<dl id="jlhvx"><noframes id="jlhvx">
<dl id="jlhvx"></dl><del id="jlhvx"><noframes id="jlhvx">
<span id="jlhvx"><progress id="jlhvx"></progress></span><del id="jlhvx"></del><listing id="jlhvx"><strike id="jlhvx"><listing id="jlhvx"></listing></strike></listing>
<listing id="jlhvx"><noframes id="jlhvx"><listing id="jlhvx"></listing>
<listing id="jlhvx"><noframes id="jlhvx"><listing id="jlhvx"></listing>
<var id="jlhvx"></var>
<dl id="jlhvx"></dl>
<span id="jlhvx"></span>
<var id="jlhvx"><strike id="jlhvx"></strike></var>
<dl id="jlhvx"><noframes id="jlhvx">
<listing id="jlhvx"><strike id="jlhvx"></strike></listing><dl id="jlhvx"><noframes id="jlhvx">
<del id="jlhvx"></del>
<dl id="jlhvx"><noframes id="jlhvx">
<listing id="jlhvx"></listing>
<dl id="jlhvx"><strike id="jlhvx"></strike></dl>
<del id="jlhvx"><noframes id="jlhvx">
<var id="jlhvx"><noframes id="jlhvx"><var id="jlhvx"></var>
<del id="jlhvx"><strike id="jlhvx"></strike></del>
<dl id="jlhvx"><noframes id="jlhvx">

基于無線傳感器網絡的倉儲監測系統研究

2021-12-22 10:54| 發布者: www.artist-contribution.com| 查看:

摘要: 現代物流倉儲規模及業務的不斷擴展, 現行倉儲監測系統不足以滿足應用需要, 迫切需要智能化倉儲監測系統來完成對現代倉儲的全面管理和監測.本文將無線傳感器網絡引入到倉儲監測中, 構成部署靈活的分布式實時動態監測系統, 克服了傳統倉儲監測系統的技術缺陷.監測系統采用B/S/W分布式三層軟件架構, 操作應用簡 ...
隨著現代物流業的發展, 作為物流配送和采購分撥的中心, 物流倉儲在物流系統中的重要性越來越突顯[1], 物流倉儲系統安全管理在倉儲甚至整個物流系統中占有極其重要的位置.如何對倉儲監測系統中的異常情況進行實時的智能場景監測分析和智能化管理, 實現信息實時有效的獲取和控制, 是智能化倉儲監測系統的核心技術.目前, 雖然倉儲管理的機械化、自動化和智能化的重要意義引起人們的高度重視[2].然而, 從物流發展整體上來說, 我國物流發展與世界發達國家相比, 還有很大的差距, 從總體上看, 與我國經濟快速發展形式相比, 物流倉儲管理和監測的理論及應用等方面研究還比較滯后.
隨著倉儲規模的不斷擴大, 對倉儲監測智能化技術要求也越來越高, 現有的技術裝備不足以滿足現代倉儲對監測系統的要求, 亟需現代化的智能倉儲監測系統來完成對現代倉儲的全面管理和監測.為實現對現代倉儲的全面智能化監測和管理, 根據倉儲的特點, 本文將無線傳感器網絡技術引入到監測系統中, 構建分布式實時倉儲監測系統, 實現對倉儲的實時動態監測和全面管理, 第一時間發現安全隱患及危險, 及時干預, 防止安全事故發生, 系統依據實時監測信息實現對倉儲的監測、控制、分析、綜合決策及調度, 完成全面的綜合管理.

