張開生 阮明明

摘要：隨著全球化的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，商品的快速流通不斷刺激并加速了物流行業(yè)的迅猛發(fā)展，其中倉儲環(huán)節(jié)是物流行業(yè)最重要的環(huán)節(jié)之一，基于此點，有效提高倉儲環(huán)節(jié)中的存儲效率和管理水平十分重要。該文研究了一種以物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)為基礎(chǔ)的倉儲管理系統(tǒng)，主要包括數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)分析端、數(shù)據(jù)信息清洗終端、倉儲應(yīng)用管理平臺等。系統(tǒng)將數(shù)據(jù)采集端采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)分析端進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理以及顯示，數(shù)據(jù)分析端發(fā)送預(yù)處理后的RFID數(shù)據(jù)流至數(shù)據(jù)信息清洗終端進(jìn)行二次清洗，上層應(yīng)用系統(tǒng)根據(jù)需求向數(shù)據(jù)清洗終端發(fā)送請求指令。該系統(tǒng)通過利用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)對倉儲管理系統(tǒng)進(jìn)行了研究，該系統(tǒng)的使用能夠有效提高物流數(shù)據(jù)中有效數(shù)據(jù)的提取效率和倉儲系統(tǒng)的存儲效率。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；倉儲管理；RFID中間件；嵌入式

中圖分類號：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）12-0287-03

隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，物流行業(yè)作為互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)產(chǎn)物得到了快速發(fā)展，而倉儲作為物流這個行業(yè)中重要的組成部分，面臨著越來越高的企業(yè)要求，其中存在的問題也日益凸顯[1]。傳統(tǒng)的物流倉儲主要依賴人工和半自動化的作業(yè)方式，存在著工作效率低、實時性差、自動化程度低、過度依賴人工操作等很多問題。有效地提高倉儲環(huán)節(jié)中的管理水平和存儲效率物流產(chǎn)業(yè)的發(fā)展變得十分重要。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，它所擁有的智能化、集約化等優(yōu)勢為物流行業(yè)倉儲管理系統(tǒng)的智能化發(fā)展提供了可行性[2]。為了解決以上涉及的倉儲管理系統(tǒng)中存在的問題，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能化、集約化等特點的優(yōu)勢和作用，本文研究了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的倉儲管理系統(tǒng)，通過對倉儲系統(tǒng)的貨物信息采集過程、貨物信息分析清洗過程、貨物數(shù)據(jù)整合過程等細(xì)節(jié)的研究，為系統(tǒng)的具體構(gòu)建和實施提供一定的指導(dǎo)作用。

1系統(tǒng)總體方案設(shè)計

感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層為物聯(lián)網(wǎng)的主要分層[3]。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)這一架構(gòu)，將本系統(tǒng)主要分為四個部分，分別是數(shù)據(jù)采集端、數(shù)據(jù)分析端、數(shù)據(jù)信息清洗終端、倉儲應(yīng)用管理平臺，其中重點研究數(shù)據(jù)信息清洗終端。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

感知層相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)的“觸角”，是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，它包括了傳感器和RFID等數(shù)據(jù)采集設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)層是建立在現(xiàn)有的無線通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，通過連接各種通信設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、處理、發(fā)送等功能，位于連接感知層和應(yīng)用層之間；物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層主要是將經(jīng)過感知層分析處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、計算、保存、分析等操作為用戶提供豐富的特定服務(wù)，其位于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的最上層[4]。系統(tǒng)的總體設(shè)計框圖如圖2所示：

數(shù)據(jù)采集端采集倉庫內(nèi)部信息通過ZigBee模塊發(fā)送給數(shù)據(jù)分析端；數(shù)據(jù)分析端對接收的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)處理并發(fā)送控制命令給相關(guān)設(shè)備實時監(jiān)控倉儲；數(shù)據(jù)信息清洗終端采用的是物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)即RFID中間件對接收的RFID數(shù)據(jù)流進(jìn)行二次數(shù)據(jù)清洗處理操作；應(yīng)用程序服務(wù)器是企業(yè)的信息處理系統(tǒng)服務(wù)器，主要是將中間件系統(tǒng)傳來的RFID數(shù)據(jù)流以及相關(guān)事件流進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯處理，使這些數(shù)據(jù)變成易懂及可視化信息；PC客戶端是方便倉儲管理人員遠(yuǎn)程登錄訪問服務(wù)器管理倉儲內(nèi)部業(yè)務(wù)，及時了解庫存信息等。

2 硬件設(shè)計

2.1數(shù)據(jù)采集端設(shè)計

數(shù)據(jù)采集端采用的硬件平臺核心芯片為基于ARM Cortex-M3 核的ST微處理器的32位微控制器STM32F107VCT6，該芯片具有高功能，低功耗等特點，可集成多個模塊，主要包括倉儲環(huán)境采集設(shè)備、溫濕度傳感器模塊、倉儲貨物出入庫的RFID模塊、顯示設(shè)備、無線通信設(shè)備ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信模塊等。STM32F107VCT6系統(tǒng)框圖如圖3所示：

2.2數(shù)據(jù)分析端設(shè)計

數(shù)據(jù)分析端采用硬件平臺為以Cortex_ A8為核心的FS_S5PV210，該硬件平臺具有低成本、低功耗、高性能，可移植操作系統(tǒng)等特點[5]。主要構(gòu)成模塊有：LCD顯示模塊、ZigBee無線通信模塊、預(yù)警模塊、Wifi通信模塊。主要功能有：接收、分析、處理數(shù)據(jù)采集端采集的倉儲內(nèi)部信息；根據(jù)倉儲信息及時調(diào)控相關(guān)設(shè)備并實時顯示；通過Wifi模塊與RFID中間件進(jìn)行信息交互。數(shù)據(jù)分析端硬件模塊框圖如圖4所示：

