基于物聯(lián)網(wǎng)的智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)

1、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng) 物聯(lián)網(wǎng)的概念于1999年由美國麻省理工學(xué)院提出，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互操作通信協(xié)議的自組織能力，其中物理和虛擬的“物”具有身份標(biāo)識(shí)、物理屬性、虛擬特征和智能接口，并且可以與信息網(wǎng)絡(luò)無縫整合。物聯(lián)網(wǎng)將于媒體互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一起，構(gòu)成未來互聯(lián)網(wǎng)。 物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，以有線或無線的方式把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，以計(jì)算、存儲(chǔ)等處理方式構(gòu)成相應(yīng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)信息的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，用以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是物物相連的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)中

2、的“物”要滿足一些條件才可以被納入其范圍：1.有相應(yīng)信息的接收器；2.有數(shù)據(jù)傳輸通路；3.有一定的存儲(chǔ)功能；4.有CPU；5.有操作系統(tǒng);6.有專門的應(yīng)用程序；7.有數(shù)據(jù)發(fā)送器；8.遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；9.在世界網(wǎng)絡(luò)有可識(shí)別的唯一編碼。 目前倉儲(chǔ)管理一部分是人工管理，一部分實(shí)現(xiàn)了條形碼管理，僅有少部分開始使用二維碼或射頻標(biāo)簽。條碼系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)相比，存在識(shí)別速度慢、信息攜帶量小、尺寸大、易損毀等缺點(diǎn)。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)，能有效地解決倉庫物資流動(dòng)的信息管理問題。將物聯(lián)網(wǎng)RFID標(biāo)簽貼在倉庫內(nèi)的托盤、包裝箱或元件上。標(biāo)簽內(nèi)包含元件規(guī)格、序列號(hào)等信息。當(dāng)物資通過安裝在預(yù)置地點(diǎn)的RFI

3、D識(shí)讀器時(shí)，便可自動(dòng)記錄信息，無線局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)管理信息系統(tǒng)，指揮中心就掌握了實(shí)時(shí)的物資儲(chǔ)存信息。 在這個(gè)過程中不需要保管員使用手持條形碼掃描器對(duì)倉儲(chǔ)物資進(jìn)行逐個(gè)掃描，這將大大加快物資的流動(dòng)速度，且能減少操作失誤，降低管理成本，提高倉庫管理的工作效率。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將更加高效、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)物資設(shè)備的倉儲(chǔ)管理。將存儲(chǔ)到倉庫中的物資貼上RFID標(biāo)簽，能自動(dòng)記錄每件物資的入庫、出庫等操作，并且還能查詢物資在倉庫中的具體位置，同時(shí)能自動(dòng)識(shí)別進(jìn)出倉庫的車輛、人員等，并能根據(jù)權(quán)限存取對(duì)應(yīng)的物資信息。利用信息可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示倉庫內(nèi)各種物資的狀況以及車輛、人員情況；同時(shí)各倉庫的各類信息可通過網(wǎng)絡(luò)

4、相互連接，建立按組織層次、更大規(guī)模的分層倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，并與其他物流應(yīng)用管理系統(tǒng)相連，形成“大”的物流信息系統(tǒng)，供各級(jí)部門或相關(guān)人員查詢、使用，形成層次化的倉儲(chǔ)管理體系結(jié)構(gòu)，各層之間可通過網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)接口實(shí)現(xiàn)互通、互連、互操作，這將大大提高倉儲(chǔ)管理效率，對(duì)提高經(jīng)濟(jì)效益具有重大的意義。 將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)地、具體地用到倉儲(chǔ)系統(tǒng)中，其核心內(nèi)容包括系統(tǒng)編碼體系、射頻識(shí)別系統(tǒng)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及軟、硬件設(shè)計(jì)四部分，如圖1所示，其管理流程如圖2 所示。圖1 倉儲(chǔ)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)由圖2可以看出，出入庫管理利用RFID實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別，通過網(wǎng)絡(luò)建立各物品之間的關(guān)聯(lián)，利用EPC(Electornic Product C

