工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)調(diào)研報告

1、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)調(diào)研報告第一章緒論隨著信息技術(shù)的飛速開展，網(wǎng)絡(luò)涉及的領(lǐng)域持續(xù)增多，人們 對于網(wǎng)絡(luò)的依賴性越來越大，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會不可缺少的 一個組成局部，物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)積累到今天的一個開展機遇。 特別是在全球金融危機背景下，作為新一輪IT革命，物聯(lián)網(wǎng)被看 作是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮， 受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的逐步拓展，物聯(lián)網(wǎng)是什 么，物聯(lián)網(wǎng)能夠干什么，特別是運營商應(yīng)該做些什么，這些已經(jīng) 成為了當今熱議的話題。物聯(lián)網(wǎng)，從廣義上說，主要解決人到人，人到物品，物品到 物品之間的互連?！斑@里與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)存在著明顯的不同， 從狹義 上說，物聯(lián)網(wǎng)就是通常所說的“

2、傳感器網(wǎng)，傳感器就是能感知 外界信息，并能按一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用信號的裝置?！爸袊苿訌募夹g(shù)架構(gòu)上把物聯(lián)網(wǎng)劃分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層 和應(yīng)用層。通俗來講，第一層感知層，是由各種傳感器及傳感器 網(wǎng)關(guān)組成，該層就是全面感知，就是讓物如同人一樣擁有視覺、 聽覺、嗅覺，是物聯(lián)網(wǎng)進行識別物體和采集信息的來源；第二層 網(wǎng)絡(luò)層，就像人的神經(jīng)中樞和大腦，通過該層可以利用現(xiàn)有的各 種各樣的無線和有線通信技術(shù)進行信息的傳遞并保證其可靠性； 第三層應(yīng)用層，相當于一個用于實現(xiàn)智能應(yīng)用的接口，將采集到 的數(shù)據(jù)根據(jù)行業(yè)需求進行處理和展示。目前，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在多個領(lǐng)域得到應(yīng)用，如智能家居、智能電網(wǎng)、智能交通、醫(yī)療效勞

3、、 農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測、物流配送等。由此可見，物聯(lián)網(wǎng)有著巨大的市場和開展?jié)摿Γ锫?lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)然而，目前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中存在一定問題，制約著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn) 業(yè)的開展，具體問題如下：(1)由于各個行業(yè)間存在差異，一般情況下，一個物聯(lián)網(wǎng)業(yè) 務(wù)集成商僅僅關(guān)注一個具體的行業(yè)，同時限于供給商供貨的時間, 使得工程周期過長；(2)行業(yè)用戶初期投資大；同時，技術(shù)標準不統(tǒng)一使得用戶很 難重新選擇其它廠商的產(chǎn)品；(3)客戶修改量大、產(chǎn)品通用性差等問題使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供 商部署、維護工作量大；(4)網(wǎng)絡(luò)運營商只能提供通信通道，不能充分發(fā)揮其優(yōu)勢所在；(5)終端的非標準化使得應(yīng)用開發(fā)商只能綁定某一終端廠商作為供給商，這樣缺乏競爭機制，

4、而且應(yīng)用開發(fā)商受終端供給商的限制。為解決上述問題，業(yè)界提出將物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)構(gòu)建在標準平臺上的思路，如圖1-2所示。該方式的特點是：提供標準化的物聯(lián)網(wǎng)終端管理平臺，各類物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用構(gòu)建在這個平臺一般是運營商部署物聯(lián)網(wǎng)終端管理平臺。圖1-2物聯(lián)網(wǎng)終端管理平臺的構(gòu)建模式這種建設(shè)方式的優(yōu)勢是:1有利于實現(xiàn)各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)之間的互聯(lián)，支持業(yè)務(wù)聯(lián)動；(2)簡化物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)，易于快速推出物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用；(3)降低物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開發(fā)本錢，加快物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)開展速度；(4)易于發(fā)揮運營商優(yōu)勢，構(gòu)建完整的價值鏈，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的可運營、可管理、可持續(xù)開展；5利于一個物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備提供信息給多個物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用美國權(quán)威咨詢

5、機構(gòu)FORRESTER預(yù)測前2021年，世界上物物互聯(lián) 的業(yè)務(wù)，與人與人通信的業(yè)務(wù)相比，會到達30比1,因此，物聯(lián)網(wǎng)將會是下 一個萬億級的通信業(yè)務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)的研究、應(yīng)用和開展為下一代信息技 術(shù)變更起到了重要作用，掌握物聯(lián)網(wǎng)世界的話語權(quán)，不僅表達了技術(shù)領(lǐng) 先，更在于我國是世界上少數(shù)能實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的國家之一。這使 我國在信息技術(shù)領(lǐng)域趕上，甚至占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)價值鏈的高端成為一種可 能。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)一方面可以提高經(jīng)濟效益、 節(jié)約本錢；另一方面可以 為全球經(jīng)濟復(fù)蘇提供技術(shù)動力。有研究機構(gòu)預(yù)計未來10年內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)就 可能大規(guī)模普及，這一技術(shù)將會開展成為一個上萬億元規(guī)模的高科技 市場,其產(chǎn)業(yè)要比互聯(lián)網(wǎng)大30吾。目前

6、，美國、歐盟、日本等都在投入 巨資深入研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用。我國也關(guān)注、重視物聯(lián)網(wǎng)的研究 ， 工業(yè)和信息化部會同有關(guān)部門，在新一代信息技術(shù)方面展開研究，以便 形成支持新一代信息技術(shù)開展的政策和措施。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將使電網(wǎng)、供水系統(tǒng)、建筑、橋梁、隧道、大壩、公 路、鐵路、油氣管道等各種物體被普遍連接，形成物聯(lián)網(wǎng)，在“物聯(lián)網(wǎng) 普及以后 用于動、植物、機械、物品的傳感器與電子標簽及配套的 傳輸接口裝置數(shù)量極大。物聯(lián)網(wǎng)推廣將成為推進經(jīng)濟開展的又一個驅(qū) 動器,為產(chǎn)業(yè)開拓了又一個潛力無限的開展時機。依據(jù)目前對物聯(lián)網(wǎng) 的需求，在近年內(nèi)市場就需要按億計的傳感器和電子標簽 ，這將推進信 息技術(shù)相關(guān)元件的生產(chǎn)，同時增

