无线传感网在库存管理中的应用研究

韩 震，万 华，王云皓（徐州空军学院，江苏 徐州 221000）

现阶段库存管理仍然存在人工填单、人工记账等较落后的人工管理方式，信息采集慢，传递不及时，处理信息的手段较为落后。在这种库存管理模式下，工作的时效性、数据的精确性和完整性以及统计的准确性暂时不能满足现代高技术战争对库存管理的要求。为了适应现代高科技战争的要求，有必要综合利用集现代网络及无线通信、微电子、嵌入式计算、分布式信息处理等多种先进技术的无线传感网[1-2]，它可以感应到各种各样的信息，且有可大规模布置、无需人值守、感应距离远、成本低等优点[3-4]。

1 库存管理的需求分析

1.1 库存管理的运行环境分析

库存管理的需求要针对仓库的防潮、防湿、防霉变工作[5]，而监测的环境参数多以温、湿度为主，各种环境参数采集器也多通过有线方式连接，这就一定程度上造成了仓库内线路的错综复杂，不利于现有检测系统的扩展。因此现有的仓库监测在环境监测需求方面存在一定的不足，有必要设计新的适合仓库环境的监测方案。

1.2 库存管理中设备的需求分析

仓库由于其库存物资的特殊性，有线监测方式部署的不便[6]，这都对仓库环境监测提出了新的挑战，因此应替换目前的有线监测，采用部署便捷的无线监测方式，扩展监测数据种类，在单一的温湿度监测基础上实现多种传感器、多参数、多参数整合的实时监测和预警。

（1）传感器的需求分析

系统应该可以提供仓库内各种环境参数的自动监测功能。一般地，它必须测量以下变量：温度、相对湿度、振动强度与红外指数等。这些变量通过连接在节点上的各型传感器节点实时采集，对应于以上变量的各型传感器及用途如下：

温度传感器：用于感知库区温度，消除可能的夏天高温度或冬天低温导致的装备损坏；

湿度传感器：用于感知库区湿度，通知保管员对库区作防潮处理；

水浸传感器：用于库区地面的凝水（浸水）检测，时刻监测地面积水，消除由于积水可能造成的设备损坏；

门磁红外传感器与振动传感器：用于仓库防盗安全检测，当非法人员强行进入时，门磁红外或振动传感器发出声音警报。

在具体部署时，保管员可以根据监测需要增加或减少传感器的数量与类型。

（2）预警需求

参照GJB2270A—2008仓库消防技术要求、GJB2805A—2008仓库防盗技术要求等，系统对每个传感器节点报警阈值的设置如下：

温度检测范围：-l0℃～60℃，温度检测误差<=1℃。温度控制目标范围为-l0℃～40℃，控制点的间隔为1℃，温度控制误差<1.2℃；

相对湿度检测范围：0%RH～99%RH，相对湿度检测误差<5%RH。相对湿度控制目标范围为30%RH～80%RH，控制点的间隔为5%RH，相对湿度的控制误差<6%RH；水浸检测：选择利用红外探头探测水面反射率的非接触式水浸传感器，当水浸高度约1毫米时即产生告警信号；

门磁红外检测：只要库房内有非规定人员（未按正常程序进入库房人员）移动，就立即产生告警信号，要求探测的距离在10～15米；

振动传感器：只有库房门、窗户以及内部有振动并达到一定的频率，就会立即产生告警信号，要求探测的距离在6～10米。

系统运行期间，传感器节点一旦超过设定的门限值即以声光方式进行报警，监测中心则利用计算机内的扬声器发出声音报警，且在屏幕上显示具体的报警现场物理位置。

2 无线传感网的体系构架

2.1 网络的总体结构概述

无线传感网是一个有线传输与无线通信相结合的监测系统，其网络的总体结构如图1所示。

由图可看出，整个系统由无线传感器网络和监测中心两大部分组成。

（1）无线传感器网络部分：包括Sink节点（汇聚节点）、传感节点。Sink节点与传感节点之间通过无线方式进行通信，负责完成传感信息的采集、处理和传输。传感节点距离监测目标最近，负责其感知半径内环境信息的采集，本方案根据需要选择5个传感器节点，每个传感节点配置多种传感器。Sink节点作为无线传感器网络的协调者，Sink节点实现上传下达的功能，既负责接收监测中心的传感命令，又负责接收处理传感节点发送的传感数据。根据监测区域大小，选1个Sink节点进行配置。

（2）监测中心：监测中心的计算机通过专用接口与Sink汇聚节点相连（有线连接），用于实时收集、分析、显示传感节点获取的环境信息，同时负责监控和管理仓库内传感节点。通过内置的数据库，监测中心存储历史记录，便于保管员执行各类查询操作。监测中心的PC机通过现有局域网与其他保管员互连，实现信息共享。