5、ode,中文稱為產(chǎn)品電子代碼）實(shí)現(xiàn)物品的統(tǒng)一編碼，并應(yīng)用傳感器及視頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)物品的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控，對(duì)物品存放環(huán)境及其工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)環(huán)境狀態(tài)(例如溫度、濕度、光照、氣體濃度、震動(dòng)幅度等)超過規(guī)定值時(shí)，啟動(dòng)相應(yīng)的報(bào)警措施。由于RFID必須通過讀寫器才能收集數(shù)據(jù)，在有些大型倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，部分物品分布不均勻，距離超過10Om后RFID無法識(shí)別，因此，可將無線傳感器與RFID相結(jié)合建立覆蓋整個(gè)存儲(chǔ)范圍的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)。圖2 倉儲(chǔ)系統(tǒng)管理流程圖 一、系統(tǒng)編碼體系編碼是指給編碼對(duì)象賦予一定的有規(guī)律、易于計(jì)算機(jī)識(shí)別和處理的符號(hào)，形成的代碼元素組合。其目的是用規(guī)定的字符來代表復(fù)雜的概念，便于査詢、統(tǒng)計(jì)分析和

6、匯總。在制定編碼規(guī)則時(shí)應(yīng)遵循以下基本原則：（1）唯一性。每一個(gè)編碼對(duì)象僅有一個(gè)代碼，而一個(gè)代碼只唯一表示一個(gè)編碼對(duì)象。（2）合理性。代碼結(jié)構(gòu)與分類體系相對(duì)應(yīng)，定義合理。（3）可擴(kuò)充性。每一類編碼設(shè)計(jì)等長，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)暮髠渚幋a容量用于擴(kuò)充。（4）簡明性。結(jié)構(gòu)盡量簡單，長度盡量短，以節(jié)省存儲(chǔ)空問和減少代碼的差錯(cuò)率。（5）規(guī)范性。在一個(gè)編碼體系中，代碼的類型、結(jié)構(gòu)及代碼的編寫格式應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一。（6）系統(tǒng)性。將選定的事物、概念的屬性或特征按一定的排列順序予以系統(tǒng)化，并形成一個(gè)合理的編碼體系。倉儲(chǔ)中的實(shí)體是操作和管理的最終對(duì)象，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)化的步驟，首先確定倉儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)體，然后將所有倉儲(chǔ)實(shí)體進(jìn)行信息抽

7、象。一般將倉儲(chǔ)實(shí)體劃分為五類：物資類、設(shè)備類、設(shè)施類、人員類和環(huán)境類?；谖锫?lián)網(wǎng)的倉儲(chǔ)系統(tǒng)需要，根據(jù)各類實(shí)體管理要求，對(duì)存儲(chǔ)的實(shí)體進(jìn)行相關(guān)操作，所以，要提取實(shí)體的基本屬性滿足監(jiān)控的基本要求。各類實(shí)體的屬性分析如表1所示。表1 各類實(shí)體屬性分析屬性內(nèi) 容物資類用來描述倉儲(chǔ)系統(tǒng)中多個(gè)單件組合而成的一個(gè)存儲(chǔ)單元(如包裝盒、包裝箱等)或單個(gè)裝設(shè)備的屬性,包括物資編碼、形態(tài)(固、液、氣、顆粒等)、數(shù)量、規(guī)格、物資材質(zhì)、包裝要求、搬運(yùn)方式、存放方式、人庫時(shí)間、存放時(shí)間、環(huán)境要求(溫度、濕度、光照、電、氣體密度等)、存放位置、安全級(jí)別、保密級(jí)別等 設(shè)備類用來描述識(shí)別各存儲(chǔ)單元的設(shè)備(如RFID識(shí)讀器、傳感器