現行的倉儲監測系統分析

我國傳統的倉儲管理僅局限于對物品進行簡單的靜態倉儲控溫防火等單一功能, 管理分散, 技術落后, 已經無法適應現代物流倉儲智能系統安全管理的要求;傳統的倉儲管理系統功能不夠完備, 技術含量偏低, 而且造價高, 投資大.目前, 國內相當一部分倉庫還是靠人工值守, 有的雖然配備了監測裝置, 但設備單一或可靠度不高, 未能具備全方位的監測管理功能.現行倉儲監測系統在實際應用中存在很多缺陷:
1) 大多數物流倉儲在建設之初, 都沒有為建立監測系統傳輸網絡進行特別設計, 沒有預留附加鋪設監測網絡的空間, 因此, 建立一個監測系統傳輸網絡, 施工復雜, 實施部署系統設備難度大.
2) 有線傳輸網絡對于基本固定點監測來說無疑是比較理想的選擇, 但倉儲監測點往往會由于種種原因, 被監測對象位置發生變化, 但有線線纜傳輸布線不能隨環境變化而靈活重新部署, 靈活性差, 有線監測系統無法靈活實現對監測位置的動態調整, 在系統運行過程中無法動態合理地實現監測點的重部署.
3) 傳統的有線監測系統中傳感器的位置是固定的, 拆卸、安裝、調試、校準都不方便, 而且有線網絡布線復雜, 線路故障難以檢查, 增加施工和維護成本, 設備重新布局就需要重新布線, 不能隨意移動, 采用有線網鋪建大范圍網絡投資大, 網絡布線困難傳輸距離有限, 建設周期長等缺點.
4) 對于工作環境比較惡劣的地方信號線極易損壞, 易老化, 可能會由于某些原因出現線纜斷路或短路, 除了影響監測系統的正常運行外, 還有可能成為倉儲事故的隱患.
因此, 在現代倉儲管理系統中, 如何實現動態全方位的監測以及如何安全、快速、方便、低成本地建設數據傳輸網絡, 成為亟待解決的新課題和業界研究的新熱點.無線傳感器網絡技術的出現為解決這些問題提供了新的思路.

無線傳感器網絡的技術優勢

無線傳感器網絡是由大量無線傳感器節點構成的自組織網絡, 能夠實現大范圍的數據采集、數據融合和通信傳輸[3].傳統的工業環境設備監測應用往往采用單個傳感器獲得狀態數據并上傳至中央處理節點的方式, 其數據處理能力受限.而傳感器網絡由給定區域內的一組分布式無線傳感器收集數據[4], 更適合于大規模的監測數據采集.典型的無線傳感器網絡是由大量同構的、微小的、資源受限的傳感器節點隨機分布在被測量區域形成的大規模的、自組織的、多跳的無線通信網絡[5].無線傳感器網絡具有獨特的技術優勢:監測節點多, 規模大;監測節點體積小;監測節點構造成本低;監測節點部署靈活方便;監測節點功耗小;網絡具自組織性, 網絡各節點之間的聯系通常通過自組織的方式, 其結構具有動態性和自組織性, 系統結構靈活, 可擴展性強.

基于WSN倉儲監測系統

3.1 倉儲監測系統架構

為實現對現代倉儲大范圍內眾多物品全面的網絡化監測和分布式管理, 網絡系統分為倉儲本地監測內網及企業級管理專用網兩層, 無線傳感器網絡通過對監測目標全方位實時監測, 采集大量的倉儲現場實時信息, 傳送到倉儲內部監測服務子系統, 實現倉儲內部監測, 并將現場信息通過企業網或互聯網傳送到企業相關管理部門, 及時報告監測信息, 實現倉儲多級監測.企業級遠程監測中心可以利用監測計算機、視頻會議系統對物流倉儲進行遠程監測, 同時也能主動查詢倉儲現場信息, 如果有安全預警發生, 可以綜合企業的安全信息進行應急救援指揮.系統網絡架構如圖1所示.
圖1 倉儲監測系統網絡架構圖倉儲監測系統網絡架構圖  下載原圖
 
監測系統數據流程:無線傳感器網絡監測節點采集到倉儲現場信息, 匯集到監測sink節點, sink節點通過融合處理后, 將結果通過交換機實時傳送到本地監測服務子系統, 對現場信息進行業務處理, 并將監測信息存儲到數據庫服務器, 同時傳送給本地監測中心及遠程企業管理監測中心, 并在監測中心的瀏覽器上實時顯示;監測中心也可以通過網絡實時查看倉儲中特定目標的狀態和信息;如果在監測區域內產生安全預警信息, 及時上報企業級管理監測中心及本地區域監測中心, 并在監測中心記錄, 在專業人員的指揮及現場人員的干預下, 采取應急措施對緊急情況進行及時有效地處理.

