基于無線傳感器的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)詳細(xì)說明了一種基于無線傳感器的倉儲(chǔ)管理方法，通過使用大量互連的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)搜集周圍環(huán)境的溫度、濕度、光照度等信息。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)經(jīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送傳感器節(jié)點(diǎn)傳過來的數(shù)據(jù)到基站上。傳感數(shù)據(jù)經(jīng)基站通過Internet發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心，從而實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)的遠(yuǎn)程管理。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的多傳感器高度集成、部署方便、組網(wǎng)靈活的特點(diǎn)，用來對(duì)倉儲(chǔ)環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，為倉儲(chǔ)環(huán)境中儲(chǔ)存物品的質(zhì)量安全提供保障。
技術(shù)介紹
目前，倉儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測(cè)的新技術(shù)主要采用無線連續(xù)在線監(jiān)控的方法，主要基于集群移動(dòng)通信系統(tǒng)、GSM、GPRS以及CDMA等。這種方式雖然克服了有線傳輸方式的一些缺點(diǎn)，但也有各自的不足，如：集群通信系統(tǒng)是專用移動(dòng)通信網(wǎng)，因此建設(shè)周期比較長(zhǎng)，成本較高，維護(hù)不是很方便，有效覆蓋范圍也有限；GSM、GPRS和CDMA等都是利用移動(dòng)公網(wǎng)的資源，投資相對(duì)集群移動(dòng)通信系統(tǒng)較少，但是當(dāng)需要監(jiān)測(cè)的區(qū)域范圍較大時(shí)，如果所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)都采用這些通信方式，會(huì)大大增加投入和維護(hù)成本，而且對(duì)于一些人工驗(yàn)證以到達(dá)的環(huán)境，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的部署和維護(hù)也是一大難題。鑒于傳統(tǒng)或現(xiàn)有監(jiān)測(cè)手段的不足，本專利將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到倉儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)控，能夠極大地改善上述方式的種種弊端，使倉儲(chǔ)管理邁上一個(gè)新的臺(tái)階。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
基于無線傳感器的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)通過使用大量互連的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)可以根據(jù)應(yīng)用的需求對(duì)感興趣的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行傳感器的部署。這些傳感器節(jié)點(diǎn)部署于整個(gè)倉儲(chǔ)區(qū)域中，可以包括溫度傳感器、濕度傳感器、微處理器模塊、存儲(chǔ)器模塊、射頻模塊、電源模塊構(gòu)成。通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)搜集周圍環(huán)境的溫度、濕度、光照度等信息。根據(jù)規(guī)則多面體的空間填充特點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)的部署位置應(yīng)該滿足單位節(jié)點(diǎn)的最大有效體積。對(duì)于矩形立體倉庫，可將三維空間分層，選取合適的倉儲(chǔ)單元部署，節(jié)點(diǎn)可部署在倉儲(chǔ)單元的頂點(diǎn)。基于無線傳感器的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)最底層為部署在實(shí)際監(jiān)測(cè)環(huán)境中的傳感器節(jié)點(diǎn)，向上層依次為傳輸網(wǎng)絡(luò)、基站，最終連接到Internet。傳感器節(jié)點(diǎn)部署在各個(gè)不相鄰的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，從而形成傳感器網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)經(jīng)傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送傳感器節(jié)點(diǎn)傳過來的數(shù)據(jù)到基站上。傳感數(shù)據(jù)經(jīng)基站通過Internet發(fā)送到數(shù)據(jù)處理中心，同時(shí)緩存最新的傳感器數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本專利技術(shù)的有益效果在于：可以對(duì)倉儲(chǔ)環(huán)境進(jìn)行全方位監(jiān)控，傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多，通常分布密度較高，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都將自己監(jiān)測(cè)到的局部數(shù)據(jù)信息傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)可以對(duì)這些大量冗余數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，得到相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)果發(fā)送到監(jiān)控中心，這樣就可以保證倉儲(chǔ)管理人員能夠獲取大量相對(duì)可靠的信息。投資少，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署簡(jiǎn)單，無需派人到現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)。