8、、叉車等)的屬性，包括設(shè)備編碼、入庫時(shí)間、購買時(shí)間、使用年限、已使用年限、設(shè)備材質(zhì)、制造廠商、規(guī)格、設(shè)備類別、使用狀態(tài)(使用或停止?fàn)顟B(tài))、維護(hù)歷史、存放位置等設(shè)施類用來描述大型設(shè)施的屬性(如貨架等) ，包括設(shè)施編碼、購買時(shí)間、使用年限、已使用年限、數(shù)量、設(shè)施材質(zhì)、制造廠商、可移動(dòng)性、服務(wù)貨類、容量、已使用容量、區(qū)域位置、使用狀態(tài)(使用或停止?fàn)顟B(tài))、維護(hù)歷史等人員類用來描述管理倉庫的人員屬性，包括姓名、性別、年齡、聯(lián)系方式、職稱、部門、在職時(shí)間、歷史任務(wù)、工作狀態(tài)等環(huán)境類用來描述存儲(chǔ)對(duì)象的環(huán)境信息，包括溫度、濕度、光照、電、氣體密度、震動(dòng)幅度等 上述實(shí)體屬性僅根據(jù)通用倉儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)定，在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)

9、根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行具體分析，給出相應(yīng)的內(nèi)容。這些抽象出來的實(shí)體屬性有固定靜態(tài)信息，也有系統(tǒng)運(yùn)行過程中形成的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息。固定靜態(tài)信息一般在系統(tǒng)創(chuàng)建階段或者更新階段直接寫入數(shù)據(jù)庫，不修改，只能讀?。粍?dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息需要由信息設(shè)備按相應(yīng)的存取協(xié)議進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行更新。實(shí)體信息存放于數(shù)據(jù)庫中，為其上層不同的功能需求提供信息支持。 上層系統(tǒng)利用信息支持對(duì)數(shù)據(jù)庫中的實(shí)體進(jìn)行操作，具體的操作如表2所示。表2 上層系統(tǒng)對(duì)倉庫中的實(shí)體操作操作類別操作內(nèi)容物資類標(biāo)識(shí)、讀寫、追蹤、移動(dòng)設(shè)備類標(biāo)識(shí)、讀寫、追蹤、啟動(dòng)關(guān)閉設(shè)施類標(biāo)識(shí)、讀寫、啟動(dòng)關(guān)閉人員類標(biāo)識(shí)、讀寫、追蹤環(huán)境類檢測(依靠設(shè)備實(shí)現(xiàn))、調(diào)控上述的操作

10、中標(biāo)識(shí)是對(duì)實(shí)體進(jìn)行編碼，并貼上標(biāo)簽；讀寫是對(duì)實(shí)體進(jìn)行信息寫入或讀取，限定活動(dòng)范圍或功能(用于任務(wù)指派)；追蹤是利用設(shè)備對(duì)實(shí)體進(jìn)行定位和路徑査詢；環(huán)境類實(shí)體操作是通過設(shè)備類實(shí)體的活動(dòng)來監(jiān)測并改變環(huán)境信息。在倉儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，實(shí)體的屬性和操作信息在數(shù)據(jù)庫中不斷地讀出和寫入更新，數(shù)據(jù)庫讀取頻率最高，因此信息的存儲(chǔ)和采集是構(gòu)建倉儲(chǔ)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。版本號(hào)字段域名管理對(duì)象分類序列號(hào)8位28位24位36位 在電子標(biāo)簽信息編碼中，國際裝設(shè)備編碼協(xié)會(huì) EPC g1oba1標(biāo)準(zhǔn)中常用的96位EPC編碼。EPC碼是由一個(gè)版本號(hào)(標(biāo)頭)加上另外三段數(shù)據(jù)(依次為域名管理者、物品對(duì)象分類、序列號(hào))組成的一組數(shù)字。其中版本號(hào)

11、標(biāo)識(shí) EPC的版本號(hào)，使得EPC隨后的碼段可以有不同的長度；域名管理是描述與EPC相關(guān)的生產(chǎn)廠商的信息；對(duì)象分類記錄產(chǎn)品精確類型的信息；序列號(hào)則是物品的唯一標(biāo)識(shí)，如表3所示。表3 通用標(biāo)識(shí)符 應(yīng)用EPC技術(shù)可提高出入庫物品信息采集效率和準(zhǔn)確性。在倉儲(chǔ)信息管理中，每物品都有許多要標(biāo)識(shí)的信息，如編號(hào)、名稱、型號(hào)、出廠日期、壽命等，可自動(dòng)進(jìn)行信息集，采集速度快，出錯(cuò)率低。EPC系統(tǒng)可直接與內(nèi)部專用網(wǎng)連接，由射頻識(shí)讀器(或無線傳感器)獲取的信息也可直接在內(nèi)部專用網(wǎng)上傳輸，可確保物資在倉儲(chǔ)管理過程中具有準(zhǔn)確的信息流，方便地對(duì)物資信息進(jìn)行管理和査詢，并且可以和供應(yīng)鏈上其他環(huán)節(jié)進(jìn)行有的銜接和信息共享。 二、

