物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)設計

吳婷

摘 要： 為了實現(xiàn)物流智能信息處理，構建大型物流智能信息處理平臺，提高物流配送信息的傳輸和調度能力，進行物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)優(yōu)化設計。在感知層、網(wǎng)絡層和應用層的三層結構體系下，提出一種基于無源RFID電子標簽識別和物聯(lián)網(wǎng)技術的物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)設計方案。首先進行系統(tǒng)的總體構架設計，采用RFID無線射頻識別原理進行物流的條碼和標簽掃描，進行信息采集，構建系統(tǒng)的感知層。在網(wǎng)絡層中進行信息融合和數(shù)據(jù)加工，在Linux內核中進行物流配送信息的進程管理，在統(tǒng)一的系統(tǒng)調用接口下進行物流配送信息傳輸和調度。在應用層設計人機交互界面和應用軟件，在嵌入式環(huán)境下實現(xiàn)物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)應用程序開發(fā)和軟件設計。系統(tǒng)測試結果表明，采用該方法進行物流配送信息傳輸?shù)臏蚀_調度性能較好，信息傳輸?shù)谋Ｕ娑容^高。

關鍵詞： 物流配送； 信息處理平臺； 傳輸； RFID

中圖分類號： TN919?34； TP391 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）13?0083?04

Abstract： In order to process the logistics intelligent information， a large?scale logistics intelligent information processing platform was constructed to improve the transmission and scheduling abilities of logistics distribution information. The optimization design of the logistics distribution information intelligent transmission system was carried out. Under the three?layer （perception layer， network layer and application layer） structure system， a passive RFID electronic tag recognition and Internet of Things technology based design scheme of logistics distribution information intelligent transmission system is put forward. The overall architecture of the system is designed. The RFID principle is used to scan the logistics barcode and tag， acquire the information， and construct the perception layer of the system. The information fusion and data processing are conducted in the network layer. The process management of logistics distribution information was performed in the Linux kernel. The logistics distribution information is transmitted and scheduled through the unified interface called by the system. The man?machine interactive interface and application software were designed in the application layer. The application program development and software design of the logistics distribution information intelligent transmission system were realized in the embedded environment. The system test results show that the scheme has better accurate scheduling performance for logistics distribution information transmission， and high information transmission fidelity.

Keywords： logistics distribution； information processing platform； transmission； RFID

0 引 言

隨著物聯(lián)網(wǎng)和電子標簽識別技術的發(fā)展，大型物流配送的智能化和網(wǎng)絡化水平不斷提高，物流配送進入了大數(shù)據(jù)信息處理和網(wǎng)絡智能化管理時代。采用Internet技術和物聯(lián)網(wǎng)技術進行物流配送信息的數(shù)據(jù)加工和數(shù)據(jù)分析，在集成化的智能信息處理平臺中實現(xiàn)物流配送信息的整合和調度，能提高物流配送的效率和準確性。物流配送信息的傳輸和處理是通過RFID、條形碼識別、藍牙識別技術進行標簽采集和配送目的地配對的過程[1]，物流配送信息需要準確地在大型物流智能信息處理平臺傳輸和調度，通過信息監(jiān)控和數(shù)據(jù)挖掘，提高物流配送的智能化管理水平，研究物流配送信息的智能傳輸系統(tǒng)設計方法，在優(yōu)化大型物流智能信息處理平臺，提高物流配送的服務水平方面具有基礎性意義。

對物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)設計建立在對配送信息的采集、信息加工和配送信息的網(wǎng)絡管理基礎上， 通過無線射頻標簽識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）進行物流配送信息的數(shù)據(jù)感知[2]，構建配送信息的數(shù)據(jù)感知層，基于SIP協(xié)議、RTP協(xié)議建立物流配送信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡協(xié)議，結合相應的數(shù)據(jù)挖掘和信息調度方法進行信息傳輸系統(tǒng)設計，根據(jù)上述設計原理，相關的學者進行了系統(tǒng)設計，取得了一定的研究成果，其中，文獻[3]提出一種基于計算機視覺圖像的物流編號智能識別技術，采用計算機視覺圖像采集和識別方法進行物流標簽采集和分類，在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下進行物流智能信息傳輸設計，提高了對物流配送信息的有源追蹤和信息定位能力，但該方法受到視覺采集的準確性方面的限制較大，系統(tǒng)的可靠性不好。文獻[4]提出一種基于云計算的現(xiàn)代物流配送和調度系統(tǒng)設計方法，采用無線傳感網(wǎng)絡和云計算技術進行物流配送信息加工和分類傳輸，系統(tǒng)的智能性和集成性較高，但隨著配送信息規(guī)模的增大，系統(tǒng)的穩(wěn)健性不高。

