物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能倉庫管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

羅佳偉 牛霖霖 徐國旭

摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能倉庫管理系統(tǒng)是一種集傳感器、ZigBee、嵌入式、人工智能（AI）、數(shù)據(jù)庫、Web應(yīng)用、Android移動(dòng)開發(fā)等多種技術(shù)于一體的智能倉庫管理系統(tǒng)。本文主要針對(duì)多個(gè)糧油倉庫管理及監(jiān)控做了有效的部署，并論述了該系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能、設(shè)計(jì)方案、系統(tǒng)功能模塊的實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)提供給用戶多種方式對(duì)倉庫進(jìn)行智能化的信息處理、倉庫庫存管理、倉庫存儲(chǔ)貨物監(jiān)控及報(bào)警裝置、降低倉庫事故機(jī)制等操作，倉庫管理系統(tǒng)有著較好的實(shí)用性與擴(kuò)展性。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng) 倉庫 ZigBee 遠(yuǎn)程控制

0引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國對(duì)糧油存儲(chǔ)高度重視，于2009年12月29日中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì)令第5號(hào)公布并實(shí)行《糧油倉儲(chǔ)管理辦法》。為此本文提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能倉庫系統(tǒng)。該智能倉庫系統(tǒng)是以數(shù)字化信息和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，結(jié)合智能手機(jī)以及各種傳感器對(duì)倉庫實(shí)現(xiàn)智能化的管理。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該智能倉庫系統(tǒng)是集信息收集、處理、傳輸和應(yīng)用等操作功能為一體的一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)智能化管理系統(tǒng)。該智能倉庫系統(tǒng)主要包括四部分，一個(gè)是倉庫信息感知端;一個(gè)是倉庫網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)，獲取倉庫信息感知端的信息，并傳送數(shù)據(jù)至服務(wù)器;一個(gè)Web服務(wù)器子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)倉庫信息存儲(chǔ)、處理，并提供與感知端和移動(dòng)終端進(jìn)行通信的接口;一個(gè)是移動(dòng)終端子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)倉庫的遠(yuǎn)程信息的查看和控制。

感知端主要由部署在倉庫的傳感器和設(shè)備組成，包括感知煙霧傳感器、檢測(cè)可燃性氣體傳感器、檢測(cè)物品狀態(tài)的壓力傳感器、人體檢測(cè)觸感器、光照傳感器、倉庫的照明設(shè)備等，各個(gè)傳感器和設(shè)備作為ZigBee的節(jié)點(diǎn)，與ZigBee協(xié)調(diào)器組成ZigBee網(wǎng)絡(luò)，通過ZigBee協(xié)調(diào)器實(shí)現(xiàn)和倉庫網(wǎng)關(guān)的通信。

倉庫網(wǎng)關(guān)是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，硬件以嵌入式微處理器為核心，通過串口與ZigBee協(xié)調(diào)器進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)獲取倉庫中各種傳感器和設(shè)備的信息，同時(shí)通過WiFi實(shí)現(xiàn)和Web服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)通信。

Web服務(wù)器能夠從網(wǎng)關(guān)獲取倉庫的各種傳感器信息和執(zhí)行設(shè)備狀態(tài)，并把信息存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)提供給網(wǎng)關(guān)和移動(dòng)終端訪問的接口，如遠(yuǎn)程登錄驗(yàn)證、遠(yuǎn)程信息查看、遠(yuǎn)程控制設(shè)備等接口;也可實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶信息、傳感器信息、設(shè)備信息進(jìn)行管理的功能。

移動(dòng)終端作為客戶端能夠和Web服務(wù)器進(jìn)行通信，可以遠(yuǎn)程查看倉庫狀態(tài)、遠(yuǎn)程控制倉庫中的設(shè)備等。

2技術(shù)方案

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能倉庫系統(tǒng)的功能模塊描述如下：

2.1倉庫用品智能管理模塊

解決倉庫內(nèi)因糧油儲(chǔ)備不足時(shí)的問題。通過傳感器感知倉庫內(nèi)的糧油各種貨物不足時(shí)，就會(huì)發(fā)送信息給管理員的移動(dòng)終端，提示庫存的當(dāng)前狀態(tài)，并給出是否進(jìn)行自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)購買的提示。用戶確認(rèn)后，發(fā)送信息給指定的采購員，進(jìn)行貨物的購買補(bǔ)充，以節(jié)省管理者的時(shí)間，提高對(duì)倉庫的高效管理。

