四、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　4.1生產(chǎn)追溯管理系統(tǒng)

　MTS 生產(chǎn)追溯管理系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的總體目標(biāo)是：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流水線的每個(gè)工序的生產(chǎn)狀況以及在生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)操作的準(zhǔn)確化和系統(tǒng)化，建立產(chǎn)品生產(chǎn)控制跟蹤，實(shí)現(xiàn)從成品到半成品到部品(物料)的可監(jiān)控可追溯，從而完成產(chǎn)品生產(chǎn)的內(nèi)部流程追溯管理以及外部進(jìn)出的源頭追溯和數(shù)據(jù)管理。

　系統(tǒng)采用 RFID 或條碼或兩者同時(shí)的編碼方式進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和追溯。保證從每個(gè)單位物料到產(chǎn)品的唯一性。

　RFID-MTS 基本功能如下：

　1) 通過對(duì)物料的 ID (BarCode 或 RFID)進(jìn)行掃描，來記錄部品的使用及現(xiàn)有狀況和來源。

　2)通過對(duì)半成品的在生產(chǎn)中的所經(jīng)歷過的工序記錄和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來跟蹤其生產(chǎn)細(xì)節(jié)，可以在返品或者生產(chǎn)過程中能夠追蹤到在生產(chǎn)中的哪道工序、哪些物料、哪個(gè)機(jī)型、哪些人員等等存在問題，并可以采取相應(yīng)的措施來進(jìn)行修補(bǔ)。

　3)通過對(duì)成品的包裝、入庫、庫內(nèi)調(diào)整、出庫、還有質(zhì)檢等工序記錄、統(tǒng)計(jì)來跟蹤成品在最后階段的狀況以便需要時(shí)進(jìn)行查詢操作。

　4)最后實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)從部品到半成品到成品的單個(gè)、類別以及全部的產(chǎn)品追溯、質(zhì)量控制和流程管理，建立完整的生產(chǎn)追溯管理系統(tǒng)平臺(tái)。

　RFID-MTS 主要內(nèi)容如下：

　1)生產(chǎn)計(jì)劃與排產(chǎn)：生產(chǎn)計(jì)劃與排產(chǎn)管理模塊是宏觀計(jì)劃管理與微觀排產(chǎn)優(yōu)化管理之間的銜接模塊，通過有效的計(jì)劃編制和產(chǎn)能詳細(xì)調(diào)度，在保證客戶商品按時(shí)交付的基礎(chǔ)上，使生產(chǎn)能力發(fā)揮到最大水平。對(duì)于按訂單生產(chǎn)的企業(yè)，隨著客戶訂單的小型化、多樣化和隨即化，該模塊成為適應(yīng)訂單、節(jié)約產(chǎn)能和成本的有效方式。

　2)生產(chǎn)過程控制：該模塊根據(jù)生產(chǎn)工藝控制生產(chǎn)過程，防止零配件的錯(cuò)裝、漏裝、多裝，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)車間采集數(shù)據(jù)，監(jiān)控在制品、成品和物料的生產(chǎn)狀態(tài)和質(zhì)量狀態(tài)，同時(shí)，可利用條碼或 RFID 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)員工的生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)督。

　3)數(shù)據(jù)采集：主要采集兩種類型的數(shù)據(jù)，一種是基于自動(dòng)識(shí)別技術(shù)(Barcode、RFID)的數(shù)據(jù)采集，主要應(yīng)用于離散行業(yè)的裝配數(shù)據(jù)采集，另一類是基于設(shè)備的儀表數(shù)據(jù)采集，主要應(yīng)用于自動(dòng)控制設(shè)備和流體型生產(chǎn)中的物料信息采集。

　4)質(zhì)量管理：質(zhì)量管理模塊基于全面質(zhì)量管理的思想，對(duì)從供應(yīng)商、原料到售后服務(wù)的整個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)和生命周期進(jìn)行質(zhì)量記錄和分析，并在生產(chǎn)過程控制的基礎(chǔ)上對(duì)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量問題進(jìn)行嚴(yán)格控制。能有效地防止不良品的流動(dòng)，降低不良品率。

