基于物聯(lián)網(wǎng)的工程兵倉庫智能管理平臺設(shè)計與應(yīng)用

章瞻良，周玉芹，王振業(yè)，尚躍庭（.解放軍理工大學野戰(zhàn)工程學院，江蘇南京0007；.解放軍理工大學信息管理中心，江蘇南京0007）

基于物聯(lián)網(wǎng)的工程兵倉庫智能管理平臺設(shè)計與應(yīng)用

章瞻良1，周玉芹2，王振業(yè)1，尚躍庭1
（1.解放軍理工大學野戰(zhàn)工程學院，江蘇南京210007；2.解放軍理工大學信息管理中心，江蘇南京210007）

針對傳統(tǒng)工程兵倉庫管理存在的“手工操作、被動管理、盲目決策”等問題，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息系統(tǒng)集成技術(shù)，設(shè)計了一個可集成智能監(jiān)控、智能倉儲、智能感知功能于一體的智能管理平臺。實際應(yīng)用表明，該平臺可有效提高倉庫管理效率，并為倉庫安全監(jiān)控和管理決策提供智能支持。

物聯(lián)網(wǎng)；信息系統(tǒng)集成；工程兵倉庫；智能管理平臺

工程兵部（分）隊是遂行搶險救災(zāi)和反恐維穩(wěn)等各種非戰(zhàn)爭軍事行動任務(wù)的主干力量。工程兵倉庫是指部隊儲存工程裝備物資器材設(shè)施和機構(gòu)的總稱，按器材存放種類分為工程器材倉庫和地雷爆破器材倉庫。在大規(guī)模應(yīng)急行動中，裝備動用頻繁、器材消耗量大，工程兵倉庫必須提供及時、精確的裝備器材物資保障。傳統(tǒng)的工程兵倉庫管理信息化程度低、工作效率和經(jīng)濟性差。在倉庫實際管理工作中人員少、任務(wù)重，平時管理以手工操作為主，信息化技術(shù)應(yīng)用較少，安全管控和精確保障存在較大困難，不能滿足信息化體系作戰(zhàn)及應(yīng)急裝備保障的需求。

目前，國內(nèi)運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)構(gòu)建倉庫管理系統(tǒng)以改善倉庫管理的研究很多：文獻［1］運用RFID技術(shù)，設(shè)計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的貨物管理系統(tǒng)；文獻［2］設(shè)計了一種運用于煙草業(yè)的自動化物流系統(tǒng)，優(yōu)化了庫存管理并提高了倉庫作業(yè)的效率；文獻［3］運用SOA技術(shù)搭建了軍隊倉儲管理信息系統(tǒng)；文獻［4］設(shè)計了一個基于Linux的智能感知系統(tǒng)，可實現(xiàn)緊急情況的及時處理；文獻［5］設(shè)計了一個基于物聯(lián)網(wǎng)的特種設(shè)備安全管理平臺，實現(xiàn)了特種設(shè)備物聯(lián)管理。但總體來說，研究內(nèi)容集中于自動分類、自動識別和信息管理等一般運用上，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對倉庫業(yè)務(wù)的綜合管理和提供智能決策支持的研究不多。本文將根據(jù)工程兵倉庫的現(xiàn)狀和實際任務(wù)需求，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計一個集安防監(jiān)控、倉儲管理、信息感知于一體的智能管理平臺，為實現(xiàn)工程兵倉庫管理的智能化提供技術(shù)支持［6］。

1　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)簡介

國內(nèi)普遍認為物聯(lián)網(wǎng)是指通過信息傳感設(shè)備（RFID、紅外感應(yīng)、GPS、激光掃描器、環(huán)境傳感器、圖像感知器等），并按照約定的協(xié)議把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息的交換和通信，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，它的基本特征可概括為以下3個方面：全面感知、可靠傳送和智能處理［7］。

