劉修軍 周耀

摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術新一代IT技術充分運用在各行各業(yè)之中，人類可以以更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關系，倉庫物聯(lián)網(wǎng)管理應用就是利用物聯(lián)網(wǎng)技術將倉庫管理與網(wǎng)絡連接起來，將倉庫動態(tài)的管理達到隨時隨地都能管理和查看倉庫的情況。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)感知層網(wǎng)絡層應用層倉庫管理平臺傳感器

1 概述

物聯(lián)網(wǎng)是在移動互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，利用智能控制終端、各類傳感器、智能設備、RFID、數(shù)據(jù)通信等技術，實現(xiàn)物與物、人與物之間進行“溝通”的智能。物聯(lián)網(wǎng)由感知層、網(wǎng)絡層和應用層構成。感知層的核心就是無線傳感器網(wǎng)絡WSN網(wǎng)絡層采用有線或無線網(wǎng)絡在感知層與應用層之間承擔通信功能。應用層是所有物聯(lián)網(wǎng)信息處理及存儲的載體，對感知層的感知信息進行處理，并以不同方式把處理結果進行呈現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)可以應用于幾乎所有領域，倉庫物聯(lián)網(wǎng)應用可以借助射頻識別（RFID）技術、傳感技術、移動互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)倉庫的全自動化倉儲、倉儲智能控制與實時監(jiān)控、倉儲安防，使生產(chǎn)企業(yè)、流通企業(yè)、代理商、專賣店之間異地、遠程、動態(tài)全天候的智能聯(lián)網(wǎng)與物物通信。

2 體系結構

系統(tǒng)按功能劃分為功能管理部分、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關和倉庫管理平臺部分。功能管理部分由倉庫管理域構成。倉庫管理域是一個無線傳感網(wǎng)，傳感器節(jié)點之間通過無線方式通信，所有傳感信息通過匯聚節(jié)點匯總后通過有線方式傳送到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關；無線傳感網(wǎng)內(nèi)部各傳感節(jié)點之間使用基于IEEE802.15.4的短距離無線通信方式進行數(shù)據(jù)交互，上層使用ZigBee協(xié)議。使用無線方式可以靈活布局傳感器節(jié)點。無線傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關之間使用LAN進行通信；物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關與應用平臺之間使用移動互聯(lián)網(wǎng)進行通信。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關把傳感信息按應用傳送到應用層處理平臺；應用層處理平臺對傳感信息進行分析處理、存儲；并可把信息實時傳遞到移動終端或WEB終端。倉庫物聯(lián)網(wǎng)管理平臺對管理域的信息進行分析處理，處理結果以可視化的界面呈現(xiàn)。

倉庫物聯(lián)網(wǎng)體系結構如下圖：

3 系統(tǒng)描述

3.1 傳感器節(jié)點 ①硬件描述。傳感器節(jié)點硬件為嵌入式系統(tǒng)，由處理器、存儲器、各類傳感器、射頻模塊等構成；傳感器節(jié)點采用低功耗的處理器。②功能分層描述。傳感器節(jié)點功能上由物理層、媒體接入層、網(wǎng)絡/安全層及應用層構成。物理層提供物理層數(shù)據(jù)服務和管理服務，物理層數(shù)據(jù)服務通過無線信道收發(fā)數(shù)據(jù)，可以使用2.4GHz頻段的16個信道。媒體接入層分為邏輯鏈路控制（LLC）和媒體接入控制（MAC）子層。LLC子層保證傳輸?shù)目煽啃?、分?重組等功能；MAC子層負責無線鏈路建立，信道接入控制，幀傳送/接收。網(wǎng)絡/安全層負責新建網(wǎng)絡、加入/離開網(wǎng)絡、設備尋址及路由，信息安全處理。應用層分為應用子層（APS）、ZigBee設備對象（ZDO）和自定義應用對象構成。③節(jié)點分類。傳感器節(jié)點在傳感網(wǎng)絡中分為協(xié)調(diào)器/路由器節(jié)點和端節(jié)點，每個獨立的傳感網(wǎng)絡有一個協(xié)調(diào)器節(jié)點管理網(wǎng)絡，即物聯(lián)網(wǎng)體系結構中的匯聚節(jié)點。匯聚節(jié)點管理端節(jié)點的加入、離開請求，維護網(wǎng)絡拓撲結構及信息的轉(zhuǎn)發(fā)和匯總，匯聚節(jié)點不但具有RF功能模塊，還提供以太網(wǎng)接口或移動通信接口（TD/WCDMA/CDMA2000）。端節(jié)點只采集傳感器信息并向匯聚節(jié)點上報，或接收匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)并執(zhí)行指定動作。④節(jié)點功能。實時采集管理倉庫的各種數(shù)據(jù)如溫度、濕度、控制、商品進出貨物等等。