7、加社會就業(yè)時機。物聯(lián)網(wǎng)在我國的迅速崛起得益于我國在物聯(lián)網(wǎng)方面的幾大優(yōu)勢第一，我國早在1999年就啟動了物聯(lián)網(wǎng)的核心傳感網(wǎng)技術(shù)的研究，研 發(fā)水平已處于世界前列：第二，在世界傳感網(wǎng)領(lǐng)域，我國是標準主導(dǎo)國 之一，擁有較大量的專利；第三，我國是能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)完整產(chǎn)業(yè)鏈的 國家之一；第四，我國無線通信網(wǎng)絡(luò)和寬帶覆蓋率高 ，為物聯(lián)網(wǎng)的開展 提供了網(wǎng)絡(luò)根底設(shè)施支持；第五，我國己經(jīng)成為世界第三大經(jīng)濟體，有 較為雄厚的經(jīng)濟實力支持物聯(lián)網(wǎng)的研究和開展。第二章相關(guān)技術(shù)研究物聯(lián)網(wǎng)的原理物聯(lián)網(wǎng)是通過RFID技術(shù)、無線傳感器技術(shù)以及定位技術(shù)等自動 識別、采集和感知獲取物品的標識信息、物品自身的屬性信息和周邊 環(huán)境信息，借

8、助各種電子信息 傳輸技術(shù)將物品相關(guān)信息聚合到統(tǒng)一 的信息網(wǎng)絡(luò)中，并利用云計算、模糊識別、數(shù)據(jù)挖掘以及語義分析等 各種智能計算技術(shù)對物品相關(guān)信息進行分析融合處理，最終實現(xiàn)對物理世界的高度認知和智能化的決策控制。目前物聯(lián)網(wǎng)的傳輸技術(shù)非常豐富，包括：藍牙、Zigbee、WIFI、超短波數(shù)傳電臺、GPRS等等。主要可以概括為以太網(wǎng)終端、WIFI終 端、2G / 3G終端等，當然有些智能終端具有上述兩種或兩種以上的 接口。1以太網(wǎng)終端該類終端一般應(yīng)用在數(shù)據(jù)量傳輸較大、以太網(wǎng)條件較好的場合， 現(xiàn)場很容易布線并具有連接互聯(lián)網(wǎng)的條件。一般應(yīng)用在工廠的固定設(shè)備檢測、智能樓宇、智能家居等環(huán)境中。2WIFI 終端該

9、類終端一般應(yīng)用在數(shù)據(jù)量傳輸較大、 以太網(wǎng)條件較好，但終端 局部布線不容易或不能布線的場合，在終端周圍架設(shè)WIFI路由或WIFI網(wǎng)關(guān)等設(shè)備實現(xiàn)。一般應(yīng)用在無線城市、智能交通等需要大數(shù) 據(jù)無線傳輸?shù)膱龊匣蚱渌麘?yīng)用中終端周圍不適合布線但需要高數(shù)據(jù)量傳輸?shù)膱龊稀?2G終端該類終端應(yīng)用在小數(shù)據(jù)量移動傳輸?shù)膱龊匣蛐?shù)據(jù)量傳輸?shù)囊巴夤ぷ鲌龊?，如車載GPS定位、物流RFID手持終端、水庫水質(zhì)監(jiān)測 等。該類終端因具有移動中或野外條件下的聯(lián)網(wǎng)功能， 所以為物聯(lián)網(wǎng) 的深層次應(yīng)用提供了更加廣闊的市場。43G終端該類終端是在上面終端根底上的升級，增加了上下行的通訊速度，以滿足移動圖像監(jiān)控，下發(fā)視頻等應(yīng)用場合，如：警車巡

10、警圖像 的回傳、動態(tài)實時交通信息的監(jiān)控等，在一些大數(shù)據(jù)量的傳感應(yīng)用， 如震動量的采集或電力信號實施監(jiān)測中也可以用到該類終端。應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)層感知層圖2-1物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)在物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中，三層的關(guān)系可以這樣理解：感知層相當于 人體的皮膚和五官；網(wǎng)絡(luò)層相當于人體的神經(jīng)中樞和大腦；應(yīng)用層相 當于人的社會分工，具體描述如下：感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官 一識別物體，采集信息。感知層包 括二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GP濤，主要 作用是識別物體，采集信息，與人體結(jié)構(gòu)中皮膚和五官的作用相似。網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦 一信息傳遞和處理。網(wǎng)絡(luò)層包 括通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)管理中

11、心和信息處理中心等。 網(wǎng)絡(luò) 層將感知層獲取的信息進行傳遞和處理， 類似于人體結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)中 樞和大腦。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的 社會分工一與行業(yè)需求結(jié)合，實現(xiàn)廣泛智 能化。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)的深度融合， 與行業(yè)需求結(jié)合， 實現(xiàn)行業(yè)智能化，這類似于人的社會分工，最終構(gòu)成人類社會。在各層之間，信息不是單向傳遞的，也有交互、控制等，所傳遞 的信息多種多樣，這其中關(guān)鍵是物品的信息，包括在特定應(yīng)用系統(tǒng)范 圍內(nèi)能唯一標識物品的識別碼和物品的靜態(tài)與動態(tài)信息。圖2-2工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)信息的泛在化對工業(yè)的傳感器和傳感裝置提出了更高的要求。微型化：元器件的微小型化，節(jié)約資源與能源。智能化：自校準、自診斷、

12、自學(xué)習(xí)、自決策、自適應(yīng)和自組織等 人工智能技術(shù)。低功耗與能量獲取技術(shù)：電池供電，用陽光、風(fēng)、溫度、振動。其中具體包括：調(diào)制與編碼技術(shù)、自適應(yīng)跳頻技術(shù)、信道調(diào)度技 術(shù)、通信協(xié)議多樣性、多標準有線及無線技術(shù)。組網(wǎng)技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)、互聯(lián)技術(shù)、共存技術(shù)、跨層設(shè)計與優(yōu) 化技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)管理與根底效勞技術(shù)：低開銷高精度的時間同步技術(shù)、 快速 節(jié)點定位技術(shù)、實時網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)視與預(yù)警技術(shù)、工業(yè)數(shù)據(jù)的分布式管 理技術(shù)。海量信息處理：工業(yè)信息出現(xiàn)爆炸式增長，構(gòu)建集海量感知信息， 獲取、高效融合、特征提取和內(nèi)容理解為一體。實時信息處理：工業(yè)流程監(jiān)視與控制需求。新型制造模式：多源異構(gòu)感知信息融合。泛在信息處理效勞與協(xié)同平

