物联网智能仓储系统的设计毕业设计论文

题 目：

毕 业 设 计

物联网智能仓储系统的设计

诚 信 声 明

本人声明：

1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；

2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；

3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。

作者签名： 日期：2009年6月10日

毕业设计（论文）任务书

题目： 物联网智能仓储系统的设计 姓名 李光烜 学院 计算机通信学院 专业 计算机科学与技术 班级0803 学号 指导老师 职称 副教授 教研室主任 一、基本任务及要求：

结合RFID技术、无线传感器网络技术、视频监控技术、条码技术等实现仓储环境监控及商品出入库、智能仓位分配、辅助拣货等功能。 主要完成： 货物贴标登记：给货物粘贴RFID标签并向货物中写入商品信息。

商品入库登记：通过货物通道读取RFID标签中的货物信息，执行全部货物的整体入库操作。 仓位自动分配：执行入库操作后根据同类商品、仓位空余情况、自动分配仓位，相应的仓位指示灯

亮起、并通过LED数字板显示需要摆放的商品数量，货物正确摆放后指示灯熄灭，LED数字板归零。 上架商品查询：使用RFID手持机扫描仓位RFID后，在手持机上显示该仓位需要摆放的货物。 出库单（订单）：当执行出库操作时，根据需要出库的商品生成出库单，出库单进行打印，上面对应出库单号打印条码。 智能拣货提示：拣货员执行拣货操作时，带着打印好的出库单，使用条码进行出库单条码扫描，这时相应仓位的指示灯亮起，LED数字板显示拣货数量，正确拣货后指示灯熄灭，LED数字板归零。否则指示灯闪烁给予错误提示。 仓储环境监控：使用网络摄像头对仓储环境进行视频监控，同时可以进行温湿度、烟感、红外入侵监控。非拣货状态下货物的移动及人员进入仓储区都会给予报警。 二、进度安排及完成时间：

第一~二周 1、课题讲解；

2、任务布置； 3、调查被开发（设计）的软件的应用环境和用户需求； 4、资料收集整理； 5、查阅资料； 6、制订初步的设计计划；为概要设计提供需求说明书； 第三~四周 1、概要设计： 建立目标系统的总体结构和模块间的关系，定义各功能模 块的功能。设计总体模块，规定设计，制订组装测试计划； 2、完成概要设计说明书； 第五周 详细设计：对概要设计中产生的功能模块进行过程描述，设计功能模块的 内部细节，包括算法和数据结构，为编写源代码提供必要的说明； 第六~十一周 实现：将详细设计说明转化为所要求的程序设计语言或源程序。并对编 写好的源程序进行程序单元测试，验证程序模块接口与详细设计说明的一致性。 第十二周 文档的生成与整理，给指导教师修改；完成毕业设计说明书、用户手册； 第十三周 答辩。

目 录

摘 要 ..................................................................... 1 ABSTRACT .................................................................. 2 前 言 .................................................................... 3 第1章 绪论 .............................................................. 5

物联网技术简介 ........................................................ 5 1.2 物联网技术产生的背景 .............................................. 5 1.3 物联网技术未来的发展 .............................................. 7 1.4 目前仓储业应用的主要物联网技术 .................................... 8 第2章 系统总体设计 ...................................................... 9

2.1 网络架构 .......................................................... 9 2.2 系统流程 .......................................................... 9 2.3 系统组成 ......................................................... 10 2.4 系统总体技术架构 ................................................. 10 2.5 系统功能结构设计 ................................................. 11

2.5.1 系统的功能模块设计 .......................................... 11 2.5.2 系统的数据库设计 ............................................ 14

第3章 系统详细设计 ..................................................... 16

3.1 基于RFID技术的库存管理流程设计 .................................. 16

3.1.1 总体流程 .................................................... 16 3.1.2 收货入库流程 ................................................ 17 3.1.3 库存盘点流程 ................................................ 18 3.1.4 出库流程 .................................................... 19 3.2 系统的主要功能模块流程图 ......................................... 21

3.2.1 货物贴标登记 ................................................ 22 3.2.2 商品入库 .................................................... 23 3.2.3 仓位自动分配 ................................................ 24 3.2.4 上架商品盘点 ................................................ 25 3.2.5 出库 ........................................................ 26 3.2.5 仓库环境监控 ................................................ 27