12、射頻識(shí)別系統(tǒng) 射頻識(shí)別系統(tǒng)(RFID)通過非接觸讀取數(shù)據(jù)完成系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集工作，已經(jīng)成為信息處理所需原始數(shù)據(jù)快速而準(zhǔn)確的有效采集工具。 與當(dāng)前廣泛應(yīng)用的條形碼相比，RFID有著以下特點(diǎn)： （1）無方向性。讀取時(shí)無需對(duì)準(zhǔn)，只需在閱讀器的范圍內(nèi)，利用無線電進(jìn)行讀取。 （2）唯一性。識(shí)別碼獨(dú)一無二，無法仿造。 （3）豐富性。電子標(biāo)簽?zāi)艽鎯?chǔ)較多數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)能力可達(dá)幾百字節(jié)，并可重復(fù)讀寫。 （4）同時(shí)性。一次能讀取數(shù)個(gè)至數(shù)千個(gè)標(biāo)簽識(shí)別碼及數(shù)據(jù)。（5） 堅(jiān)固性。能全天候作業(yè)，不易污損或遭受破壞。利用RFID實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)實(shí)時(shí)信息管理的工作原理在于通過托盤、貨架上安裝電子標(biāo)簽，在標(biāo)簽中寫入物品的具體資料、存

13、放位置等信息，并使貨架和托盤的標(biāo)簽信息一一對(duì)應(yīng)，通過進(jìn)出倉庫閱讀器實(shí)時(shí)掌握倉庫內(nèi)物品的存儲(chǔ)情況，通過叉車或手持移動(dòng)閱讀器能在倉庫中快速、準(zhǔn)確地找到所需物品，其原理體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。 圖3中，電子標(biāo)簽是射頻識(shí)別系統(tǒng)的核心，是射頻識(shí)別系統(tǒng)真正的數(shù)據(jù)載體。該標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象，依據(jù)射頻標(biāo)簽供電方式的不同，可以分為有源標(biāo)簽和無源標(biāo)簽。閱讀器(讀寫器)用以產(chǎn)生發(fā)射無線電射頻信號(hào)并接收由電子標(biāo)簽反射回的無線電射頻信號(hào)，經(jīng)處理后獲取標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息，有時(shí)還可以寫入標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。天線為標(biāo)簽和讀寫器提供射頻信號(hào)空間傳遞的設(shè)備。讀

14、寫器的天線可以內(nèi)置也可以外置。在實(shí)際應(yīng)用中，除了系統(tǒng)功率，天線尤其是標(biāo)簽天線的結(jié)構(gòu)和環(huán)境因素將影響數(shù)據(jù)的發(fā)射和接收，從而影響系統(tǒng)的識(shí)別距離。 圖3 系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖 倉儲(chǔ)活動(dòng)是一種針對(duì)不同對(duì)象的重復(fù)活動(dòng)，對(duì)象包括物資、設(shè)備、設(shè)施和工作人員。由于實(shí)體屬性會(huì)經(jīng)常變動(dòng)，因此，RFID標(biāo)簽應(yīng)具有可讀寫性，在物資移動(dòng)和靜止時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息快速、準(zhǔn)確的存取，設(shè)備標(biāo)簽應(yīng)選取被動(dòng)式、無源電子標(biāo)簽，讀寫器采用手持和固定兩種，均可用于設(shè)備的出入庫和盤點(diǎn)。RFID系統(tǒng)要求能對(duì)識(shí)別物品的設(shè)備和搜尋物品的設(shè)施進(jìn)行有效的標(biāo)識(shí)、定位和狀態(tài)檢測。一般倉儲(chǔ)設(shè)施設(shè)備上選用主動(dòng)有源的高頻標(biāo)簽，可定時(shí)主動(dòng)收發(fā)數(shù)據(jù)，既可用于系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的定位

