《基于物聯(lián)網(wǎng)的智能物流系統(tǒng)》(共13頁)

1、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能物流管理系統(tǒng)The Intelligence Logistics Management System Based on The Internet of things 隊(duì)名：安徽工程大學(xué)參賽隊(duì)隊(duì)員 ：金忠、孫永莉、潘士奇指導(dǎo)教師：劉濤、帥兵、謝永寧摘要本系統(tǒng)采用基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的處理器LM3S811，結(jié)合射頻ID讀卡模塊、Zigbee無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)物流公司收發(fā)貨的智能管理，并通過固定終端PC與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)交互，將整個(gè)物流公司的收發(fā)貨信息整合到一起，簡化收發(fā)貨的過程，同時(shí)降低了出錯(cuò)率。關(guān)鍵詞：ARM、ID射頻讀卡、Zigbee無線傳輸、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、智能物流0引

2、言 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)生活中越來越普遍，網(wǎng)購作為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例也在不斷發(fā)展，繼而導(dǎo)致物流行業(yè)也隨之壯大。物流行業(yè)的迅速發(fā)展也給物流行業(yè)帶來了更高的要求，伴隨業(yè)務(wù)量的增加，要求物流公司的運(yùn)作速度必須提升，然而傳統(tǒng)的人工運(yùn)作顯然已經(jīng)滿足不了要求。 本課題的目標(biāo)就是要利用嵌入式技術(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)，投入到物流的收發(fā)貨管理過程中，提高物流公司收發(fā)貨的速度，再結(jié)合網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫整合所有物流收發(fā)貨信息，降低物流運(yùn)作中的出錯(cuò)率，提高物流的可靠性，滿足物流行業(yè)快速發(fā)展提出的高要求。 1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 1.1設(shè)計(jì)的基本思想 本系統(tǒng)分為三個(gè)模塊：分別是固定終端，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，移動(dòng)終端。從貨物進(jìn)入物流公

3、司開始：首先，發(fā)揮作用的是固定終端，固定終端配有錄入軟件、讀卡設(shè)備和無線傳輸模塊，讀卡設(shè)備讀取分配給貨物的卡號(hào)并傳入錄入軟件，錄入軟件將貨物信息通過網(wǎng)絡(luò)傳入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫保存。 其次，當(dāng)要發(fā)送貨物時(shí)，移動(dòng)終端掃描從倉庫中拿出的貨物，讀取卡號(hào)生成發(fā)貨清單，通過集成的Zigbee無線傳輸模塊將清單傳入固定終端保存，固定終端同時(shí)將貨物清單傳入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫保存。 接著，當(dāng)貨物配送到達(dá)目的地時(shí)，目的地固定終端從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫下載貨物清單并通過無線傳輸模塊傳入目的地的移動(dòng)終端中，移動(dòng)終端在接收貨物時(shí)讀取貨物的卡號(hào)，控制器將讀到的卡號(hào)和清單對(duì)比，實(shí)現(xiàn)核對(duì)清單的功能。 1.2系統(tǒng)框圖 按照設(shè)計(jì)的思想，本系統(tǒng)由固定終端，

4、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫和移動(dòng)終端三個(gè)模塊構(gòu)成，三個(gè)模塊之間的結(jié)構(gòu)如圖所示：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫固定終端1網(wǎng)線固定終端n網(wǎng)線Internet網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)終端Zigbee無線傳輸Zigbee無線傳輸移動(dòng)終端 圖1 系統(tǒng)框圖2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 固定終端：本系統(tǒng)中的固定終端可以由一臺(tái)PC機(jī)構(gòu)成，PC機(jī)通過2個(gè) USB口分別外接一個(gè)ID讀卡器和一個(gè)Zigbee無線傳輸模塊。結(jié)構(gòu)圖如下：USBZigbee 模塊PC機(jī)USBID讀卡器 圖2 固定終端 ID讀卡器：用于讀取為貨物分配的卡號(hào)（訂單號(hào)），通過USB接口將讀取的卡號(hào)傳入PC機(jī)中的錄入軟件。Zigbee模塊：和移動(dòng)終端上的Zigbee模塊自組無線網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行信息傳遞， 實(shí)現(xiàn)P

