白鐵成　孟洪兵

摘要：針對傳統(tǒng)倉儲管理效率低下的問題，設(shè)計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品倉儲智能管理系統(tǒng)。給出了系統(tǒng)的總體硬件和軟件設(shè)計方案。以ARM Cortex-M0和CC2430構(gòu)成系統(tǒng)的無線傳感器采集節(jié)點，實現(xiàn)倉庫溫度、濕度、光照度、物品刷卡信息的采集和發(fā)送，以ARM Cortex-A8、CC2430和GPRS模塊構(gòu)成數(shù)據(jù)處理中心，負責(zé)接收環(huán)境參數(shù)和物品信息，激活數(shù)據(jù)庫線程對數(shù)據(jù)進行處理，構(gòu)建嵌入式Web服務(wù)器，使用戶通過網(wǎng)絡(luò)利用PC機進行監(jiān)控，當環(huán)境參數(shù)超過閾值時可通過GPRS短信息功能向用戶報警。實踐證明，該系統(tǒng)能夠增強庫房作業(yè)的準確性和快捷性、降低儲存成本、保障農(nóng)產(chǎn)品倉庫物資的安全。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)； 嵌入式； 無線傳感器； 倉儲管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）05-1173-05

隨著農(nóng)產(chǎn)品倉庫大量的增加，倉庫物品越來越多，其管理難度也越來越大，倉庫的管理問題也就提上了日程，如何優(yōu)化倉庫的日常管理成為了一個重要的研究課題[1]。傳統(tǒng)的人工倉庫作業(yè)模式和數(shù)據(jù)采集方式已難以滿足倉庫管理快速、準確的要求，嚴重影響了倉庫的管理效率[2，3]。近幾年，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測和倉庫管理方面得到了廣泛的應(yīng)用[4-6]。尤其是射頻識別（RFID）和無線傳感器技術(shù)的發(fā)展為倉庫管理帶來了一場巨大的變革，簡化繁雜的工作流程，有效改善供應(yīng)鏈的效率和透明度[7]，可以對倉庫環(huán)境監(jiān)控、入庫、出庫、調(diào)撥、移庫移位、庫存盤點等各個作業(yè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)進行自動化的數(shù)據(jù)采集，保證倉庫管理各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的速度和準確性，確保管理人員及時準確地掌握庫存的真實數(shù)據(jù)，合理保持和控制倉庫庫存，提高倉庫管理的工作效率[8，9]。

在上述背景下，設(shè)計一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式技術(shù)和計算機技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品倉儲管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品倉庫的環(huán)境信息、進出庫信息，改善傳統(tǒng)的倉庫管理模式，增強庫房作業(yè)的準確性和快捷性、減少整個倉庫物資出入庫中由于管理不到位造成的非法出入庫、誤置、偷竊和庫存、出貨錯誤等損失，并最大限度地降低儲存成本、保障倉庫物資的安全。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)基于PC（可以是筆記本電腦、手機）、嵌入式設(shè)備A8及嵌入式設(shè)備M0等，依托在各項互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、傳感器等技術(shù)的基礎(chǔ)上完成，以實現(xiàn)倉庫信息遠程監(jiān)控和智能化管理，體現(xiàn)信息獲取的實時性和分布性，使用戶更方便地管理倉庫內(nèi)的信息及其特殊情況。

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)主要分為3個模塊：數(shù)據(jù)采集中心、前端數(shù)據(jù)處理中心和客戶端（PC、筆記本電腦和手機等）。系統(tǒng)總體架構(gòu)見圖1。

1.2 功能描述

具體功能描述如下。

1）通過數(shù)據(jù)采集中心（定義為M0）實時采集環(huán)境參數(shù)，例如溫度、濕度、光感數(shù)據(jù)，進行物品刷卡，每個倉庫構(gòu)成一個節(jié)點；

2）通過ZigBee模塊把采集到的環(huán)境參數(shù)或物品信息發(fā)送給A8設(shè)備；

3）由A8的線程負責(zé)接收環(huán)境參數(shù)或物品信息，激活數(shù)據(jù)庫線程對數(shù)據(jù)庫進行相應(yīng)的處理，如果是環(huán)境參數(shù)則對環(huán)境參數(shù)進行判斷處理，超過設(shè)定值報警并進行控制調(diào)節(jié)；