初期建設(shè)時(shí)設(shè)備成本與有線設(shè)備相當(dāng)，但節(jié)約了電纜和布線施工成本，而且后期維護(hù)成本大大降低。可擴(kuò)展性強(qiáng)，由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)自組織的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，無須人工干預(yù)即可自動(dòng)組網(wǎng)，傳感器節(jié)點(diǎn)能夠自動(dòng)加入、退出網(wǎng)絡(luò)，沒有線纜束縛的傳感器節(jié)點(diǎn)具有很強(qiáng)的靈活性，節(jié)點(diǎn)位置可以隨時(shí)調(diào)整。當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量或位置需要變動(dòng)時(shí)，可以方便地重構(gòu)系統(tǒng)。附圖說明圖1是本專利技術(shù)提供的傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)；圖2是本專利技術(shù)提供的匯聚節(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)；圖3是本專利技術(shù)提供的軟件架構(gòu)圖；圖4是本專利技術(shù)提供的匯聚節(jié)點(diǎn)軟件流程；圖5是本專利技術(shù)提供的傳感器節(jié)點(diǎn)的軟件流程。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，以下所說明的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。圖1是本專利技術(shù)提供的傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)，如圖1所示；倉儲(chǔ)監(jiān)控系統(tǒng)的傳感器節(jié)點(diǎn)由溫濕度傳感器模塊、微處理器模塊、存儲(chǔ)器模塊、射頻模塊、電源模塊構(gòu)成。傳感器模塊完成對(duì)倉儲(chǔ)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)信息的采集。傳感器各類繁多，用于測(cè)量各種物理量，使用何種傳感器完全取決于應(yīng)用系統(tǒng)。對(duì)于倉儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測(cè)主要包括溫度、溫度監(jiān)測(cè)。微處理器模塊負(fù)責(zé)控制整個(gè)節(jié)點(diǎn)的處理操作、設(shè)備控制、功耗管理以及任務(wù)管理等。一般都選擇片上系統(tǒng)作為傳感器節(jié)點(diǎn)的處理器。集成度盡量高，功耗低而且支持睡眠模式，同時(shí)要有足夠的外部通用I/O端口和通信接口。射頻模塊負(fù)責(zé)與其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信、交換控制信息和收發(fā)采集的數(shù)據(jù)。事實(shí)上，傳感器網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用的聯(lián)系非常緊密，不同的應(yīng)用往往對(duì)通信指標(biāo)有不同的要求，不太可能為所有的應(yīng)用統(tǒng)一使用相同的協(xié)議。一種做法是針對(duì)應(yīng)用定義一組可靠的通信協(xié)議。存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)本身信息和采集信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。電源模塊保證整個(gè)節(jié)點(diǎn)的能源供應(yīng)，滿足長(zhǎng)時(shí)間的工作。倉儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測(cè)一般需要進(jìn)行連續(xù)數(shù)月的監(jiān)測(cè)，這對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的能量供應(yīng)提出了很高的要求。在一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)中，不同節(jié)點(diǎn)對(duì)能量的需求和使用也會(huì)有不同。例如，靠近匯聚節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)可能需要更多地將能量用在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包上，而網(wǎng)絡(luò)邊緣的節(jié)點(diǎn)會(huì)將主要的能量用在搜集傳感數(shù)據(jù)上。因此，有些節(jié)點(diǎn)消耗能量比較快，成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量瓶頸。在實(shí)際應(yīng)用，需要預(yù)測(cè)可能消耗能量較快的節(jié)點(diǎn)，并采取一定的節(jié)點(diǎn)冗余措施以保證數(shù)據(jù)傳輸不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別節(jié)點(diǎn)失效而中斷。傳感器節(jié)點(diǎn)通常是一個(gè)微型的嵌入式系統(tǒng)。單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件體系結(jié)構(gòu)主要由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應(yīng)模塊構(gòu)成。節(jié)點(diǎn)的傳感器模塊與應(yīng)用密切相關(guān)，針對(duì)不的應(yīng)用需求，還可能包含定位單元和時(shí)間同步單元。具有移動(dòng)功能的傳感器節(jié)點(diǎn)還需要移動(dòng)單元。圖2是本專利技術(shù)提供的匯聚節(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示；匯聚節(jié)點(diǎn)需要具備更高的數(shù)據(jù)處理能力及數(shù)據(jù)通信能力，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信息的處理及傳輸，完成區(qū)域內(nèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的融合處理、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信息上報(bào)及完成上層系統(tǒng)查詢?nèi)蝿?wù)。