基于物联网的工程兵仓库智能管理平台设计与应用

章瞻良，周玉芹，王振业，尚跃庭（.解放军理工大学野战工程学院，江苏南京0007；.解放军理工大学信息管理中心，江苏南京0007）

基于物联网的工程兵仓库智能管理平台设计与应用

章瞻良1，周玉芹2，王振业1，尚跃庭1
（1.解放军理工大学野战工程学院，江苏南京210007；2.解放军理工大学信息管理中心，江苏南京210007）

针对传统工程兵仓库管理存在的“手工操作、被动管理、盲目决策”等问题，运用物联网技术和信息系统集成技术，设计了一个可集成智能监控、智能仓储、智能感知功能于一体的智能管理平台。实际应用表明，该平台可有效提高仓库管理效率，并为仓库安全监控和管理决策提供智能支持。

物联网；信息系统集成；工程兵仓库；智能管理平台

工程兵部（分）队是遂行抢险救灾和反恐维稳等各种非战争军事行动任务的主干力量。工程兵仓库是指部队储存工程装备物资器材设施和机构的总称，按器材存放种类分为工程器材仓库和地雷爆破器材仓库。在大规模应急行动中，装备动用频繁、器材消耗量大，工程兵仓库必须提供及时、精确的装备器材物资保障。传统的工程兵仓库管理信息化程度低、工作效率和经济性差。在仓库实际管理工作中人员少、任务重，平时管理以手工操作为主，信息化技术应用较少，安全管控和精确保障存在较大困难，不能满足信息化体系作战及应急装备保障的需求。

目前，国内运用物联网技术和信息系统研发技术构建仓库管理系统以改善仓库管理的研究很多：文献［1］运用RFID技术，设计了一种基于物联网的货物管理系统；文献［2］设计了一种运用于烟草业的自动化物流系统，优化了库存管理并提高了仓库作业的效率；文献［3］运用SOA技术搭建了军队仓储管理信息系统；文献［4］设计了一个基于Linux的智能感知系统，可实现紧急情况的及时处理；文献［5］设计了一个基于物联网的特种设备安全管理平台，实现了特种设备物联管理。但总体来说，研究内容集中于自动分类、自动识别和信息管理等一般运用上，运用物联网技术实现对仓库业务的综合管理和提供智能决策支持的研究不多。本文将根据工程兵仓库的现状和实际任务需求，基于物联网技术，设计一个集安防监控、仓储管理、信息感知于一体的智能管理平台，为实现工程兵仓库管理的智能化提供技术支持［6］。

1　物联网技术简介

国内普遍认为物联网是指通过信息传感设备（RFID、红外感应、GPS、激光扫描器、环境传感器、图像感知器等），并按照约定的协议把任何物品与互联网连接起来，进行信息的交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，它的基本特征可概括为以下3个方面：全面感知、可靠传送和智能处理［7］。

近年来，物联网技术以其信息读取快、交换实时高效、数据容量大等方面的优点［8］，在物流、城市交通、工业生产等领域得到广泛应用，发展迅速。为响应国家和军队全面应用现代信息技术和信息资源构建信息化仓库的要求，以物联网技术为代表的信息技术为支撑，构建支持仓库日常管理、安全管理和业务管理的综合信息管理平台，对提升仓库作战保障能力具有非常重要的意义。

2　平台总体设计

2.1仓库业务管理中存在的问题

仓库业务管理是指对储存物资的入库、保管、出库、运输等业务工作进行计划、组织、指挥、监督和调节。工程兵仓库业务管理的主要工作有：工程装备器材的入库、保管、出库、运输、库用设备的使用与维护、仓库安全管理等。仓库业务管理要求以管好物资为中心，全面加强仓库建设，提高科学管理水平，把仓库建设成为在任何困难条件下都能收得进、管得好、发得出、效率高、准确无误、安全可靠的物资储备供应基地。

目前，工程兵仓库管理中还存在以下几方面的不足：

1）传统的仓库监控系统主要由视频监控设备和环境检测设备等组成。视频监控需人工观看监控画面来判断、处置情况，既无法事前预警，也无法实时控制；环境检测设备采集到的温湿度等环境数据只有实时监测和信息显示功能，无法实现环境状态的实时控制，智能控制有待实现。

2）传统的仓储管理模式仍以手工作业为主，信息化程度低，出错率高，一旦信息登记出现失误，之后的信息核查工作难度很大；因受信息化水平较低、信息化人才短缺等因素的制约，导致仓储作业效率较低，管理效率有待提升。

3）仓库信息技术的应用贴近管理任务的程度不够，导致信息管理与仓库主管、业务人员、值班员、保管员等不同管理者之间存在脱节现象，仓库领导和业务机关难以实时、科学、全面掌握仓库情况，管理决策以经验决策为主，决策水平有待提高。