4）構(gòu)建嵌入式Web服務(wù)器，使用戶通過網(wǎng)絡(luò)利用PC機進行監(jiān)控；

5）在Web頁面上設(shè)置控制按鈕，監(jiān)控設(shè)備識別用戶指令并進行相應(yīng)動作；

6）A8通過GPRS短信息功能向用戶報警。

2 系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)采集中心的實現(xiàn)

倉庫的環(huán)境信息包括溫度、濕度、光照、三軸信息和出入庫信息，M0在硬件上選擇以ARM架構(gòu)的Cortex-M0微控制器，外接溫濕度傳感器DHT11、光照傳感器ISL29003、三軸加速傳感器MMA7455L、RFID射頻模塊CY14443-P、ZigBee無線通信模塊（CC2430）。軟件方面依靠Cortex-M0處理器強大的指令系統(tǒng)并配合Keil公司的Real View MDK裸機開發(fā)平臺（支持自動配置啟動代碼，并且實現(xiàn)了一些基本的裸機函數(shù)）實現(xiàn)采集部分的裸機程序。數(shù)據(jù)采集中心軟件實現(xiàn)流程圖如圖2。

數(shù)據(jù)采集中心（終端）對必須的環(huán)境信息（溫度、濕度、光照）進行采集，每5 s采集一次，一些輔助信息（電池電量、Axis_3三軸加速度）采集也同步進行，對以上數(shù)據(jù)采集后經(jīng)過處理打包發(fā)送給數(shù)據(jù)處理中心（Cortex-A8），由信息處理中心產(chǎn)生相應(yīng)的指令發(fā)回給終端（Cortex-M0）。對于基本信息除了供數(shù)據(jù)處理中心查看之外，還在終端上做了簡單的數(shù)據(jù)顯示、運行狀態(tài)顯示，考慮到數(shù)據(jù)處理中心與終端的交互安全性問題，正常情況下終端是由數(shù)據(jù)處理中心全部控制的，當可能的意外出現(xiàn)，數(shù)據(jù)處理中心無法控制終端進行環(huán)境異常報警時，終端30 s之后自動切換到自制模式，這時終端進行自我環(huán)境異常檢測，環(huán)境出現(xiàn)異常時打開報警器報警，如遇溫度過高時風(fēng)扇設(shè)備會自行啟動，以調(diào)節(jié)溫度值，直至溫度正常時風(fēng)扇設(shè)備才會停止。該管理系統(tǒng)另外加了一個Axis_3三軸加速度報警，當?shù)卣饡r，由于不平衡而觸發(fā)了Axis_3三軸加速度報警器報警。

2.2 數(shù)據(jù)處理中心實現(xiàn)

數(shù)據(jù)處理中心（定義為A8），硬件上選擇基于三星S5PC100片上系統(tǒng)（以ARM架構(gòu)的cortex-A8為核），移植Linux嵌入式操作系統(tǒng)。該部分一方面要接收由數(shù)據(jù)采集中心發(fā)送過來的倉庫信息，判斷接收到的倉庫信息是環(huán)境信息還是貨物信息，并對不同類型的倉庫信息進行不同的處理。對于環(huán)境信息，數(shù)據(jù)處理中心需要做如下3個方面的處理：①檢測相關(guān)參數(shù)是否超標，若超標則應(yīng)該向執(zhí)行中心發(fā)送控制信息以便將環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)到正常范圍，例如在溫度過高時開起電風(fēng)扇同時報警器報警；②提供一種將這些環(huán)境信息反饋給系統(tǒng)使用者的機制；③將這些環(huán)境信息存放到數(shù)據(jù)庫中。對于貨物信息數(shù)據(jù)處理中心需要做如下3個方面的處理：①提供一種將這些貨物信息反饋給系統(tǒng)使用者的機制；②將這些貨物信息存放到數(shù)據(jù)庫中；③數(shù)據(jù)處理中心還要接收來自系統(tǒng)使用者的控制信息（用戶的控制信息主要是針對倉庫環(huán)境上下限值的控制），并將這些控制信息處理之后以一定的格式發(fā)送給數(shù)據(jù)采集中心和執(zhí)行單元。另外作為優(yōu)化，當數(shù)據(jù)處理中心檢測到有環(huán)境參數(shù)超標時可以讓其驅(qū)動GPRS模塊發(fā)送短信告知用戶。