2.2倉庫照明節(jié)能模塊

解決倉庫忘記關(guān)燈浪費(fèi)電的問題。通過在倉庫入口處安裝的感知部件，以判斷是否有人進(jìn)入倉庫，并智能的開啟或關(guān)閉倉庫的燈開關(guān)。

2.3氣體感知模塊

解決貨物存儲(chǔ)過程中揮發(fā)的氣體所帶來的安全隱患。檢測(cè)糧油倉庫的可燃?xì)怏w的濃度，來開啟倉庫換氣扇的開關(guān)。

2.4移動(dòng)終端遠(yuǎn)程控制模塊

用戶可以通過手機(jī)等移動(dòng)終端遠(yuǎn)程來監(jiān)控糧油倉庫的各種設(shè)備的狀態(tài)?？梢远〞r(shí)或手動(dòng)來控制倉庫中的設(shè)備進(jìn)行工作。移動(dòng)終端向Web服務(wù)器發(fā)送遠(yuǎn)程控制命令請(qǐng)求。服務(wù)器響應(yīng)移動(dòng)終端請(qǐng)求，更改數(shù)據(jù)庫執(zhí)行器的狀態(tài)。

2.5事件樹糾錯(cuò)模塊

事件樹分析法是安全系統(tǒng)工程中常用的一種歸納推理分析方法，起源于決策樹分析（簡稱DTA），它是一種按事故發(fā)展的時(shí)間順序由初始事件開始推論可能的后果，從而進(jìn)行危險(xiǎn)源辨識(shí)的方法。為確定安全對(duì)策提供可靠依據(jù)，以達(dá)到猜測(cè)與預(yù)防事故發(fā)生的目的。

糧油倉庫正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于人、機(jī)器、糧油等因素導(dǎo)致貨物運(yùn)輸過程中出現(xiàn)包裝損壞甚至是糧食變質(zhì)，利用事件樹分析糧油存儲(chǔ)過程中事故概率高的環(huán)節(jié)，配置感應(yīng)提示裝置，以便及時(shí)通知員工正確的采取措施，從而減少糧油的存儲(chǔ)過程中損耗。

該智能倉庫系統(tǒng)中網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)要把獲得的傳感器等信息推送給Web服務(wù)器，移動(dòng)終端也要向Web服務(wù)器提出相應(yīng)的請(qǐng)求以獲得或者傳送信息。網(wǎng)關(guān)和移動(dòng)終端都以客戶端的身份要向服務(wù)器發(fā)送http請(qǐng)求。因此Web服務(wù)器則需要設(shè)定相應(yīng)的Servlet接口，以實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)關(guān)及移動(dòng)終端請(qǐng)求的響應(yīng)。

3系統(tǒng)部署

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了系統(tǒng)原型的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境配置如下。

感知端：采用CC2530芯片獲取傳感器信息，并作為ZigBee節(jié)點(diǎn)和ZigBee協(xié)調(diào)器組成網(wǎng)關(guān);集成了ZigBee協(xié)議棧。

網(wǎng)關(guān)：硬件以ARM Cortex A9微處理器為核心，配置有串口、WiFi等通信接口;Android4.2版本操作系統(tǒng)。

Web服務(wù)器：硬件CPU為Intel 酷睿i5，主頻為2.3GHz，內(nèi)存8GB;操作系統(tǒng)為Win10，Web服務(wù)器為Tomcat9.0，JDK版本為1.8，數(shù)據(jù)庫為MySQL5.7。

移動(dòng)終端：華為手機(jī)nova，Android版本7.0，內(nèi)存3GB。

進(jìn)行網(wǎng)關(guān)、Web服務(wù)器、移動(dòng)終端幾個(gè)子系統(tǒng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該智能倉庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案基本合理，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)倉庫的基本智能化管理，可供參考以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的產(chǎn)品化。

4結(jié)束語

本文提出的智能倉庫系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)為核心，結(jié)合新一代管理手段，使用傳感器、ZigBee、Web應(yīng)用、移動(dòng)開發(fā)等技術(shù)，提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、綜合管理倉庫信息的功能，為制造倉庫提供了有效的智能管理平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

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