基于物联网的仓储管理系统研究

张开生 阮明明

摘要：随着全球化的经济发展，商品的快速流通不断刺激并加速了物流行业的迅猛发展，其中仓储环节是物流行业最重要的环节之一，基于此点，有效提高仓储环节中的存储效率和管理水平十分重要。该文研究了一种以物联网相关技术为基础的仓储管理系统，主要包括数据采集端、数据分析端、数据信息清洗终端、仓储应用管理平台等。系统将数据采集端采集的数据发送给数据分析端进行数据预处理以及显示，数据分析端发送预处理后的RFID数据流至数据信息清洗终端进行二次清洗，上层应用系统根据需求向数据清洗终端发送请求指令。该系统通过利用物联网相关技术对仓储管理系统进行了研究，该系统的使用能够有效提高物流数据中有效数据的提取效率和仓储系统的存储效率。

关键词：物联网；仓储管理；RFID中间件；嵌入式

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）12-0287-03

随着中国经济的快速发展以及互联网时代的到来，物流行业作为互联网的相关产物得到了快速发展，而仓储作为物流这个行业中重要的组成部分，面临着越来越高的企业要求，其中存在的问题也日益凸显[1]。传统的物流仓储主要依赖人工和半自动化的作业方式，存在着工作效率低、实时性差、自动化程度低、过度依赖人工操作等很多问题。有效地提高仓储环节中的管理水平和存储效率物流产业的发展变得十分重要。

随着物联网技术的发展，它所拥有的智能化、集约化等优势为物流行业仓储管理系统的智能化发展提供了可行性[2]。为了解决以上涉及的仓储管理系统中存在的问题，充分发挥物联网技术智能化、集约化等特点的优势和作用，本文研究了一种基于物联网的仓储管理系统，通过对仓储系统的货物信息采集过程、货物信息分析清洗过程、货物数据整合过程等细节的研究，为系统的具体构建和实施提供一定的指导作用。

1系统总体方案设计

感知层、网络层和应用层为物联网的主要分层[3]。根据物联网这一架构，将本系统主要分为四个部分，分别是数据采集端、数据分析端、数据信息清洗终端、仓储应用管理平台，其中重点研究数据信息清洗终端。系统的总体结构图如图1所示：

感知层相当于物联网的“触角”，是物联网的基础，它包括了传感器和RFID等数据采集设备；网络层是建立在现有的无线通信网和互联网的基础之上，通过连接各种通信设备与互联网，实现数据的接收、处理、发送等功能，位于连接感知层和应用层之间；物联网应用层主要是将经过感知层分析处理的数据进行管理、计算、保存、分析等操作为用户提供丰富的特定服务，其位于物联网架构的最上层[4]。系统的总体设计框图如图2所示：

数据采集端采集仓库内部信息通过ZigBee模块发送给数据分析端；数据分析端对接收的传感器数据进行分析和预处理并发送控制命令给相关设备实时监控仓储；数据信息清洗终端采用的是物联网中间件技术即RFID中间件对接收的RFID数据流进行二次数据清洗处理操作；应用程序服务器是企业的信息处理系统服务器，主要是将中间件系统传来的RFID数据流以及相关事件流进行业务逻辑处理，使这些数据变成易懂及可视化信息；PC客户端是方便仓储管理人员远程登录访问服务器管理仓储内部业务，及时了解库存信息等。

2 硬件设计

2.1数据采集端设计

数据采集端采用的硬件平台核心芯片为基于ARM Cortex-M3 核的ST微处理器的32位微控制器STM32F107VCT6，该芯片具有高功能，低功耗等特点，可集成多个模块，主要包括仓储环境采集设备、温湿度传感器模块、仓储货物出入库的RFID模块、显示设备、无线通信设备ZigBee网络通信模块等。STM32F107VCT6系统框图如图3所示：