數(shù)據(jù)處理中心軟件系統(tǒng)的架構(gòu)包括3大部分：操作系統(tǒng)、系統(tǒng)服務(wù)和應(yīng)用程序。操作系統(tǒng)移植Linux 2.635內(nèi)核，系統(tǒng)服務(wù)處于操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間，系統(tǒng)服務(wù)架構(gòu)在操作系統(tǒng)之上，利用操作系統(tǒng)提供的接口來實現(xiàn)一些應(yīng)用程序需要使用的通用、核心的功能，并以接口的形式向上提供給應(yīng)用程序供應(yīng)用程序調(diào)用[10]。通過對需求的分析在這里需要使用的系統(tǒng)服務(wù)有Web服務(wù)器、WIFI WPA系統(tǒng)服務(wù)、SQlite3嵌入式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。應(yīng)用程序是針對系統(tǒng)需求所設(shè)計出的實現(xiàn)特定功能的程序，根據(jù)對系統(tǒng)需求的分析，這里所設(shè)計的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的功能是對數(shù)據(jù)的處理。M0（采集單元）采用裸機程序開發(fā)，這里不再具體說明。其他程序（線程）均運行在A8設(shè)備上，它們并不是裸機程序而是運行在Linux操作系統(tǒng)之上的，這里從應(yīng)用層的角度給出了各個線程之間的關(guān)系，軟件構(gòu)架如圖3。

運行在A8設(shè)備上的線程簡介如下：

thread_client_request（）：處理消息隊列里請求的線程；

pthread_refresh（）：更新共享內(nèi)存里的實時數(shù)據(jù)；

pthread_sqlite（）：數(shù)據(jù)庫線程；

pthread_transfer（）：接收M0數(shù)據(jù)線程；

pthread_analysis（）：M0數(shù)據(jù)分析線程；

pthread_uart_cmd（）：M0控制命令發(fā)送線程；

pthread_sms（）：短信模塊控制線程；

pthread_buzzer（）：A8報警器控制線程；

pthread_infrared（）：紅外（按鍵模擬）監(jiān)測線程；

pthread_led（）：A8 LED模塊線程；

pthread_camera（）：攝像頭模塊控制線程。

2.3 客戶端應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)

采用B/S模式的服務(wù)器架構(gòu)將Web服務(wù)器安裝在作為數(shù)據(jù)處理中心的A8設(shè)備上，然后系統(tǒng)使用者通過瀏覽器訪問數(shù)據(jù)處理中心的Web服務(wù)器，在這種情況下經(jīng)過數(shù)據(jù)處理中心處理后的數(shù)據(jù)就會被Web服務(wù)器的CGI進程讀取然后生成html文件，并被瀏覽訪問解析成網(wǎng)頁最終展現(xiàn)在系統(tǒng)使用者面前。下面介紹主要線程的實現(xiàn)流程。

2.3.1 軟件環(huán)境 系統(tǒng)采用ASP.NET 2.0和C#語言進行開發(fā)、服務(wù)器采用Windows 2003 Serber/IIS 6.0，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用SQL Sever 2005，在Visual Studio 2005集成開發(fā)環(huán)境下完成開發(fā)、集成和測試工作。

2.3.2 數(shù)據(jù)庫線程的實現(xiàn) SQlite3 提供了一些C函數(shù)接口，可以用這些函數(shù)操作數(shù)據(jù)庫。通過使用這些接口，以char*類型傳遞一些標準SQL語句給SQlite函數(shù)，SQlite就可以操作數(shù)據(jù)庫。SQlite數(shù)據(jù)庫線程流程如圖4（左）所示，SQlite_task線程結(jié)構(gòu)如圖4（右）所示。