3.2 網(wǎng)關功能 ①網(wǎng)關硬件。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關硬件可采用高性能的嵌入式平臺或通用PC服務器，操作系統(tǒng)可采用嵌入式Linux或Windows。②網(wǎng)關功能。信息匯總：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關直接與無線傳感網(wǎng)的匯聚節(jié)點連接，接收每個傳感網(wǎng)各個傳感/控制節(jié)點的傳感信息，根據(jù)節(jié)點類型及信息類型，按對應的應用類型進行分類匯總。信息分發(fā)：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關通過移動/互聯(lián)網(wǎng)直接與煙草物聯(lián)網(wǎng)管理平臺連接，根據(jù)收集的傳感信息對發(fā)送到管理平臺。命令中轉(zhuǎn)：物聯(lián)網(wǎng)管理平臺可以對自身管理的傳感器/控制節(jié)點發(fā)送控制命令（如控制空調(diào)等），物聯(lián)網(wǎng)管理平臺直接把控制命令發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關對命令分析后確定命令的目的節(jié)點，然后轉(zhuǎn)發(fā)到相應傳感網(wǎng)的匯聚節(jié)點。

3.3 管理平臺 ①管理平臺硬件。管理平臺硬件采用PC服務器，操作系統(tǒng)采用Windows/Linux。②管理平臺功能。信息采集：物聯(lián)網(wǎng)管理平臺通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關收集各傳感器/控制節(jié)點的上報信息。信息存儲：平臺的信息存儲/備份功能對收集的各類信息進行保存并做好備份，對各個功能模塊分析后生成的數(shù)據(jù)進行保存。信息呈現(xiàn)：通過WEB終端把數(shù)據(jù)分析結果以可視化圖形界面形式呈現(xiàn)。告警管理：當監(jiān)測數(shù)據(jù)被判斷為故障數(shù)據(jù)時，保存到故障庫并通過WEB終端或移動終端主動向相關人員報告故障信息。信息查詢：平臺管理人員可以通過WEB終端或移動終端查詢倉庫環(huán)境的溫濕度、門狀態(tài)的當前狀態(tài)或歷史狀態(tài)。配置管理：對傳感器/控制節(jié)點、匯聚節(jié)點信息進行配置：添加、編輯、刪除；安全管理：平臺保存的每個節(jié)點的數(shù)據(jù)都有存取權限，只有通過安全審查才能提取相應的信息，平臺對非法的請求予以拒絕。平臺在向傳感網(wǎng)控制節(jié)點發(fā)送控制指令之前對指令進行合法性驗證。WEB管理：提供遠端WEB接入功能，在內(nèi)部網(wǎng)的任何PC上通過Web訪問應用管理平臺進行系統(tǒng)的實現(xiàn)操作維護功能。倉庫環(huán)境管理：對倉庫環(huán)境的各種信息進行記錄并呈現(xiàn)給管理員，當倉庫環(huán)境產(chǎn)生報警信息時，提示相關管理員處理先關報警狀態(tài)。倉儲設備遠程控制：當管理人員向倉儲環(huán)境的控制節(jié)點發(fā)送控制指令（啟動/停止空調(diào)、抽濕機等）時，對管理人員的權限和控制指令的合法性（當前環(huán)境溫濕度）進行判斷，避免發(fā)送非法遙控指令。第三方接口：包括與現(xiàn)有的“數(shù)字化倉儲系統(tǒng)”、“半自動分揀作業(yè)系統(tǒng)”的接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享及動畫仿真；與移動運營商之間短信平臺的短信接口，實現(xiàn)手機的實時查詢功能。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)邏輯結構 系統(tǒng)在功能上由三部分構成：倉庫無線傳感網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關、倉庫物聯(lián)網(wǎng)管理平臺，分別完成感知層、傳輸層、應用層功能。

4.2 系統(tǒng)實現(xiàn) ①感知層的實現(xiàn)。倉庫物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)控可完成對倉庫的溫度、濕度、貨物情況、空調(diào)控制等等，當倉庫的環(huán)境超過實際情況或發(fā)生異常情況后通知物聯(lián)網(wǎng)管理平臺，由物聯(lián)網(wǎng)管理平臺集中處理并通知相關管理人員處理相關異常。感知層的傳輸由無線網(wǎng)絡組成，主要技術使用zigbee技術和wifi技術實現(xiàn)感知層的傳輸和控制。②通信層的實現(xiàn)。通信層的實體由物聯(lián)網(wǎng)關實現(xiàn)，其硬件選用商用的服務器，其實現(xiàn)功能由網(wǎng)關應用軟件實現(xiàn)?？紤]到倉庫物流中心的實際情況，物聯(lián)網(wǎng)關與無線傳感網(wǎng)之間采用WiFi通信；物聯(lián)網(wǎng)關與應用管理平臺之間通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)通信。③應用層的實現(xiàn)。應用層功能由倉庫物聯(lián)網(wǎng)管理平臺實現(xiàn)，其硬件選用商用的服務器，其實現(xiàn)功能由倉庫及安防管理應用軟件實現(xiàn)。為了實現(xiàn)手機查詢及手機報警功能，倉庫物聯(lián)網(wǎng)管理平臺需要與移動運營商的短信中心/短信網(wǎng)關連接，完成對手機的短信收發(fā)功能。

為了共享數(shù)據(jù)，倉庫物聯(lián)網(wǎng)管理平臺與現(xiàn)有的 “半自動分揀作業(yè)系統(tǒng)”連接。

參考文獻：

[1]李一，陳火峰.關于物聯(lián)網(wǎng)的研究思考[J].價值工程，2010（08）.

[2]李中偉，金靖芝.物聯(lián)網(wǎng)中的關鍵技術[J].價值工程，2011（19）.

[3]李中偉，朱永濤.物聯(lián)網(wǎng)中的智能感知[J].價值工程，2011（20）.