5、C機(jī)與移動(dòng)終端的信息交換。 2.2 移動(dòng)終端：本系統(tǒng)中的移動(dòng)終端主要由控制器、ID讀卡模塊、Zigbee無線傳輸模塊、矩陣鍵盤4個(gè)模塊組成。結(jié)構(gòu)框圖如下：PB0 PB1Wiegand 26讀卡模塊串口 UARTZigbee 模塊控制器PD1 PD7矩陣鍵盤 圖3 移動(dòng)終端 控制器：是移動(dòng)終端的核心，本設(shè)計(jì)對(duì)控制器的基本要求是至少具有1個(gè)UART接口和2組GPIO口，分別用來連接Zigbee模塊、ID讀卡模塊、矩陣鍵盤。我們選用了北京精儀達(dá)盛科技有限公司的EXP-LM3S811模塊，LM3S811內(nèi)有2個(gè)完全可編程的UART和豐富的GPIO口，UART支持高達(dá)460.8Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，完

6、全滿足本設(shè)計(jì)的基本要求。 讀卡模塊：本設(shè)計(jì)采用近距離的非接觸式ID讀卡模塊，檢測距離在1米左右。在實(shí)驗(yàn)中，我們采用了XN-K01系列125KHz的非接觸式ID卡專用模塊，ID卡的讀取我們采用Wiegand 26接口，與控制器的PB0和PB1相連接。 Zigbee模塊：設(shè)計(jì)中需要移動(dòng)終端和固定終端進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，距離在1200米范圍內(nèi)，我們采用的是深圳鼎泰克公司的DRF1605Zigbee無線傳輸模塊，該模塊無線頻率2.45GHz，傳輸距離達(dá)400米，完全滿足本設(shè)計(jì)對(duì)無線模塊的要求。 矩陣鍵盤：設(shè)計(jì)中的矩陣鍵盤用于方便使用者對(duì)移動(dòng)終端的控制，控制器讀取按鍵的值調(diào)用不同的函數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同的功能。

7、3 軟件設(shè)計(jì) 3.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 本物流系統(tǒng)中，所有的貨物訂單信息和配送清單信息都會(huì)存儲(chǔ)于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中，這樣的設(shè)計(jì)保證了貨物訂單信息和配送清單信息的集中管理，方便了各個(gè)營業(yè)點(diǎn)之間的貨物配送。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫使用的是SQL SERVER 2000。SQL Server是由Microsoft開發(fā)和推廣的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）。 SQL Server 是客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，它提供了圖形化用戶界面，使系統(tǒng)管理和數(shù)據(jù)庫管理更加直觀、簡單。附帶了豐富的編程接口工具，為用戶進(jìn)行程序設(shè)計(jì)提供了更大的選擇余地。 3.2數(shù)據(jù)庫主要表設(shè)計(jì) 該數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)貨物的訂單信息和配送清單信息，相關(guān)的表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下

8、：貨物信息 Good屬性名數(shù)據(jù)類型可否為空含義完整性約束Good_IDBigint(8)否貨物流水號(hào)主碼Good_NumChar(10)否貨物訂單號(hào)Good_NameChar(50)否貨物名稱Good_TypeChar(50)否貨物類型Good_QuantityChar(10)否貨物數(shù)量Good_WeightChar(10)否貨物重量Good_StatusChar(10)否貨物狀態(tài)已簽收，已到站或運(yùn)輸中，已入庫，默認(rèn)值已入庫Good_TrackTimeChar(20)可當(dāng)前檢測時(shí)間Good_RemarkChar(10)可貨物備注訂單詳細(xì)信息OrderMessage屬性名數(shù)據(jù)類型可否為空含義完整

9、性約束Ord_IDBigint(8)否訂單流水號(hào)主碼，自動(dòng)Good_IDBigint(8)否貨物流水號(hào)外碼Rec_IDBigint(8)否收貨人流水號(hào)外碼Sen_IDBigint(8)否發(fā)貨人流水號(hào)外碼Ord_FromstationChar(50)否發(fā)貨站Ord_TostationChar(50)否收貨站Ord_AcctimeDatetime(8)否業(yè)務(wù)接洽時(shí)間Ord_ChargeChar(10)否費(fèi)用Ord_IspayChar(2)否是否付款是或否，默認(rèn)值否Ord_FinishedChar(2)否業(yè)務(wù)是否完成是或否，默認(rèn)值否收貨人信息 Receiver屬性名數(shù)據(jù)類型可否為空含義完整性約束Re

10、c_IDBigint(8)否收貨人流水號(hào)主碼，自動(dòng)Rec_NameChar(10)否收貨人姓名Rec_TelChar(11)否收貨人電話（手機(jī)）Rec_HomeTelChar(12)否收貨人固定電話Rec_AddChar(150)否收貨人地址Rec_CodeChar(6)否收貨人郵編發(fā)貨人信息 Sender屬性名數(shù)據(jù)類型可否為空含義完整性約束Sen_IDBigint(8)否發(fā)貨人流水號(hào)主碼，自動(dòng)Sen_NameChar(10)否發(fā)貨人姓名Sen_TelChar(11)否發(fā)貨人電話（手機(jī)）Sen_HomeTelChar(12)否收貨人固定電話Sen_AddChar(150)否發(fā)貨人地址Sen_C