主程序開始運行之后，各任務(wù)線程開始運行，其中就包括數(shù)據(jù)庫的pthread_sqlite。pthread_sqlite線程開始創(chuàng)建一個用于存儲對數(shù)據(jù)庫操作的鏈表，鏈表創(chuàng)建之后進入while循環(huán)。循環(huán)中，用pthread_cond_wait函數(shù)語句進行睡眠等待，等待其他線程的喚醒函數(shù)pthread_cond_signal發(fā)來的信號，喚醒之后再次進入一個while的循環(huán)語句，在這個循環(huán)中，進行對鏈表頭的判空工作。如果鏈表頭不為空，則讀取第一個節(jié)點的內(nèi)容，把節(jié)點中的內(nèi)容解析出來，把解析出來的內(nèi)容作為參數(shù)傳到sqlite_task函數(shù)中，完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫操作并釋放節(jié)點空間，如此循環(huán)；如果鏈表頭為空，則直接跳出while循環(huán)，再回到外部循環(huán)的pthread_cond_wait函數(shù)進行睡眠等待，等待下一次被其他線程喚醒。

2.3.3 數(shù)據(jù)接收線程的實現(xiàn) 數(shù)據(jù)接收線程主要負責(zé)從前端數(shù)據(jù)處理中心接收倉庫信息，流程圖如圖5所示。

2.3.4 數(shù)據(jù)處理線程的實現(xiàn) 數(shù)據(jù)處理線程主要用來處理接收到的信息，因為接收到的信息是按一定規(guī)律進行編碼的，所以進行解碼后，激活數(shù)據(jù)庫線程，保存數(shù)據(jù)，激活內(nèi)存刷新數(shù)據(jù)，更新實時環(huán)境信息，判斷數(shù)據(jù)是否越界，若越界則激活設(shè)備控制線程進行相應(yīng)的控制。流程圖如圖6所示。

2.3.5 處理客戶請求線程的實現(xiàn) 主要用于接收CGI、QT以及別的線程檢測到異常發(fā)送設(shè)備控制請求的線程，流程圖如圖7所示。1L、2L、3L等代表不同的信息判定類型。

3 系統(tǒng)測試

3.1 采集中心與數(shù)據(jù)處理中心通信測試

啟動M0（采集中心）與A8（處理中心），系統(tǒng)上電，連接成功后如圖8所示。顯示器中顯示實時的溫度、濕度、光照和三軸等信息，表明M0與A8通信正常。

3.2 倉庫管理系統(tǒng)主界面

在PC機瀏覽器中輸入Web服務(wù)器地址（這里為：192.168.1.200）進入系統(tǒng)界面如圖9所示。經(jīng)過測試，數(shù)據(jù)采集中心與數(shù)據(jù)處理中心的ZigBee模塊通信穩(wěn)定。數(shù)據(jù)通過客戶端的系統(tǒng)主界面，可以對最高溫度、最低溫度、最高濕度、最低濕度、最高光照、最低光照等上下限信息進行設(shè)置；可查看倉庫貨物信息，貨物刷卡進倉時可隨時記錄進倉貨物信息；填寫正確IP、網(wǎng)關(guān)后點擊“開啟WIFI”，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集中心與手機或筆記本電腦之間的通信；設(shè)置報警短信接收號碼、中心號碼，填寫要接收短信的中心號碼和手機號碼提交，在任意手機上可接收到報警信息；可以開啟或關(guān)閉A8上的LED燈及報警器；點擊倉庫主界面的“歷史照片”，可以查看以前拍照的一些倉庫照片等。

4 小結(jié)

針對傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品倉庫管理效率低的問題，利用無線傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)為核心的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機技術(shù)設(shè)計了一個智能農(nóng)產(chǎn)品倉庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)倉庫環(huán)境信息的監(jiān)控、物品信息的管理和各模塊之間的通信，系統(tǒng)可增強庫房作業(yè)的準確性和快捷性、減少整個倉庫物資出入庫中由于管理不到位造成的非法出入庫、誤置、偷竊和庫存、出貨錯誤等損失，并最大限度地降低儲存成本、保障倉庫物資的安全。測試表明，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠性高，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻：