2.2数据分析端设计

数据分析端采用硬件平台为以Cortex_ A8为核心的FS_S5PV210，该硬件平台具有低成本、低功耗、高性能，可移植操作系统等特点[5]。主要构成模块有：LCD显示模块、ZigBee无线通信模块、预警模块、Wifi通信模块。主要功能有：接收、分析、处理数据采集端采集的仓储内部信息；根据仓储信息及时调控相关设备并实时显示；通过Wifi模块与RFID中间件进行信息交互。数据分析端硬件模块框图如图4所示：

3软件设计

3.1 数据分析端软件设计

分析端移植Linux嵌入式操作系统，通过多线程技术接收数据采集端采集的数据信息，并且在对数据进行分析和预处理后利用WI-FI将RFID数据流发送给RFID中间件系统；创建消息队列接收上层系统发送的控制指令；控制自身设备正常运转及预警；通过ZigBee模块向数据采集端发送控制指令[6]。

数据分析端有四个模块，分别是：数据接收模块、数据分析处理模块、数据库模块、控制模块。其中数据接收模块主要功能是通过信息接收线程向数据分析线程提交数据；数据分析处理模块主要包括数据分析处理线程和内存刷新线程，通过数据分析处理线程处理接收的数据并刷新内存；数据库模块主要包括数据库线程，用于存储接收的数据采集端发送的数据；控制模块主要功能是根据数据分析处理线程处理的结果唤醒相应线程，如操作数据库、向信息采集端发送控制指令、控制LED显示等。线程关系图如图5所示：

3.2数据信息清洗终端软件设计

数据信息清洗终端采用RFID中间件技术，RFID中间件是用来处理和加工来自阅读器的RFID数据流的软件，位于应用系统与硬件系统之间，并为它们之间的信息交互提供统一的接口[7]。

该模块主要功能有：

（1）连接并控制数据分析端，进而控制数据采集端RFID读写器的操作；

（2）接收數据分析端预处理过的RFID数据流，并对这些数据进行去冗余、格式化数据、数据分组等一系列的数据清洗操作，并将清洗好的数据存入数据库；

（3）通过TCP/IP协议与上层应用系统对接，接收上层系统请求指令，发送上层系统请求的数据。

RFID中间件是上层应用系统与硬件系统的连接纽带，一方面可以屏蔽不同硬件系统的差异性，另一方面对大量RFID数据进行处理清洗，只传送应用系统请求的数据，这样大大地减轻的上层系统的负担[8]。根据对本系统的需求分析，提出了该系统的RFID中间件系统的总体架构如图6所示：

该系统的流程图如图7所示：

4 仓储应用管理平台设计

仓储应用管理平台主要功能是方便仓储管理人员通过浏览器远程查看管理仓储，并可对RFID中间件进行工作参数和接口参数的配置。该平台的设计主要是应用程序服务器的搭建，应用程序服务器上的控制台采用的是J2EE系统架构，服务器的开发使用的是MyEclipse开发软件，该软件上自带服务器软件Apache Tomcat 6.0，服务器上的数据库采用的开源软件MY SQL数据库，主要负责存储系统逻辑处理所需仓储信息和标签数据[9]。仓储应用管理平台采用B/S架构设计，这保证了系统较易维护和访问[10]。系统流程图如图8所示：

5 结语

本文通过利用物联网相关技术研究了仓储管理系统，该系统主要是通过在仓储内部和出入口部署多节点的无线传感器，各节点的传感器可采集仓储内部不同区域的环境信息，将采集的信息通过ZigBee无线传输技术发送给数据分析端，数据分析端一方面将接收的环境数据与设定阈值进行比较，并进行相应控制操作，另一方面对接收的RFID数据流进行预处理后通过Inernet网络发送给数据清洗终端进行数据二次处理，并存储在数据库，以便上层应用系统请求使用。

该系统的使用能够有效提高物流数据中有效数据的提取效率和仓储系统的存储效率。

参考文献：

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[10] 李政，刘钊，孟思彤. 面向物联网的RFID技术在仓储管理系统中的应用[J]. 科技风，2017，（11）：82.