專題講座資料（2021-2022年）工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)調(diào)研報(bào)告

1、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)調(diào)研報(bào)告 第一章 緒論1.1課題的背景隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)涉及的領(lǐng)域持續(xù)增多，人們對(duì)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(huì)不可缺少的一個(gè)組成部分，物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)積累到今天的一個(gè)發(fā)展機(jī)遇。特別是在全球金融危機(jī)背景下，作為新一輪IT革命，物聯(lián)網(wǎng)被看作是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)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(yùn)營(yíng)商應(yīng)該做些什么，這些已經(jīng)成為了當(dāng)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(hào)的裝置?！爸袊?guó)移動(dòng)從技術(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(jìn)行識(shí)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(wú)線和有線通信技術(shù)進(jìn)行信息的傳遞并保證其可靠性；第三層應(yīng)用層，相當(dāng)于一個(gè)用于實(shí)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(jìn)行處理和展示”。目前，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，如智能家居、智能電網(wǎng)、智能交通、醫(yī)療服務(wù)、農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)

3、測(cè)、物流配送等。由此可見，物聯(lián)網(wǎng)有著巨大的市場(chǎng)和發(fā)展?jié)摿Γ锫?lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈如圖1-1所示。 圖1-1 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈 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)的發(fā)展，具體問題如下： (1)由于各個(gè)行業(yè)間存在差異，一般情況下，一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)集成商僅僅關(guān)注一個(gè)具體的行業(yè)，同時(shí)限于供應(yīng)商供貨的時(shí)間，使得項(xiàng)目周期過長(zhǎng)；(2)行業(yè)用戶初期投資大；同時(shí)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(hù)工作量大；(4)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商只能提供通信通道，不能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)所在；(5)終端的非標(biāo)準(zhǔn)化使得應(yīng)用開發(fā)商只能綁定某一終端廠商作為供應(yīng)

4、商，這樣缺乏競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，而且應(yīng)用開發(fā)商受終端供應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)上的思路，如圖1-2 所示。該方式的特點(diǎn)是：提供標(biāo)準(zhǔn)化的物聯(lián)網(wǎng)終端管理平臺(tái)，各類物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用構(gòu)建在這個(gè)平臺(tái)一般是運(yùn)營(yíng)商部署物聯(lián)網(wǎng)終端管理平臺(tái)。 圖1-2 物聯(lián)網(wǎng)終端管理平臺(tái)的構(gòu)建模式 這種建設(shè)方式的優(yōu)勢(shì)是：（1）有利于實(shí)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(dòng)；(2)簡(jiǎn)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)成本，加快物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展速度；(4)易于發(fā)揮運(yùn)營(yíng)商優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建完整的價(jià)值鏈，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的可運(yùn)營(yíng)、可管理、可持續(xù)發(fā)展；（5）利于一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)

5、備提供信息給多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。1.2課題研究的意義美國(guó)權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)FORRESTER預(yù)測(cè),到2020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(huì)達(dá)到30比1,因此,物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)是下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的通信業(yè)務(wù),物聯(lián)網(wǎng)的研究、應(yīng)用和發(fā)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(yǔ)權(quán),不僅體現(xiàn)了技術(shù)領(lǐng)先,更在于我國(guó)是世界上少數(shù)能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的國(guó)家之一。這使我國(guó)在信息技術(shù)領(lǐng)域趕上,甚至占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)價(jià)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(jì)效益、節(jié)約成本；另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇提供技術(shù)動(dòng)力。有研究機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)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(huì)發(fā)展成為一個(gè)上萬(wàn)億元規(guī)模的

6、高科技市場(chǎng),其產(chǎn)業(yè)要比互聯(lián)網(wǎng)大30倍。目前,美國(guó)、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(guó)也關(guān)注、重視物聯(lián)網(wǎng)的研究,工業(yè)和信息化部會(huì)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)發(fā)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(dòng)、植物、機(jī)械、物品的傳感器與電子標(biāo)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(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的又一個(gè)驅(qū)動(dòng)器,為產(chǎn)業(yè)開拓了又一個(gè)潛力無(wú)限的發(fā)展機(jī)會(huì)。依據(jù)目前對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的需求,在近年內(nèi)市場(chǎng)就需要按億計(jì)的傳感器和電子標(biāo)簽,這將推進(jìn)信息技術(shù)