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數(shù)據(jù)處理中心軟件系統(tǒng)的架構(gòu)包括3大部分：操作系統(tǒng)、系統(tǒng)服務(wù)和應(yīng)用程序。操作系統(tǒng)移植Linux 2.635內(nèi)核，系統(tǒng)服務(wù)處于操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間，系統(tǒng)服務(wù)架構(gòu)在操作系統(tǒng)之上，利用操作系統(tǒng)提供的接口來實現(xiàn)一些應(yīng)用程序需要使用的通用、核心的功能，并以接口的形式向上提供給應(yīng)用程序供應(yīng)用程序調(diào)用[10]。通過對需求的分析在這里需要使用的系統(tǒng)服務(wù)有Web服務(wù)器、WIFI WPA系統(tǒng)服務(wù)、SQlite3嵌入式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。應(yīng)用程序是針對系統(tǒng)需求所設(shè)計出的實現(xiàn)特定功能的程序，根據(jù)對系統(tǒng)需求的分析，這里所設(shè)計的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的功能是對數(shù)據(jù)的處理。M0（采集單元）采用裸機程序開發(fā)，這里不再具體說明。其他程序（線程）均運行在A8設(shè)備上，它們并不是裸機程序而是運行在Linux操作系統(tǒng)之上的，這里從應(yīng)用層的角度給出了各個線程之間的關(guān)系，軟件構(gòu)架如圖3。

運行在A8設(shè)備上的線程簡介如下：

thread_client_request（）：處理消息隊列里請求的線程；

pthread_refresh（）：更新共享內(nèi)存里的實時數(shù)據(jù)；

pthread_sqlite（）：數(shù)據(jù)庫線程；

pthread_transfer（）：接收M0數(shù)據(jù)線程；

pthread_analysis（）：M0數(shù)據(jù)分析線程；

pthread_uart_cmd（）：M0控制命令發(fā)送線程；

pthread_sms（）：短信模塊控制線程；

pthread_buzzer（）：A8報警器控制線程；

pthread_infrared（）：紅外（按鍵模擬）監(jiān)測線程；

pthread_led（）：A8 LED模塊線程；

pthread_camera（）：攝像頭模塊控制線程。

2.3 客戶端應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)

采用B/S模式的服務(wù)器架構(gòu)將Web服務(wù)器安裝在作為數(shù)據(jù)處理中心的A8設(shè)備上，然后系統(tǒng)使用者通過瀏覽器訪問數(shù)據(jù)處理中心的Web服務(wù)器，在這種情況下經(jīng)過數(shù)據(jù)處理中心處理后的數(shù)據(jù)就會被Web服務(wù)器的CGI進程讀取然后生成html文件，并被瀏覽訪問解析成網(wǎng)頁最終展現(xiàn)在系統(tǒng)使用者面前。下面介紹主要線程的實現(xiàn)流程。

2.3.1 軟件環(huán)境 系統(tǒng)采用ASP.NET 2.0和C#語言進行開發(fā)、服務(wù)器采用Windows 2003 Serber/IIS 6.0，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用SQL Sever 2005，在Visual Studio 2005集成開發(fā)環(huán)境下完成開發(fā)、集成和測試工作。

2.3.2 數(shù)據(jù)庫線程的實現(xiàn) SQlite3 提供了一些C函數(shù)接口，可以用這些函數(shù)操作數(shù)據(jù)庫。通過使用這些接口，以char*類型傳遞一些標準SQL語句給SQlite函數(shù)，SQlite就可以操作數(shù)據(jù)庫。SQlite數(shù)據(jù)庫線程流程如圖4（左）所示，SQlite_task線程結(jié)構(gòu)如圖4（右）所示。

主程序開始運行之后，各任務(wù)線程開始運行，其中就包括數(shù)據(jù)庫的pthread_sqlite。pthread_sqlite線程開始創(chuàng)建一個用于存儲對數(shù)據(jù)庫操作的鏈表，鏈表創(chuàng)建之后進入while循環(huán)。循環(huán)中，用pthread_cond_wait函數(shù)語句進行睡眠等待，等待其他線程的喚醒函數(shù)pthread_cond_signal發(fā)來的信號，喚醒之后再次進入一個while的循環(huán)語句，在這個循環(huán)中，進行對鏈表頭的判空工作。如果鏈表頭不為空，則讀取第一個節(jié)點的內(nèi)容，把節(jié)點中的內(nèi)容解析出來，把解析出來的內(nèi)容作為參數(shù)傳到sqlite_task函數(shù)中，完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫操作并釋放節(jié)點空間，如此循環(huán)；如果鏈表頭為空，則直接跳出while循環(huán)，再回到外部循環(huán)的pthread_cond_wait函數(shù)進行睡眠等待，等待下一次被其他線程喚醒。