近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以其信息讀取快、交換實時高效、數(shù)據(jù)容量大等方面的優(yōu)點［8］，在物流、城市交通、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，發(fā)展迅速。為響應(yīng)國家和軍隊全面應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)和信息資源構(gòu)建信息化倉庫的要求，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的信息技術(shù)為支撐，構(gòu)建支持倉庫日常管理、安全管理和業(yè)務(wù)管理的綜合信息管理平臺，對提升倉庫作戰(zhàn)保障能力具有非常重要的意義。

2　平臺總體設(shè)計

2.1倉庫業(yè)務(wù)管理中存在的問題

倉庫業(yè)務(wù)管理是指對儲存物資的入庫、保管、出庫、運輸?shù)葮I(yè)務(wù)工作進行計劃、組織、指揮、監(jiān)督和調(diào)節(jié)。工程兵倉庫業(yè)務(wù)管理的主要工作有：工程裝備器材的入庫、保管、出庫、運輸、庫用設(shè)備的使用與維護、倉庫安全管理等。倉庫業(yè)務(wù)管理要求以管好物資為中心，全面加強倉庫建設(shè)，提高科學管理水平，把倉庫建設(shè)成為在任何困難條件下都能收得進、管得好、發(fā)得出、效率高、準確無誤、安全可靠的物資儲備供應(yīng)基地。

目前，工程兵倉庫管理中還存在以下幾方面的不足：

1）傳統(tǒng)的倉庫監(jiān)控系統(tǒng)主要由視頻監(jiān)控設(shè)備和環(huán)境檢測設(shè)備等組成。視頻監(jiān)控需人工觀看監(jiān)控畫面來判斷、處置情況，既無法事前預(yù)警，也無法實時控制；環(huán)境檢測設(shè)備采集到的溫濕度等環(huán)境數(shù)據(jù)只有實時監(jiān)測和信息顯示功能，無法實現(xiàn)環(huán)境狀態(tài)的實時控制，智能控制有待實現(xiàn)。

2）傳統(tǒng)的倉儲管理模式仍以手工作業(yè)為主，信息化程度低，出錯率高，一旦信息登記出現(xiàn)失誤，之后的信息核查工作難度很大；因受信息化水平較低、信息化人才短缺等因素的制約，導致倉儲作業(yè)效率較低，管理效率有待提升。

3）倉庫信息技術(shù)的應(yīng)用貼近管理任務(wù)的程度不夠，導致信息管理與倉庫主管、業(yè)務(wù)人員、值班員、保管員等不同管理者之間存在脫節(jié)現(xiàn)象，倉庫領(lǐng)導和業(yè)務(wù)機關(guān)難以實時、科學、全面掌握倉庫情況，管理決策以經(jīng)驗決策為主，決策水平有待提高。

2.2平臺總體結(jié)構(gòu)

針對倉庫安全管理、倉儲管理和綜合管理中存在的問題，為實現(xiàn)倉庫管理由手工管理-信息管理-智能管理的轉(zhuǎn)變和突破，本文構(gòu)建了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，由倉庫智能安防、智能倉儲和智能感知三部分組成的工程兵倉庫智能管理平臺。可實現(xiàn)：倉庫安全監(jiān)控事前預(yù)警、事中控制、事后追溯；倉庫物資出入庫自動識別，減少人為錯誤，提高作業(yè)效率；倉庫當前管理情況自動采集，數(shù)據(jù)、信息智能統(tǒng)計分析［9］。平臺的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　總體結(jié)構(gòu)圖

智能管理平臺的體系結(jié)構(gòu)分為信息采集層、業(yè)務(wù)管理層和智能管理層。

1）信息采集層主要通過傳感器、PC、PDA等智能信息采集終端為平臺提供數(shù)據(jù)和信息。多樣的設(shè)備通過多源化的信息采集方式將倉庫管理中產(chǎn)生信息通過可靠的傳輸方式，實時、準確地傳遞給系統(tǒng)和管理者。在采集信息的同時，也可以實現(xiàn)對終端、設(shè)備的智能控制。