13、臺：設(shè)計、制造、管理過程中人-人之間、人-機之間和機-機之間的行為感知、環(huán)境感知、狀態(tài)感知的 綜合性感知能力。其中具體包括：工業(yè)設(shè)備控制、網(wǎng)絡(luò)平安和數(shù)據(jù)平安，阻止非授 權(quán)實體的識別、跟蹤和訪問，非集中式的認證和信任模型，能量高效 的加密和數(shù)據(jù)保護，異構(gòu)設(shè)備間的隱私保護技術(shù)。2.3.1 RFID,RltS碳/寫單元）及族碘理4L 口2323485 疾RSRSRSRFID定義 RFID （Radio Frequency Identification ）即射頻識別技術(shù),俗稱電 爐標簽,通過射頻信號自動識別目標對象,并對其信息進行標志、 登記、儲存和管理。RFID系統(tǒng)組成 也:標簽：山芯片和標簽天線或

14、線圈組成,通過電感耦合或電磁 反射原理與讀寫字進行通信: 讀寫器：讀?。ㄔ谧x寫，中還可以寫入）標簽信息的設(shè)備; 天線：可以內(nèi)置在讀寫式中,也可以通過同軸電纜添讀紇器人也 接口相連。讀寫鶻將要發(fā)送的信,息,經(jīng)編碼后加我到高頻 我波信號上再經(jīng)大線向外發(fā)送。邁入讀寫器工作區(qū)域的電子標箋接收此信號, 卡內(nèi)芯片的有關(guān)電路對此信號進行倍壓整流、 調(diào)制、解碼、解密，然后對命令請求.密碼、 權(quán)限等進行判斷.若為讀命令，控制邏輯電路測從存儲器中讀取 有關(guān)信息.經(jīng)加密、強碼、調(diào)制后通過片上天 線再發(fā)送給閱諛器,閱讀淵對接收到的信號進 行M調(diào)、解碼、解密后送至信息系統(tǒng)進行處理,若為修改信息的寫命令.行關(guān)控制邏輯引起

15、電 子標簽內(nèi)部電荷泵提升T作電壓,提供電壓擦 寫E2PROM,若經(jīng)判斷其對應(yīng)電碼和權(quán)限不符. 則返回出錯信息.RFID主要頻段標準及特性阿主要頻段標準所住 13高頻出瀕W工作頻率125-134KHZ1HJM 13. 56MHz868 TirWL2 45-5 8GHz市場占有率74，17%2003引入6%3%讀取離1.a11* &加僥勵 I15n俁國)二慢很怏快才用夬潮濕環(huán)境J無影響無影響無影響影晌較大影響較大.方向性無無無*g全球運用頻率是是1歐暇美國一f非歐強國事)現(xiàn)有I9C4渝®11784/85j14223laooo-a 1/1444318000-3/21BB93, M

16、BfOCEPCCO, C1, CZ G218000-4主要應(yīng)用范司法州省理.因 定設(shè)備，大或氣.戰(zhàn)衣店圖行館、產(chǎn) 品跟蹤，費架、運獴空I云.郵 貨架、卡車，局，醫(yī)我.拖軍跟跺收費站.集裝箝表2-1 RFID主要頻段標準及特性2.3.2 WSN傳感器能感受規(guī)定的被測戰(zhàn)并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用傳 號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成°無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是由大量傳感器節(jié)點通過無 線通信方式形成的一不多跳的自組期網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目 的是協(xié)作地感 采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對 象的信息,它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和 傳輸應(yīng)用GXr 二q_1收翱翱上

17、初、二一 Kb-J Jr'J'"WSN體系結(jié)構(gòu)：平面拓撲結(jié)構(gòu) 匚3|d| tr產(chǎn)kc iv/LLri 、J f*- I .A p/ 、： /i N 1l/v-i慶 5 _ / :i/ -'c£ f 7 *n_ ： /:; :：d3r /Q.Jr- k一二j 更蝮卷土0圈揮用戶符利ifi飆、一圖2-3 WSN體系結(jié)構(gòu)Y00Au o °X °入Q、心格惕黑耳點SN體系結(jié)構(gòu)：邏輯分層結(jié)構(gòu)傳感器節(jié)點體系結(jié)構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧傳界用胃融/前冽融。祀壯曲伍啤兼u .1 -|ACPC 4-1；=卜卜LK卜JLT一德可口 柑反1 ，應(yīng)陽.也|帥枷1

18、* 謔1一口”金!懵薪丁!叵傳柏層叫耳?i：卻也II -機. 那十士111f曲艇俄窗£ 曲/_，_ 一'/5_5_WSN勺特征:與現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)的差別WSN提里或窗泉人 用制以及支型I值的冏絡(luò)聚維，»比觸II更為窕人上I個上月*凡也分布更為鏘梨;山J汴總喇川哈V任盡.節(jié)力:史簾片出境冏臬:開城就別心風(fēng)”制暴選成網(wǎng)括拓撲站也訥蚪匕厄比惘況下.大UfC礴器。點池圍二仙的t值感»15叱R仃的雁M .處見能力.存域北h仙通信使力4I分仃限t1 A工叫冷晌二嬖粒|1林讓處高世芬威小和向儂率帶窗刷川.H；MY虎。內(nèi)t- iu蹬M的仃要戊計n 卜支修說的高吊沖用.退也YW

19、5M和歸闈里若最市罌的區(qū)喇上傳感器節(jié)點的限制«MU«K. 渡力 計算制也儒能力仃I跖W5N的特點1|收網(wǎng)格，門【”啊絡(luò)，動總他網(wǎng)冷, Hk的網(wǎng)，3、4用出大的M冷、以數(shù)物密中心響網(wǎng)格-WSN!信:IHmWSN蟲合:2G(isUi Ar<Wkbp$【EM頤段- 100 kb 原RFIDXiTVOUMTS<DMA20ayrJ>S MA?；豮m3 Mh加8a2.H.4 浜Ixx 250 Lbp;1k中(3 Mbps A4G-iMllwcViMav2.l6<5 MbpsWANMANLMIK7弘用節(jié)< -802,11b<HMbp5 imilg 44