3.2 無線傳感器網絡監測節點設計

在目前的無線傳輸技術中, IEEE802.15.4/ZigBee協議[6]充分考慮了無線傳感器網絡應用的需求, 基于2.4 GHz的公用通訊頻段, 是一種近距離、低復雜度、低成本、低功耗、組網簡易靈活的短程無線網絡協議, 實現許多微小的傳感器節點之間的相互協調和通信.監測節點采用電池供電, 因此節能成為設計的關鍵技術, 此外, 還要控制成本和體積.在設計中, 選用TI公司最新推出的具有USB功能的專為無線傳感器網絡應用設計的低功耗、高性能RF芯片CC2531, 是真正的系統級芯片 (SoC) , 采用高度集成化設計, 自身攜帶性能極好的RF收發器用來實現無線傳感器網絡節點的通信.內部集成了工業標準增強性8051 MCU、256 k可編程閃存、8 KB RAM;發射功率為4.5 dBm (可調) , 接收機的接收靈敏度為-97 dBm.監測節點可以設計成基于多傳感器的無線傳感器網絡節點設備, 可設計成同時監測多路物理信息, 滿足倉儲監測應用中同時對多種特性 (溫度、濕度、濃度、壓力等) 監測的需求.監測節點中傳感器組將相應的環境數據變成電壓、電流等信號送給信號調理電路, 經相關調理后送到CC2531的A/D轉換器接口進行A/D采樣, 最后將得到的采樣數據存入一個外接的256 Kb的存儲器中.監測節點硬件框圖如圖2所示.
圖2 監測節點硬件框圖監測節點硬件框圖  下載原圖
 

3.3 無線傳感器網絡sink節點

sink節點需要具備更高數據處理能力及數據通信能力, 負責監測系統現場監測信息處理及傳輸, 完成區域內監測數據的融合處理、現場監測信息上報及完成上層系統查詢任務.sink節點決定監測系統的監測時效性能、準確度及反應速度.為保證監測系統sink節點通信服務器質量, 提高數據通信能力, sink節點采用以太網接口與交換機相連, 接入到監測網絡, 再通過交換機與監測服務器中心主機相連接, 提供高速穩定的通信服務.

3.4 倉儲監測系統軟件架構

為實現對倉儲大范圍內眾多貨品全面的網絡化監測和分布式管理, 軟件系統采用先進的B/W/S三層軟件架構[7], 構成分布式開放系統, 如圖3所示, 其中應用訪問層:以瀏覽器為媒介, 為用戶提供統一操作界面, 接受用戶輸入, 并輸出和顯示系統處理結果;Web服務層:由web功能服務器提供web信息服務;應用服務器層:完成業務邏輯處理和事務調度, 數據庫服務器層提供透明的數據存儲和查詢等數據服務.架構圖中上三層構成監測軟件系統, 而最底層是現場監測層, 由無線傳感器網絡對倉儲現場信息進行實時監測, 實現現場信息采集.
圖3 倉儲監測系統軟件架構圖倉儲監測系統軟件架構圖  下載原圖
 
系統采用B/W/S架構, 使系統具有能夠跨平臺支持性能, 數據存取與操作系統和網絡協議無關, 并且具有較低的網絡通信量, 能處理大量用戶服務請求;用戶界面統一, 操作使用簡單;軟件維護方便, 當應用需求發生變化時, 只需維護WEB服務器及應用服務器上相應的業務邏輯處理服務程序.

結束語

無線傳感器網絡是一種新的信息獲取和處理技術, 在如倉儲監測這些特殊領域, 它有著傳統技術不可比擬的優勢.本文將用無線傳感器網絡引入到倉儲監測應用中, 克服了現行系統中存在的監測部署復雜、可擴展性差、靈活性差等的技術缺陷, 大大提高了系統整體性能, 系統采用B/W/S體系架構, 實現對監管區域內眾多倉儲的分布式動態實時監測, 為物流企業管理部門提供直觀、有效的全方位管理及應急救援指揮輔助決策, 有效防止倉儲安全事故的發生, 保證現代物流倉儲的正常有效運轉.
倉儲監測系統中的監測節點, 采用TI公司最新的專為無線傳感器網絡應用設計的系統級芯片CC2531, 構成小體積、低功耗、長服役時間、高射頻性能的無線監測設備.對于無線傳感器網絡中的sink節點, 采用以太網接口接入到整個監測系統, 提供10Mbit/s的高速通信速率, 具備遠程數據通信能力;遠程主機可以直接與sink節點通信, 獲取監測信息;并且單個應用服務器與sink節點連接數量不受限制, 也可以在大范圍的監測區域中減少主機的數量, 讓主機遠離危險區域, 大大提高了系統的可擴展性, 降低整個系統運行成本, 提高系統安全性和易操作性.