2）業(yè)務(wù)管理層主要實現(xiàn)倉庫各項業(yè)務(wù)的智能化管理。通過對傳感器信號、監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)等進行匯聚、分析，及時給倉庫人員提供業(yè)務(wù)信息。隨著智能管理平臺進一步擴充，該層可集成管理更多的倉庫業(yè)務(wù)，實現(xiàn)倉庫未來的一體化管理。

3）智能管理層可以直接處理多源信息，同時可以綜合感知管理子系統(tǒng)中經(jīng)過匯聚、處理后的信息，通過按需推送的方式給倉庫不同人員提供全面、綜合的倉庫信息，作為進一步?jīng)Q策依據(jù)，讓管理者更合理、更有效、更迅速地對倉庫的綜合業(yè)務(wù)做出決策和判斷。

3　平臺的詳細設(shè)計

平臺主要集成了智能安防監(jiān)控、智能倉儲管理和智能信息感知3個子系統(tǒng)，具體設(shè)計如下。

3.1智能安防監(jiān)控系統(tǒng)

智能安防監(jiān)控系統(tǒng)是在現(xiàn)有的安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和辦公局域網(wǎng)基礎(chǔ)上，對倉庫機關(guān)辦公樓、裝備場、儲存區(qū)、士兵樓、營區(qū)營門等場所進行信息化改造和配套設(shè)施建設(shè)，可實現(xiàn)倉庫設(shè)施環(huán)境和重點目標的全要素、全過程、全時段管控，并具有安全監(jiān)控違規(guī)情況自動預(yù)警報警等功能，可實現(xiàn)安防監(jiān)控智能化［10］。

智能安防監(jiān)控系統(tǒng)如圖2所示，各部分的主要設(shè)備和功能有：

1）入侵報警。主要針對非法入侵、重要物品離位及其他緊急情況，綜合運用各種聲、光、電等設(shè)備，主動提醒相關(guān)部門人員了解情況，正確應(yīng)對各種緊急情況，實現(xiàn)報警信息實時上報通知，提高應(yīng)對意外情況能力。

2）視頻監(jiān)控。在營區(qū)周界和重點設(shè)施安裝全天候全方位實時監(jiān)控，實現(xiàn)整個營區(qū)的安防保衛(wèi)“可視化”。

3）出入口控制。在各個庫房門口安裝可視對講系統(tǒng)和門禁控制系統(tǒng)，可與其他子系統(tǒng)聯(lián)動報警，實現(xiàn)人員、車輛出入的科學管控。

4）電子巡更。在設(shè)備現(xiàn)場通過綜合布線方式安裝的數(shù)據(jù)采集器與控制室內(nèi)電腦組成一個實時監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)人員巡更路線自動登記，有效監(jiān)督值班執(zhí)勤人員履職盡責情況。

5）倉儲環(huán)境監(jiān)控。在倉儲設(shè)施內(nèi)安裝溫濕度監(jiān)控等環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，并與監(jiān)控中心實時互聯(lián)，可實現(xiàn)倉儲環(huán)境信息實時監(jiān)測、傳輸和報警功能。

圖2　智能安防監(jiān)控系統(tǒng)

6）電子圍欄。在非出入通道的周邊區(qū)域設(shè)置脈沖電子圍欄探測器，一旦發(fā)現(xiàn)入侵可立即發(fā)布定位報警，通過這種方式，可實現(xiàn)整個營區(qū)的安防保衛(wèi)“聯(lián)控化”［11］。

3.2智能倉儲管理系統(tǒng)

工程兵倉庫倉儲物資主要分為裝備和維修器材兩大類，其中裝備又包括大型裝備、裝備器材及地爆器材等，而維修器材主要包括戰(zhàn)備維修器材（應(yīng)急維修器材）和周轉(zhuǎn)維修器材等。智能倉儲管理系統(tǒng)需根據(jù)不同裝備器材管理需要，運用不同物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備，實現(xiàn)物資“收、發(fā)、管”的自動識別和登記處理［12］。

以大型裝備庫和裝備器材庫為例，典型的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3　物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