11、odeChar(6)否發(fā)貨人郵編 3.3 錄入軟件設(shè)計(jì) 錄入軟件安裝在固定終端上，作用是將貨物的信息錄入并傳入數(shù)據(jù)庫，錄入軟件在硬件上和固定終端外接的ID讀卡器及Zigbee模塊有信息傳輸，和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫也有連接，錄入軟件實(shí)現(xiàn)了貨物信息登記的簡化。 本軟件采用Visual Studio 2010制作，由前臺(tái)工作人員將物品信息錄入軟件并傳入數(shù)據(jù)庫。使用Zigbee模塊，使得此軟件能夠與移動(dòng)終端進(jìn)行通信。3.3.1 軟件界面截圖 圖 軟件主要部分界面3.3.2 軟件主要功能實(shí)現(xiàn)程序 1.與數(shù)據(jù)庫連接程序 應(yīng)用C#語法建立與SQLServer數(shù)據(jù)庫的連接。通過訪問數(shù)據(jù)庫驗(yàn)證用戶信息。private v

12、oid button1_Click(object sender, EventArgs e)/建立數(shù)據(jù)庫連接string sqlcon = Data Source=.;Database=bsb;User id=sa;PWD=; /抓捕異常 try using(SqlConnection My_con=new SqlConnection(sqlcon) My_con.Open(); /打開連接 string sqlstr = select * from loginuser where user_logname= + txt_LoginName.Text.Trim() + and user_pwd=

13、 + txt_LoginPwd.Text.Trim() + ; SqlCommand sqlcom = new SqlCommand(sqlstr, My_con); SqlDataReader SDR = sqlcom.ExecuteReader(); /執(zhí)行SQL語句 SDR.Read();/讀取查詢結(jié)果 if (SDR.HasRows) /讀取到數(shù)據(jù)說明存在該用戶，可以登錄 timer1.Start(); /漸變效果 else /否則用戶不存在 MessageBox.Show(用戶名或密碼錯(cuò)誤,錯(cuò)誤); My_con.Close();/關(guān)閉連接 catch (SqlException )

14、/異常處理 MessageBox.Show(遠(yuǎn)程客戶端無響應(yīng)，請(qǐng)稍后再試！,錯(cuò)誤); return; 2.與Zigbee模塊串口通信實(shí)現(xiàn)程序在visual studio 2010中使用seriaPort控件。配置屬性：設(shè)置其波特率BaudRate=38400，其端口號(hào)PortName=COM3。 private void button2_Click(object sender, EventArgs e)serialPort1.Open();/打開端口 string str = serialPort1.ReadLine();/接受數(shù)據(jù) int length = textBox1.Text.Len

15、gth;/計(jì)算長度 char chars = str.ToCharArray();/轉(zhuǎn)換為數(shù)組 while(length % 6 != 0) string str2=new stringstr.Length; for(int i=0;istr.Length/6;i+) str2i=str.Substring(i*6,6); /將接收到的字符串平均分配到數(shù)組中 ListViewItem list;/添加進(jìn)ListView控件中 for (int i = 0; i str.Length/6; i+) list = listView1.Items.Add(i+1).ToString(); list.

16、SubItems.Add(str2i); private void button3_Click(object sender, EventArgs e) byte data = Encoding.Unicode.GetBytes(text);/獲取要發(fā)送的數(shù)據(jù) string str = Convert.ToBase64String(data); serialPort1.WriteLine(str);/發(fā)送數(shù)據(jù) serialPort1.Close();/關(guān)閉端口 3.3.3 移動(dòng)終端軟件設(shè)計(jì) 移動(dòng)終端的功能主要有：生成發(fā)貨清單、傳送發(fā)貨清單、接收發(fā)貨清單、收貨核對(duì)清單、生成缺/錯(cuò)貨清單、傳送缺/錯(cuò)