7、相關(guān)元件的生產(chǎn),同時(shí)增加社會(huì)就業(yè)機(jī)會(huì)。物聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)的迅速崛起得益于我國(guó)在物聯(lián)網(wǎng)方面的幾大優(yōu)勢(shì):第一,我國(guó)早在1999年就啟動(dòng)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(guó)是標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)國(guó)之一,擁有較大量的專利;第三,我國(guó)是能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)完整產(chǎn)業(yè)鏈的國(guó)家之一;第四,我國(guó)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和寬帶覆蓋率高,為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施支持;第五,我國(guó)己經(jīng)成為世界第三大經(jīng)濟(jì)體,有較為雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力支持物聯(lián)網(wǎng)的研究和發(fā)展。 第二章 相關(guān)技術(shù)研究2.1物聯(lián)網(wǎng)的原理2.1.1物聯(lián)網(wǎng)的定義物聯(lián)網(wǎng)是通過RFID 技術(shù)、無(wú)線傳感器技術(shù)以及定位技術(shù)等自動(dòng)識(shí)別、采集和感知獲取物品的標(biāo)識(shí)

8、信息、物品自身的屬性信息和周邊環(huán)境信息，借助各種電子信息 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(jì)算、模糊識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘以及語(yǔ)義分析等各種智能計(jì)算技術(shù)對(duì)物品相關(guān)信息進(jìn)行分析融合處理，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界的高度認(rèn)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(lán)牙、Zigbee、WIFI、超短波數(shù)傳電臺(tái)、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(dāng)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(chǎng)合，現(xiàn)場(chǎng)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(cè)、智能

9、樓宇、智能家居等環(huán)境中。（2）WIFI 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，但終端部分布線不容易或不能布線的場(chǎng)合，在終端周圍架設(shè)WIFI 路由或WIFI 網(wǎng)關(guān)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)。一般應(yīng)用在無(wú)線城市、智能交通等需要大數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)膱?chǎng)合或其他應(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?chǎng)合。（3）2G 終端該類終端應(yīng)用在小數(shù)據(jù)量移動(dòng)傳輸?shù)膱?chǎng)合或小數(shù)據(jù)量傳輸?shù)囊巴夤ぷ鲌?chǎng)合，如車載GPS 定位、物流RFID 手持終端、水庫(kù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)等。該類終端因具有移動(dòng)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(chǎng)。（4）3G 終端該類終端是在上面終端基礎(chǔ)上的升級(jí)，增加了上下行的通訊速

10、度，以滿足移動(dòng)圖像監(jiān)控，下發(fā)視頻等應(yīng)用場(chǎng)合，如：警車巡警圖像的回傳、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)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(dòng)量的采集或電力信號(hào)實(shí)施監(jiān)測(cè)中也可以用到該類終端。2.2.2物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 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(dāng)于人體的皮膚和五官；網(wǎng)絡(luò)層相當(dāng)于人體的神經(jīng)中樞和大腦；應(yīng)用層相當(dāng)于人的社會(huì)分工，具體描述如下： 感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官識(shí)別物體，采集信息。感知層包括二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS等，主要作用是識(shí)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)中樞和大腦信息傳遞和

11、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)管理中心和信息處理中心等。網(wǎng)絡(luò)層將感知層獲取的信息進(jìn)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(huì)分工”與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)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(shí)現(xiàn)行業(yè)智能化，這類似于人的社會(huì)分工，最終構(gòu)成人類社會(huì)。 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(biāo)識(shí)物品的識(shí)別碼和物品的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)信息。2.2工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù) 圖2-2工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)2.2.1傳感器技術(shù)信息的泛在化對(duì)工業(yè)的傳感器和傳感裝

12、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(zhǔn)、自診斷、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(yáng)光、風(fēng)、溫度、振動(dòng)。2.2.2通信技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)有線及無(wú)線技術(shù)。2.2.3網(wǎng)絡(luò)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(jì)與優(yōu)化技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)管理與基礎(chǔ)服務(wù)技術(shù)：低開銷高精度的時(shí)間同步技術(shù)、快速節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)、實(shí)時(shí)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)。2.2.4信息處理技術(shù)海量信息處理：工業(yè)信息出現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，構(gòu)建集海量感知信息，獲取、高效

13、融合、特征提取和內(nèi)容理解為一體。實(shí)時(shí)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。泛在信息處理服務(wù)與協(xié)同平臺(tái)： 設(shè)計(jì)、制造、管理過程中人-人之間、人-機(jī)之間和機(jī)-機(jī)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。2.2.5安全技術(shù)其中具體包括：工業(yè)設(shè)備控制、網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全，阻止非授權(quán)實(shí)體的識(shí)別、跟蹤和訪問，非集中式的認(rèn)證和信任模型，能量高效的加密和數(shù)據(jù)保護(hù)，異構(gòu)設(shè)備間的隱私保護(hù)技術(shù)。2.3工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的核心技術(shù)2.3.1 RFID 表2-1 RFID主要頻段標(biāo)準(zhǔn)及特性2.3.2 WSN 圖2-3 WSN體系結(jié)構(gòu) 圖2-4 WSN體系結(jié)構(gòu)WSN的特征：WSN通信：