大型裝備庫主要存放大型逐號管理裝備，庫中每臺裝備需安裝RFID卡，可安裝在裝備的前擋風玻璃下沿或兩側(cè)，或根據(jù)實際情況安裝在裝備上沒有金屬物遮擋的位置，在出入庫房時方便讓讀寫器讀取信息。在庫房門口安裝固定式RFID讀寫器以實現(xiàn)裝備出入庫的自動登記，保管員也可以用手持RFID讀寫器進行裝備保養(yǎng)登記和裝備出入庫登記。

裝備器材庫主要用于存放鍬、鎬、偽裝網(wǎng)等小型大批量的裝備器材。批量裝備器材可以適當數(shù)量包裝后形成基本單元存放于托盤上，每個托盤上有已預(yù)先定義的RFID標簽，同時在庫房門口安裝固定式RFID讀寫器以實現(xiàn)裝備器材出入庫的自動登記，保管員也可以用手持RFID讀寫器或運用安裝RFID讀寫器的叉車進行裝備器材出入庫登記。

地爆器材庫主要用于存放地雷、陸軍水雷、火箭（拋撒）、布雷彈（器）等地爆器材，為便于地爆器材安全管理，需采用RFID標簽與物資分離的方式（如RFID標簽存放于物資包裝的夾層袋子中），在物資出入庫時取出RFID標簽，讀寫器識讀后自動完成出入庫的登記，之后將RFID標簽歸還至原位，如此既可實現(xiàn)地爆器材出入庫的自動識別和登記，又不影響地爆器材的安全管理。

3.3智能信息感知系統(tǒng)

智能信息感知系統(tǒng)是對各智能傳感器、PC機、PDA及信息系統(tǒng)采集處理的信息智能融合處理，并為不同用戶實時推送所需管理決策信息的智能管理系統(tǒng)［13］。智能信息感知系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4　智能信息感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

智能信息感知系統(tǒng)由信息采集層、信息處理層和信息應(yīng)用層3個層次組成。其中，信息采集層主要采集各傳感器設(shè)備、信息終端的原始信息及各軟件信息系統(tǒng)處理分析的信息；信息處理層主要完成采集信息的匯聚，并按不同用戶管理決策需要主動推送信息；信息應(yīng)用層主要為倉庫主管、業(yè)務(wù)人員、值班員、保管員等不同用戶定制其管理決策所需的各種信息，并通過數(shù)據(jù)發(fā)布/訂閱機制（Pub/Sub service）獲取信息［14］。

用戶管理決策需求的結(jié)構(gòu)可按照如下通用元組表示：

Requesti=｛User ID，DecisionID，Inputs，OutPuts，ProcessID，TrigCondition，TrigFrequency｝，其中，Requesti表示管理決策需求序列號，UserID表示用戶ID，DecisionID表示管理決策需求的代號，Inputs和OutPuts分別表示輸入和輸出信息列表，而ProcessID表示獲取該管理決策需求的處理方法，TrigCondition和Trig Frequency表示信息推送的條件和周期。

基于該形式化表達方法，數(shù)據(jù)發(fā)布/訂閱的實現(xiàn)方法是首先分析不同用戶的智能感知需求并規(guī)范化定義，而后信息處理層根據(jù)管理決策需求對各種信息匯聚融合處理，產(chǎn)生用戶所需的管理決策信息，并在滿足觸發(fā)條件時按數(shù)據(jù)需求周期將管理信息主動推送給不同用戶，實現(xiàn)管理信息的智能感知。

4　平臺的應(yīng)用

可實現(xiàn)智能倉儲、智能安防和智能感知的倉庫智能管理平臺現(xiàn)已在某工程兵倉庫建設(shè)并投入實際使用。該倉庫辦公樓、裝備場、儲存區(qū)、士兵樓、營區(qū)營門、邊界等聯(lián)通了信息網(wǎng)絡(luò)，將各種數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制的通訊接口升級為標準的網(wǎng)絡(luò)接口，將原有10M/100M骨干網(wǎng)絡(luò)升級為千兆快速以太網(wǎng)，在地爆儲存區(qū)等重要場所安裝了高清視頻監(jiān)控設(shè)備、各種智能傳感設(shè)備和報警設(shè)備，如網(wǎng)絡(luò)高清半球攝像機、離子式煙感探測器和防盜雙鑒探測器等，并安裝有配套的智能安防監(jiān)控系統(tǒng)、智能倉儲管理系統(tǒng)和智能信息感知系統(tǒng)等軟件系統(tǒng)。