　5)產(chǎn)品物料追溯與招回管理：物料追蹤功能可根據(jù)產(chǎn)品到半成品到批次物料的質(zhì)量缺陷，追蹤到所有使用了該批次物料的成品，也支持從成品到原料的逆向追蹤，以適應(yīng)某些行業(yè)的招回制度，協(xié)助制造商把損失最小化、更好地為客戶服務(wù)。

　6)資源管理：技術(shù)、員工和設(shè)備是制造企業(yè)的三大重要資源，MTS 把三者有機(jī)地整合到制造執(zhí)行系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)全面的制造資源管理。

　7)流程過程控制：該模塊幫助企業(yè)穩(wěn)定生產(chǎn)過程和評(píng)估過程能力。通過監(jiān)測(cè)過程的穩(wěn)定程度和發(fā)展趨勢(shì),及時(shí)發(fā)現(xiàn)不良或變異，以便及時(shí)解決問題?通過過程能力指數(shù)評(píng)估，明確過程中工作質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到的水平。

　8)統(tǒng)計(jì)分析：眾多的經(jīng)過合理設(shè)計(jì)和優(yōu)化的報(bào)表，為管理者提供迅捷的統(tǒng)計(jì)分析和決策支持，實(shí)時(shí)把握生產(chǎn)中的每個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)可以通過車間 LED 大屏幕看板顯示生成進(jìn)度和不良率，時(shí)時(shí)反饋生產(chǎn)狀態(tài)。

　9)其它系統(tǒng)接口：為了配合現(xiàn)代企業(yè)全面質(zhì)量管理的進(jìn)程，MTS 系統(tǒng)可與 CRM 或其他售后服務(wù)管理軟件連接，對(duì)成品出廠后的銷售和服務(wù)過程中質(zhì)量相關(guān)問題進(jìn)行有效管理，實(shí)現(xiàn)售后服務(wù)過程中的質(zhì)量問題的根源追溯，將質(zhì)量管理貫穿于產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，以可以與 ERP/財(cái)務(wù)等系統(tǒng)接口。

　10)系統(tǒng)管理：用戶管理、日志管理、數(shù)據(jù)備份，角色管理，系統(tǒng)設(shè)置，LED 接口等功能模塊。

　11)角色分配管理：以上不同的實(shí)現(xiàn)和管理是由不同的角色實(shí)現(xiàn)和完成的，角色包括：系統(tǒng)管理員，生產(chǎn)管理員，生產(chǎn)線管理員，操作員，統(tǒng)計(jì)分析員和客戶。系統(tǒng)充分發(fā)揮 Web軟件優(yōu)勢(shì)，保證不同權(quán)限的人和不同的角色只能在自己的有效瀏覽器界面內(nèi)完成自己的工作，以保證角色的權(quán)限、數(shù)據(jù)的安全和功能的簡(jiǎn)潔。

4.2 安全綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)

　該系統(tǒng)主要由基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)中繼、網(wǎng)關(guān)設(shè)備、基站、普通手機(jī)、筆記本、臺(tái)式PC機(jī)、IPAD手持終端等組成。這些集成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)接線板可以自主形成一個(gè)多跳的網(wǎng)絡(luò)，連接在其上的各種安全監(jiān)測(cè)傳感器通過傳感器網(wǎng)絡(luò)及有線網(wǎng)絡(luò)向中繼發(fā)送數(shù)據(jù)，再通過CPM服務(wù)器處理以比較直觀的方式呈現(xiàn)給用戶，同時(shí)在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中保存記錄。同時(shí)設(shè)備本身的狀態(tài)信息等也可以傳輸?shù)椒?wù)器，便于管理。用戶可以通過各種終端設(shè)備遠(yuǎn)程登錄管理系統(tǒng)．實(shí)時(shí)監(jiān)控各種安全情況。并能隨時(shí)查看并及時(shí)預(yù)警安全問題，避免安全事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)智能化的自動(dòng)控制。

　4.2.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　采集部分：主要通過一些有線和無線環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感設(shè)備，通過傳感網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)的傳輸。

　數(shù)據(jù)處理部分：數(shù)據(jù)處理的核心是CPM服務(wù)器，它通過不同的處理模塊對(duì)采集到的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行接收、存儲(chǔ)、分析和處理。

