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1、物联网智能仓储系统专业： 计算机科学与技术 姓名： 张楠 陆曼 学号： 110501043 110501049 指导老师： 张文军 日期： 2014年10月25日 目录1.概述32.需求分析与技术集成33.物联网技术及其设计模式3物联网技术简介33.2物联网技术产生的背景4物联网技术未来的发展5目前仓储业应用的主要物联网技术54.系统实现的技术6RFID技术6RFID标签及读写器6RFID中间件及数据过滤7传感器、微处理、通信芯片及协议85.智能仓库系统设计与实现8总体设计8网络架构8系统流程9系统组成9系统总体技术架构10系统功能结构设计11详细设计16基于RFID技术的库存管理流程设计16
2、系统的主要功能模块流程图22结论281. 概述目前在中国仓储业应用最普遍的物联网感知技术就是RFID技术，在一些先进的仓储配送中心，RFID标签及智能手持RF终端产品有比较广泛的应用。在普通的仓储系统中，除了基于条码自动识别等技术具有最广泛应用外，“电子标签辅助拣选系统”也有普遍的应用。利用这一系统，将出入库订单经计算机系统分解，传输到货架个货位，用电子手段显示拣选的数量的辅助拣选系统。这一系统简洁实用，应用较广。近两年出现了采用无线网络技术传输拣选数据，不用现场布线搭建系统，大大方便了技术的应用。在先进的仓储配送系统中，全自动输送分拣系统也常用激光、红外等技术进行物品感知、定位与计数，进行全
3、自动的快速分拣。此外为了使仓储作业做到可视化，对仓库实行视频监控，部分仓储系统采用了视频感知监控系统，取得了良好的效果。2. 需求分析与技术集成结合RFID技术、无线传感器网络技术、视频监控技术、条码技术等实现仓储环境监控及商品出入库、智能仓位分配、辅助拣货等功能。 主要完成：货物贴标登记、商品入库登记、仓位自动分配、上架商品查询、出库单（订单）及智能拣货提示仓储环境监控等功能。3. 物联网技术及其设计模式3.1 物联网技术简介物联网(Internet of Things)指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（Facilities），包括具备“内在智能”的
4、传感器、移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”(Enabled)的，如贴上RFID的各种资产（Assets）、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”（Mote），通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成（Grand Integration)、以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、和/或互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范
5、、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术；其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。因此，物联网技术的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术。3.2 物联网技术产生的背
6、景1、 1990年 物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机Networked Coke Machine。 2、 1999年 在美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网(Internet of Things)这个概念；是1999年MIT Auto-ID中心的Ashton教授在研究RFID时最早提出来的。提出了结合物品编码、RFID和互联网技术的解决方案。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准，在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”（简称物联网），这也是在20
7、03年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础。 3、 2003年，美国技术评论提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。 4、 2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布ITU互联网报告2005：物联网，引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。 5、 2008年后，为了促进科技发展，寻找经济新的增长点，各国政府开始重视下一代的技术规划，将目光放在了物联网上。 6、2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代