2.2 网络的组成结构及其优点

网络的组成框图如下所示：

（1）网络的组成

该网络由监测中心PC和无线传感器网络两部分组成。无线传感器网络由人工部署，每个仓库部署1个汇集节点，每个库房可部署若干个传感节点，每个传感节点可外接1～8种不同类型的传感器。汇集节点接收各个传感节点无线传输来的信息，处理后通过有线传输到监测中心。

（2）网络的可扩展性

该网络在仓库现有PC和局域网基础上直接搭建，系统搭建非常方便。小则每个仓库现有的PC直接作为监测中心，大则通过局域网将各个仓库内的汇集节点连接，实施分布管理。另外，该监测网络可根据仓库的结构、类型以及监测任务的变化，适时增减传感器节点。

（3）网络的通用性

保管员只需要明确要采集的仓库环境参数，选用配套的传感器节点，在仓库内适当的位置进行部署后，网络即可进入工作状态，开始监测任务。因此，网络具有较好的通用性。

2.3 网络的层次关系

图中左部表示网络承担监测任务之前的初始化工作，主要完成传感器网络路由搭建，建立感知数据传送路径以及邻居节点查找等工作。

管理控制模块依托Sink节点和传感节点提供的位置及路由变化信息，负责传感节点的定位计算，完成网络拓扑测量，更新变化的路由信息，启动或终止一条或多条链路的信息采集。

图中右部表示网络数据流处理过程，主要包括三个模块：

数据处理模块：收集环境信息参数，进行实时监测和有效预警；通过数据分析处理，图形化显示被监测环境；同时，可根据保管员要求，向特定的传感节点发布传感任务。

端口监听模块：负责监听传感命令，发布查询任务，接收目标节点的采集的数据。

测量发包模块：接收来自各节点的测量发包请求，以事先定义的发包频率和发包数进行发包。

数据库用于存储各节点位置信息、路由信息、实时收集的传感数据以及历史报警记录，以供查询和分析使用。

2.4 网络的监测平台

无线传感器网络的监测平台实现无线传感器网络的远程管理，包括网络状态的获取、节点配置信息的获取、节点配置的改变等功能[7]。监测平台通过通信接口获取无线传感器网络信息，并在Windows平台的图形界面上显示。监测对于无线传感器网络的部署、配置、优化具有重要的应用价值。保管员的命令由此发出，通过通信接口最终传送到无线传感器网络中。从传感器网络中返回的数据，也可以从通信接口传输至保管员端，并显示出来。监测平台需要动态显示从传感器网络返回的网络状态数据，如节点的邻居信息等，并且提供一定的接口对信息显示方式进行配置。

2.5 网络的实时查询

网络可以提供各时间点、各传感器感知数据的查询功能，保管员可随时查询各节点当前状态、历史数据与报警信息。

当前节点状态查询包括以下内容：仓库编号、库房编号、节点编号、传感器编号、传感器类型、监测数据、发送时间、报警记录等内容。

同时，传感节点感知的环境参数周期性发往监测中心，监测中心则全程收集仓库内各节点的环境信息，综合各节点数据，完成对仓库环境的健康安全监控。节点感知的数据通过数据库存储，历史数据的查询以曲线图展示给保管员，保管员可以选择要查询的时间范围。

另外，为了保障存储系统的稳定运行，对存储服务器进行了故障接管配置。即当有人值守的某一台存储服务器发生故障，其余的存储服务器会自动接管其处理的仓库环境数据的存储任务，以保证数据资料能够不间断的进行存储。其存储数据的期限根据保管员要求决定，时间越长，需要的硬盘存储空间越大。

3 结束语

为确保无线传感网在库存管理中的安全应用，需要在综合运用信息技术手段的基础上，严格落实安全管理职责，制定安全规章制度，建立完善的安全防护体系，加强经常性管理监督[8]，使无线传感网能在库存管理中科学、高效、安全的应用。

[1]张婷婷.无线传感器网络中基于语义路由的事件查询方法[J].仪器仪表学报，2008,29(6):1159-1164.

[2]张西红，周顺.无线传感网技术及其军事应用[M].北京：国防工业出版社，2010.

[3]张晴晖.基于Zigbee的环境监测系统的设计[J].国外电子测量技术，2010,29(1):46-48.

[4]戴善溪.基于Zigbee技术的数字式温湿度监测网络设计[J].国外电子测量技术，2010,29(2):47-49.

[5]周洲.医院药品库存管理中存在的问题与对策[J].医学信息，2010,23(10):2750-2751.

[6]刘伟.浅析联合库存管理在供应链库存控制中的应用[J].水力采煤与管道运输，2010,26(3):90-92.

[7]刘希望，马英瑞.库存管理系统的设计[J].电脑学习，2010,25(5):31-32.

[8]丁立丰.关于基层站段采购与库存管理误区的几点思考[J].铁路采购与物流，2010,29(8):63-64.