　控制終端：包括Pc、智能手機(jī)、IPAD平板電腦等常用個(gè)人終端。

　傳輸設(shè)備：包括光線電纜、雙絞線、交換機(jī)、路由器、防火墻等。

　4.2.2系統(tǒng)功能組成

　1)信息采集

　影響安全生產(chǎn)環(huán)境因素的采集是安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，如溫濕度、紅外線入侵檢測(cè)、水浸檢查、有毒氣體的濃度等信息的收集。在信息的采集中需要多種模式，如數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)、開關(guān)信號(hào)等等。在信息的采集中，要求將各種信號(hào)轉(zhuǎn)變成統(tǒng)一的、規(guī)范的、具有意義的數(shù)據(jù)。

　2)信息通信

　信息通信是掌握安全生產(chǎn)信息的必備技術(shù)，要求將采集到的現(xiàn)場(chǎng)工況信息實(shí)時(shí)地向相關(guān)部門與系統(tǒng)傳輸。要求具備有線通信、無線通信，如互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)的GPRS網(wǎng)、485通信、433通信、短信等。

　3)實(shí)時(shí)監(jiān)控

　需要對(duì)生產(chǎn)工況作實(shí)時(shí)的監(jiān)控．包括實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史信息查詢、變化趨勢(shì)分析。要求具備表格展示與圖形展示。

　4)監(jiān)測(cè)預(yù)警

　對(duì)各生產(chǎn)工況可設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境參數(shù)，當(dāng)實(shí)際環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)不達(dá)標(biāo)時(shí)，要求能夠?qū)崟r(shí)預(yù)警與報(bào)警。預(yù)報(bào)警方式有多種，如短信、電話、EMAIL、警鈴等等。

　5)信息安全

　信息安全包括系統(tǒng)安全、操作安全與數(shù)據(jù)安全。系統(tǒng)安全要求具備密碼機(jī)制，每個(gè)用戶在使用時(shí)必須以密碼方式登陸。操作安全要求系統(tǒng)中所有的關(guān)鍵操作都必須保留痕跡，也就是記錄操作日志。數(shù)據(jù)安全要求穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)必須具備一年以上的數(shù)據(jù)保留。

　6)決策分析

　利用數(shù)學(xué)模型、預(yù)測(cè)和分析方法、政策模擬技術(shù)對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的加工處理，分析預(yù)測(cè)，并根據(jù)設(shè)定參數(shù)進(jìn)行在線處理，以提高監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的應(yīng)用水平，為政府決策提供支持。

　7)統(tǒng)計(jì)分析

　按關(guān)鍵字對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。如按監(jiān)控信息類型、日期等進(jìn)行查詢。并能生成安全生產(chǎn)中要求的所有報(bào)表。

　4.2.3系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

　物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)軟件主要提供整合物聯(lián)網(wǎng)中央服務(wù)器CPM、傳感器、網(wǎng)關(guān)設(shè)備與PC、筆記本電腦、智能手機(jī)等終端用戶設(shè)備的功能，目的是作為一個(gè)信息平臺(tái)，將安全監(jiān)控應(yīng)用中使用的大范圍無線與有線設(shè)備集成在一起。

　功能實(shí)現(xiàn)主要包括：

　1)環(huán)境監(jiān)控：主要包括UPS監(jiān)控報(bào)警、溫濕度監(jiān)控、漏水監(jiān)控、斷電監(jiān)控、空調(diào)監(jiān)控、有毒氣體監(jiān)控、易燃易爆氣體監(jiān)控、紅外線設(shè)防、生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控等安全實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　CPM服務(wù)器接收有線網(wǎng)絡(luò)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集的溫濕度、煙感、紅外、氣體濃度、生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)，提供向網(wǎng)絡(luò)發(fā)布查詢和管理命令的功能，采集數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖形化顯示，提供歷史傳感數(shù)據(jù)的查詢與變化趨勢(shì)分析。當(dāng)數(shù)據(jù)超出正常范圍時(shí)，自動(dòng)報(bào)警和采取相應(yīng)的措施。通過網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)終端設(shè)備(筆記本電腦、手機(jī)等)進(jìn)行交互，完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享和傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制，維護(hù)和管理用戶終端、物聯(lián)網(wǎng)接線板等信息。根據(jù)對(duì)獲取信息的處理和分析，可以利用后臺(tái)專家系統(tǒng)把得出的各種策略反饋給用戶，同時(shí)還可以設(shè)置一定的閾值，全自動(dòng)地控制各種設(shè)備，這樣不僅能夠節(jié)約人力資源，而且當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，能夠及時(shí)做出相應(yīng)的安全措施調(diào)整，避免險(xiǎn)情的發(fā)生。