20、 MgsBOI 1U5J MipsIANE*4NWSM在無線通信框架中的位置圖2-4 WSN通信找汕aiBa w nation卻Mg/pointWiMAX n*nvo(bSensor nfM,Cfln仲聞曰5 clientsWl-fl wtworksCdlulrMiwo 出Mtfh m*rwiih gat? ridgeEk?他轉(zhuǎn) rntsbha 紙bnnQMeshFuterMeifl Knjtiff w；由 gatewayV Ji red c lient:M«hi th "gateA jy,bridge-M4sh raiitfr痛itfl oMWbrHge“蟲.型|的，-

21、-.下一'二with g4wy/bridg* +-二e*、#5m劃nodeWSM和及它無線通閭妍的融含 圖2-5 WSN融合RFID和WSN由合：RFID側(cè)重于識別，能夠?qū)崿F(xiàn)對目標的標識和管理，同時 RFID系 統(tǒng)具有讀寫距離有限、抗干擾性差、實現(xiàn)本錢較高的缺乏；WSN側(cè)重于組網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，具有部署簡單，實現(xiàn)本錢低廉等優(yōu)點， 但一般WSN并不具有節(jié)點標識功能。RFID與WSN的結(jié)合存在很大的 契機。RFID與WSN可以在兩個不同的層面進行融合：物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下RFID與WSN的融合，傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下RFID與WSN的融合物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下RFID與WSN的融合圖2-6 RFID和WS融合行

22、gg盡早早串Tiitr mrr In IT n nrf U*尸干客戶疑冗余數(shù)媚座聯(lián)導(dǎo)署管理站TCPJP調(diào)屢卷理層e DHHFF_L_EPAh0CJ El IKtch圖2-7基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)*調(diào)地更/依配邛ftnf. MAK的裾盤.徜3T-九（1贊訪舞但址m餐.產(chǎn)卒/二仃 01»11 11«I.Z由幗的£九*國泰土 午RiIRk i：,匹卡； Ti |'改*1口打工j G,工C7k我卜. 新*q U4：m-.lH株； 酰.M次陪堂. 區(qū)跑*叫m忸.通 jri Li 說， 用出爐息航域H動十 單邙一號麗iRj?， 汰仃誄中一門通貨”+. ； T

23、 ' tl!.'.K 人就4*.#三得.a 工“i'l心計就就慢u母* 累，上也為：,也本公"I, J'.-'. £?.i4AtH4ir 1 口. kidl t<|K寸4感人X扣M而Q?* k.K-、廿：二.-1；力 ，叫i匕中1*加比.;|,普:揀i I叫什'*，/'注1«1，解注御餐 ,供相'癡=/小,七W化31寶杵UH* H * *：*第三章工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的需求分析與總體設(shè)計1、 生產(chǎn)設(shè)備互連利用數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備提供的數(shù)據(jù)接口，將各生產(chǎn)設(shè)備從物理上連接成一個網(wǎng)絡(luò)，利用協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件將網(wǎng)絡(luò)組成一個通

24、用的IP網(wǎng)絡(luò)。主要功能：利用信息平臺來設(shè)置生產(chǎn)參數(shù)，如個數(shù)、長度、重量等。自動抄錄各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)。按時段自動統(tǒng)計生產(chǎn)量。實現(xiàn)生產(chǎn)工人、生產(chǎn)過程、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)數(shù)量之間的完整融合，將這些數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系利用圖表的方式顯示 出來，一目了然。實時獲取和告知生產(chǎn)現(xiàn)場的當前數(shù)據(jù)。計算每臺設(shè)備的單位時間生產(chǎn)能力，根據(jù)這些數(shù)據(jù)來為每 臺生產(chǎn)設(shè)備設(shè)置生產(chǎn)參數(shù)，合理配置生產(chǎn)任務(wù)。與訂單管理系統(tǒng)等統(tǒng)一使用完成根據(jù)訂單自動配置生產(chǎn)任 務(wù)升級版。2、 物品識別定位系統(tǒng)生產(chǎn)原材料、成品、半成品為固體個體利用RFID等識別定位技術(shù)來標識生產(chǎn)過程中使用的原材料、半成品和成品，并利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將該系統(tǒng)接入計算機網(wǎng)絡(luò)，完成對物

25、品數(shù)量、所處位置、責任人員信息等的數(shù)字化管理。主要功能:物品識別，根據(jù)企業(yè)的管理要求，對不同物品在倉庫、車間、成品庫等之間的流轉(zhuǎn)進行識別和定位。原材料消耗數(shù)量的自動統(tǒng)計半成品、成品數(shù)量的自動統(tǒng)計基于RFID的倉庫管理以倉庫為核心實現(xiàn)原材料采購、倉庫庫存、生產(chǎn)消耗、半成品/成品數(shù)量之間的自動核對按時段統(tǒng)計原材料的損耗3、 能耗自動檢測系統(tǒng)利用有關(guān)裝置完成對電能、氣能、熱能消耗數(shù)據(jù)的自動采 集，并將這些系統(tǒng)接入物聯(lián)網(wǎng)，利用計算機網(wǎng)絡(luò)提供的信息功 能完成對這些數(shù)據(jù)的管理。按時段自動統(tǒng)計生產(chǎn)過程中消耗的電能、氣能、熱能等數(shù) 據(jù)，并根據(jù)當?shù)厥召M標準計算出不同時間的能耗成倍支出。給出能耗與生產(chǎn)效率之間的對

26、應(yīng)關(guān)系，供生產(chǎn)管理者使用 實時給出電、氣、熱等物理量的特征參數(shù)，以幫助對這些 物理量有特殊要求的生產(chǎn)過程來改善供能質(zhì)量。能耗、生產(chǎn)班組、生產(chǎn)數(shù)量等的圖表顯示4、 生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)檢測和故障呼叫利用生產(chǎn)設(shè)備提供的數(shù)字接口獲取該生產(chǎn)設(shè)備的內(nèi)部參數(shù)和 運行過程中的動態(tài)參數(shù)，利用無線傳輸技術(shù)與相應(yīng)的集中控制裝 置連接成一個小型的物聯(lián)網(wǎng)，并利用公眾網(wǎng)絡(luò)將人與設(shè)備連接起來，利用信息技術(shù)對這些數(shù)據(jù)進行管理，并根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)管理的 要求作出相應(yīng)的處理。實時獲取生產(chǎn)現(xiàn)場各生產(chǎn)設(shè)備的當前狀態(tài)按時段統(tǒng)計各生產(chǎn)設(shè)備的故障率故障呼叫，當設(shè)備發(fā)生故障時，按序分時呼叫相應(yīng)的設(shè)備維護責任人員。掉電保持，利用本產(chǎn)品提供的備用電源可保

