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工业物联网调研报告 第一章 绪论
1.1课题背景
随着信息技术飞速发展，网络涉及领域持续增多，人们对于网络依赖性越来越大，网络已经成为当代社会不可缺少一种构成某些，物联网是信息技术积累到今天一种发展机遇。特别是在全球金融危机背景下，作为新一轮IT革命，物联网被看作是继计算机、互联网与移动通信网之后又一次信息产业浪潮，受到业界广泛关注。随着物联网概念逐渐拓展，物联网是什么，物联网可以干什么，特别是运营商应当做些什么，这些已经成为了当今热议话题。
物联网，从广义上说，重要解决人到人，人到物品，物品到物品之间互连。“这里与老式互联网存在着明显不同，从狭义上说，物联网就是普通所说“传感器网”，传感器就是能感知外界信息，并能按一定规律将这些信息转换成可用信号装置。“中华人民共和国移动从技术架构上把物联网划分为三层：感知层、网络层和应用层。通俗来讲，第一层感知层，是由各种传感器及传感器网关构成，该层就是全面感知，就是让物犹如人同样拥有视觉、听觉、嗅觉，是物联网进行辨认物体和采集信息来源；第二层网络层，就像人神经中枢和大脑，通过该层可以运用既有各种各样无线和有线通信技术进行信息传递并保证其可靠性；第三层应用层，相称于一种用于实现智能应用接口，将采集到数据依照行业需求进行解决和展示”。当前，物联网已经在各种领域得到应用，如智能家居、智能电网、智能交通、医疗服务、农业环境监测、物流配送等。
由此可见，物联网有着巨大市场和发展潜力，物联网产业链如图1-1所示。

图1-1 物联网产业链

然而，当前物联网产业链中存在一定问题，制约着物联网产业发展，详细问题如下：
(1)由于各个行业间存在差别，普通状况下，一种物联网业务集成商仅仅关注一种详细行业，同步限于供应商供货时间，使得项目周期过长；
(2)行业顾客初期投资大；同步，技术原则不统一使得顾客很难重新选取其他厂商产品；
(3)客户修改量大、产品通用性差等问题使得物联网设备提供商布置、维护工作量大；
(4)网络运营商只能提供通信通道，不能充分发挥其优势所在；
(5)终端非原则化使得应用开发商只能绑定某一终端厂商作为供应商，这样缺少竞争机制，并且应用开发商受终端供应商限制。为解决上述问题，业界提出将物联网业务构建在原则平台上思路，如图1-2 所示。该方式特点是：提供原则化物联网终端管理平台，各类物联网业务应用构建在这个平台普通是运营商布置物联网终端管理平台。

图1-2 物联网终端管理平台构建模式
这种建设方式优势是：
（1）有助于实现各种物联网应用系统之间互联，支持业务联动；
(2)简化物联网应用开发，易于迅速推出物联网业务应用；
(3)减少物联网应用开发成本，加快物联网业务发展速度；
(4)易于发挥运营商优势，构建完整价值链，实现物联网业务可运营、可管理、可持续发展；
（5）利于一种物联网终端设备提供信息给各种物联网应用。

1.2课题研究意义
美国权威征询机构FORRESTER预测,到,世界上物物互联业务,与人与人通信业务相比,会达到30比1,因而,物联网将会是下一种万亿级通信业务,物联网研究、应用和发展为下一代信息技术变更起到了重要作用,掌握物联网世界话语权,不但体现了技术领先,更在于国内是世界上少数能实现物联网产业化国家之一。这使国内在信息技术领域赶上,甚至占领产业价值链高品位成为一种也许。
物联网产业一方面可以提高经济效益、节约成本；另一方面可觉得全球经济复苏提供技术动力。有研究机构预测将来内物联网就也许大规模普及,这一技术将会发展成为一种上万亿元规模高科技市场,其产业要比互联网大30倍。当前,美国、欧盟、日本等都在投入巨资进一步研究物联网技术及应用。国内也关注、注重物联网研究,工业和信息化部会同关于部门,在新一代信息技术方面展开研究,以便形成支持新一代信息技术发展政策和办法。
物联网应用将使电网、供水系统、建筑、桥梁、隧道、大坝、公路、铁路、油气管道等各种物体被普遍连接,形成物联网,在“物联网”普及后来,用于动、植物、机械、物品传感器与电子标签及配套传播接口装置数量极大。物联网推广将成为推动经济发展又一种驱动器,为产业开拓了又一种潜力无限发展机会。根据当前对物联网需求,在近年内市场就需要按亿计传感器和电子标签,这将推动信息技术有关元件生产,同步增长社会就业机会。
物联网在国内迅速崛起得益于国内在物联网方面几大优势:第一,国内早在1999年就启动了物联网核心传感网技术研究,研发水平已处在世界前列:第二,在世界传感网领域,国内是原则主导国之一,拥有较大量专利;第三,国内是可以实现物联网完整产业链国家之一;第四,国内无线通信网络和宽带覆盖率高,为物联网发展提供了网络基本设施支持;第五,国内己经成为世界第三大经济体,有较为雄厚经济实力支持物联网研究和发展。

