物聯網技術下智能倉庫管理系統的設計與實現

羅佳偉 牛霖霖 徐國旭

摘要：物聯網技術下智能倉庫管理系統是一種集傳感器、ZigBee、嵌入式、人工智能（AI）、數據庫、Web應用、Android移動開發等多種技術于一體的智能倉庫管理系統。本文主要針對多個糧油倉庫管理及監控做了有效的部署，并論述了該系統的體系結構、系統功能、設計方案、系統功能模塊的實現。該系統提供給用戶多種方式對倉庫進行智能化的信息處理、倉庫庫存管理、倉庫存儲貨物監控及報警裝置、降低倉庫事故機制等操作，倉庫管理系統有著較好的實用性與擴展性。

關鍵詞 物聯網 倉庫 ZigBee 遠程控制

0引言

隨著科學技術的發展，我國對糧油存儲高度重視，于2009年12月29日中華人民共和國國家發展和改革委員會令第5號公布并實行《糧油倉儲管理辦法》。為此本文提出一種基于物聯網技術的智能倉庫系統。該智能倉庫系統是以數字化信息和網絡為基礎，結合智能手機以及各種傳感器對倉庫實現智能化的管理。

1系統總體設計

該智能倉庫系統是集信息收集、處理、傳輸和應用等操作功能為一體的一個物聯網智能化管理系統。該智能倉庫系統主要包括四部分，一個是倉庫信息感知端;一個是倉庫網關子系統，獲取倉庫信息感知端的信息，并傳送數據至服務器;一個Web服務器子系統，實現倉庫信息存儲、處理，并提供與感知端和移動終端進行通信的接口;一個是移動終端子系統，實現對倉庫的遠程信息的查看和控制。

感知端主要由部署在倉庫的傳感器和設備組成，包括感知煙霧傳感器、檢測可燃性氣體傳感器、檢測物品狀態的壓力傳感器、人體檢測觸感器、光照傳感器、倉庫的照明設備等，各個傳感器和設備作為ZigBee的節點，與ZigBee協調器組成ZigBee網絡，通過ZigBee協調器實現和倉庫網關的通信。

倉庫網關是一個嵌入式系統，硬件以嵌入式微處理器為核心，通過串口與ZigBee協調器進行通信，實時獲取倉庫中各種傳感器和設備的信息，同時通過WiFi實現和Web服務器的網絡通信。

Web服務器能夠從網關獲取倉庫的各種傳感器信息和執行設備狀態，并把信息存儲在網絡數據庫中，同時提供給網關和移動終端訪問的接口，如遠程登錄驗證、遠程信息查看、遠程控制設備等接口;也可實現對用戶信息、傳感器信息、設備信息進行管理的功能。

移動終端作為客戶端能夠和Web服務器進行通信，可以遠程查看倉庫狀態、遠程控制倉庫中的設備等。

2技術方案

基于物聯網的智能倉庫系統的功能模塊描述如下：

2.1倉庫用品智能管理模塊

解決倉庫內因糧油儲備不足時的問題。通過傳感器感知倉庫內的糧油各種貨物不足時，就會發送信息給管理員的移動終端，提示庫存的當前狀態，并給出是否進行自動聯網購買的提示。用戶確認后，發送信息給指定的采購員，進行貨物的購買補充，以節省管理者的時間，提高對倉庫的高效管理。

2.2倉庫照明節能模塊

解決倉庫忘記關燈浪費電的問題。通過在倉庫入口處安裝的感知部件，以判斷是否有人進入倉庫，并智能的開啟或關閉倉庫的燈開關。

2.3氣體感知模塊

解決貨物存儲過程中揮發的氣體所帶來的安全隱患。檢測糧油倉庫的可燃氣體的濃度，來開啟倉庫換氣扇的開關。

2.4移動終端遠程控制模塊

用戶可以通過手機等移動終端遠程來監控糧油倉庫的各種設備的狀態。可以定時或手動來控制倉庫中的設備進行工作。移動終端向Web服務器發送遠程控制命令請求。服務器響應移動終端請求，更改數據庫執行器的狀態。

2.5事件樹糾錯模塊

事件樹分析法是安全系統工程中常用的一種歸納推理分析方法，起源于決策樹分析（簡稱DTA），它是一種按事故發展的時間順序由初始事件開始推論可能的后果，從而進行危險源辨識的方法。為確定安全對策提供可靠依據，以達到猜測與預防事故發生的目的。

糧油倉庫正常運轉時，由于人、機器、糧油等因素導致貨物運輸過程中出現包裝損壞甚至是糧食變質，利用事件樹分析糧油存儲過程中事故概率高的環節，配置感應提示裝置，以便及時通知員工正確的采取措施，從而減少糧油的存儲過程中損耗。

該智能倉庫系統中網關系統要把獲得的傳感器等信息推送給Web服務器，移動終端也要向Web服務器提出相應的請求以獲得或者傳送信息。網關和移動終端都以客戶端的身份要向服務器發送http請求。因此Web服務器則需要設定相應的Servlet接口，以實現對網關及移動終端請求的響應。

3系統部署

根據系統設計方案進行了系統原型的實現，系統各個子系統的軟硬件環境配置如下。

感知端：采用CC2530芯片獲取傳感器信息，并作為ZigBee節點和ZigBee協調器組成網關;集成了ZigBee協議棧。

網關：硬件以ARM Cortex A9微處理器為核心，配置有串口、WiFi等通信接口;Android4.2版本操作系統。

Web服務器：硬件CPU為Intel 酷睿i5，主頻為2.3GHz，內存8GB;操作系統為Win10，Web服務器為Tomcat9.0，JDK版本為1.8，數據庫為MySQL5.7。

移動終端：華為手機nova，Android版本7.0，內存3GB。

進行網關、Web服務器、移動終端幾個子系統系統的實現，通過實驗驗證，該智能倉庫系統的設計方案基本合理，能夠實現對倉庫的基本智能化管理，可供參考以實現系統的產品化。

4結束語

本文提出的智能倉庫系統以物聯網為核心，結合新一代管理手段，使用傳感器、ZigBee、Web應用、移動開發等技術，提供實時監控、綜合管理倉庫信息的功能，為制造倉庫提供了有效的智能管理平臺。

參考文獻

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