27、存生產(chǎn)設(shè)備掉 電時的各種參數(shù)，以便上電時恢復(fù)生產(chǎn)5、 生產(chǎn)現(xiàn)場重要信息遠程告知在生產(chǎn)現(xiàn)場隨時會產(chǎn)生與企業(yè)管理、企業(yè)本錢支出、企業(yè)開 展相關(guān)的各種信息，根據(jù)企業(yè)管理的要求，這些信息應(yīng)該實時告 知各級企業(yè)管理人員，以便企業(yè)各級管理人員作出相應(yīng)的管理工 作，做到企業(yè)的有序、有據(jù)和實時的管理，提高生產(chǎn)管理的實時 性，同時企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)通過對這些信息的獲取，也可隨時了解企業(yè)現(xiàn) 狀，到達不到現(xiàn)場也能掌控企業(yè)。通過設(shè)備互連、物品識別和定位等功能將生產(chǎn)現(xiàn)場的各種信 息實時傳輸至相應(yīng)的設(shè)備，再通過 GSM等公眾網(wǎng)絡(luò)實時傳送給 各級企業(yè)管理者的手持設(shè)備，以便閱讀。信息獲取信息定制信息分級管理信息傳送信息回復(fù)處理及考核6

28、、 生產(chǎn)配件和產(chǎn)品防盜系統(tǒng)對于生產(chǎn)原材料、配件、成品、半成品為固體個體的企業(yè)生產(chǎn)方式，利用RFID等識別定位技術(shù)將這些物品接入物聯(lián)網(wǎng)，根據(jù)企業(yè)管理要求將物品管理人員的信息利用IC卡等技術(shù)接入物聯(lián)網(wǎng)。實現(xiàn)物品的數(shù)字識別、區(qū)域定位、人員管理權(quán)限、物品與 人員的管理區(qū)域等管理功能，實現(xiàn)物品流轉(zhuǎn)的有序、有據(jù)和有責。物品識別和定位，利用電子標簽、RFID等實現(xiàn)物品的數(shù)字 識別和區(qū)域定位。人員識別，利用IC卡等實現(xiàn)人員的數(shù)字識別物品、人員、區(qū)域關(guān)系管理，根據(jù)企業(yè)管理要求建立嚴格 的管理人員、物品及其所處區(qū)域的關(guān)系，做到物品在企業(yè) 任何一個區(qū)域都能找到相應(yīng)的責任人，知道其從哪兒來， 將到哪兒去，責任人分別是

29、誰。物品流轉(zhuǎn)管理，物品在倉庫、生產(chǎn)車間、成品/半成品倉庫 之間的流轉(zhuǎn)均需通過物品識別和人員權(quán)限管理系統(tǒng)，進出 配置固定的 RFID識別裝置，室內(nèi)固定存放時配備移動 RFID識別裝置，做到進出有據(jù)，存放有時，責任到人。物品進/出門管理，只有在沒有識別標注時物品才能采購進 門，只有當物品所有的管理者都釋放其權(quán)限時，物品才能 出門。7、生產(chǎn)考核系統(tǒng)一般的生產(chǎn)加工企業(yè)生產(chǎn)一線的員工工資都采用計件工資， 傳統(tǒng)的考核系統(tǒng)采用的是人工抄錄、紀錄等方式進行的，這種方 式費時、費力，且由于人工考核難免融入人情，也就很難做到公 正、公平，本系統(tǒng)采用自動采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)與員工 工號之間的對應(yīng)關(guān)系，克服了上

30、述缺點。按時采集生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對采用數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備進 行生產(chǎn)的企業(yè)，可以采用設(shè)備互連系統(tǒng)中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的動 態(tài)采集，獲取動態(tài)生產(chǎn)數(shù)量的數(shù)據(jù)采集，利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 中的生產(chǎn)安排，建立生產(chǎn)員工、時間、生產(chǎn)數(shù)量的對應(yīng)關(guān) 系，完成員工業(yè)績的統(tǒng)計和考核。利用物品識別，統(tǒng)計成品/半成品的數(shù)量，建立生產(chǎn)員工、 時間、生產(chǎn)數(shù)量的對應(yīng)關(guān)系，完成員工業(yè)績的統(tǒng)計和考核, 8、 環(huán)保監(jiān)測系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)與環(huán)保設(shè)備的融合實現(xiàn)了對工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的 各種污染源及污染治理各環(huán)節(jié)關(guān)鍵指標的實時監(jiān)控。在重點排污 企業(yè)排污口安裝無線傳感設(shè)備，不僅可以實時監(jiān)測企業(yè)排污數(shù)據(jù), 而且可以遠程關(guān)閉排污口，防止突發(fā)性環(huán)境污染事故的發(fā)生。電

31、信運營商已開始推廣基于物聯(lián)網(wǎng)的污染治理實時監(jiān)測解決方案。 如工業(yè)環(huán)境監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)，它是由包含傳感器網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點、 網(wǎng)關(guān)和監(jiān)控中心或者與網(wǎng)關(guān)相聯(lián)接的工業(yè)總線構(gòu)成無縫連接的一 體化網(wǎng)絡(luò)，能夠進行工業(yè)遙控遙測、工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測，可自動化無線數(shù)據(jù)采集、自動儀表讀取，可監(jiān)控的信息量豐富，包括溫度、壓力、濕度、液位、流量、氣體濃度、酸堿度等。第四章 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的詳細設(shè)計與實現(xiàn)生產(chǎn)追溯管理系統(tǒng)MTS生產(chǎn)追溯管理系統(tǒng)要實現(xiàn)的總體目標是：實現(xiàn)生產(chǎn)流水線的每個工序的生產(chǎn)狀況以及在生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)操作的準確化和系統(tǒng)化，建立產(chǎn)品生產(chǎn)控制跟蹤，實現(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