圖5　綜合態(tài)勢圖

圖5所示為該倉庫指揮控制中心顯示屏上顯示的倉庫管理情況綜合態(tài)勢圖?；谠摻缑?，倉儲環(huán)境監(jiān)控、視頻監(jiān)控、人員裝備出入控制、電子巡更、電子圍欄等情況信息能實時感知：點擊圖標時可看到該信息感知節(jié)點的具體分類信息，如圖中點擊地爆器材庫圖標，顯示的是該地爆器材庫庫存總體變動情況、當日出入庫情況和預(yù)警信息等；智能倉儲管理系統(tǒng)對實時出入庫信息自動分析后，計算出某型定向雷實際庫存數(shù)低于臨界值，而智能安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置的溫濕度傳感器感知到此時倉庫溫度有異常變動，智能信息感知系統(tǒng)主動聯(lián)動報警設(shè)備報警，同時通過網(wǎng)絡(luò)將信息自動發(fā)送給管理地爆器材庫的相關(guān)人員，第一時間消除安全隱患。從以上的實例中可以看出，與以往的管理形式相比，智能管理平臺在倉儲管理上實現(xiàn)手工作業(yè)變?yōu)樽詣拥怯?、安全監(jiān)控實現(xiàn)事后彌補變?yōu)槭虑邦A(yù)警、信息感知由局部感知轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€倉庫的綜合感知。

5　結(jié)束語

本文針對工程兵倉庫管理中的問題及未來精確高效保障和安全管理的需要，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)構(gòu)建了工程兵倉庫智能管理平臺。實際應(yīng)用表明，倉庫智能管理平臺有效解決了倉庫管理中安全監(jiān)控以被動管理為主，預(yù)防可控性差，倉儲管理以手工作業(yè)為主、效率低下、錯誤率高，領(lǐng)導管理決策以經(jīng)驗決策為主，決策水平不高的問題，對提高倉庫的管理水平、效益和裝備保障能力有顯著的推動作用。下一步將根據(jù)倉庫實際使用情況，把倉庫更多任務(wù)融入到倉庫智能管理平臺中去，如人員的軍政業(yè)務(wù)技術(shù)訓練、倉庫戰(zhàn)備建設(shè)、財務(wù)管理等，進一步提高智能管理平臺內(nèi)的信息共享，實現(xiàn)信息的優(yōu)化流轉(zhuǎn)和實時感知信息的智能推送，同時還要提高硬、軟件系統(tǒng)的自檢、自維護能力以保障平臺的長期可靠運行。

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（編輯：田麗韞）

Design and Application of loT-based lntelligent Management Platform for Engineering Corps Warehouse

ZHANG Zhanliang1，ZHOU Yuqin2，WANG Zhenye1，SHANG Yueting1
（1.College of Field Engineering，PLA University of Science＆amp；Technology，Nanjing Jiangsu 210007，China；
2.Information Management Center，PLA University of Science＆amp；Technology，Nanjing Jiangsu 210007，China）

In order to solve out problems existing in traditional engineering corps warehouse management such as manual operation，passive management and blind decision，with Io T technology and information system integration technology，this paper proposes the design of an intelligent management platform which integrates intelligent monitoring，intelligent storage and intellisense as a whole.Application examples showed that the platform can improve the efficiency of warehouse management，and provide intelligent support in security monitoring and monitor decision-making of the warehouse.

internet of things（Io T）；information system integration；engineering corps warehouse；intelligent management platform

TP393

2095-3828（2015）02-0105-05

ADOI 10.3783/j.issn.2095-3828.2015.02.023

2014-11-07

章瞻良（1990-），男，碩士研究生，主要研究方向為裝備管理與運用。zhangzhanliang@lgdx.mtn