14、 圖2-4 WSN通信WSN融合： 圖2-5 WSN融合RFID和WSN融合：RFID側(cè)重于識(shí)別，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)的標(biāo)識(shí)和管理，同時(shí)RFID系統(tǒng)具有讀寫距離有限、抗干擾性差、實(shí)現(xiàn)成本較高的不足；WSN側(cè)重于組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，具有部署簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，但一般WSN并不具有節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)功能。RFID與WSN的結(jié)合存在很大的契機(jī)。 RFID與WSN可以在兩個(gè)不同的層面進(jìn)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。 圖2-6 RFID和WSN融合2.4基于物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與示意圖圖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) 圖2-8 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示

15、意圖 第三章 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的需求分析與總體設(shè)計(jì)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(gè)網(wǎng)絡(luò)，利用協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件將網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)通用的IP網(wǎng)絡(luò)。主要功能：l 利用信息平臺(tái)來設(shè)置生產(chǎn)參數(shù)，如個(gè)數(shù)、長(zhǎng)度、重量等。l 自動(dòng)抄錄各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)。l 按時(shí)段自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)量。l 實(shí)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(duì)應(yīng)關(guān)系利用圖表的方式顯示出來，一目了然。l 實(shí)時(shí)獲取和告知生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的當(dāng)前數(shù)據(jù)。l 計(jì)算每臺(tái)設(shè)備的單位時(shí)間生產(chǎn)能力，根據(jù)這些數(shù)據(jù)來為每臺(tái)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)。l 與訂單管理系統(tǒng)等統(tǒng)一使用完成根據(jù)訂單自動(dòng)配置生產(chǎn)

16、任務(wù)（升級(jí)版）。2、 物品識(shí)別定位系統(tǒng)（生產(chǎn)原材料、成品、半成品為固體個(gè)體）利用RFID等識(shí)別定位技術(shù)來標(biāo)識(shí)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)物品數(shù)量、所處位置、責(zé)任人員信息等的數(shù)字化管理。主要功能：l 物品識(shí)別，根據(jù)企業(yè)的管理要求，對(duì)不同物品在倉(cāng)庫(kù)、車間、成品庫(kù)等之間的流轉(zhuǎn)進(jìn)行識(shí)別和定位。l 原材料消耗數(shù)量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)l 半成品、成品數(shù)量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)l 基于RFID的倉(cāng)庫(kù)管理l 以倉(cāng)庫(kù)為核心實(shí)現(xiàn)原材料采購(gòu)、倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存、生產(chǎn)消耗、半成品/成品數(shù)量之間的自動(dòng)核對(duì)l 按時(shí)段統(tǒng)計(jì)原材料的損耗3、 能耗自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)利用有關(guān)裝置完成對(duì)電能、氣能、熱能消耗數(shù)據(jù)的

17、自動(dòng)采集，并將這些系統(tǒng)接入物聯(lián)網(wǎng)，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供的信息功能完成對(duì)這些數(shù)據(jù)的管理。l 按時(shí)段自動(dòng)統(tǒng)計(jì)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(dāng)?shù)厥召M(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出不同時(shí)間的能耗成倍支出。l 給出能耗與生產(chǎn)效率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，供生產(chǎn)管理者使用。l 實(shí)時(shí)給出電、氣、熱等物理量的特征參數(shù)，以幫助對(duì)這些物理量有特殊要求的生產(chǎn)過程來改善供能質(zhì)量。l 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(cè)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(yùn)行過程中的動(dòng)態(tài)參數(shù)，利用無(wú)線傳輸技術(shù)與相應(yīng)的集中控制裝置連接成一個(gè)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(duì)這些

18、數(shù)據(jù)進(jìn)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。l 實(shí)時(shí)獲取生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各生產(chǎn)設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)l 按時(shí)段統(tǒng)計(jì)各生產(chǎn)設(shè)備的故障率l 故障呼叫，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，按序分時(shí)呼叫相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)責(zé)任人員。l 掉電保持，利用本產(chǎn)品提供的備用電源可保存生產(chǎn)設(shè)備掉電時(shí)的各種參數(shù)，以便上電時(shí)恢復(fù)生產(chǎn)5、 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)重要信息遠(yuǎn)程告知在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)會(huì)產(chǎn)生與企業(yè)管理、企業(yè)成本支出、企業(yè)發(fā)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(shí)時(shí)告知各級(jí)企業(yè)管理人員，以便企業(yè)各級(jí)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(shí)時(shí)的管理，提高生產(chǎn)管理的實(shí)時(shí)性，同時(shí)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)通過對(duì)這些信息的獲取，也可隨時(shí)了解企業(yè)現(xiàn)狀，達(dá)到不到