針對上述問題，本文提出一種基于無源RFID電子標簽識別和物聯(lián)網(wǎng)技術的物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)設計方案。系統(tǒng)設計為感知層、網(wǎng)絡層和應用層三層結構體系，主要對系統(tǒng)的信息采集模塊、通信模塊、中間件模塊、網(wǎng)絡模塊以及接口模塊進行詳細設計描述，得出有效性結論。

1 系統(tǒng)總體設計構架

本文設計的物流配送信息傳輸系統(tǒng)采用三層結構設計，分別為物流配送信息的原始數(shù)據(jù)感知層、以網(wǎng)絡傳輸協(xié)議和中間件配置的網(wǎng)絡層、面向物流配送應用和軟件開發(fā)的應用層[5]，如圖1所示。

圖1中，在數(shù)據(jù)感知層采用RFID電子標簽識別技術進行物流配送信息的數(shù)據(jù)采集，主要包括配送物流的物理信息以及配送目標用戶信息：物流信息包括物件的大小、重量、尺寸以及品種等；用戶信息包括配送地址、客戶信息資料等。在以Open Core為核心的Web構架下，在Android平臺進行物流配送信息采集的手持設備設計，對物流配送信息的讀取采用UHF RFID閱讀器、電子標簽及應用軟件解讀數(shù)據(jù)，手持設備通過發(fā)射無線電波給電子標簽，通過藍牙或者紅外技術讀取物件的條形碼，進行物理信息的智能寫入。在網(wǎng)絡層中，在TinyOS操作系統(tǒng)下構建物流配送信息的智能傳輸路由機制，設計網(wǎng)絡傳輸協(xié)議，采用由多個組件（component）連接的中間件技術進行網(wǎng)絡傳輸控制，提高物流信息的智能傳輸能力，在輸出應用層，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸接口將各個組件和模塊連接起來，導入物流配送信息，構建物流配送信息的數(shù)據(jù)庫，在云計算環(huán)境下進行物流配送信息的集成運算，通過應用軟件開發(fā)實現(xiàn)具有一定邏輯功能的模塊。

根據(jù)上述設計原理，進行物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)的總體構架和軟件開發(fā)設計。在采用OpenStack物聯(lián)網(wǎng)平臺建立物流配送信息傳感網(wǎng)絡結構的前提下，進行配送信息傳輸?shù)慕M網(wǎng)設計，在Linux嵌入式內核驅動下進行物流配送信息傳輸?shù)闹虚g件開發(fā)和交叉編譯，在云計算平臺下進行物流配送信息云存儲和數(shù)據(jù)檢索，在物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)的功能模塊配置中，主要模塊分為微處理器模塊、總線傳輸模塊、上位機模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、接口模塊、數(shù)據(jù)庫查詢模塊以及配送目的地定位模塊，系統(tǒng)的總體架構如圖2所示。

2 硬件設計

根據(jù)上述對物流配送信息傳輸系統(tǒng)的總體設計架構分析和功能模塊組成描述進行系統(tǒng)的模塊化設計，配送信息傳輸系統(tǒng)的設計主要分為硬件設計和軟件設計兩大部分，硬件設計主要有RFID電子標簽設計、信息集成處理控制設計、上位機通信設計等部分[6]。對物流配送信息的識讀器采用STM32型處理器進行RFID控制，進行物流配送信息識讀和寫入，在手持設備上進行物流的條碼和標簽掃描，節(jié)點通信模塊采用485網(wǎng)絡或者以太網(wǎng)，以ARM920T為核心進行物流配送信息的集成控制，采用ADG3301設計雙向電平轉換電路，根據(jù)上述設計，得到本文的物流配送信息傳輸系統(tǒng)的信息采集模塊硬件設計如圖3所示。

通信模塊的射頻芯片選擇具有低功耗特性的TRF7960與上位機進行接口通信，進行物流配送信息傳輸中，在手持識讀器的射頻前端集成PCI時鐘總線，滿足RFID 12.4 MHz的采樣需求。根據(jù)上述分析，得到物流配送信息傳輸系統(tǒng)通信模塊的設計要點為：

（1） 應用程序加載，DSP與PCI通信，把存儲在網(wǎng)絡通信設備FLASH中的采樣數(shù)據(jù)通過PCI總線調入到RAM中運行；

（2） 設定物流配送信息的采樣率、采樣通道數(shù)，通過PCI橋接芯片模擬信號預處理機動態(tài)控制碼，并與PC機進行通信，由PLC控制D/A轉換器，實現(xiàn)人機對話；

（3） 在上位機通信電路中進行自動增益控制，輸出高、低電壓至繼電器，構造動態(tài)增益控制碼，通信信號經(jīng)過預處理機放大、濾波后，輸出放大的通信信號。