第二章 有关技术研究
2.1物联网原理
2.1.1物联网定义
物联网是通过RFID 技术、无线传感器技术以及定位技术等自动辨认、采集和感知获取物品标记信息、物品自身属性信息和周边环境信息，借助各种电子信息 传播技术将物品有关信息聚合到统一信息网络中，并运用云计算、模糊辨认、数据挖掘以及语义分析等各种智能计算技术对物品有关信息进行分析融合解决，最后实现对物理世界高度认知和智能化决策控制。
当前物联网传播技术非常丰富，涉及：蓝牙、Zigbee、WIFI、超短波数传电台、GPRS 等等。重要可以概括为以太网终端、WIFI 终端、2G / 3G 终端等，固然有些智能终端具备上述两种或两种以上接口。
（1）以太网终端
该类终端普通应用在数据量传播较大、以太网条件较好场合，现场很容易布线并具备连接互联网条件。普通应用在工厂固定设备检测、智能楼宇、智能家居等环境中。
（2）WIFI 终端
该类终端普通应用在数据量传播较大、以太网条件较好，但终端某些布线不容易或不能布线场合，在终端周边架设WIFI 路由或WIFI 网关等设备实现。普通应用在无线都市、智能交通等需要大数据无线传播场合或其她应用中终端周边不适合布线但需要高数据量传播场合。
（3）2G 终端
该类终端应用在小数据量移动传播场合或小数据量传播野外工作场合，如车载GPS 定位、物流RFID 手持终端、水库水质监测等。该类终端因具备移动中或野外条件下联网功能，所觉得物联网深层次应用提供了更加辽阔市场。
（4）3G 终端
该类终端是在上面终端基本上升级，增长了上下行通讯速度，以满足移动图像监控，下发视频等应用场合，如：警车巡警图像回传、动态实时交通信息监控等，在某些大数据量传感应用，如震动量采集或电力信号实行监测中也可以用到该类终端。
2.2.2物联网体系构造

图2-1 物联网体系构造

在物联网体系架构中，三层关系可以这样理解：感知层相称于人体皮肤和五官；网络层相称于人体神经中枢和大脑；应用层相称于人社会分工，详细描述如下：
感知层是物联网皮肤和五官—辨认物体，采集信息。感知层涉及二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等，重要作用是辨认物体，采集信息，与人体构造中皮肤和五官作用相似。
网络层是物联网神经中枢和大脑—信息传递和解决。网络层涉及通信与互联网融合网络、网络管理中心和信息解决中心等。网络层将感知层获取信息进行传递和解决，类似于人体构造中神经中枢和大脑。
应用层是物联网“社会分工”—与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，此类似于人社会分工，最后构成人类社会。
在各层之间，信息不是单向传递，也有交互、控制等，所传递信息各种各样，这其中核心是物品信息，涉及在特定应用系统范畴内能唯一标记物品辨认码和物品静态与动态信息。

2.2工业物联网中核心技术

图2-2工业物联网中核心技术

2.2.1传感器技术
信息泛在化对工业传感器和传感装置提出了更高规定。
微型化：元器件微小型化，节约资源与能源。
智能化：自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应和自组织等人工智能技术。
低功耗与能量获取技术：电池供电，用阳光、风、温度、振动。

2.2.2通信技术
其中详细涉及：调制与编码技术、自适应跳频技术、信道调度技术、通信合同多样性、多原则有线及无线技术。

2.2.3网络技术
组网技术：网络路由技术、互联技术、共存技术、跨层设计与优化技术。
网络管理与基本服务技术：低开销高精度时间同步技术、迅速节点定位技术、实时网络性能监视与预警技术、工业数据分布式管理技术。

2.2.4信息解决技术
海量信息解决：工业信息浮现爆炸式增长，构建集海量感知信息，获取、高效融合、特性提取和内容理解为一体。
实时信息解决：工业流程监视与控制需求。
新型制造模式：多源异构感知信息融合。
泛在信息解决服务与协同平台： 设计、制造、管理过程中人-人之间、人-机之间和机-机之间行为感知、环境感知、状态感知综合性感知能力。