15、，又可實(shí)時(shí)采集作業(yè)裝設(shè)備的數(shù)據(jù)；搬運(yùn)裝卸設(shè)備上安裝車載讀寫器，工作人員可采用手持讀寫器。 此外，還需要特定的傳感器設(shè)備對(duì)環(huán)境和設(shè)備進(jìn)行檢測，以滿足存儲(chǔ)物資對(duì)環(huán)境的要求，并可實(shí)施安全監(jiān)控。傳感系統(tǒng)由多種傳感設(shè)備組成，可將物理被測量轉(zhuǎn)換成信號(hào)，傳感器型號(hào)的選擇需根據(jù)環(huán)境或存儲(chǔ)物資的要求，選擇能采集物理、生物和化學(xué)效應(yīng)等相關(guān)被測量的傳感器組成傳感系統(tǒng)。普通倉庫存儲(chǔ)物資對(duì)環(huán)境(如溫度、濕度、光照、電、氣體密度、震動(dòng)幅度等)有共性要求，因此，在倉庫應(yīng)設(shè)置環(huán)境專用傳感器，圖4是一款環(huán)境專用傳感器，電池供電，并具有無線通訊組網(wǎng)功能，同時(shí)集成濕度、溫度、大氣壓檢測等功能，使用 ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)無線傳輸

16、，主要應(yīng)用在特殊的生產(chǎn)車間、密集倉庫、圖書館等布線不方便的場合。對(duì)于特殊物資的要求或者特殊業(yè)務(wù)往往需要?jiǎng)澏▍^(qū)域并設(shè)置集成更多功能的傳感器，如重力、氣壓、氣體密度、噪聲傳感器等。集成功能多的傳感器較貴，不易固定使用，當(dāng)貨位改變或裝設(shè)備需求改變時(shí)，可以移動(dòng)傳感器的位置，并根據(jù)裝設(shè)備的需求開啟和關(guān)閉部分服務(wù)，提高傳感器的利用率。l.入庫檢測當(dāng)單件物資或人通過時(shí)，設(shè)置與物體體積適應(yīng)的讀寫通道，物體通過時(shí)標(biāo)簽與天線盡量在同側(cè)，在讀寫器天線最有效的范圍內(nèi)，這種方式的信息采集所需少量讀寫器天線就能滿足要求，主要運(yùn)用于裝設(shè)備的分揀。 如圖5所示。當(dāng)批量物資或者人員成群通過門禁時(shí)，要求對(duì)所有通過的裝設(shè)備信息成功

17、讀取。通道設(shè)置一般較寬，通道中的讀寫器采用分體式，天線布局可以是多個(gè)方位，根據(jù)裝設(shè)備的外形和一次性通過的數(shù)量，除了出入口，其他面(包括兩側(cè)、頂面和地面)均能布置讀寫設(shè)備天線。圖4 環(huán)境傳感器 圖5單件物品檢測 當(dāng)自動(dòng)檢測數(shù)據(jù)不正確、對(duì)特殊裝設(shè)備進(jìn)行操作時(shí)需使用手工檢測的方式。工作人員采用便攜式讀寫設(shè)備對(duì)指定的物資進(jìn)行單個(gè)或批量的信息采集，所采集的信息既可通過無線傳輸?shù)姆绞脚c計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)同步，也可采集完后一次性導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫。 如圖6所示。圖6 人工檢測對(duì)于電子標(biāo)簽不能標(biāo)識(shí)的物資，管理方法是采用物位測量的輻射方法進(jìn)行貨位掃描，通過物位計(jì)發(fā)射激光、紅外、超聲波等對(duì)貨位或者不容易標(biāo)識(shí)的裝設(shè)備進(jìn)行