2.2平台总体结构

针对仓库安全管理、仓储管理和综合管理中存在的问题，为实现仓库管理由手工管理-信息管理-智能管理的转变和突破，本文构建了基于物联网技术，由仓库智能安防、智能仓储和智能感知三部分组成的工程兵仓库智能管理平台。可实现：仓库安全监控事前预警、事中控制、事后追溯；仓库物资出入库自动识别，减少人为错误，提高作业效率；仓库当前管理情况自动采集，数据、信息智能统计分析［9］。平台的总体结构如图1所示。

图1　总体结构图

智能管理平台的体系结构分为信息采集层、业务管理层和智能管理层。

1）信息采集层主要通过传感器、PC、PDA等智能信息采集终端为平台提供数据和信息。多样的设备通过多源化的信息采集方式将仓库管理中产生信息通过可靠的传输方式，实时、准确地传递给系统和管理者。在采集信息的同时，也可以实现对终端、设备的智能控制。

2）业务管理层主要实现仓库各项业务的智能化管理。通过对传感器信号、监控设备数据等进行汇聚、分析，及时给仓库人员提供业务信息。随着智能管理平台进一步扩充，该层可集成管理更多的仓库业务，实现仓库未来的一体化管理。

3）智能管理层可以直接处理多源信息，同时可以综合感知管理子系统中经过汇聚、处理后的信息，通过按需推送的方式给仓库不同人员提供全面、综合的仓库信息，作为进一步决策依据，让管理者更合理、更有效、更迅速地对仓库的综合业务做出决策和判断。

3　平台的详细设计

平台主要集成了智能安防监控、智能仓储管理和智能信息感知3个子系统，具体设计如下。

3.1智能安防监控系统

智能安防监控系统是在现有的安全监控网络和办公局域网基础上，对仓库机关办公楼、装备场、储存区、士兵楼、营区营门等场所进行信息化改造和配套设施建设，可实现仓库设施环境和重点目标的全要素、全过程、全时段管控，并具有安全监控违规情况自动预警报警等功能，可实现安防监控智能化［10］。

智能安防监控系统如图2所示，各部分的主要设备和功能有：

1）入侵报警。主要针对非法入侵、重要物品离位及其他紧急情况，综合运用各种声、光、电等设备，主动提醒相关部门人员了解情况，正确应对各种紧急情况，实现报警信息实时上报通知，提高应对意外情况能力。

2）视频监控。在营区周界和重点设施安装全天候全方位实时监控，实现整个营区的安防保卫“可视化”。

3）出入口控制。在各个库房门口安装可视对讲系统和门禁控制系统，可与其他子系统联动报警，实现人员、车辆出入的科学管控。

4）电子巡更。在设备现场通过综合布线方式安装的数据采集器与控制室内电脑组成一个实时监控系统，可实现人员巡更路线自动登记，有效监督值班执勤人员履职尽责情况。

5）仓储环境监控。在仓储设施内安装温湿度监控等环境监控设备，并与监控中心实时互联，可实现仓储环境信息实时监测、传输和报警功能。

图2　智能安防监控系统

6）电子围栏。在非出入通道的周边区域设置脉冲电子围栏探测器，一旦发现入侵可立即发布定位报警，通过这种方式，可实现整个营区的安防保卫“联控化”［11］。

3.2智能仓储管理系统

工程兵仓库仓储物资主要分为装备和维修器材两大类，其中装备又包括大型装备、装备器材及地爆器材等，而维修器材主要包括战备维修器材（应急维修器材）和周转维修器材等。智能仓储管理系统需根据不同装备器材管理需要，运用不同物联网硬件设备，实现物资“收、发、管”的自动识别和登记处理［12］。

以大型装备库和装备器材库为例，典型的物联网设备结构如图3所示。

图3　物联网设备结构图

大型装备库主要存放大型逐号管理装备，库中每台装备需安装RFID卡，可安装在装备的前挡风玻璃下沿或两侧，或根据实际情况安装在装备上没有金属物遮挡的位置，在出入库房时方便让读写器读取信息。在库房门口安装固定式RFID读写器以实现装备出入库的自动登记，保管员也可以用手持RFID读写器进行装备保养登记和装备出入库登记。

装备器材库主要用于存放锹、镐、伪装网等小型大批量的装备器材。批量装备器材可以适当数量包装后形成基本单元存放于托盘上，每个托盘上有已预先定义的RFID标签，同时在库房门口安装固定式RFID读写器以实现装备器材出入库的自动登记，保管员也可以用手持RFID读写器或运用安装RFID读写器的叉车进行装备器材出入库登记。