2.2.5安全技术
其中详细涉及：工业设备控制、网络安全和数据安全，制止非授权实体辨认、跟踪和访问，非集中式认证和信任模型，能量高效加密和数据保护，异构设备间隐私保护技术。

2.3工业物联网中核心技术
2.3.1 RFID

表2-1 RFID重要频段原则及特性

2.3.2 WSN

图2-3 WSN体系构造

图2-4 WSN体系构造

WSN特性：

WSN通信：

图2-4 WSN通信

WSN融合：

图2-5 WSN融合

RFID和WSN融合：
RFID侧重于辨认，可以实现对目的标记和管理，同步RFID系统具备读写距离有限、抗干扰性差、实现成本较高局限性；WSN侧重于组网，实现数据传递，具备布置简朴，实现成本低廉等长处，但普通WSN并不具备节点标记功能。RFID与WSN结合存在很大契机。
RFID与WSN可以在两个不同层面进行融合：物联网架构下RFID与WSN融合，传感器网络架构下RFID与WSN融合。

图2-6 RFID和WSN融合

2.4基于物联网当代工业系统体系构造与示意图

图2-7 基于物联网当代工业系统体系构造

图2-8 物联网应用示意图

第三章 工业物联网需求分析与总体设计
1、 生产设备互连
运用数字化生产设备提供数据接口，将各生产设备从物理上连接成一种网络，运用合同转换软件将网络构成一种通用IP网络。重要功能：
l 运用信息平台来设立生产参数，如个数、长度、重量等。
l 自动抄录各种生产数据。
l 准时段自动记录生产量。
l 实现生产工人、生产过程、生产设备、生产数量之间完整融合，将这些数据之间相应关系运用图表方式显示出来，一目了然。
l 实时获取和告知生产现场当前数据。
l 计算每台设备单位时间生产能力，依照这些数据来为每台生产设备设立生产参数，合理配备生产任务。
l 与订单管理系统等统一使用完毕依照订单自动配备生产任务（升级版）。
2、 物品辨认定位系统（生产原材料、成品、半成品为固体个体）
运用RFID等辨认定位技术来标记生产过程中使用原材料、半成品和成品，并运用物联网技术将该系统接入计算机网络，完毕对物品数量、所处位置、负责人员信息等数字化管理。重要功能：
l 物品辨认，依照公司管理规定，对不同物品在仓库、车间、成品库等之间流转进行辨认和定位。
l 原材料消耗数量自动记录
l 半成品、成品数量自动记录
l 基于RFID仓库管理
l 以仓库为核心实现原材料采购、仓库库存、生产消耗、半成品/成品数量之间自动核对
l 准时段记录原材料损耗
3、 能耗自动检测系统
运用关于装置完毕对电能、气能、热能消耗数据自动采集，并将这些系统接入物联网，运用计算机网络提供信息功能完毕对这些数据管理。
l 准时段自动记录生产过程中消耗电能、气能、热能等数据，并依照本地收费原则计算出不同步间能耗成倍支出。
l 给出能耗与生产效率之间相应关系，供生产管理者使用。
l 实时给出电、气、热等物理量特性参数，以协助对这些物理量有特殊规定生产过程来改进供能质量。
l 能耗、生产班组、生产数量等图表显示
4、 生产设备状态检测和故障呼喊
运用生产设备提供数字接口获取该生产设备内部参数和运营过程中动态参数，运用无线传播技术与相应集中控制装置连接成一种小型物联网，并运用公众网络将人与设备连接起来，运用信息技术对这些数据进行管理，并依照公司生产管理规定作出相应解决。
l 实时获取生产现场各生产设备当前状态
l 准时段记录各生产设备故障率
l 故障呼喊，当设备发生故障时，按序分时呼喊相应设备维护负责人员。
l 掉电保持，运用本产品提供备用电源可保存生产设备掉电时各种参数，以便上电时恢复生产
5、 生产现场重要信息远程告知
在生产现场随时会产生与公司管理、公司成本支出、公司发展有关各种信息，依照公司管理规定，这些信息应当实时告知各级公司管理人员，以便公司各级管理人员作出相应管理工作，做到公司有序、有据和实时管理，提高生产管理实时性，同步公司领导通过对这些信息获取，也可随时理解公司现状，达到不到现场也能掌控公司。
通过设备互连、物品辨认和定位等功能将生产现场各种信息实时传播至相应设备，再通过GSM等公众网络实时传送给各级公司管理者手持设备，以便阅读。
l 信息获取
l 信息定制
l 信息分级管理
l 信息传送
l 信息回答解决及考核
6、 生产配件和产品防盗系统
对于生产原材料、配件、成品、半成品为固体个体公司生产方式，运用RFID等辨认定位技术将这些物品接入物联网，依照公司管理规定将物品管理人员信息运用IC卡等技术接入物联网。实现物品数字辨认、区域定位、人员管理权限、物品与人员管理区域等管理功能，实现物品流转有序、有据和有责。
l 物品辨认和定位，运用电子标签、RFID等实现物品数字辨认和区域定位。
l 人员辨认，运用IC卡等实现人员数字辨认
l 物品、人员、区域关系管理，依照公司管理规定建立严格管理人员、物品及其所处区域关系，做到物品在公司任何一种区域都能找到相应负责人，懂得其从哪儿来，将到哪儿去，负责人分别是谁。
l 物品流转管理，物品在仓库、生产车间、成品/半成品仓库之间流转均需通过物品辨认和人员权限管理系统，进出配备固定RFID辨认装置，室内固定存储时配备移动RFID辨认装置，做到进出有据，存储有时，责任到人。
l 物品进/出门管理，只有在没有辨认标注时物品才干采购进门，只有当物品所有管理者都释放其权限时，物品才干出门。
7、 生产考核系统
普通生产加工公司生产一线员工工资都采用计件工资，老式考核系统采用是人工抄录、纪录等方式进行，这种方式费时、费力，且由于人工考核难免融入人情，也就很难做到公正、公平，本系统采用自动采集生产数据，建立生产数据与员工工号之间相应关系，克服了上述缺陷。
l 准时采集生产设备生产数据，对采用数字化生产设备进行生产公司，可以采用设备互连系统中生产数据动态采集，获取动态生产数量数据采集，运用数据库系统中生产安排，建立生产员工、时间、生产数量相应关系，完毕员工业绩记录和考核。
l 运用物品辨认，记录成品/半成品数量，建立生产员工、时间、生产数量相应关系，完毕员工业绩记录和考核。
8、 环保监测系统
物联网与环保设备融合实现了对工业生产过程中产生各种污染源及污染治理各环节核心指标实时监控。在重点排污公司排污口安装无线传感设备，不但可以实时监测公司排污数据，并且可以远程关闭排污口，防止突发性环境污染事故发生。电信运营商已开始推广基于物联网污染治理实时监测解决方案。如工业环境监控物联网，它是由包括传感器网络物联网节点、网关和监控中心或者与网关相联接工业总线构成无缝连接一体化网络，可以进行工业遥控遥测、工业现场环境监测，可自动化无线数据采集、自动仪表读取，可监控信息量丰富，涉及温度、压力、湿度、液位、流量、气体浓度、酸碱度等。