由此設計得到通信模塊硬件結構如圖4所示。

根據(jù)上述硬件設計，在DSP中進行物流配送控制信息處理，RFID電子標簽接收控制軟件指令，在PC機中通過DSP和有源RFID讀取物流標簽信息，采用MSP430處理器設計物流配送信息的有源RFID讀寫器，采用低功耗的STM32F101xx芯片作為控制系統(tǒng)的嵌入式內核[7]，進行物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)的集成開發(fā)和軟件設計。

3 軟件設計

在硬件設計的基礎上，進行物流配送信息傳輸系統(tǒng)的軟件開發(fā)，設計配送信息傳輸系統(tǒng)的中間件模塊、網(wǎng)絡模塊以及接口模塊，在Linux內核中進行物流配送信息的進程管理，采用集中式拓撲和分布式拓撲相結合的方式進行物流智能信息處理，在網(wǎng)絡層中進行信息融合和數(shù)據(jù)加工，采用IPv6傳感節(jié)點和IPv6路由組件物流配送的物聯(lián)網(wǎng)絡，使用ASN.1規(guī)則進行物流配送信息的集中式控制，得到控制列表的字段結構見表1。

在數(shù)據(jù)傳輸層利用UDP協(xié)議構建物流配送信息傳輸?shù)闹R規(guī)則庫，主要分為用戶代理模型庫、知識規(guī)則庫、配送管理的最優(yōu)路徑優(yōu)選庫、仿真庫以及其他規(guī)則庫。在應用層輸出SIP消息，由終端軟件、網(wǎng)關進行配送信息的上位機通信，在配送信息傳輸中，建立會話請求，采用請求起始行=方法，請求URI SIP進行鏈路通信，SIP協(xié)議定義了選擇（OPTIONS）和注冊（REGISTER兩種交叉編譯方法進行數(shù)據(jù)讀寫，SIP消息由一個起始行（Start?Line）、一個或多個狀態(tài)碼組成。路由配送信息傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議的消息體為：

Entidgrty?header

genc?meshgvre=start?line

*mhvreage?herfgrr

CRLCF

[messgvrhge?bgthdy]

SIP消息格式為：請求消息=請求起始行

結合消息頭構成，采用統(tǒng)一資源定位符SIP URI進行配送信息的地理位置定位，在Linux內核中進行物流配送信息的進程管理，進行物流配送信息傳輸和調度，軟件開發(fā)的實現(xiàn)流程如圖5所示。

在軟件開發(fā)中，電子標簽（Tag）、 閱讀器（Reader）等硬件設備通過啟動引導程序實現(xiàn)硬件平臺的移植，在嵌入式系統(tǒng)中構建統(tǒng)一的系統(tǒng)調用接口，首先安裝VirtualBox虛擬機，設計C++編譯器G++，通過串口進行物流配送信息調度和傳輸設計，做完移植工作后，輸入“#make zImage”命令編譯內核映像文件，根據(jù)表2給出的控制信令進行物流配送信息傳輸系統(tǒng)的編碼和傳輸控制。

4 系統(tǒng)測試分析

在軟件開發(fā)完成后，將應用程序下載到硬件電路的目標板中，參數(shù)配置完成后，在Linux內核中進行物流配送信息智能傳輸進程管理，編輯init.d目錄下的rcS文件，分別運行make和mknod console c函數(shù)驅動目標程序，執(zhí)行程序編譯，進行物流配送信息傳輸?shù)男阅軠y試分析，并測試信息傳輸系統(tǒng)的信息保真水平，結合傳統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)進行性能對比，得到的結果如圖6所示。分析圖6得知，采用本文方法進行物流配送信息智能傳輸調度的準確性較好，保真度較高，性能可靠穩(wěn)定。

5 結 語

本文研究了物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)優(yōu)化設計方法，提出一種基于無源RFID電子標簽識別和物聯(lián)網(wǎng)技術的物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)設計方案。系統(tǒng)建立在感知層、網(wǎng)絡層和應用層的三層結構體系下，主要對信息采集模塊、通信模塊、中間件模塊、網(wǎng)絡模塊以及接口模塊進行詳細設計描述，在網(wǎng)絡層中進行信息融合和數(shù)據(jù)加工，在Linux內核中進行物流配送信息的進程管理，在統(tǒng)一的系統(tǒng)調用接口下進行物流配送信息傳輸和調度。在嵌入式環(huán)境下實現(xiàn)物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)應用程序開發(fā)和軟件設計。系統(tǒng)測試結果表明，本系統(tǒng)進行物流配送信息傳輸?shù)臏蚀_調度性能較好，信息傳輸?shù)谋Ｕ娑容^好，具有一定的應用價值。

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