18、掃描成像。如對(duì)散裝固體裝設(shè)備、液體或堆場等的形狀進(jìn)行掃描，運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將接收到的反射信號(hào)轉(zhuǎn)換成二維或三維圖形，對(duì)裝設(shè)備進(jìn)行識(shí)別管理。這種方法使用前不僅需要對(duì)被測物體的尺寸大小和紅外線、超聲波感應(yīng)范圍進(jìn)行確定，合理選取傳感器并科學(xué)布局，還需要確定貨位、裝設(shè)備尺寸、形狀與數(shù)量之問的關(guān)系。2.安全檢測 安全管理包括防火、防盜、防毒、防破壞等，避免對(duì)設(shè)施、設(shè)備、裝設(shè)備和人員造成損失、傷害，以及信息泄露等對(duì)部門造成的損失。裝設(shè)備的安全影響因素已包含在裝設(shè)備存儲(chǔ)屬性要求中，因此，倉儲(chǔ)的安全管理主要是避免人為或自然原因引起的災(zāi)難。例如在發(fā)生火災(zāi)時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量和氣體，通過溫度傳感器和氣體傳感器雙重檢測能更有效

19、地檢測到災(zāi)情和災(zāi)區(qū)。其中加強(qiáng)倉庫的訪問權(quán)限管理是安全管理的重要部分，RFID系統(tǒng)和紅外傳感裝置相結(jié)合的門禁管理可實(shí)現(xiàn)對(duì)工作人員和外來人員管理，這種門禁管理既適用于倉儲(chǔ)區(qū)也可用于辦公區(qū)。 三、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 1.網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)面對(duì)倉儲(chǔ)管理中存在的物流信息處理效率低以及出入庫盤點(diǎn)不準(zhǔn)確等問題，倉儲(chǔ)管理通過RFID電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別，在物品出入庫時(shí)，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)倉儲(chǔ)車間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以提高倉儲(chǔ)管理的智能化水平。此外，如果某些物資正處在倉儲(chǔ)車間以外，其存放位置不固定性，則必須采取無線布線方式，以確保能準(zhǔn)確知道某型裝設(shè)備的數(shù)量和位置，以便實(shí)施快速、準(zhǔn)確的器材籌措。該物聯(lián)網(wǎng)倉儲(chǔ)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為

20、混合型結(jié)構(gòu)，RFID標(biāo)簽和WSN傳感器節(jié)點(diǎn)獨(dú)立工作，RFID閱讀器作為WSN基站，接收標(biāo)簽和傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息后將其傳送到本地上位機(jī)或遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖7所示。圖7倉儲(chǔ)系統(tǒng)異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 圖中是各倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建倉儲(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)的目的是將各地域的局部倉儲(chǔ)系統(tǒng)通過公司專用網(wǎng)連接起來建立覆蓋整個(gè)倉儲(chǔ)功能的倉儲(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)圖8所示。 2.信息采集網(wǎng)絡(luò)信息采集網(wǎng)絡(luò)是指信息從實(shí)體到讀寫器等采集設(shè)備的路徑集合。物聯(lián)網(wǎng)倉儲(chǔ)系統(tǒng)中存在多個(gè)不同類型的局部信息采集網(wǎng)絡(luò)，由于采集對(duì)象不同，使用的采集設(shè)備也不同。采集設(shè)備部署及其組網(wǎng)協(xié)議直接影響著網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、識(shí)別效果，合理有效的設(shè)備部署方案可以增

21、強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)性能、減少網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量，且可實(shí)現(xiàn)所在區(qū)域的全面覆蓋和網(wǎng)絡(luò)連通。倉儲(chǔ)信息采集網(wǎng)絡(luò)所采集的信息主要有RFID標(biāo)簽信息和環(huán)境信息，采集設(shè)備是讀寫器和傳感器，因此，信息采集網(wǎng)絡(luò)是基于RFID和 圖8 智能倉儲(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)圖 WSN技術(shù)構(gòu)建成的無線傳感網(wǎng)。根據(jù)對(duì)無線傳感網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)和傳感器節(jié)點(diǎn)部署方法的研究，結(jié)合倉儲(chǔ)的實(shí)際情況(即倉儲(chǔ)功能短時(shí)間不會(huì)輕易改動(dòng)，倉儲(chǔ)應(yīng)用空間大、且設(shè)施設(shè)備較多、環(huán)境復(fù)雜)，確定倉儲(chǔ)內(nèi)無線傳感網(wǎng)采用靜態(tài)節(jié)點(diǎn)、自組網(wǎng)部署，即構(gòu)建 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)。WSN節(jié)點(diǎn)具有環(huán)感知、信息收集、數(shù)據(jù)傳輸、協(xié)同合作等功能，而RFID讀寫器在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸上主要還依靠有線的方式。 在構(gòu)建倉儲(chǔ)信息