19、現(xiàn)場(chǎng)也能掌控企業(yè)。通過設(shè)備互連、物品識(shí)別和定位等功能將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種信息實(shí)時(shí)傳輸至相應(yīng)的設(shè)備，再通過GSM等公眾網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送給各級(jí)企業(yè)管理者的手持設(shè)備，以便閱讀。l 信息獲取l 信息定制l 信息分級(jí)管理l 信息傳送l 信息回復(fù)處理及考核6、 生產(chǎn)配件和產(chǎn)品防盜系統(tǒng)對(duì)于生產(chǎn)原材料、配件、成品、半成品為固體個(gè)體的企業(yè)生產(chǎn)方式，利用RFID等識(shí)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(shí)現(xiàn)物品的數(shù)字識(shí)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(shí)現(xiàn)物品流轉(zhuǎn)的有序、有據(jù)和有責(zé)。l 物品識(shí)別和定位，利用電子標(biāo)簽、RFID等實(shí)現(xiàn)物品的數(shù)

20、字識(shí)別和區(qū)域定位。l 人員識(shí)別，利用IC卡等實(shí)現(xiàn)人員的數(shù)字識(shí)別l 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(yán)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(gè)區(qū)域都能找到相應(yīng)的責(zé)任人，知道其從哪兒來，將到哪兒去，責(zé)任人分別是誰(shuí)。l 物品流轉(zhuǎn)管理，物品在倉(cāng)庫(kù)、生產(chǎn)車間、成品/半成品倉(cāng)庫(kù)之間的流轉(zhuǎn)均需通過物品識(shí)別和人員權(quán)限管理系統(tǒng)，進(jìn)出配置固定的RFID識(shí)別裝置，室內(nèi)固定存放時(shí)配備移動(dòng)RFID識(shí)別裝置，做到進(jìn)出有據(jù)，存放有時(shí)，責(zé)任到人。l 物品進(jìn)/出門管理，只有在沒有識(shí)別標(biāo)注時(shí)物品才能采購(gòu)進(jìn)門，只有當(dāng)物品所有的管理者都釋放其權(quán)限時(shí)，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)

21、生產(chǎn)一線的員工工資都采用計(jì)件工資，傳統(tǒng)的考核系統(tǒng)采用的是人工抄錄、紀(jì)錄等方式進(jìn)行的，這種方式費(fèi)時(shí)、費(fèi)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(dòng)采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)與員工工號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，克服了上述缺點(diǎn)。l 按時(shí)采集生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)采用數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)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(dòng)態(tài)采集，獲取動(dòng)態(tài)生產(chǎn)數(shù)量的數(shù)據(jù)采集，利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的生產(chǎn)安排，建立生產(chǎn)員工、時(shí)間、生產(chǎn)數(shù)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，完成員工業(yè)績(jī)的統(tǒng)計(jì)和考核。l 利用物品識(shí)別，統(tǒng)計(jì)成品/半成品的數(shù)量，建立生產(chǎn)員工、時(shí)間、生產(chǎn)數(shù)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，完成員工業(yè)績(jī)的統(tǒng)計(jì)和考核。8、 環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

22、物聯(lián)網(wǎng)與環(huán)保設(shè)備的融合實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在重點(diǎn)排污企業(yè)排污口安裝無(wú)線傳感設(shè)備，不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)企業(yè)排污數(shù)據(jù)，而且可以遠(yuǎn)程關(guān)閉排污口，防止突發(fā)性環(huán)境污染事故的發(fā)生。電信運(yùn)營(yíng)商已開始推廣基于物聯(lián)網(wǎng)的污染治理實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(diǎn)、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(wú)縫連接的一體化網(wǎng)絡(luò)，能夠進(jìn)行工業(yè)遙控遙測(cè)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)，可自動(dòng)化無(wú)線數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)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(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1生產(chǎn)追溯管理

23、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。RFID­MTS 基本功能如下： 圖4-1 RFID­MTS 基本功能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

24、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(kù)、庫(kù)內(nèi)調(diào)整、出庫(kù)、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)。RFID­MTS 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，

25、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

26、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

27、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

28、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(wú)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)