　2)視頻監(jiān)控：主要包括實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控及歷史錄像的查看。

　播放器控件通過RTSP協(xié)議向RTSP服務(wù)器請(qǐng)求視頻連接，RTSP服務(wù)器接收到播放器的請(qǐng)求后，根據(jù)其請(qǐng)求信息，連接相應(yīng)的DVR，然后將視頻數(shù)據(jù)通過RTP包的形式返回。

　3)一卡通應(yīng)用：主要包括員工的考勤、門禁、內(nèi)部消費(fèi)等。

　利用RFID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離讀卡與接觸式讀卡。員工通過佩戴的員工卡，當(dāng)上下班、進(jìn)出不同房間時(shí)，讀卡器會(huì)自動(dòng)讀取卡片信息，并傳到后臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證該員工是否是該公司內(nèi)部人員以及是否有權(quán)限進(jìn)入，如果驗(yàn)證失敗則會(huì)進(jìn)行提示警告。

　4)系統(tǒng)管理：主要包括用戶基本信息管理、防區(qū)權(quán)限分配與設(shè)置、生產(chǎn)設(shè)備配置、視頻預(yù)置設(shè)置等。
 

4.3 倉儲(chǔ)物流管理系統(tǒng)

　4.3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　1）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　針對(duì)倉儲(chǔ)管理中存在的物流信息處理效率低以及出入庫盤點(diǎn)不準(zhǔn)確等問題，提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。方案中的倉儲(chǔ)管理物聯(lián)網(wǎng)通過RFID電子標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)物品的自動(dòng)識(shí)別和出入庫，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)倉儲(chǔ)車間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而極大地提高倉儲(chǔ)管理的智能化水平，其系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的總體結(jié)構(gòu)如圖4-4所示。

結(jié)構(gòu)

　2）工作流程

　系統(tǒng)的工作流程包括入庫、出庫、移庫、盤點(diǎn)、揀選與分發(fā)等環(huán)節(jié)系統(tǒng)采用國際上最先進(jìn)的無線射頻身份識(shí)別技術(shù)(RFID)，為每件物品提供一個(gè)惟一標(biāo)志碼(EPC代碼)，并在服務(wù)器中存儲(chǔ)貨物的相關(guān)屬性信息，從而使系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別物品，可以對(duì)物品進(jìn)行跟蹤和監(jiān)控。另外，倉儲(chǔ)車間還安裝多個(gè)攝像頭或視頻傳感器以及溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器等構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并使其基本覆蓋所有盲區(qū)，這樣工作人員可以在監(jiān)控中心隨時(shí)了解倉儲(chǔ)車間的情況，并及時(shí)處理。這樣就在高效、準(zhǔn)確、快捷的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高了倉儲(chǔ)管理的安全性。概括如下圖所示：

