫環(huán)境數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)任務(wù)，以保證數(shù)據(jù)資料能夠不間斷的進(jìn)行存儲(chǔ)。其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的期限根據(jù)保管員要求決定，時(shí)間越長(zhǎng)，需要的硬盤存儲(chǔ)空間越大。

3 結(jié)束語

為確保無線傳感網(wǎng)在庫存管理中的安全應(yīng)用，需要在綜合運(yùn)用信息技術(shù)手段的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格落實(shí)安全管理職責(zé)，制定安全規(guī)章制度，建立完善的安全防護(hù)體系，加強(qiáng)經(jīng)常性管理監(jiān)督[8]，使無線傳感網(wǎng)能在庫存管理中科學(xué)、高效、安全的應(yīng)用。

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