32、程追溯管理以及外部進出的 源頭追溯和數(shù)據(jù)管理。系統(tǒng)采用RFID或條碼或兩者同時的編碼方式進行數(shù)據(jù)管理和追溯。保證從每個單位物料到產(chǎn)品的唯一性。RFID-MTS根本功能如下：圖4-1 RFID -MTS根本功能1）通過對物料的ID （BarCode或RFID）進行掃描，來記錄部品 的使用及現(xiàn)有狀況和來源。2）通過對半成品的在生產(chǎn)中的所經(jīng)歷過的工序記錄和數(shù)據(jù)統(tǒng)計來跟蹤其生產(chǎn)細節(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、哪個機型、哪些人員等等存在問題，并可以 采取相應(yīng)的措施來進行修補。3）通過對成品的包裝、入庫、庫內(nèi)調(diào)整、出庫、還有質(zhì)檢等工序 記錄、統(tǒng)計來跟蹤成品在最后階段的

33、狀況以便需要時進行查詢操作。4）最后實現(xiàn)對整個生產(chǎn)從部品到半成品到成品的單個、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。RFID-MTS主要內(nèi)容如下：1）生產(chǎn)方案與排產(chǎn)：生產(chǎn)方案與排產(chǎn)管理模塊是宏觀方案管理與 微觀排產(chǎn)優(yōu)化管理之間的銜接模塊，通過有效的方案編制和產(chǎn)能詳細 調(diào)度，在保證客戶商品按時交付的根底上， 使生產(chǎn)能力發(fā)揮到最大水 平。對于按訂單生產(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)能和本錢的有效方式。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 件的錯裝、漏裝、多裝，實時統(tǒng)計車間采集數(shù)據(jù)，監(jiān)控在制品

34、、成品 和物料的生產(chǎn)狀態(tài)和質(zhì)量狀態(tài)，同時，可利用條碼或RFID自動識別 技術(shù)實現(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)，一種是基于自動識別技 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，對從供給 商、原料到售后效勞的整個產(chǎn)品的生產(chǎn)和生命周期進行質(zhì)量記錄和分析，并在生產(chǎn)過程控制的根底上對生產(chǎn)過程中的質(zhì)量問題進行嚴格控 制。能有效地防止不良品的流動，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)

35、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、更好地為客戶效勞。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 把三者有機地整合到制造執(zhí)行系統(tǒng)中，實現(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)過程和評估過程能力。通過監(jiān)測過程的穩(wěn)定程度和開展趨勢，及時發(fā)現(xiàn)不良或變異，以 便及時解決問題 碰過過程能力指數(shù)評估，明確過程中工作質(zhì)量和產(chǎn) 品質(zhì)量到達的水平。8）統(tǒng)計分析：眾多的經(jīng)過合理設(shè)計和優(yōu)化的報表， 為管理者提供 迅捷的統(tǒng)計分析和決策支持，實時把握生產(chǎn)中的每個環(huán)

36、節(jié)，同時可以 通過車間LED大屏幕看板顯示生成進度和不良率，時時反應(yīng)生產(chǎn)狀o9）其它系統(tǒng)接口 ：為了配合現(xiàn)代企業(yè)全面質(zhì)量管理的進程，MTS系統(tǒng)可與CRM或其他售后效勞管理軟件連接，對成品出廠后的銷售 和效勞過程中質(zhì)量相關(guān)問題進行有效管理， 實現(xiàn)售后效勞過程中的質(zhì)量問題的根源追溯，將質(zhì)量管理貫穿于產(chǎn)品的整個生命周期， 以可以 與ERP/財務(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：以上不同的實現(xiàn)和管理是由不同的角色實現(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)計分析員和客戶。系統(tǒng)充分發(fā)揮

37、 Weta件優(yōu)勢，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)的平安和功能的簡潔。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 、筆記本、臺式PCM、IPA芹持終端等組成。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多跳的網(wǎng)絡(luò)，連接在其上的各種平安監(jiān)測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CP檄勞器處理以比擬直觀的方式呈現(xiàn)給用戶，同時在 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中保存記錄。同時設(shè)備本身的狀態(tài)信息等也可以傳輸?shù)叫?勞器，便于管理。用戶可以通過各種終端設(shè)備遠程登錄管理系統(tǒng).實 時監(jiān)控各種平安情況。并能隨時查

38、看并及時預(yù)警平安問題， 防止平安 事故的發(fā)生，實現(xiàn)智能化的自動控制。拓撲結(jié)構(gòu)主要由四個局部組成：（見圖4-2）* 4攝像隊1攝像亡2.1TCP / IP甲板電Ite聲光安全服務(wù)中心CPUXtt射熟透k頭1射場* x ' L"a * 超淞度油洗粉比斯檢氣體風(fēng)衣塵儀儀II共圖4-2拓撲結(jié)構(gòu)圖采集局部：主要通過一些有線和無線環(huán)境監(jiān)測傳感設(shè)備，通過傳感網(wǎng) 絡(luò)或因特網(wǎng)進行采集數(shù)據(jù)的傳輸。數(shù)據(jù)處理局部：數(shù)據(jù)處理的核心是CP檄勞器，它通過不同的處理模塊對采集到的數(shù)據(jù)分別進行接收、存儲、分析和處理?？刂平K端：包括Pc、智能 、IPA評板電腦等常用個人終端。傳輸設(shè)備：包括光線電纜、雙絞線、交換

39、機、路由器、防火墻等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖4-3安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)座用管理圖4-3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)皆建設(shè)備料理設(shè)瞽類型安全生產(chǎn)政策安全侑息數(shù)樨安全分析安全宏觀分析 安全需求依 潛在問JHI分析工安全頊報警決策分析1）信息采集影響平安生產(chǎn)環(huán)境因素的采集是平安生產(chǎn)的根底，如溫濕度、紅外線入侵檢測、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、模擬信號、開關(guān)信號等等。在信 息的采集中，要求將各種信號轉(zhuǎn)變成統(tǒng)一的、標準的、具有意義的數(shù) 據(jù)。2）信息通信信息通信是掌握平安生產(chǎn)信息的必備技術(shù)， 要求將采集到的現(xiàn)場 工況信息實時地向相關(guān)部門與系統(tǒng)傳輸。 要求具備有線通信、無線通 信，