　3）系統(tǒng)組成

　倉儲(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)主要由倉儲(chǔ)物品識(shí)別、信息采集處理、倉儲(chǔ)物品監(jiān)控、后臺(tái)信息服務(wù)器、本地?cái)?shù)據(jù)庫服務(wù)器、業(yè)務(wù)系統(tǒng)六大模塊組成。在倉儲(chǔ)物品識(shí)別模塊，系統(tǒng)采用EPC代碼作為物品的惟一標(biāo)志碼，為每個(gè)物品貼上一個(gè)具有EPC的RFID標(biāo)簽。標(biāo)簽由存入EPC的硅芯片和天線組成，附在被標(biāo)志物品上，EPC代碼內(nèi)含一串?dāng)?shù)字代表物品ID、類別、名稱、供應(yīng)商、生產(chǎn)日期、產(chǎn)地、入庫時(shí)間、貨架號(hào)等信息，信息存儲(chǔ)在后臺(tái)EPC—IS服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。同時(shí)，隨著物品在倉庫內(nèi)外的轉(zhuǎn)移或變化，這些數(shù)據(jù)可以得到實(shí)時(shí)地更新。在信息采集處理模塊，通過RFID數(shù)據(jù)采集接口獲取物品的詳細(xì)信息從而進(jìn)行處理。當(dāng)物品通過倉儲(chǔ)車間入口時(shí)，由設(shè)置在倉庫入口的物品標(biāo)簽讀寫器讀取物品的EPC代碼，然后根據(jù)物品的EPC代碼訪問后臺(tái)EPC．IS服務(wù)器，獲得物品的詳細(xì)信息，并將相關(guān)信息保存到本地?cái)?shù)據(jù)庫，最后交由信息處理模塊進(jìn)行處理。倉儲(chǔ)車間入口處可以安裝多部讀寫器進(jìn)行分類處理，還應(yīng)為不可讀標(biāo)簽提供手動(dòng)編碼區(qū)。

　在倉儲(chǔ)物品監(jiān)控模塊，通過在倉儲(chǔ)車間內(nèi)外布置一系列的傳感器，包括視頻傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器等，使其基本覆蓋所有盲區(qū)，自組織構(gòu)成一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過該網(wǎng)絡(luò)與Internet及業(yè)務(wù)系統(tǒng)互聯(lián)，使工作人員可以在監(jiān)控中心隨時(shí)了解倉儲(chǔ)車間內(nèi)外的各類情況，以便及時(shí)處理。后臺(tái)信息服務(wù)器用于存儲(chǔ)物品的詳細(xì)信息，如物品ID、類別、名稱、入庫時(shí)間等，并能實(shí)時(shí)地響應(yīng)遠(yuǎn)程應(yīng)用程序的請(qǐng)求，允許通過物品的EPC碼對(duì)物品信息進(jìn)行查詢。本地?cái)?shù)據(jù)庫服務(wù)器用于存儲(chǔ)信息采集處理模塊所獲得的物品信息，以便在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中查詢和維護(hù)。倉儲(chǔ)工作人員可以通過無線設(shè)備或Web客戶端隨時(shí)隨地查詢物品的當(dāng)前狀態(tài)。業(yè)務(wù)系統(tǒng)的功能除了出入庫管理外主要就是在庫管理，在庫管理包括在庫物品保管、在庫物品查詢、在庫物品盤點(diǎn)等作業(yè)。在庫物品查詢、在庫物品盤點(diǎn)作業(yè)過程中均采用RFID技術(shù)。

　4）系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

　倉儲(chǔ)物流各環(huán)節(jié)實(shí)施全過程控制管理，對(duì)貨物進(jìn)行貨位、批次、保質(zhì)期、配送等RFID電子標(biāo)簽管理，規(guī)范化收貨、發(fā)貨、補(bǔ)貨等環(huán)節(jié)，還可以根據(jù)客戶的需求制作多種合理的統(tǒng)計(jì)報(bào)表；RFID技術(shù)引入倉儲(chǔ)物流管理，去掉了手工書寫輸入的步驟，解決庫房信息陳舊滯后的弊病。RFID 技術(shù)與信息技術(shù)的結(jié)合幫助商業(yè)企業(yè)合理有效地利用倉庫空間，以快速、準(zhǔn)確、低成本的方式為客戶提供最好的服務(wù)。

　基于RFID 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的現(xiàn)代化倉庫管理系統(tǒng)，能有效地對(duì)倉庫流程和空間進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)批次管理、快速出入庫和動(dòng)態(tài)盤點(diǎn)；幫助倉庫管理人員對(duì)庫存物品的入庫、出庫、移動(dòng)、盤點(diǎn)、配料等操作進(jìn)行全面的控制和管理，有效的利用倉庫存儲(chǔ)空間，提高倉庫的倉儲(chǔ)能力，在物料的使用上實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出，最終提高倉庫存儲(chǔ)空間的利用率，降低庫存成本，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