2.3.3 數(shù)據(jù)接收線程的實現(xiàn) 數(shù)據(jù)接收線程主要負責(zé)從前端數(shù)據(jù)處理中心接收倉庫信息，流程圖如圖5所示。

2.3.4 數(shù)據(jù)處理線程的實現(xiàn) 數(shù)據(jù)處理線程主要用來處理接收到的信息，因為接收到的信息是按一定規(guī)律進行編碼的，所以進行解碼后，激活數(shù)據(jù)庫線程，保存數(shù)據(jù)，激活內(nèi)存刷新數(shù)據(jù)，更新實時環(huán)境信息，判斷數(shù)據(jù)是否越界，若越界則激活設(shè)備控制線程進行相應(yīng)的控制。流程圖如圖6所示。

2.3.5 處理客戶請求線程的實現(xiàn) 主要用于接收CGI、QT以及別的線程檢測到異常發(fā)送設(shè)備控制請求的線程，流程圖如圖7所示。1L、2L、3L等代表不同的信息判定類型。

3 系統(tǒng)測試

3.1 采集中心與數(shù)據(jù)處理中心通信測試

啟動M0（采集中心）與A8（處理中心），系統(tǒng)上電，連接成功后如圖8所示。顯示器中顯示實時的溫度、濕度、光照和三軸等信息，表明M0與A8通信正常。

3.2 倉庫管理系統(tǒng)主界面

在PC機瀏覽器中輸入Web服務(wù)器地址（這里為：192.168.1.200）進入系統(tǒng)界面如圖9所示。經(jīng)過測試，數(shù)據(jù)采集中心與數(shù)據(jù)處理中心的ZigBee模塊通信穩(wěn)定。數(shù)據(jù)通過客戶端的系統(tǒng)主界面，可以對最高溫度、最低溫度、最高濕度、最低濕度、最高光照、最低光照等上下限信息進行設(shè)置；可查看倉庫貨物信息，貨物刷卡進倉時可隨時記錄進倉貨物信息；填寫正確IP、網(wǎng)關(guān)后點擊“開啟WIFI”，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集中心與手機或筆記本電腦之間的通信；設(shè)置報警短信接收號碼、中心號碼，填寫要接收短信的中心號碼和手機號碼提交，在任意手機上可接收到報警信息；可以開啟或關(guān)閉A8上的LED燈及報警器；點擊倉庫主界面的“歷史照片”，可以查看以前拍照的一些倉庫照片等。

4 小結(jié)

針對傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品倉庫管理效率低的問題，利用無線傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)為核心的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機技術(shù)設(shè)計了一個智能農(nóng)產(chǎn)品倉庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)倉庫環(huán)境信息的監(jiān)控、物品信息的管理和各模塊之間的通信，系統(tǒng)可增強庫房作業(yè)的準確性和快捷性、減少整個倉庫物資出入庫中由于管理不到位造成的非法出入庫、誤置、偷竊和庫存、出貨錯誤等損失，并最大限度地降低儲存成本、保障倉庫物資的安全。測試表明，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠性高，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻：

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[2] 張仁彬，李玉民.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)倉儲管理系統(tǒng)研究[J].物流科技，2011（6）：35-38.

[3] 唐昱佳.基于物聯(lián)網(wǎng)的能源管理系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機應(yīng)用與軟件，2011，28（12）：161-164.

[4] 王希杰.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用研究[J].傳感器與微系統(tǒng)，2011，30（7）：149-152.

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[6] 張增林，韓文霆，陳永社，等.基于WEB的糧倉信息采集遠程監(jiān)控系統(tǒng)[J].農(nóng)機化研究，2013（6）：167-169.