29、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(kù)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)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要由四個(gè)部分組成：(見圖4-2) 圖4-2拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖采集部分：主要通過一些有線和無(wú)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?？刂平K端：包括Pc、智能手機(jī)、IP

30、AD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)功能組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖4-3圖4-3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖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(wú)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)

31、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(kù)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)

32、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(wú)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

33、收有線網(wǎng)絡(luò)與無(wú)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)

34、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(cāng)儲(chǔ)物流管理系統(tǒng)4.3.1系統(tǒng)

35、設(shè)計(jì)1）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)針對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)管理中存在的物流信息處理效率低以及出入庫(kù)盤點(diǎn)不準(zhǔn)確等問題，提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。方案中的倉(cāng)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(kù)，利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)車間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而極大地提高倉(cāng)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。 圖4-4倉(cāng)儲(chǔ)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(kù)、出庫(kù)、移庫(kù)、盤點(diǎn)、揀選與分發(fā)等環(huán)節(jié)系統(tǒng)采用國(guó)際上最先進(jìn)的無(wú)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

36、外，倉(cāng)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(wú)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(cāng)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(cāng)儲(chǔ)管理的安全性。概括如下圖所示， 圖4-5 系統(tǒng)流程圖3）系統(tǒng)組成倉(cāng)儲(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)主要由倉(cāng)儲(chǔ)物品識(shí)別、信息采集處理、倉(cāng)儲(chǔ)物品監(jiān)控、后臺(tái)信息服務(wù)器、本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、業(yè)務(wù)系統(tǒng)六大模塊組成。在倉(cāng)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

37、品ID、類別、名稱、供應(yīng)商、生產(chǎn)日期、產(chǎn)地、入庫(kù)時(shí)間、貨架號(hào)等信息，信息存儲(chǔ)在后臺(tái)EPCIS服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中。同時(shí)，隨著物品在倉(cāng)庫(kù)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(cāng)儲(chǔ)車間入口時(shí)，由設(shè)置在倉(cāng)庫(kù)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)EPCIS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(kù)，最后交由信息處理模塊進(jìn)行處理。倉(cāng)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(cāng)儲(chǔ)物品監(jiān)控模塊，通過在倉(cāng)儲(chǔ)車間內(nèi)外布置一系列的傳感器，包

38、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(wú)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(cāng)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(kù)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(kù)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(cāng)儲(chǔ)工作人員可以通過無(wú)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(kù)管理外主要就是在庫(kù)管理，在庫(kù)管理包括在庫(kù)物品保管、在

39、庫(kù)物品查詢、在庫(kù)物品盤點(diǎn)等作業(yè)。在庫(kù)物品查詢、在庫(kù)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(cāng)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(cāng)儲(chǔ)物流管理，去掉了手工書寫輸入的步驟，解決庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，能有效地對(duì)倉(cāng)庫(kù)流程和空間進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)批次管理、快速出入庫(kù)和動(dòng)態(tài)盤點(diǎn)；幫助倉(cāng)庫(kù)管理人員對(duì)

40、庫(kù)存物品的入庫(kù)、出庫(kù)、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(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)空間，提高倉(cāng)庫(kù)的倉(cāng)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(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)空間的利用率，降低庫(kù)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(cāng)儲(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)中，針對(duì)倉(cāng)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(cāng)儲(chǔ)和配送的智能無(wú)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

41、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(cāng)庫(kù)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(kù)操作；在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部再配置2-4套移動(dòng)讀寫器，用于倉(cāng)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 RFMANAGER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(cāng)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

42、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。 圖4-6 RFID中間件設(shè)計(jì)RFID

43、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。

44、3）傳感器、微處理器、通信芯片及協(xié)議在智能倉(cāng)儲(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)中，針對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)物品監(jiān)控模塊的應(yīng)用需求，采用Zigbee無(wú)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(cāng)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(cāng)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(wú)線通信模塊建議采用CCl000芯片與微控器及一些外圍無(wú)源元件一起構(gòu)成。4）業(yè)務(wù)系統(tǒng)圖4-7 業(yè)務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)流程圖業(yè)務(wù)系統(tǒng)基于Internet環(huán)境，采用BS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(kù)管理、物品出庫(kù)管理、物品在庫(kù)管理(包括在庫(kù)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(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)無(wú)縫連接，徹底實(shí)現(xiàn)了信息采集、倉(cāng)儲(chǔ)物品識(shí)別、倉(cāng)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(kù)維護(hù)等功能。5）入庫(kù)流程（1） RFID 收貨： 在車輛到達(dá)后，搬運(yùn)貨品托盤進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)入庫(kù)區(qū)；當(dāng)貨品通過入庫(kù)區(qū)RFID