17、貨清單等功能，實(shí)現(xiàn)這些功能的代碼在源代碼中將給出，此處就不做贅述了。移動(dòng)終端的重點(diǎn)部分在于ID讀卡模塊、Zigbee模塊，此處將給出移動(dòng)終端的流程圖和這兩個(gè)模塊與MCU之間的部分驅(qū)動(dòng)代碼：1. 移動(dòng)終端工作流程圖開始開機(jī)發(fā)貨/收貨？讀卡保存貨物卡號(hào)（生成發(fā)貨清單）下載貨物清單讀卡保存？驗(yàn)證發(fā)貨收貨成功成功蜂鳴器蜂鳴器失敗失敗保存貨物卡號(hào)（生成核對(duì)清單）貨物發(fā)送完畢？否否結(jié)束是是否為清單中貨物？是貨物接收完畢？是清單核對(duì)完畢？是否發(fā)送貨物清單到固定終端發(fā)送核對(duì)清單到固定終端否2. 移動(dòng)終端ID讀卡模塊程序設(shè)計(jì) ID讀卡模塊采用中斷模式觸發(fā)，中斷口采用GPIOB口，卡號(hào)讀取采用Wiegand 26

18、接口，主要程序如下：/卡號(hào)獲取代碼： void getSignalString(void) /如果allSignalflag=1調(diào)用該函數(shù)，獲得卡號(hào)。 int i; /對(duì)IDData初始化； for(i=0;i=2;i+) IDDatai =0; for(i=1;i=24;i+)/忽略校驗(yàn)位； if(signalStringi&0x02) IDData(i-1)/8 = (IDData(i-1)/81)&0xfe;/date1為低，date0為高。為1if(signalStringi&0x01)IDData(i-1)/8 = (IDData(i-1)/81)|0x01; /將所得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為

19、文本形式輸出。如0xA3轉(zhuǎn)換為A3；for(i=0;i4)&0x0f ; /整除2；IDStringsi+1 = DB_num_asci IDDatai/2&0x0f ;i+=2; /PB口中斷代碼void GPIO_Port_B_ISR(void) GPIOPinIntClear(GPIO_PORTB_BASE,GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1); pinsState = GPIOPinRead(GPIO_PORTB_BASE,GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1); signalStringsignalNum = pinsState; signalNum+;if(signa

20、lNum = 26) allSignalflag = 1; sendMessage(); signalNum = 0;3.移動(dòng)終端Zigbee模塊程序設(shè)計(jì)Zigbee模塊的通信我們采用的是串口UART0，對(duì)其的初始化代碼如下： void uart0Init(void) SysCtlPeriEnable(SYSCTL_PERIPH_UART0); / 使能UART模塊 SysCtlPeriEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOA); / 使能RX/TX所在的GPIO端口 GPIOPinTypeUART(GPIO_PORTA_BASE, / 配置RX/TX所在管腳為 GPIO_PIN_

21、0 | GPIO_PIN_1); / UART收發(fā)功能 UARTConfigSet(UART0_BASE, / 配置UART端口 38400, / 波特率：38400 UART_CONFIG_WLEN_8 | / 數(shù)據(jù)位：8 UART_CONFIG_STOP_ONE | / 停止位：1 UART_CONFIG_PAR_NONE); / 校驗(yàn)位：無 UARTEnable(UART0_BASE); / 使能UART端口4.矩陣鍵盤驅(qū)動(dòng)程序 矩陣鍵盤我們采用線反轉(zhuǎn)法讀取鍵值。/8個(gè)引腳全部上拉電阻有效GPIOPadConfigSet(KEYBOARD_LIN_BASE,KEYBOARD_LIN_PI

22、N, GPIO_STRENGTH_8MA,GPIO_PIN_TYPE_OD_WPU);GPIOPadConfigSet(KEYBOARD_COL_BASE,KEYBOARD_COL_PIN, GPIO_STRENGTH_8MA,GPIO_PIN_TYPE_OD_WPU);GPIOPinTypeOutOD(KEYBOARD_LIN_BASE,KEYBOARD_LIN_PIN);/設(shè)置行線為輸出GPIOPinTypeIn(KEYBOARD_COL_BASE,KEYBOARD_COL_PIN); /設(shè)置列線為輸入GPIOPinWrite(KEYBOARD_LIN_BASE,KEYBOARD_LIN_

23、PIN,0xF0); /行線輸出為0000/使用指針操作GPIODR8R；p = (void *)(0x40007000+0x510);*p=0xFF;p = (void *)(0x40007000+0x508);*p = 0XFF;Delay(1*(TheSysClock/4000);dotemp1=GPIOPinRead(KEYBOARD_COL_BASE,KEYBOARD_COL_PIN);/讀取列線的值while(temp1 = 0x00);/8個(gè)引腳全部上拉電阻有效GPIOPadConfigSet(KEYBOARD_LIN_BASE,KEYBOARD_LIN_PIN, GPIO_ST