[7] GLIDDEN R，BOCKORICK C，COOPER S，et al. Design of ultra-low-cost UHF RFID tags for supply chain applications[J]. Communications Magazine，IEEE，2004，42（8）：140-151.

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[9] NICULESCU D S. Communication paradigms for sensor networks[J]. Communications Magazine，IEEE，2005，43（3）：116-122.

[10] 聶 濤.基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化倉庫軟件架構(gòu)研究與實現(xiàn)[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2012.

數(shù)據(jù)處理中心軟件系統(tǒng)的架構(gòu)包括3大部分：操作系統(tǒng)、系統(tǒng)服務(wù)和應(yīng)用程序。操作系統(tǒng)移植Linux 2.635內(nèi)核，系統(tǒng)服務(wù)處于操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間，系統(tǒng)服務(wù)架構(gòu)在操作系統(tǒng)之上，利用操作系統(tǒng)提供的接口來實現(xiàn)一些應(yīng)用程序需要使用的通用、核心的功能，并以接口的形式向上提供給應(yīng)用程序供應(yīng)用程序調(diào)用[10]。通過對需求的分析在這里需要使用的系統(tǒng)服務(wù)有Web服務(wù)器、WIFI WPA系統(tǒng)服務(wù)、SQlite3嵌入式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。應(yīng)用程序是針對系統(tǒng)需求所設(shè)計出的實現(xiàn)特定功能的程序，根據(jù)對系統(tǒng)需求的分析，這里所設(shè)計的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的功能是對數(shù)據(jù)的處理。M0（采集單元）采用裸機程序開發(fā)，這里不再具體說明。其他程序（線程）均運行在A8設(shè)備上，它們并不是裸機程序而是運行在Linux操作系統(tǒng)之上的，這里從應(yīng)用層的角度給出了各個線程之間的關(guān)系，軟件構(gòu)架如圖3。

運行在A8設(shè)備上的線程簡介如下：

thread_client_request（）：處理消息隊列里請求的線程；

pthread_refresh（）：更新共享內(nèi)存里的實時數(shù)據(jù)；

pthread_sqlite（）：數(shù)據(jù)庫線程；

pthread_transfer（）：接收M0數(shù)據(jù)線程；

pthread_analysis（）：M0數(shù)據(jù)分析線程；

pthread_uart_cmd（）：M0控制命令發(fā)送線程；

pthread_sms（）：短信模塊控制線程；

pthread_buzzer（）：A8報警器控制線程；

pthread_infrared（）：紅外（按鍵模擬）監(jiān)測線程；

pthread_led（）：A8 LED模塊線程；

pthread_camera（）：攝像頭模塊控制線程。

2.3 客戶端應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)

采用B/S模式的服務(wù)器架構(gòu)將Web服務(wù)器安裝在作為數(shù)據(jù)處理中心的A8設(shè)備上，然后系統(tǒng)使用者通過瀏覽器訪問數(shù)據(jù)處理中心的Web服務(wù)器，在這種情況下經(jīng)過數(shù)據(jù)處理中心處理后的數(shù)據(jù)就會被Web服務(wù)器的CGI進程讀取然后生成html文件，并被瀏覽訪問解析成網(wǎng)頁最終展現(xiàn)在系統(tǒng)使用者面前。下面介紹主要線程的實現(xiàn)流程。

2.3.1 軟件環(huán)境 系統(tǒng)采用ASP.NET 2.0和C#語言進行開發(fā)、服務(wù)器采用Windows 2003 Serber/IIS 6.0，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用SQL Sever 2005，在Visual Studio 2005集成開發(fā)環(huán)境下完成開發(fā)、集成和測試工作。

2.3.2 數(shù)據(jù)庫線程的實現(xiàn) SQlite3 提供了一些C函數(shù)接口，可以用這些函數(shù)操作數(shù)據(jù)庫。通過使用這些接口，以char*類型傳遞一些標準SQL語句給SQlite函數(shù)，SQlite就可以操作數(shù)據(jù)庫。SQlite數(shù)據(jù)庫線程流程如圖4（左）所示，SQlite_task線程結(jié)構(gòu)如圖4（右）所示。