第四章 工业物联网详细设计与实现
4.1生产追溯管理系统
MTS 生产追溯管理系统要实现总体目的是：实现生产流水线每个工序生产状况以及在生产过程中数据操作精确化和系统化，建立产品生产控制跟踪，实现从成品到半成品到部品(物料)可监控可追溯，从而完毕产品生产内部流程追溯管理以及外部进出源头追溯和数据管理。
系统采用 RFID 或条码或两者同步编码方式进行数据管理和追溯。保证从每个单位物料到产品唯一性。
RFID­MTS 基本功能如下：

图4-1 RFID­MTS 基本功能
1) 通过对物料 ID (BarCode 或 RFID)进行扫描，来记录部品使用及既有状况和来源。
2)通过对半成品在生产中所经历过工序记录和数据记录来跟踪其生产细节，可以在返品或者生产过程中可以追踪到在生产中哪道工序、哪些物料、哪个机型、哪些人员等等存在问题，并可以采用相应办法来进行修补。
3)通过对成品包装、入库、库内调节、出库、尚有质检等工序记录、记录来跟踪成品在最后阶段状况以便需要时进行查询操作。
4)最后实现对整个生产从部品到半成品到成品单个、类别以及所有产品追溯、质量控制和流程管理，建立完整生产追溯管理系统平台。
RFID­MTS 重要内容如下：
1)生产筹划与排产：生产筹划与排产管理模块是宏观筹划管理与微观排产优化管理之间衔接模块，通过有效筹划编制和产能详细调度，在保证客户商品准时交付基本上，使生产能力发挥到最大水平。对于按订单生产公司，随着客户订单小型化、多样化和随后化，该模块成为适应订单、节约产能和成本有效方式。
2)生产过程控制：该模块依照生产工艺控制生产过程，防止零配件错装、漏装、多装，实时记录车间采集数据，监控在制品、成品和物料生产状态和质量状态，同步，可运用条码或 RFID 自动辨认技术实现员工生产状态监督。
3)数据采集：重要采集两种类型数据，一种是基于自动辨认技术(Barcode、RFID)数据采集，重要应用于离散行业装配数据采集，另一类是基于设备仪表数据采集，重要应用于自动控制设备和流体型生产中物料信息采集。