22、采集系統(tǒng)時(shí)，可以整合傳輸數(shù)據(jù)，利用WSN自組網(wǎng)上傳和下發(fā)RFID信息和指令，使得 WSN節(jié)點(diǎn)同樣作為RFID的網(wǎng)絡(luò)傳輸節(jié)點(diǎn)。 3.信息采集方式 利用信息采集終端進(jìn)行信息采集的方式一般分為兩種：先下載數(shù)據(jù)庫再采集數(shù)握和實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在野外條件下，無法實(shí)時(shí)與中心數(shù)據(jù)庫連接，因此，應(yīng)在與中心數(shù)據(jù)庫斷開連接的情況下，還能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)器材的出入庫和盤庫管理。鑒于二維碼的高信息容量等優(yōu)點(diǎn)，可依靠二維碼，在脫離中心數(shù)據(jù)庫的情況下使用，因此，可采用先下載數(shù)據(jù)庫方式，即：在器材入庫時(shí)，將入庫器材的基本信息通過條碼掃描儀錄入到數(shù)據(jù)終端，數(shù)據(jù)終端再通過做好的軟件接口(即中間件)，按照固定的格式將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成格式

23、文件，再用通訊座或通信電纜傳到中心數(shù)據(jù)庫。器材出庫時(shí)，則通過通訊座或通信電纜從中心數(shù)據(jù)庫接收出庫文件，數(shù)據(jù)終端根據(jù)出庫文件進(jìn)行器材出庫。在每次盤點(diǎn)前，從中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中提取關(guān)鍵字段信息，通過適用的軟件接口(即中間件)形成格式文件，用通訊座或通訊電纜下載到手持?jǐn)?shù)據(jù)采集終端中，然后到庫房進(jìn)行盤點(diǎn)。這種方式的好處在于：在進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的同時(shí)，實(shí)時(shí)得知當(dāng)前盤點(diǎn)單品的信息是否與計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)庫的理論值相對(duì)應(yīng)，如商品條碼是否正確、商品名稱是否符合，亦能夠?qū)崟r(shí)對(duì)該單品的情況做出處理，如修正數(shù)量、改變擺放貨架等。 四、軟硬件設(shè)計(jì) 1.軟件功能結(jié)構(gòu) 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，倉儲(chǔ)系統(tǒng)服務(wù)的構(gòu)建是為倉儲(chǔ)實(shí)體及其信息的采集、傳輸

24、和處理設(shè)定控制和計(jì)算規(guī)則。通過這些規(guī)則為應(yīng)用層提供必要的服務(wù)，滿足對(duì)象管理的需求。倉儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)象的管理需求大致包括安全、定位、防損、防盜、調(diào)度、路徑優(yōu)化、考動(dòng)和出入盤庫等。滿足對(duì)象管理功能需求的服務(wù)有信息采集、數(shù)據(jù)集成、資源調(diào)度、流程優(yōu)化和權(quán)限管理。這些服務(wù)以一定的輸入輸出實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)功能。軟件系統(tǒng)處于倉儲(chǔ)系統(tǒng)最高層，這個(gè)層次接受業(yè)務(wù)指令和數(shù)據(jù)錄入，并將指令和數(shù)據(jù)逐級(jí)分解到下級(jí)的各項(xiàng)服務(wù)，控制底層實(shí)體的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)功能。倉儲(chǔ)系統(tǒng)中其他層次的設(shè)備及其活動(dòng)都是以軟件系統(tǒng)為核心，既服務(wù)于它，也被它控制。 以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐的倉儲(chǔ)軟件系統(tǒng)按功能分大致有業(yè)務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫和中間件三個(gè)部分，其中前