匯聚節(jié)點(diǎn)決定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)時(shí)效性能、準(zhǔn)確度及反應(yīng)速度。為保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)匯聚節(jié)點(diǎn)的通信服務(wù)質(zhì)量，提高數(shù)據(jù)通信能力，匯聚節(jié)點(diǎn)采用以太網(wǎng)接口與交換機(jī)相連，接入到監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，再通過交換機(jī)與監(jiān)測(cè)中心主機(jī)相連，提供高速掏寶的通信服務(wù)。匯聚節(jié)點(diǎn)包含豐富的網(wǎng)絡(luò)接口，可以通過射頻模塊與傳感器節(jié)點(diǎn)通信，也以通過GPRS或者通過WiFi或者通過RJ45接入Internet，還可以通過USB接口與上位機(jī)通信。圖3是本專利技術(shù)提供的軟件架構(gòu)圖，如圖3所示；為實(shí)現(xiàn)對(duì)倉儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)你給的監(jiān)測(cè)和分布式管理，軟件系統(tǒng)采用先進(jìn)的B/W/S三層軟件架構(gòu)，構(gòu)成分布式開放系統(tǒng)。其中應(yīng)用訪問層中以瀏覽器為媒介，為用戶提供統(tǒng)一操作界面，接受用戶輸入，并輸出和顯示系統(tǒng)處理結(jié)果，WEB服務(wù)層由WEB服務(wù)提供WEB信息服務(wù)，應(yīng)用服務(wù)層完成業(yè)務(wù)邏輯處理和事務(wù)調(diào)度，數(shù)據(jù)庫層提供透明的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢等數(shù)據(jù)服務(wù)。最底層是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)層，由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)倉儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信息采集。圖4是本專利技術(shù)提供的匯聚節(jié)點(diǎn)軟件流程，如圖4所示；傳感器節(jié)點(diǎn)采集到倉儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)信息，所探測(cè)到的信息進(jìn)行初步處理后，將其傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)，由匯聚節(jié)點(diǎn)經(jīng)過通信節(jié)點(diǎn)到達(dá)倉儲(chǔ)本地監(jiān)測(cè)中心，同時(shí)傳送給企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，并在監(jiān)測(cè)中心的瀏覽器上實(shí)時(shí)顯示，監(jiān)測(cè)中心也可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查看倉儲(chǔ)中特定目標(biāo)的狀態(tài)和信息，如果在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生安全預(yù)警信息，及時(shí)上報(bào)企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心及本地區(qū)監(jiān)測(cè)中心，并在監(jiān)測(cè)中心記錄，在專業(yè)人員的指揮及現(xiàn)場(chǎng)人員的干預(yù)下，采取應(yīng)急措施對(duì)緊急情況進(jìn)行及時(shí)有效的處理。倉儲(chǔ)本地監(jiān)測(cè)中心及企業(yè)級(jí)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心可以對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和配置，發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)或者回收數(shù)據(jù)。匯聚節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)機(jī)的查詢命令，并發(fā)送數(shù)據(jù)查詢命令給傳感器節(jié)點(diǎn)，在收到傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀后，將數(shù)據(jù)傳送給倉儲(chǔ)本地監(jiān)測(cè)主機(jī)。圖5是本專利技術(shù)提供的傳感器節(jié)點(diǎn)的軟件流程，如圖5所示。匯聚節(jié)點(diǎn)采用輪詢數(shù)據(jù)請(qǐng)求工作方式，按順序?qū)γ恳粋€(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求數(shù)據(jù)命令，之后進(jìn)入信道幀聽狀態(tài)，在時(shí)間間隙T內(nèi)如果接本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于無線傳感器的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，其特征在于其傳感器節(jié)點(diǎn)由溫濕度傳感器模塊、微處理器模塊、存儲(chǔ)器模塊、射頻模塊、電源模塊構(gòu)成。

【技術(shù)特征摘要】
1.基于無線傳感器的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，其特征在于其傳感器節(jié)點(diǎn)由溫濕度傳感器模塊、微處理器模塊、存儲(chǔ)器模塊、射頻模塊、電源模塊構(gòu)成。2.基于無線傳感器的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，其特征在于將三維空間分層，選取合適的倉儲(chǔ)單元部署，節(jié)點(diǎn)可部署在倉儲(chǔ)單元的頂點(diǎn)，傳感器節(jié)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐成琦，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：徐成琦，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32