40、如互聯(lián)網(wǎng)、移動的GPRS、485通信、433通信、短信等。3）實時監(jiān)控需要對生產(chǎn)工況作實時的監(jiān)控.包括實時監(jiān)控、歷史信息查詢、 變化趨勢分析。要求具備表格展示與圖形展示4）監(jiān)測預(yù)警對各生產(chǎn)工況可設(shè)置標準環(huán)境參數(shù)，當實際環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)不達標 時，要求能夠?qū)崟r預(yù)警與報警。預(yù)報警方式有多種，如短信、EMAIL警鈴等等。5）信息平安信息平安包括系統(tǒng)平安、操作平安與數(shù)據(jù)平安。系統(tǒng)平安要求具 備密碼機制，每個用戶在使用時必須以密碼方式登陸。 操作平安要求 系統(tǒng)中所有的關(guān)鍵操作都必須保存痕跡， 也就是記錄操作日志。數(shù)據(jù) 平安要求穩(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 存。6）決策分析利用數(shù)學(xué)模型、

41、預(yù)測和分析方法、政策模擬技術(shù)對有關(guān)數(shù)據(jù)進行 深入的加工處理，分析預(yù)測，并根據(jù)設(shè)定參數(shù)進行在線處理，以提高 監(jiān)控數(shù)據(jù)的應(yīng)用水平，為政府決策提供支持。7）統(tǒng)計分析按關(guān)鍵字對所有數(shù)據(jù)進行查詢。如按監(jiān)控信息類型、日期等進行 查詢。并能生成平安生產(chǎn)中要求的所有報表。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的平安綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺軟件主要提供整合物聯(lián) 網(wǎng)中央效勞器CPM傳感器、網(wǎng)關(guān)設(shè)備與PC筆記本電腦、智能 等 終端用戶設(shè)備的功能，目的是作為一個信息平臺，將平安監(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。功能實現(xiàn)主要包括: 1）環(huán)境監(jiān)控：主要包括UPS5控報警、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

42、體監(jiān)控、紅外線設(shè)防、 生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控等平安實時監(jiān)控。CP微勞器接收有線網(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)信息的實時動態(tài)圖形化顯示， 提供歷史傳感數(shù) 據(jù)的查詢與變化趨勢分析。當數(shù)據(jù)超出正常范圍時，自動報警和采取 相應(yīng)的措施。通過網(wǎng)絡(luò)和移動終端設(shè)備（筆記本電腦、等）進行交互，完成數(shù)據(jù)的實時共享和傳感器網(wǎng)絡(luò)的遠程控制，維護和管理用戶終端、物聯(lián)網(wǎng)接線板等信息。根據(jù)對獲取信息的處理和分析，可以利 用后臺專家系統(tǒng)把得出的各種策略反應(yīng)給用戶，同時還可以設(shè)置一定 的閾值，全自動地控制各種設(shè)備，這樣不僅能夠節(jié)約人力資源，而

43、且 當發(fā)生故障時，能夠及時做出相應(yīng)的平安措施調(diào)整，防止險情的發(fā)生。 2）視頻監(jiān)控：主要包括實時視頻監(jiān)控及歷史錄像的查看。播放器控件通過RTSP、議向RTS效勞器請求視頻連接，RTS敬勞 器接收到播放器的請求后，根據(jù)其請求信息，連接相應(yīng)的 DVR然后 將視頻數(shù)據(jù)通過RT電的形式返回。3）一卡通應(yīng)用：主要包括員工的考勤、門禁、內(nèi)部消費等。利用RFID技術(shù)，實現(xiàn)遠距離讀卡與接觸式讀卡。員工通過佩戴的 員工卡，當上下班、進出不同房間時，讀卡器會自動讀取卡片信息，并傳到后臺進行驗證該員工是否是該公司內(nèi)部人員以及是否有權(quán)限 進入，如果驗證失敗那么會進行提示警告。4）系統(tǒng)管理：主要包括用戶根本信息管理、防區(qū)

44、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。1網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)針對倉儲管理中存在的物流信息處理效率低以及出入庫盤點不 準確等問題，提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的倉儲管理系統(tǒng)設(shè)計方案。方案中的倉儲管理物聯(lián)網(wǎng)通過RFID電子標簽實現(xiàn)物品的自動識別和出入庫， 利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對倉儲車間進行實時監(jiān)控，從而極大地提高倉儲管理的智能化水平，具系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的總體結(jié)構(gòu)如圖 4-4所示。Internet后勺信息聯(lián)務(wù)君本地數(shù)據(jù)用雹身圖4-4倉儲物聯(lián)網(wǎng)總體結(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、揀選與分發(fā)等環(huán)業(yè)務(wù)不統(tǒng)置務(wù)著RF哂簽 node route node Sink no業(yè)F-11疔訪簽節(jié)系統(tǒng)采用國際上最先進

45、的無線射頻身份識別技術(shù)(RFID),為每件物品提供一個惟一標志碼（EPC弋碼），并在效勞器中存儲貨物的相關(guān)屬性信息，從而使系統(tǒng)能夠自動識別物品，可以對物品進行跟蹤和監(jiān)控。另外，倉儲車間還安裝多個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)，并使其根本覆蓋所有 盲區(qū)，這樣工作人員可以在監(jiān)控中心隨時了解倉儲車間的情況，并及時處理。這樣就在高效、準確、快捷的根底上，進一步提高了倉儲管 理的平安性。概括如下列圖所示，圖4-5系統(tǒng)流程圖3系統(tǒng)組成倉儲物聯(lián)網(wǎng)主要由倉儲物品識別、信息采集處理、倉儲物品監(jiān)控、 后臺信息效勞器、本地數(shù)據(jù)庫效勞器、業(yè)務(wù)系統(tǒng)六大模塊組成。在倉 儲物品

46、識別模塊，系統(tǒng)采用EP忒碼作為物品的惟一標志碼，為每個 物品貼上一個具有EPGRFID標簽。標簽由存入EP酰硅芯片和天線組 成，附在被標志物品上，EPC弋碼內(nèi)含一串數(shù)字代表物品ID、類別、 名稱、供給商、生產(chǎn)日期、產(chǎn)地、入庫時間、貨架號等信息，信息存儲在后臺EP品IS效勞器的數(shù)據(jù)庫中。同時，隨著物品在倉庫內(nèi)外的轉(zhuǎn)移或變化，這些數(shù)據(jù)可以得到實時地更新。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信息從而進行處理。當物品通過倉儲車間入口時，由設(shè)置在倉庫入口的物品標簽讀寫器讀取物品的 EP忒碼，然后本M據(jù)物品的EP忒碼訪問后臺EPC IS效勞器，獲得物 品的詳細信息，并將相關(guān)信息保存到