　4.3.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　1）RFID標(biāo)簽及讀寫器

　在智能倉儲(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)中，針對(duì)倉儲(chǔ)物品識(shí)別和信息采集處理兩個(gè)模塊的應(yīng)用需求，建議采用西門子研發(fā)的適用于物流、倉儲(chǔ)和配送的智能無線射頻識(shí)別系統(tǒng)-SMAmC RFID系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)到附在產(chǎn)品上的標(biāo)簽中，能夠可靠、快速、經(jīng)濟(jì)地讀寫數(shù)據(jù)；而且MOBY系列標(biāo)簽通信速率快、抗干擾性強(qiáng)，具有不同存儲(chǔ)容量、不同環(huán)境耐受條件的移動(dòng)存儲(chǔ)單元，有不同的讀／寫距離和數(shù)據(jù)傳輸速率，根據(jù)具體應(yīng)用需求可選擇配合不同的接口模塊使用，可以以不同的通信方式和業(yè)務(wù)控制系統(tǒng)進(jìn)行通信。具體應(yīng)用中可以在倉庫入口和出口處各定點(diǎn)安裝2-4套S蹦A11C RF系列讀寫器，用于實(shí)現(xiàn)入／出庫操作；在倉庫內(nèi)部再配置2-4套移動(dòng)讀寫器，用于倉儲(chǔ)盤點(diǎn)和物品揀選。

　2）RFID中間件及數(shù)據(jù)過濾

　西門子SIMATIC RF．MANAGER中間件為SIMATIC RF600提供了一體化的軟件解決方案，但并不適用于本系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的物流倉儲(chǔ)管理應(yīng)用，因此需要設(shè)計(jì)一種針對(duì)系統(tǒng)實(shí)用的RFID中間件。中間件的功能模塊包括：RFID讀寫器接口模塊、邏輯讀寫器映射模塊、RFID數(shù)據(jù)過濾模塊、設(shè)備管理模塊、業(yè)務(wù)系統(tǒng)接口模塊，如下圖所示。其中，RFID讀寫器接口用于中間件與RFID讀寫器的數(shù)據(jù)通信。主要有獲取RFID數(shù)據(jù)以及下達(dá)設(shè)備管理模塊的讀寫器指令；設(shè)備管理模塊用于調(diào)整RFID讀寫設(shè)備的工作狀態(tài)，配置相應(yīng)的接口參數(shù)等；邏輯讀寫器映射模塊用于將多個(gè)物理讀寫器或者讀寫器的多條天線映射成為一個(gè)邏輯讀寫器。一個(gè)邏輯讀寫器代表了一個(gè)有具體含義的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，而不管該采集點(diǎn)在物理上由多少個(gè)讀寫器和天線組成。它屏蔽了數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的具體實(shí)現(xiàn)方式，減少了數(shù)據(jù)過濾等上層模塊與下層數(shù)據(jù)采集部分的軟件耦合度。對(duì)于上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)來說，可見的只有邏輯讀寫器，所以邏輯讀寫器映射模塊對(duì)RFID數(shù)據(jù)有初步過濾的功能。

　RFID采集的原始數(shù)據(jù)量非常大，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)具體的配置不同，每臺(tái)讀寫器每秒可以上報(bào)數(shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)不等的電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)，如重復(fù)多次掃描同一個(gè)電子標(biāo)簽，但其中只有少部分是對(duì)用戶有意義的、非重復(fù)性的數(shù)據(jù)，這樣大量的數(shù)據(jù)如果不經(jīng)過去冗等處理而直接上傳，將會(huì)給整個(gè)RFID系統(tǒng)帶來很大的負(fù)擔(dān)。因此，系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)采集事件編碼的方法對(duì)RFID采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾處理。首先對(duì)電子標(biāo)簽狀態(tài)的改變進(jìn)行編碼，定義標(biāo)簽出現(xiàn)的狀態(tài)編碼為0，標(biāo)