3軟件設(shè)計

3.1 數(shù)據(jù)分析端軟件設(shè)計

分析端移植Linux嵌入式操作系統(tǒng)，通過多線程技術(shù)接收數(shù)據(jù)采集端采集的數(shù)據(jù)信息，并且在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)處理后利用WI-FI將RFID數(shù)據(jù)流發(fā)送給RFID中間件系統(tǒng)；創(chuàng)建消息隊列接收上層系統(tǒng)發(fā)送的控制指令；控制自身設(shè)備正常運轉(zhuǎn)及預(yù)警；通過ZigBee模塊向數(shù)據(jù)采集端發(fā)送控制指令[6]。

數(shù)據(jù)分析端有四個模塊，分別是：數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、控制模塊。其中數(shù)據(jù)接收模塊主要功能是通過信息接收線程向數(shù)據(jù)分析線程提交數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)分析處理模塊主要包括數(shù)據(jù)分析處理線程和內(nèi)存刷新線程，通過數(shù)據(jù)分析處理線程處理接收的數(shù)據(jù)并刷新內(nèi)存；數(shù)據(jù)庫模塊主要包括數(shù)據(jù)庫線程，用于存儲接收的數(shù)據(jù)采集端發(fā)送的數(shù)據(jù)；控制模塊主要功能是根據(jù)數(shù)據(jù)分析處理線程處理的結(jié)果喚醒相應(yīng)線程，如操作數(shù)據(jù)庫、向信息采集端發(fā)送控制指令、控制LED顯示等。線程關(guān)系圖如圖5所示：

3.2數(shù)據(jù)信息清洗終端軟件設(shè)計

數(shù)據(jù)信息清洗終端采用RFID中間件技術(shù)，RFID中間件是用來處理和加工來自閱讀器的RFID數(shù)據(jù)流的軟件，位于應(yīng)用系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)之間，并為它們之間的信息交互提供統(tǒng)一的接口[7]。

該模塊主要功能有：

（1）連接并控制數(shù)據(jù)分析端，進(jìn)而控制數(shù)據(jù)采集端RFID讀寫器的操作；

（2）接收數(shù)據(jù)分析端預(yù)處理過的RFID數(shù)據(jù)流，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行去冗余、格式化數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分組等一系列的數(shù)據(jù)清洗操作，并將清洗好的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；

（3）通過TCP/IP協(xié)議與上層應(yīng)用系統(tǒng)對接，接收上層系統(tǒng)請求指令，發(fā)送上層系統(tǒng)請求的數(shù)據(jù)。

RFID中間件是上層應(yīng)用系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)的連接紐帶，一方面可以屏蔽不同硬件系統(tǒng)的差異性，另一方面對大量RFID數(shù)據(jù)進(jìn)行處理清洗，只傳送應(yīng)用系統(tǒng)請求的數(shù)據(jù)，這樣大大地減輕的上層系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)[8]。根據(jù)對本系統(tǒng)的需求分析，提出了該系統(tǒng)的RFID中間件系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖6所示：

該系統(tǒng)的流程圖如圖7所示：

4 倉儲應(yīng)用管理平臺設(shè)計

倉儲應(yīng)用管理平臺主要功能是方便倉儲管理人員通過瀏覽器遠(yuǎn)程查看管理倉儲，并可對RFID中間件進(jìn)行工作參數(shù)和接口參數(shù)的配置。該平臺的設(shè)計主要是應(yīng)用程序服務(wù)器的搭建，應(yīng)用程序服務(wù)器上的控制臺采用的是J2EE系統(tǒng)架構(gòu)，服務(wù)器的開發(fā)使用的是MyEclipse開發(fā)軟件，該軟件上自帶服務(wù)器軟件Apache Tomcat 6.0，服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫采用的開源軟件MY SQL數(shù)據(jù)庫，主要負(fù)責(zé)存儲系統(tǒng)邏輯處理所需倉儲信息和標(biāo)簽數(shù)據(jù)[9]。倉儲應(yīng)用管理平臺采用B/S架構(gòu)設(shè)計，這保證了系統(tǒng)較易維護(hù)和訪問[10]。系統(tǒng)流程圖如圖8所示：

5 結(jié)語

本文通過利用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)研究了倉儲管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是通過在倉儲內(nèi)部和出入口部署多節(jié)點的無線傳感器，各節(jié)點的傳感器可采集倉儲內(nèi)部不同區(qū)域的環(huán)境信息，將采集的信息通過ZigBee無線傳輸技術(shù)發(fā)送給數(shù)據(jù)分析端，數(shù)據(jù)分析端一方面將接收的環(huán)境數(shù)據(jù)與設(shè)定閾值進(jìn)行比較，并進(jìn)行相應(yīng)控制操作，另一方面對接收的RFID數(shù)據(jù)流進(jìn)行預(yù)處理后通過Inernet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給數(shù)據(jù)清洗終端進(jìn)行數(shù)據(jù)二次處理，并存儲在數(shù)據(jù)庫，以便上層應(yīng)用系統(tǒng)請求使用。

該系統(tǒng)的使用能夠有效提高物流數(shù)據(jù)中有效數(shù)據(jù)的提取效率和倉儲系統(tǒng)的存儲效率。

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