4)质量管理：质量管理模块基于全面质量管理思想，对从供应商、原料到售后服务整个产品生产和生命周期进行质量记录和分析，并在生产过程控制基本上对生产过程中质量问题进行严格控制。能有效地防止不良品流动，减少不良品率。
5)产品物料追溯与招回管理：物料追踪功能可依照产品到半成品到批次物料质量缺陷，追踪到所有使用了该批次物料成品，也支持从成品到原料逆向追踪，以适应某些行业招回制度，协助制造商把损失最小化、更好地为客户服务。
6)资源管理：技术、员工和设备是制造公司三大重要资源，MTS 把三者有机地整合到制造执行系统中，实现全面制造资源管理。
7)流程过程控制：该模块协助公司稳定生产过程和评估过程能力。通过监测过程稳定限度和发展趋势,及时发现不良或变异，以便及时解决问题;通过过程能力指数评估，明确过程中工作质量和产品质量达到水平。
8)记录分析：众多通过合理设计和优化报表，为管理者提供迅捷记录分析和决策支持，实时把握生产中每个环节，同步可以通过车间 LED 大屏幕看板显示生成进度和不良率，时时反馈生产状态。
9)其他系统接口：为了配合当代公司全面质量管理进程，MTS 系统可与 CRM 或其她售后服务管理软件连接，对成品出厂后销售和服务过程中质量有关问题进行有效管理，实现售后服务过程中质量问题根源追溯，将质量管理贯穿于产品整个生命周期，以可以与 ERP/财务等系统接口。
10)系统管理：顾客管理、日记管理、数据备份，角色管理，系统设立，LED 接口等功能模块。
11)角色分派管理：以上不同实现和管理是由不同角色实现和完毕，角色涉及：系统管理员，生产管理员，生产线管理员，操作员，记录分析员和客户。系统充分发挥 Web软件优势，保证不同权限人和不同角色只能在自己有效浏览器界面内完毕自己工作，以保证角色权限、数据安全和功能简洁。
4.2安全综合监控管理系统
该系统重要由基于传感器网络物联网中继、网关设备、基站、普通手机、笔记本、台式PC机、IPAD手持终端等构成。这些集成了无线传感器网络物联网接线板可以自主形成一种多跳网络，连接在其上各种安全监测传感器通过传感器网络及有线网络向中继发送数据，再通过CPM服务器解决以比较直观方式呈现给顾客，同步在系统数据库中保存记录。同步设备自身状态信息等也可以传播到服务器，便于管理。顾客可以通过各种终端设备远程登录管理系统．实时监控各种安全状况。并能随时查看并及时预警安全问题，避免安全事故发生，实现智能化自动控制。
4.2.1拓扑构造
拓扑构造重要由四个某些构成：(见图4-2)

图4-2拓扑构造图

采集某些：重要通过某些有线和无线环境监测传感设备，通过传感网络或因特网进行采集数据传播。
数据解决某些：数据解决核心是CPM服务器，它通过不同解决模块对采集到数据分别进行接受、存储、分析和解决。
控制终端：涉及Pc、智能手机、IPAD平板电脑等惯用个人终端。
传播设备：涉及光线电缆、双绞线、互换机、路由器、防火墙等。
4.2.2系统功能构成
系统构造图见图4-3

