邵宏信

摘 要：隨著“工業(yè)4.0”時代的到來，傳統工業(yè)企業(yè)向智能企業(yè)轉型升級已成為必然趨勢，傳統的物流管理模式不論是在人工成本、管理效率及實時監(jiān)管等方面都不符合當前高質量發(fā)展要求，而本文提到的基于NB-IOT的智能卷煙在途監(jiān)管系統，不僅可有效減少人工成本，還能實現卷煙在流通中的實時追溯及監(jiān)管等。

關鍵詞：卷煙管理;NB-IOT;RFID電子標簽

1 概述

目前，我國煙草工業(yè)企業(yè)與煙草商業(yè)企業(yè)之間已經建立了相對完善并且安全的物流系統[1]，但是卷煙在途運輸配送監(jiān)管環(huán)節(jié)還一直處于空白得狀態(tài)，因此卷煙運輸過程中的實時監(jiān)控，不僅可以有效降低人工成本，并且對于保障卷煙運輸安全也有著十分重要的意義。

在途運輸過程中對于環(huán)境的控制存在了很多的不確定性，例如外界環(huán)境溫濕度、車輛顛簸、振動等，如果不能夠及時發(fā)現箱內溫濕度的明顯變化，可能會對卷煙造成不必要的損害及影響;運輸的車輛在途中如果嚴重偏離了預定的運輸路線，也沒有辦法及時發(fā)現;在途運輸的過程中卷煙的數量發(fā)生了變化。針對這一系列存在的問題，本文中提到的運用了RFID電子標簽并基于NB-IOT的智能卷煙在途監(jiān)管系統是比較切實可行的解決方案[2]。

2 整體設計架構

智能卷煙在途監(jiān)管系統主要由便攜式識讀設備以及后臺通信系統這兩部分組成。便攜式識讀設備可以識讀卷煙包裝上的RFID電子標簽，RFID電子標簽里包含卷煙的具體信息（可包括編號、名稱、數量、產地等），便攜式識讀設備可以將現場的溫度、濕度等及其他需要監(jiān)測的環(huán)境參數實時顯示在顯示屏上，并通過NB-IOT將數據傳輸給后臺通信系統進行實時監(jiān)控[3]。且當溫度、濕度等參數超過閾值時，同時啟動蜂鳴器報警，并將報警信息發(fā)送給后臺通信系統。

從成本、便攜性等方面考慮，單片機嵌入式系統足以滿足需求，圖1為智能卷煙在途監(jiān)管系統組織結構圖[4]。便攜式識讀設備通過超高頻讀寫模塊來識別現場的RFID電子標簽信息，對卷煙進行掃描盤點;便攜式識讀設備可通過NB-IOT模塊進行實時定位管理，對于偏離預設路線的車輛可報警提示，并發(fā)送報警信息至后臺服務器;便攜式識讀設備與后臺的服務器進行通信，可以實現后臺系統的指令下發(fā)以及便攜式識讀設備數據上傳至服務器的功能，從而可以達到卷煙在途實時監(jiān)管的目的。

3 系統硬件設計

便攜式識讀設備的硬件結構如圖2所示。整個電路可以依據不同的功能劃分為主要功能模塊、核心控制模塊及供電模塊。

主要功能模塊由NB-IOT通信模塊、超高頻識讀模塊、顯示屏模塊、溫濕度采集模塊和蜂鳴器報警模塊等組成[5]。核心控制模塊通過NB-IOT通信模塊無線連接后臺服務器，可實現指令的接收和數據的上傳，并可通過基站來獲取實時的定位信息，實現卷煙的在途實時監(jiān)管;通過超高頻識讀模塊識別卷煙包裝上的RFID電子標簽，進行出入庫盤點;溫濕度采集模塊采用傳感器將所采集到的數據傳送給核心控制模塊，由核心控制模塊進行判斷，當采集到的數據超過提前設置的閾值時，蜂鳴器報警啟動報警功能，并將報警信息通過NB-IOT傳送給后臺服務器;顯示屏可顯示實時的采集數據。

3.1 核心控制模塊

便攜式識讀設備經過綜合考慮，支持所有功能模塊的接口及后期功能擴展，并且能夠滿足低功耗的情況下，系統選擇了STM32F103RET6作為MCU。基于Cortex-M3內核的32位微控制器[6]，該型號單片機引腳數為64，Flash容量為512KB，封裝類型為LQFP，正常工作時溫度范圍為-40℃～85℃，工作電壓范圍為2.0V～3.6V，最高工作頻率為72MHz，并且具有多路SPI、UART和I2C等通信接口，完全可以滿足數據信息的采集，以及與子模塊之間的數據通信需求。

3.2 NB-IOT通信模塊

NB-IOT無線通信模塊足由BC95模組以及SIM卡座、串口電路、濾波天線、復位電路組成，由電源模塊供電[7]。本模塊將來自核心控制模塊的卷煙盤點信息、環(huán)境采集信息以及報警信息通過Internet將數據發(fā)送到IOT云平臺，并接收用戶通過Internet發(fā)送來的指令[8]。

3.3 超高頻識讀模塊

超高頻識讀模塊采用羅丹貝爾M-500型號的模塊[9]，該模塊可對粘貼在卷煙包裝上的RFID電子標簽存儲的信息進行讀寫，并可修改電子標簽的訪問密碼，可對電子標簽進行鎖定和銷毀;良好的防沖撞性能，可同時讀取多個電子標簽;配置小型圓極化天線，讀寫速度快。該模塊包含了射頻模塊、數字信號處理模塊、輸入/輸出接口以及通信接口，滿足便攜式識讀設備的基本需求。

4 總結

智能卷煙在途監(jiān)管系統是煙草工業(yè)運輸監(jiān)控體系的延伸[10]，該系統采用了RFID電子標簽、NB-IoT無線通信等技術，采集在途過程中卷煙的實時環(huán)境信息數據、定位信息及卷煙狀態(tài)監(jiān)測。并結合了后臺通信服務器，可以建立起一個完整的卷煙在途監(jiān)控網絡，有效的實現了卷煙在途過程中實時定位跟蹤、定點檢查校驗、物流全過程信息追溯等功能，極大的提高了煙草運輸配送的安全性。

參考文獻：

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