地爆器材库主要用于存放地雷、陆军水雷、火箭（抛撒）、布雷弹（器）等地爆器材，为便于地爆器材安全管理，需采用RFID标签与物资分离的方式（如RFID标签存放于物资包装的夹层袋子中），在物资出入库时取出RFID标签，读写器识读后自动完成出入库的登记，之后将RFID标签归还至原位，如此既可实现地爆器材出入库的自动识别和登记，又不影响地爆器材的安全管理。

3.3智能信息感知系统

智能信息感知系统是对各智能传感器、PC机、PDA及信息系统采集处理的信息智能融合处理，并为不同用户实时推送所需管理决策信息的智能管理系统［13］。智能信息感知系统的总体结构如图4所示。

图4　智能信息感知系统结构图

智能信息感知系统由信息采集层、信息处理层和信息应用层3个层次组成。其中，信息采集层主要采集各传感器设备、信息终端的原始信息及各软件信息系统处理分析的信息；信息处理层主要完成采集信息的汇聚，并按不同用户管理决策需要主动推送信息；信息应用层主要为仓库主管、业务人员、值班员、保管员等不同用户定制其管理决策所需的各种信息，并通过数据发布/订阅机制（Pub/Sub service）获取信息［14］。

用户管理决策需求的结构可按照如下通用元组表示：

Requesti=｛User ID，DecisionID，Inputs，OutPuts，ProcessID，TrigCondition，TrigFrequency｝，其中，Requesti表示管理决策需求序列号，UserID表示用户ID，DecisionID表示管理决策需求的代号，Inputs和OutPuts分别表示输入和输出信息列表，而ProcessID表示获取该管理决策需求的处理方法，TrigCondition和Trig Frequency表示信息推送的条件和周期。

基于该形式化表达方法，数据发布/订阅的实现方法是首先分析不同用户的智能感知需求并规范化定义，而后信息处理层根据管理决策需求对各种信息汇聚融合处理，产生用户所需的管理决策信息，并在满足触发条件时按数据需求周期将管理信息主动推送给不同用户，实现管理信息的智能感知。

4　平台的应用

可实现智能仓储、智能安防和智能感知的仓库智能管理平台现已在某工程兵仓库建设并投入实际使用。该仓库办公楼、装备场、储存区、士兵楼、营区营门、边界等联通了信息网络，将各种数据采集、设备控制的通讯接口升级为标准的网络接口，将原有10M/100M骨干网络升级为千兆快速以太网，在地爆储存区等重要场所安装了高清视频监控设备、各种智能传感设备和报警设备，如网络高清半球摄像机、离子式烟感探测器和防盗双鉴探测器等，并安装有配套的智能安防监控系统、智能仓储管理系统和智能信息感知系统等软件系统。

图5　综合态势图

图5所示为该仓库指挥控制中心显示屏上显示的仓库管理情况综合态势图。基于该界面，仓储环境监控、视频监控、人员装备出入控制、电子巡更、电子围栏等情况信息能实时感知：点击图标时可看到该信息感知节点的具体分类信息，如图中点击地爆器材库图标，显示的是该地爆器材库库存总体变动情况、当日出入库情况和预警信息等；智能仓储管理系统对实时出入库信息自动分析后，计算出某型定向雷实际库存数低于临界值，而智能安防监控系统设置的温湿度传感器感知到此时仓库温度有异常变动，智能信息感知系统主动联动报警设备报警，同时通过网络将信息自动发送给管理地爆器材库的相关人员，第一时间消除安全隐患。从以上的实例中可以看出，与以往的管理形式相比，智能管理平台在仓储管理上实现手工作业变为自动登记、安全监控实现事后弥补变为事前预警、信息感知由局部感知转变为整个仓库的综合感知。

5　结束语

本文针对工程兵仓库管理中的问题及未来精确高效保障和安全管理的需要，运用物联网技术和信息系统研发技术构建了工程兵仓库智能管理平台。实际应用表明，仓库智能管理平台有效解决了仓库管理中安全监控以被动管理为主，预防可控性差，仓储管理以手工作业为主、效率低下、错误率高，领导管理决策以经验决策为主，决策水平不高的问题，对提高仓库的管理水平、效益和装备保障能力有显著的推动作用。下一步将根据仓库实际使用情况，把仓库更多任务融入到仓库智能管理平台中去，如人员的军政业务技术训练、仓库战备建设、财务管理等，进一步提高智能管理平台内的信息共享，实现信息的优化流转和实时感知信息的智能推送，同时还要提高硬、软件系统的自检、自维护能力以保障平台的长期可靠运行。

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（编辑：田丽韫）

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，硕士研究生，主要研究方向为装备管理与运用。zhangzhanliang@lgdx.mtn