图4-3 系统构造图

1)信息采集
影响安全生产环境因素采集是安全生产基本，如温湿度、红外线入侵检测、水浸检查、有毒气体浓度等信息收集。在信息采集中需要各种模式，如数字信号、模仿信号、开关信号等等。在信息采集中，规定将各种信号转变成统一、规范、具备意义数据。
2)信息通信
信息通信是掌握安全生产信息必备技术，规定将采集到现场工况信息实时地向有关部门与系统传播。规定具备有线通信、无线通信，如互联网、移动GPRS网、485通信、433通信、短信等。
3)实时监控
需要对生产工况作实时监控．涉及实时监控、历史信息查询、变化趋势分析。规定具备表格展示与图形展示。
4)监测预警
对各生产工况可设立原则环境参数，当实际环境参数数据不达标时，规定可以实时预警与报警。预报警方式有各种，如短信、电话、EMAIL、警铃等等。
5)信息安全
信息安全涉及系统安全、操作安全与数据安全。系统安全规定具备密码机制，每个顾客在使用时必要以密码方式登陆。操作安全规定系统中所有核心操作都必要保存痕迹，也就是记录操作日记。数据安全规定稳定数据库管理系统，数据必要具备一年以上数据保存。
6)决策分析
运用数学模型、预测和分析办法、政策模仿技术对关于数据进行进一步加工解决，分析预测，并依照设定参数进行在线解决，以提高监控数据应用水平，为政府决策提供支持。
7)记录分析
按核心字对所有数据进行查询。如按监控信息类型、日期等进行查询。并能生成安全生产中规定所有报表。
4.2.3系统功能实现
物联网环境下安全综合监控系统平台软件重要提供整合物联网中央服务器CPM、传感器、网关设备与PC、笔记本电脑、智能手机等终端顾客设备功能，目是作为一种信息平台，将安全监控应用中使用大范畴无线与有线设备集成在一起。
功能实现重要涉及：
1)环境监控：重要涉及UPS监控报警、温湿度监控、漏水监控、断电监控、空调监控、有毒气体监控、易燃易爆气体监控、红外线设防、生产设备监控等安全实时监控。
CPM服务器接受有线网络与无线传感器网络采集温湿度、烟感、红外、气体浓度、生产设备状态等数据，提供向网络发布查询和管理命令功能，采集数据信息实时动态图形化显示，提供历史传感数据查询与变化趋势分析。当数据超过正常范畴时，自动报警和采用相应办法。通过网络和移动终端设备(笔记本电脑、手机等)进行交互，完毕数据实时共享和传感器网络远程控制，维护和管理顾客终端、物联网接线板等信息。依照对获取信息解决和分析，可以运用后台专家系统把得出各种方略反馈给顾客，同步还可以设立一定阈值，全自动地控制各种设备，这样不但可以节约人力资源，并且当发生故障时，可以及时做出相应安全办法调节，避免险情发生。
2)视频监控：重要涉及实时视频监控及历史录像查看。
播放器控件通过RTSP合同向RTSP服务器祈求视频连接，RTSP服务器接受到播放器祈求后，依照其祈求信息，连接相应DVR，然后将视频数据通过RTP包形式返回。
3)一卡通应用：重要涉及员工考勤、门禁、内部消费等。
运用RFID技术，实现远距离读卡与接触式读卡。员工通过佩戴员工卡，当上下班、进出不同房间时，读卡器会自动读取卡片信息，并传到后台进行验证该员工与否是该公司内部人员以及与否有权限进入，如果验证失败则会进行提示警告。
4)系统管理：重要涉及顾客基本信息管理、防区权限分派与设立、生产设备配备、视频预置设立等。

4.3仓储物流管理系统
4.3.1系统设计
1）网络架构
针对仓储管理中存在物流信息解决效率低以及出入库盘点不精确等问题，提出一种基于物联网仓储管理系统设计方案。方案中仓储管理物联网通过RFID电子标签实现物品自动辨认和出入库，运用无线传感器网络对仓储车间进行实时监控，从而极大地提高仓储管理智能化水平，其系统物联网总体构造如图4-4所示。

图4-4仓储物联网总体构造

2）工作流程
系统工作流程涉及入库、出库、移库、盘点、拣选与分发等环节系统采用国际上最先进无线射频身份辨认技术(RFID)，为每件物品提供一种惟一标志码(EPC代码)，并在服务器中存储货品有关属性信息，从而使系统可以自动辨认物品，可以对物品进行跟踪和监控。此外，仓储车间还安装各种摄像头或视频传感器以及温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等构成无线传感器网络，并使其基本覆盖所有盲区，这样工作人员可以在监控中心随时理解仓储车间状况，并及时解决。这样就在高效、精确、快捷基本上，进一步提高了仓储管理安全性。概括如下图所示，