主程序開始運行之后，各任務(wù)線程開始運行，其中就包括數(shù)據(jù)庫的pthread_sqlite。pthread_sqlite線程開始創(chuàng)建一個用于存儲對數(shù)據(jù)庫操作的鏈表，鏈表創(chuàng)建之后進入while循環(huán)。循環(huán)中，用pthread_cond_wait函數(shù)語句進行睡眠等待，等待其他線程的喚醒函數(shù)pthread_cond_signal發(fā)來的信號，喚醒之后再次進入一個while的循環(huán)語句，在這個循環(huán)中，進行對鏈表頭的判空工作。如果鏈表頭不為空，則讀取第一個節(jié)點的內(nèi)容，把節(jié)點中的內(nèi)容解析出來，把解析出來的內(nèi)容作為參數(shù)傳到sqlite_task函數(shù)中，完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫操作并釋放節(jié)點空間，如此循環(huán)；如果鏈表頭為空，則直接跳出while循環(huán)，再回到外部循環(huán)的pthread_cond_wait函數(shù)進行睡眠等待，等待下一次被其他線程喚醒。

2.3.3 數(shù)據(jù)接收線程的實現(xiàn) 數(shù)據(jù)接收線程主要負責(zé)從前端數(shù)據(jù)處理中心接收倉庫信息，流程圖如圖5所示。

2.3.4 數(shù)據(jù)處理線程的實現(xiàn) 數(shù)據(jù)處理線程主要用來處理接收到的信息，因為接收到的信息是按一定規(guī)律進行編碼的，所以進行解碼后，激活數(shù)據(jù)庫線程，保存數(shù)據(jù)，激活內(nèi)存刷新數(shù)據(jù)，更新實時環(huán)境信息，判斷數(shù)據(jù)是否越界，若越界則激活設(shè)備控制線程進行相應(yīng)的控制。流程圖如圖6所示。

2.3.5 處理客戶請求線程的實現(xiàn) 主要用于接收CGI、QT以及別的線程檢測到異常發(fā)送設(shè)備控制請求的線程，流程圖如圖7所示。1L、2L、3L等代表不同的信息判定類型。

3 系統(tǒng)測試

3.1 采集中心與數(shù)據(jù)處理中心通信測試

啟動M0（采集中心）與A8（處理中心），系統(tǒng)上電，連接成功后如圖8所示。顯示器中顯示實時的溫度、濕度、光照和三軸等信息，表明M0與A8通信正常。

3.2 倉庫管理系統(tǒng)主界面

在PC機瀏覽器中輸入Web服務(wù)器地址（這里為：192.168.1.200）進入系統(tǒng)界面如圖9所示。經(jīng)過測試，數(shù)據(jù)采集中心與數(shù)據(jù)處理中心的ZigBee模塊通信穩(wěn)定。數(shù)據(jù)通過客戶端的系統(tǒng)主界面，可以對最高溫度、最低溫度、最高濕度、最低濕度、最高光照、最低光照等上下限信息進行設(shè)置；可查看倉庫貨物信息，貨物刷卡進倉時可隨時記錄進倉貨物信息；填寫正確IP、網(wǎng)關(guān)后點擊“開啟WIFI”，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集中心與手機或筆記本電腦之間的通信；設(shè)置報警短信接收號碼、中心號碼，填寫要接收短信的中心號碼和手機號碼提交，在任意手機上可接收到報警信息；可以開啟或關(guān)閉A8上的LED燈及報警器；點擊倉庫主界面的“歷史照片”，可以查看以前拍照的一些倉庫照片等。

4 小結(jié)

針對傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品倉庫管理效率低的問題，利用無線傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)為核心的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計算機技術(shù)設(shè)計了一個智能農(nóng)產(chǎn)品倉庫管理系統(tǒng)，實現(xiàn)倉庫環(huán)境信息的監(jiān)控、物品信息的管理和各模塊之間的通信，系統(tǒng)可增強庫房作業(yè)的準確性和快捷性、減少整個倉庫物資出入庫中由于管理不到位造成的非法出入庫、誤置、偷竊和庫存、出貨錯誤等損失，并最大限度地降低儲存成本、保障倉庫物資的安全。測試表明，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠性高，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻：

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