　簽狀態(tài)消失的編碼為1；然后加入計(jì)時(shí)器機(jī)制，對(duì)計(jì)時(shí)器有效時(shí)間內(nèi)的同一標(biāo)簽的狀態(tài)跳變進(jìn)行忽略，從而在狀態(tài)定義和時(shí)間維度兩個(gè)方面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去重化。該方法能夠很好地消除冗余數(shù)據(jù)，減少上層系統(tǒng)的負(fù)荷。

　3）傳感器、微處理器、通信芯片及協(xié)議

　在智能倉儲(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)中，針對(duì)倉儲(chǔ)物品監(jiān)控模塊的應(yīng)用需求，采用Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合并與局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)相連的設(shè)計(jì)思路實(shí)現(xiàn)整個(gè)倉儲(chǔ)車間的物品監(jiān)控。Zigbee技術(shù)具有功耗極低、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、組網(wǎng)方式靈活、成本低、低等待時(shí)間等性質(zhì)，適用于此類監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。出于節(jié)能的考慮，倉儲(chǔ)物品監(jiān)控模塊的數(shù)據(jù)采集應(yīng)要求傳感器體積小、低功耗、外圍電路簡(jiǎn)單，最好采用不需要信號(hào)調(diào)理電路的數(shù)字式傳感器。主控單元建議采用Atmcl公司的Atmegal6L單片機(jī)。無線通信模塊建議采用CCl000芯片與微控器及一些外圍無源元件一起構(gòu)成。

　4）業(yè)務(wù)系統(tǒng)

　業(yè)務(wù)系統(tǒng)基于Internet環(huán)境，采用B／S模式進(jìn)行開發(fā)。如圖所示，在Java EE平臺(tái)上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括RFID通信管理、物品入庫管理、物品出庫管理、物品在庫管理(包括在庫物品監(jiān)控、查詢和盤點(diǎn))、貨位優(yōu)化管理、合同管理、報(bào)表管理、費(fèi)用管理、系統(tǒng)管理等模塊。從而使整個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)無縫連接，徹底實(shí)現(xiàn)了信息采集、倉儲(chǔ)物品識(shí)別、倉儲(chǔ)物品監(jiān)控、后臺(tái)服務(wù)器維護(hù)及本地?cái)?shù)據(jù)庫維護(hù)等功能。

　5）入庫流程

　（1） RFID 收貨： 在車輛到達(dá)后，搬運(yùn)貨品托盤進(jìn)入倉庫入庫區(qū)；當(dāng)貨品通過入庫區(qū)RFID 閱讀器的時(shí)候， 閱讀器自動(dòng)從貨物包裝上的RFID 標(biāo)簽信息中讀取貨品信息，并將所讀取的信息返回給管理主機(jī)，管理主機(jī)系統(tǒng)檢查當(dāng)前貨品信息及來源單號(hào)，并自動(dòng)分配上架儲(chǔ)位，將儲(chǔ)位信息通過RFID 閱讀器寫入每一件貨品包裝上的RFID 中。

　（2） 收貨單：管理主機(jī)系統(tǒng)將入庫的貨品計(jì)數(shù)數(shù)量信息及對(duì)應(yīng)單號(hào)以收貨單的形式打印出來。

　（3） 到貨確認(rèn)：倉庫保管在收貨單上簽字后交給送貨人， 表示確認(rèn)貨已收到后。

　（4） 打印上架指示單： 管理主機(jī)系統(tǒng)將入庫的貨品數(shù)量信息及自動(dòng)分配的上架儲(chǔ)位以上架指示單的形式打印出來。

　（5） 上架作業(yè)： 倉庫保管按照上架指示單上所指示的儲(chǔ)位， 把貨品從入庫區(qū)移動(dòng)到上架儲(chǔ)位中。

　（6） 入庫確認(rèn)： 保管員在完成上架作業(yè)后， 通過手持終端確認(rèn)當(dāng)前入庫作業(yè)已經(jīng)完成。手持終端通過無線網(wǎng)絡(luò)將入庫確認(rèn)信息發(fā)送給管理主機(jī)系統(tǒng)。