图4-5 系统流程图

3）系统构成
仓储物联网重要由仓储物品辨认、信息采集解决、仓储物品监控、后台信息服务器、本地数据库服务器、业务系统六大模块构成。在仓储物品辨认模块，系统采用EPC代码作为物品惟一标志码，为每个物品贴上一种具备EPCRFID标签。标签由存入EPC硅芯片和天线构成，附在被标志物品上，EPC代码内含一串数字代表物品ID、类别、名称、供应商、生产日期、产地、入库时间、货架号等信息，信息存储在后台EPC—IS服务器数据库中。同步，随着物品在仓库内外转移或变化，这些数据可以得到实时地更新。在信息采集解决模块，通过RFID数据采集接口获取物品详细信息从而进行解决。当物品通过仓储车间入口时，由设立在仓库入口物品标签读写器读取物品EPC代码，然后依照物品EPC代码访问后台EPC．IS服务器，获得物品详细信息，并将有关信息保存到本地数据库，最后交由信息解决模块进行解决。仓储车间入口处可以安装多部读写器进行分类解决，还应为不可读标签提供手动编码区。
在仓储物品监控模块，通过在仓储车间内外布置一系列传感器，涉及视频传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等，使其基本覆盖所有盲区，自组织构成一种无线传感器网络，通过该网络与Internet及业务系统互联，使工作人员可以在监控中心随时理解仓储车间内外各类状况，以便及时解决。后台信息服务器用于存储物品详细信息，如物品ID、类别、名称、入库时间等，并能实时地响应远程应用程序祈求，容许通过物品EPC码对物品信息进行查询。本地数据库服务器用于存储信息采集解决模块所获得物品信息，以便在业务系统中查询和维护。仓储工作人员可以通过无线设备或Web客户端随时随处查询物品当前状态。业务系统功能除了出入库管理外重要就是在库管理，在库管理涉及在库物品保管、在库物品查询、在库物品盘点等作业。在库物品查询、在库物品盘点作业过程中均采用RFID技术。

4）系统优势
仓储物流各环节实行全过程控制管理，对货品进行货位、批次、保质期、配送等RFID电子标签管理，规范化收货、发货、补货等环节，还可以依照客户需求制作各种合理记录报表；RFID技术引入仓储物流管理，去掉了手工书写输入环节，解决库房信息陈旧滞后弊病。RFID 技术与信息技术结合协助商业公司合理有效地运用仓库空间，以迅速、精确、低成本方式为客户提供最佳服务。
基于RFID 自动辨认技术当代化仓库管理系统，能有效地对仓库流程和空间进行管理，实现批次管理、迅速出入库和动态盘点；协助仓库管理人员对库存物品入库、出库、移动、盘点、配料等操作进行全面控制和管理，有效运用仓库存储空间，提高仓库仓储能力，在物料使用上实现先进先出，最后提高仓库存储空间运用率，减少库存成本，提高市场竞争力。
4.3.2系统实现
1）RFID标签及读写器
在智能仓储物联网中，针对仓储物品辨认和信息采集解决两个模块应用需求，建议采用西门子研发合用于物流、仓储和配送智能无线射频辨认系统-SMAmC RFID系统。该系统可以将数据直接存储到附在产品上标签中，可以可靠、迅速、经济地读写数据；并且MOBY系列标签通信速率快、抗干扰性强，具备不同存储容量、不同环境耐受条件移动存储单元，有不同读／写距离和数据传播速率，依照详细应用需求可选取配合不同接口模块使用，可以以不同通信方式和业务控制系统进行通信。详细应用中可以在仓库入口和出口处各定点安装2-4套S蹦A11C RF系列读写器，用于实现入／出库操作；在仓库内部再配备2-4套移动读写器，用于仓储盘点和物品拣选。
2）RFID中间件及数据过滤
西门子SIMATIC RF．MANAGER中间件为SIMATIC RF600提供了一体化软件解决方案，但并不合用于本系统物联网物流仓储管理应用，因而需要设计一种针对系统实用RFID中间件。中间件功能模块涉及：RFID读写器接口模块、逻辑读写器映射模块、RFID数据过滤模块、设备管理模块、业务系统接口模块，如下图所示。其中，RFID读写器接口用于中间件与RFID读写器数据通信。重要有获取RFID数据以及下达设备管理模块读写器指令；设备管理模块用于调节RFID读写设备工作状态，配备相应接口参数等；逻辑读写器映射模块用于将各种物理读写器或者读写器多条天线映射成为一种逻辑读写器。一种逻辑读写器代表了一种有详细含义数据采集点，而不论该采集点在物理上由多少个读写器和天线构成。它屏蔽了数据采集点详细实现方式，减少了数据过滤等上层模块与下层数据采集某些软件耦合度。对于上层业务系统来说，可见只有逻辑读写器，因此逻辑读写器映射模块对RFID数据有初步过滤功能。