47、本地數(shù)據(jù)庫，最后交由信息處理 模塊進行處理。倉儲車間入口處可以安裝多部讀寫器進行分類處理， 還應(yīng)為不可讀標簽提供手動編碼區(qū)。在倉儲物品監(jiān)控模塊，通過在倉儲車間內(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 其根本覆蓋所有盲區(qū)，自組織構(gòu)成一個無線傳感器網(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)控中心隨時了解倉 儲車間內(nèi)外的各類情況，以便及時處理。后臺信息效勞器用于存儲物 品的詳細信息，如物品ID、類別、名稱、入庫時間等，并能實時地響 應(yīng)遠程應(yīng)用程序的請求，允許通過物品的EP網(wǎng)對物品信息進行查詢。 本地數(shù)據(jù)庫效勞器用于存儲信息采集處理

48、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。倉儲工作人員可以通過無線設(shè)備或Web客戶端隨時隨地查詢物品的當前狀態(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、 在庫物品盤點等作業(yè)。在庫物品查詢、在庫物品盤點作業(yè)過程中均采 用RFID技術(shù)。4系統(tǒng)優(yōu)勢倉儲物流各環(huán)節(jié)實施全過程控制管理，對貨物進行貨位、批次、 保質(zhì)期、配送等RFID電子標簽管理，標準化收貨、發(fā)貨、補貨等環(huán)節(jié)， 還可以根據(jù)客戶的需求制作多種合理的統(tǒng)計報表； RFID技術(shù)引入倉儲 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

49、業(yè)合理有效地利用倉庫 空間，以快速、準確、低本錢的方式為客戶提供最好的效勞?；赗FID自動識別技術(shù)的現(xiàn)代化倉庫管理系統(tǒng)，能有效地對倉 庫流程和空間進行管理，實現(xiàn)批次管理、快速出入庫和動態(tài)盤點；幫 助倉庫管理人員對庫存物品的入庫、出庫、移動、盤點、配料等操作 進行全面的控制和管理，有效的利用倉庫存儲空間，提高倉庫的倉儲 能力，在物料的使用上實現(xiàn)先進先出，最終提高倉庫存儲空間的利用 率，降低庫存本錢，提升市場競爭力。1RFID標簽及讀寫器在智能倉儲物聯(lián)網(wǎng)中，針對倉儲物品識別和信息采集處理兩個模 塊的應(yīng)用需求，建議采用西門子研發(fā)的適用于物流、 倉儲和配送的智 能無線射頻識別系統(tǒng)-SMAmC RFI

50、康統(tǒng)。該系統(tǒng)可以將數(shù)據(jù)直接存儲 到附在產(chǎn)品上的標簽中，能夠可靠、快速、經(jīng)濟地讀寫數(shù)據(jù)；而且MOBY 系列標簽通信速率快、抗干擾性強，具有不同存儲容量、不同環(huán)境耐 受條件的移動存儲單元，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)進行通信。具體應(yīng)用中可以在倉庫入口和出口處各 定點安裝2-4套S蹦A11C R朦列讀寫器，用于實現(xiàn)入/出庫操作；在 倉庫內(nèi)部再配置2-4套移動讀寫器，用于倉儲盤點和物品揀選。2RFID中間件及數(shù)據(jù)過濾西門子 SIMATICRF. MANAGER同件為 SIMATICRF60提供了一體 化的軟件解

51、決方案，但并不適用于本系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的物流倉儲管理應(yīng) 用，因此需要設(shè)計一種針對系統(tǒng)實用的RFID+間件。中間件的功能模 塊包括：RFID賣寫器接口模塊、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，如下列圖所示。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 模塊用于將多個物理讀寫器或者讀寫器的多條天線映射成為一個邏 輯讀寫器。一個邏輯讀寫器代表了一個有具體含義的數(shù)據(jù)采集點，而不管該采集點在物理上由多少個

52、讀寫器和天線組成。它屏蔽了數(shù)據(jù)采 集點的具體實現(xiàn)方式，減少了數(shù)據(jù)過濾等上層模塊與下層數(shù)據(jù)采集局 部的軟件耦合度。對于上層業(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RFI或據(jù)有初步過濾的功能。RFID讀寫£讀寫器RFID讀寫器接口模塊一役備管理 模塊邏31 讀耳 器映 射模 ;塊 系優(yōu)二.lir數(shù)過根業(yè)務(wù)系統(tǒng)攝口模塊圖4-6 RFID中間件設(shè)計RFID采集的原始數(shù)據(jù)量非常大，在實際應(yīng)用中，根據(jù)具體的配 置不同，每臺讀寫器每秒可以上報數(shù)個至數(shù)十個不等的電子標簽數(shù) 據(jù)，如重復(fù)屢次掃描同一個電子標簽，但其中只有少局部是對用戶有 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

53、經(jīng)過去冗等處理而 直接上傳，將會給整個RFID系統(tǒng)帶來很大的負擔。因此，系統(tǒng)采用數(shù) 據(jù)采集事件編碼的方法對RFID采集的數(shù)據(jù)進行過濾處理。首先對電子 標簽狀態(tài)的改變進行編碼，定義標簽出現(xiàn)的狀態(tài)編碼為0,標簽狀態(tài)消失的編碼為1;然后參加計時器機制，對計時器有效時間內(nèi) 的同一標簽的狀態(tài)跳變進行忽略，從而在狀態(tài)定義和時間維度兩個方 面對數(shù)據(jù)進行去重化。該方法能夠很好地消除冗余數(shù)據(jù)，減少上層系 統(tǒng)的負荷。3傳感器、微處理器、通信芯片及協(xié)議在智能倉儲物聯(lián)網(wǎng)中，針對倉儲物品監(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)計思路實現(xiàn)整個倉儲車間的物品監(jiān)控。Zigbee技術(shù)具有功耗極低、系統(tǒng)簡單、組網(wǎng)方式靈活、本錢低、低等待時間等性質(zhì)，適用于此類 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計。出于節(jié)能的考慮，倉儲物品監(jiān)控模塊的數(shù)據(jù)采集應(yīng) 要求傳感器體積小、低功耗、外圍電路簡單，最好采用不需要信號調(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。無線通信模塊建議采用CC1000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)庫息倉信一 倉儲管理系統(tǒng)一入庫管理一倉位管理一-庫存管理排貨指令及信