25、兩類的發(fā)展已較為成熟，而中間件也憑借其跨平臺(tái)、高集成的特點(diǎn)在信息交互、數(shù)據(jù)安全等方面得到應(yīng)用。 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的倉儲(chǔ)軟件系統(tǒng)的基本功能模塊包括業(yè)務(wù)管理、安全管理、數(shù)據(jù)管理、協(xié)作管理、電子地圖、設(shè)備管理、基本信息，除此以外還包括常用的財(cái)務(wù)管理等(圖9)。 基本功能模塊通過與數(shù)據(jù)庫和中間件與設(shè)施設(shè)備進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)其功能。 （1）業(yè)務(wù)管理模塊。業(yè)務(wù)管理包括常見的倉儲(chǔ)業(yè)務(wù)管理，在接受入庫、出庫、移庫和盤點(diǎn)業(yè)務(wù)后，根據(jù)各種智能算法，結(jié)合物資屬性、在庫時(shí)間、所在位置、目標(biāo)位置和倉儲(chǔ)可利用資源等屬性，通過智能計(jì)算得出最優(yōu)的貨圖9 物聯(lián)網(wǎng)倉儲(chǔ)系統(tǒng)軟件功能圖位、作業(yè)工具、操作人員和作業(yè)路徑。在獲取了最優(yōu)任務(wù)執(zhí)行

26、計(jì)劃后，執(zhí)行相應(yīng)的入庫、出庫、庫存和倉位管理，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，指派工作人員和設(shè)備(如叉車)進(jìn)行倉儲(chǔ)管理作業(yè)；庫存管理對(duì)各貨架上物資的數(shù)量進(jìn)行有效管理，并完成相應(yīng)的報(bào)表統(tǒng)計(jì)工作。 （2）安全管理模塊。 安全管理包括權(quán)限管理、環(huán)境監(jiān)控和報(bào)警控制三個(gè)模塊。權(quán)限管理模塊負(fù)責(zé)對(duì)人員的職位、活動(dòng)區(qū)域及其權(quán)限進(jìn)行調(diào)控與管理，同時(shí)還兼有記錄考勤的功能；環(huán)境監(jiān)控是通過設(shè)置環(huán)境專用傳感器、攝像頭、聲納采集器等，對(duì)倉庫的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視，并根據(jù)設(shè)定的條件對(duì)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行調(diào)控，使環(huán)境滿足需求；報(bào)警控制是與環(huán)境監(jiān)控模塊密切相關(guān)的模塊，當(dāng)環(huán)境監(jiān)測值超過規(guī)定值時(shí)，報(bào)警模塊給予提示。 （3）數(shù)據(jù)管理模塊。 數(shù)據(jù)管理由數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)接

27、口和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)三部分組成。數(shù)據(jù)處理是物資、設(shè)備、工作人員、業(yè)務(wù)活動(dòng)的記錄數(shù)據(jù)，用于支持其他功能模塊的訪問，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)査詢，數(shù)據(jù)更新和備份等功能；數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)實(shí)現(xiàn)各部門和人員所需的統(tǒng)計(jì)報(bào)表等；外部數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)部門與其他部門的數(shù)據(jù)交換，主要負(fù)責(zé)訪問權(quán)限、格式轉(zhuǎn)變、收發(fā)數(shù)據(jù)等功能；數(shù)據(jù)分析是對(duì)數(shù)據(jù)庫中大量信息進(jìn)行深加工處理的方式，以此獲取有用信息，引導(dǎo)或支持保障決策。 （4）電子地圖模塊。 通過電子地圖能夠?qū)崟r(shí)仿真顯示倉庫中的貨位、裝設(shè)備、人員、設(shè)備的位置分布情況，用于及時(shí)應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事件。也可根據(jù)倉儲(chǔ)實(shí)體，對(duì)其運(yùn)動(dòng)路徑和停留時(shí)間進(jìn)行監(jiān)控管理，形成路徑圖，確保設(shè)備和工作人員工作流程的正確性和有效性。（5）設(shè)備管理模塊。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)信息進(jìn)行預(yù)處理，是軟件平臺(tái)和硬件平臺(tái)的接口模塊，負(fù)責(zé)將收集(或發(fā)送)的信息歸類處理，分發(fā)到系統(tǒng)不同的功能模塊進(jìn)行處理(或傳輸?shù)讲煌挠布O(shè)備)。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊是一個(gè)中間件，是倉儲(chǔ)管