8、表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。 3.3 物联网技术未来的发展物联网将是下一个推动世界高速发展的重要生产力。物联拥有业界最完整的专业物联产品系列，覆盖从传感器、控制器到云计算的各种应用。产品服务智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等各种领域。构建了“质量好、技术优、专业性强，成本低，满足客户需求”的综合优势，持续为客户提供有竞争力的产品和服务。3.4 目前仓储业应用的主要物联网技术物联网是“物物相连的互联网”，是通过各类传感装置、RFID技术、视频识别技术、红外感应、全球定位系统、激光扫描器等信息
9、传感设备，按约定的协议，根据需要实现物品互联互通的网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的智能网络系统。物联网主要有三层架构：即：感知层、网络层和应用层，根据这一物联网架构，物联网主要有三大技术体系，一是感知技术体系；二是通信与网络技术体系；三是智能技术体系。（物联网的系统架构如下图）在智能仓储中，为了对仓储货物实现感知、定位、识别、计量、分拣、监控等，主要采用传感器、RFID、条码、激光、红外、蓝牙、语音及视频监控等感知技术。在以仓储为核心的物流中心信息系统中，常采用企业内部局域网直接相连的网络技术，并留有与互联网、无线网扩展的接口；在不方便布线的地方，一般采
10、用无线局域网技术；现代仓储系统内部不仅物品复杂、形态各异和性能各异，而且作业流程复杂：既有存储、又有移动；既有分拣，也有组合。因此以仓储为核心的智能物流中心，常采用的智能技术有：自动控制技术、智能机器人堆码跺技术、智能信息管理技术、移动计算技术、数据挖掘技术等等；4. 系统实现的技术4.1 RFID技术4.1.1 RFID标签及读写器在智能仓储物联网中，针对仓储物品识别和信息采集处理两个模块的应用需求，建议采用西门子研发的适用于物流、仓储和配送的智能无线射频识别系统SIMATIC RFID 系统。该系统可以将数据直接存储到附在产品上的标签中，能够可靠、快速、经济地读写数据；而且MOBY 系列标
11、签通信速率快、抗干扰性强，具有不同存储容量、不同环境耐受条件的移动存储单元，有不同的读/写距离和数据传输速率，根据具体应用需求可选择配合不同的接口模块使用，可以以不同的通信方式和业务控制系统进行通信。具体应用中可以在仓库入口和出口处各定点安装2-4 套SIMATIC RF 系列读写器，用于实现入/出库操作；在仓库内部再配置2-4 套移动读写器，用于仓储盘点和物品拣选。4.1.2 RFID中间件及数据过滤西门子SIMATIC RF-MANAGER 中间件为SIMATIC RF600 提供了一体化的软件解决方案，但并不适用于本系统物联网的物流仓储管理应用，因此需要设计一种针对系统实用的RFID 中
12、间件。中间件的功能模块包括：RFID 读写器接口模块、逻辑读写器映射模块、RFID 数据过滤模块、设备管理模块、业务系统接口模块，如图5.1 所示。其中：RFID读写器接口用于中间件与RFID 读写器的数据通信，主要有获取RFID 数据以及下达设备管理模块的读写器指令；设备管理模块用于调整RFID 读写设备的工作状态，配置相应的接口参数等；逻辑读写器映射模块用于将多个物理读写器或者读写器的多条天线映射成为一个逻辑读写器。一个逻辑读写器代表了一个有具体含义的数据采集点，而不管该采集点在物理上由多少个读写器和天线组成。它屏蔽了数据采集点的具体实现方式，减少了数据过滤等上层模块与下层数据采集部分的软
13、件耦合度。对于上层业务系统来说，可见的只有逻辑读写器，所以逻辑读写器映射模块对RFID 数据有初步过滤的功能。RFID读写器RFID读写器RFID读写器接口模块逻辑读写器映射模块RFID数据过滤模块设备管理模块业务系统接口模块业务系统数据库图4.1 RFID中间件设计RFID 采集的原始数据量非常大，在实际应用中，根据具体的配置不同，每台读写器每秒可以上报数个至数十个不等的电子标签数据，如重复多次扫描同一个电子标签，但其中只有少部分是对用户有意义的、非重复性的数据，这样大量的数据如果不经过去冗等处理而直接上传，将会给整个RFID 系统带来很大的负担。因此，系统采用数据采集事件编码的方法对RFI
14、D 采集的数据进行过滤处理。首先对电子标签状态的改变进行编码，定义标签出现的状态编码为0，标签状态消失的编码为1；然后加入计时器机制，对计时器有效时间内的同一标签的状态跳变进行忽略，从而在状态定义和时间维度两个方面对数据进行去重化。该方法能够很好地消除冗余数据，减少上层系统的负荷。4.2 传感器、微处理、通信芯片及协议在智能仓储物联网中，针对仓储物品监控模块的应用需求，采用Zigbee 无线传感器网络和有线网络相结合并与局域网、互联网相连的设计思路实现整个仓储车间的物品监控。Zigbee 技术具有功耗极低、系统简单、组网方式灵活、成本低、低等待时间等性质，适用于此类监控系统的设计。出于节能的考
15、虑，仓储物品监控模块的数据采集应要求传感器体积小、低功耗、外围电路简单，最好采用不需要信号调理电路的数字式传感器。主控单元建议采用Atmel 公司的Atmega16L 单片机。无线通信模块建议采用CC1000 芯片与微控器及一些外围无源元件一起构成。5. 智能仓库系统设计与实现5.1 总体设计5.1.1 网络架构针对仓储管理中存在的物流信息处理效率低以及出入库盘点不准确等问题，提出一种基于物联网的仓储管理系统设计方案。方案中的仓储管理物联网通过RFID 电子标签实现物品的自动识别和出入库，利用无线传感器网络对仓储车间进行实时监控，从而极大地提高了仓储管理的智能化水平。其系统物联网的总体结构如图所示。物品物品无线射频识别系统上位机业务系统服务器本地数据库服务器Internet后台信息服务器标签标签图5.1 智能仓储物联网总体结构5.1.2 系统流程仓储管理系统的工作流程包括入库、出库