24、RENGTH_8MA,GPIO_PIN_TYPE_OD_WPU)GPIOPadConfigSet(KEYBOARD_COL_BASE,KEYBOARD_COL_PIN, GPIO_STRENGTH_8MA,GPIO_PIN_TYPE_OD_WPU);GPIOPinTypeOutOD(KEYBOARD_COL_BASE,KEYBOARD_COL_PIN); /設(shè)置列線為輸出GPIOPinTypeIn(KEYBOARD_LIN_BASE,KEYBOARD_LIN_PIN); /設(shè)置行線為輸入GPIOPinWrite(KEYBOARD_COL_BASE,KEYBOARD_COL_PIN,0x0F);

25、 /列線輸出為0000/使用指針操作GPIODR8R；p = (void *)(0x40007000+0x510);*p=0xFF;p = (void *)(0x40007000+0x508);*p = 0XFF;Delay(1*(TheSysClock/4000);dotemp2=GPIOPinRead(KEYBOARD_LIN_BASE,KEYBOARD_LIN_PIN);/讀取行線的值while(temp2 = 0x00);temp=temp1|temp2; /行列值組合得到鍵盤的碼值4 實(shí)驗(yàn)與測試由于資源的限制，試驗(yàn)中，本系統(tǒng)只配置了一個(gè)固定終端，一個(gè)移動(dòng)終端，所以只能演示系統(tǒng)的基本功

26、能。其完整的功能演示需要更多的固定終端和移動(dòng)終端。4.1 測試設(shè)備 1. PC機(jī)一臺(tái) 2. LM3S811套件一套 3. XN-K01系列ID模塊一塊 4. USB口ID讀卡器一個(gè) 5. Zigbee模塊2個(gè) 6. 矩陣鍵盤一塊4.2 接線與軟硬件初始化 固定終端：A: 為PC機(jī)連接好ID讀卡器； B: 為PC機(jī)連接好Zigbee模塊，安裝Zigbee底板的驅(qū)動(dòng)程序。C: 安裝SQL SERVER 2000數(shù)據(jù)庫軟件，并導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫文件。D: 安裝錄入軟件。 移動(dòng)終端A: 連接好矩陣鍵盤與GPIOD口17腳的連線。B: 連接好MCU與Zigbee模塊。 C：連接好MCU與ID讀卡模塊 4.3 功

27、能測試 本系統(tǒng)是為物流收發(fā)貨提供的整套系統(tǒng)，所以，在功能測試時(shí)，我們模擬物流收發(fā)貨的過程，測試整個(gè)系統(tǒng)的功能。A. 測試固定終端的功能 理論上固定終端能實(shí)現(xiàn)ID讀卡、與數(shù)據(jù)庫通信、與移動(dòng)終端通信。步驟：（1）物流公司接收貨物，客戶填單，前臺(tái)客服人員將客戶填好的貨物信息錄入軟件中。（2）為該貨物分配卡號(hào)，利用ID讀卡模塊讀取卡號(hào)，卡號(hào)自動(dòng)寫入錄入軟件的訂單號(hào)文本框中。（3）信息錄入完畢后，點(diǎn)擊提交按鈕，打開數(shù)據(jù)庫，查看數(shù)據(jù)庫記錄。（4）調(diào)出貨物信息，選擇部分貨物，生成發(fā)貨清單，發(fā)送給移動(dòng)終端。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析： 1. ID讀卡后，卡號(hào)自動(dòng)寫入軟件?！掘?yàn)證ID讀卡器與軟件通信正確】 ； 2. 點(diǎn)擊提交按鈕后，數(shù)據(jù)庫中生成了和剛剛錄入貨物信息相同的貨物記錄?！掘?yàn)證軟件和數(shù)據(jù)庫的通信正確】 3. 與移動(dòng)終端通信后，我們利用串口調(diào)試助手對(duì)移動(dòng)終端中保存清單的數(shù)組內(nèi)容進(jìn)行輸出，顯示卡號(hào)和軟件中選中的貨物卡號(hào)一致?！掘?yàn)證固定終端向移動(dòng)終端通信正確】B. 測試移動(dòng)終端功能 理論上移動(dòng)終端能實(shí)現(xiàn)：ID讀卡、保存卡號(hào)（生成相應(yīng)清單）、與固定終端通信、核對(duì)清單。 步驟： （1）物流發(fā)貨，按發(fā)貨按鈕，移動(dòng)終端讀取卡號(hào)。 （2）按發(fā)送發(fā)貨清單按鈕，將發(fā)貨清單傳送給固定終端。 （3）復(fù)位移動(dòng)終端，從固定終端接收發(fā)