　6）出庫流程

　（1） 出庫指示： 倉庫報(bào)關(guān)員在收到貨主的出庫指示信息后，通過管理主機(jī)系統(tǒng)對(duì)貨品的揀貨儲(chǔ)位進(jìn)行分配,分配規(guī)則可根據(jù)具體貨品需求進(jìn)行配置，如先進(jìn)先出、先到期先出、后進(jìn)先出， 等等。

　（2） 揀貨指示單： 管理主機(jī)將已分配的出庫指示信息以揀貨單的形式打印出來， 打印順序按照揀貨路線進(jìn)行排序。

　（3） 揀貨作業(yè)； 倉庫保管員根據(jù)揀貨指示單到貨品儲(chǔ)位處揀貨， 將待出庫的貨品移到出庫區(qū)， 完成后通過手持終端確認(rèn)輸入已揀貨的出庫單號(hào)。

　（4） RFID 校驗(yàn)： 將貨品從出庫區(qū)移動(dòng)到裝車月臺(tái)， 當(dāng)貨品通過出庫區(qū)RFID 閱讀器的時(shí)候， 閱讀器自動(dòng)從貨物包裝上的RFID 標(biāo)簽信息中讀取貨品及貨位信息， 并將所讀取的信息返回給管理主機(jī)， 管理主機(jī)對(duì)系統(tǒng)檢查當(dāng)前貨品信息并計(jì)數(shù)處理， 并通過RFID 閱讀器向貨品包裝上的RFID 標(biāo)簽中寫入已出庫的標(biāo)記。在整個(gè)托盤出庫完成后， 自動(dòng)找尋已完成揀貨的出庫單中的出庫貨品及數(shù)量與之匹配校驗(yàn)， 并返回校驗(yàn)結(jié)果信息。

　（5） 裝車指示單：管理主機(jī)系統(tǒng)校驗(yàn)通過后，自動(dòng)打印裝車指示單（一式多聯(lián)）。

　（6） 裝車確認(rèn)：在貨品完成裝車后，送貨司機(jī)在裝車單上簽字，作為出庫裝車的依據(jù)交還倉庫保管。

　（7） 出庫確認(rèn)：在出庫作業(yè)完成后，保管員通過手持終端確認(rèn)當(dāng)前出庫作業(yè)已經(jīng)完成。手持終端通過無線網(wǎng)絡(luò)將出庫確認(rèn)信息發(fā)送給管理主機(jī)系統(tǒng)。

　五、總結(jié)

　本文對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)問題進(jìn)行了分析，提出了將RFID與WSN結(jié)合起來應(yīng)用到數(shù)字化倉庫中的解決方案，將RFID技術(shù)的唯一標(biāo)識(shí)能力與WSN的多跳傳輸能力進(jìn)行結(jié)合，并在此基礎(chǔ)上對(duì)物聯(lián)網(wǎng)下數(shù)字化倉庫的中間件系統(tǒng)與軟件架構(gòu)進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)，本文的主要工作可以概括為以下幾點(diǎn)：

　①結(jié)合現(xiàn)代物流的時(shí)代環(huán)境，對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)進(jìn)行研究與分析，同時(shí)指出現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中存在的問題。

　②對(duì)RFID技術(shù)與WSN技術(shù)及其技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行介紹，并對(duì)RFID與WSN

　在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用中的融合方式進(jìn)行了介紹，并提出應(yīng)用方案。

　③物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下數(shù)字化倉庫中的物品信息通過RFID系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無接觸的獲取，并且倉庫內(nèi)部署的WSN網(wǎng)絡(luò)通過無線通信的方式傳遞至網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，然后交由中間件系統(tǒng)處理與分析。針對(duì)于此，設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化倉庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，使得RFID系統(tǒng)與WSN網(wǎng)絡(luò)可以協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)倉庫內(nèi)物品信息的共享。

　④針對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)與需求，對(duì)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析、相關(guān)算法流程的設(shè)計(jì)、以及子系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)，并對(duì)底層設(shè)備的控制管理方式進(jìn)行了分析與研究。

　⑤為了減輕數(shù)字化工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分析處理數(shù)據(jù)時(shí)的壓力，設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化中間件系統(tǒng)，包括RFID中間件、ZigBee中間件以及與其他中間件交互接口的詳細(xì)設(shè)計(jì)，以提高管理效率。