图4-6 RFID中间件设计
RFID采集原始数据量非常大，在实际应用中，依照详细配备不同，每台读写器每秒可以上报数个至数十个不等电子标签数据，如重复多次扫描同一种电子标签，但其中只有少某些是对顾客故意义、非重复性数据，这样大量数据如果不通过去冗等解决而直接上传，将会给整个RFID系统带来很大承担。因而，系统采用数据采集事件编码办法对RFID采集数据进行过滤解决。一方面对电子标签状态变化进行编码，定义标签浮现状态编码为0，标
签状态消失编码为1；然后加入计时器机制，对计时器有效时间内同一标签状态跳变进行忽视，从而在状态定义和时间维度两个方面对数据进行去重化。该办法可以较好地消除冗余数据，减少上层系统负荷。

3）传感器、微解决器、通信芯片及合同
在智能仓储物联网中，针对仓储物品监控模块应用需求，采用Zigbee无线传感器网络和有线网络相结合并与局域网、互联网相连设计思路实现整个仓储车间物品监控。Zigbee技术具备功耗极低、系统简朴、组网方式灵活、成本低、低等待时间等性质，合用于此类监控系统设计。出于节能考虑，仓储物品监控模块数据采集应规定传感器体积小、低功耗、外围电路简朴，最佳采用不需要信号调理电路数字式传感器。主控单元建议采用Atmcl公司Atmegal6L单片机。无线通信模块建议采用CCl000芯片与微控器及某些外围无源元件一起构成。
4）业务系统

图4-7 业务系统架构流程图
业务系统基于Internet环境，采用B／S模式进行开发。如图所示，在Java EE平台上设计并实现业务系统涉及RFID通信管理、物品入库管理、物品出库管理、物品在库管理(涉及在库物品监控、查询和盘点)、货位优化管理、合同管理、报表管理、费用管理、系统管理等模块。从而使整个基于物联网技术仓储管理系统无缝连接，彻底实现了信息采集、仓储物品辨认、仓储物品监控、后台服务器维护及本地数据库维护等功能。
5）入库流程
（1） RFID 收货： 在车辆到达后，搬运货品托盘进入仓库入库区；当货品通过入库区RFID 阅读器时候， 阅读器自动从货品包装上RFID 标签信息中读取货品信息，并将所读取信息返回给管理主机，管理主机系统检查当前货品信息及来源单号，并自动分派上架储位，将储位信息通过RFID 阅读器写入每一件货品包装上RFID 中。
（2） 收货单：管理主机系统将入库货品计数数量信息及相应单号以收货单形式打印出来。
（3） 到货确认：仓库保管在收货单上签字后交给送货人， 表达确认货已收到后。
（4） 打印上架批示单： 管理主机系统将入库货品数量信息及自动分派上架储位以上架批示单形式打印出来。
（5） 上架作业： 仓库保管按照上架批示单上所批示储位， 把货品从入库区移动到上架储位中。
（6） 入库确认： 保管员在完毕上架作业后， 通过手持终端确认当前入库作业已经完毕。手持终端通过无线网络将入库确认信息发送给管理主机系统。

6）出库流程
（1） 出库批示： 仓库报关员在收到货主出库批示信息后，通过管理主机系统对货品拣货储位进行分派,分派规则可依照详细货品需求进行配备，如先进先出、先到期先出、后进先出， 等等。
（2） 拣货批示单： 管理主机将已分派出库批示信息以拣货单形式打印出来， 打印顺序按照拣货路线进行排序。
（3） 拣货作业； 仓库保管员依照拣货批示单到货品储位处拣货， 将待出库货品移到出库区， 完毕后通过手持终端确认输入已拣货出库单号。
（4） RFID 校验： 将货品从出库区移动到装车月台， 当货品通过出库区RFID 阅读器时候， 阅读器自动从货品包装上RFID 标签信息中读取货品及货位信息， 并将所读取信息返回给管理主机， 管理主机对系统检查当前货品信息并计数解决， 并通过RFID 阅读器向货品包装上RFID 标签中写入已出库标记。在整个托盘出库完毕后， 自动找寻已完毕拣货出库单中出库货品及数量与之匹配校验， 并返回校验成果信息。
（5） 装车批示单：管理主机系统校验通过后，自动打印装车批示单（一式多联）。
（6） 装车确认：在货品完毕装车后，送货司机在装车单上签字，作为出库装车根据交还仓