第4章 系统的实现 ........................................................ 28

4.1 RFID标签及读写器 ................................................. 28 4.2 RFID中间件及数据过滤 ............................................. 28 4.3 传感器、微处理器、通信芯片及协议 ................................. 29 结束语 ................................................................... 30 参考文献 ................................................................. 31 致谢 ..................................................................... 33

物联网智能仓储系统的设计

摘 要: 仓储管理是仓储机构为了充分利用所具有的仓储资源提供高效的仓储服务所进行的计划、组织、控制和协调过程，包括货物入库，管理，出库等多项工作，这些工作准确性要求高、工作量大，人工作业强度和难度都十分巨大。因此，迫切需要能自动识别产品的技术和方法，以减轻管理人员的工作量，提高工作效率。仓储管理的关键在于对物品的识别和产品信息的采集，RFID电子标签以其独特的优点成为物品自动识别的关键技术，而物联网（Internet of Things）则为物品信息共享和互通提供了一个高效、快捷的网络平台。

本文设计出一个基于物联网的仓储管理系统，其基本原理就是以电子标签作为物品识别和信息采集的技术纽带，通过读写器和中间件读取物品RFID电子标签中的EPC代码对物品进行自动识别，通过物联网ONS服务器获取EPC代码相对应的详细信息，从而达到自动化管理的目的，不但增加了一天内处理货物的数量，还监督这些货物的一切信息，对其数量，种类，保质日期等信息进行及时准确的跟踪与更新，避免人为操作的失误，提高管理效率。

关键词: 仓储管理 RFID 物联网 EPC

Design of the Internet of Things in Intelligent Warehouse

Management

ABSTRACT: Warehouse management is the planning,organizing,controlling and coordinating process which the warehouse organization carries out for the sake of taking full advantage of the storage resources,including putting the goods in and fetching them out from the warehouse and managing them These works are all required high strength and accuracy,a new thechnology which can identify the goods and collect their information automatically is needed urgently to Improve the working efficiency and reduce the workload. The key point of warehouse management is identifying the goods and collecting their information

automatically, RFID tag becaomes the key point of automatically identifying with its unique advantages, and the Intenet of Things provides an efficient, fast network platform of Information sharing and exchanging for the goods.

In this thesis, the warehouse management system based on the Internet of Things is proposed,which achieves identifying the goods and collect their information automatically by using EPC,RFID adn middleware as the bridge of goods identifying ,and using the ONS

service as the means of information collecting.Using this system,the efficiency can be improved Significantly,not only increasing the amount of the goods which is needed to processed,but also reducing the mistakes which might be taken by manual operations.

Key words: Warehouse Management RFID Internet of Things EPC

前 言

根据华夏物联网研究中心调查了解，目前在中国仓储业应用最普遍的物联网感知技术就是RFID技术，在一些先进的仓储配送中心，RFID标签及智能手持RF终端产品有比较广泛的应用。这是因为RFID技术与托盘系统结合，在仓储配送中心闭环应用，可以有效降低成本；此外，基于RFID技术的只能手持拣选终端，可以提升拣选效率和速度。2010年随着物联网技术的发展，RFID技术在仓储业应用也获得了快速发展，增长速度预计在18%以上。

在普通的仓储系统中，除了基于条码自动识别等技术具有最广泛应用外，“电子标签辅助拣选系统”也有普遍的应用。这里所谓的电子标签指的不是RFID标签，而是指采用电子指示标签进行拣选作业的系统。利用这一系统，将出入库订单经计算机系统分解，传输到货架个货位，用电子手段显示拣选的数量的辅助拣选系统。这一系统简洁实用，应用较广。近两年出现了采用无线网络技术传输拣选数据，不用现场布线搭建系统，大大方便了技术的应用。

在先进的仓储配送系统中，全自动输送分拣系统也常用激光、红外等技术进行物品感知、定位与计数，进行全自动的快速分拣。此外为了使仓储作业做到可视化，对仓库实行视频监控，部分仓储系统采用了视频感知监控系统，取得了良好的效果。

2010年，一种基于辅助语音拣选的系统也开始在国内得到应用。这一系统由仓储信息系统将出入库的订单进行分解处理，形成语音提示信息，借助无线网络和戴在拣货员头上的耳机，向拣货员发出拣货指令，完成拣选作业。

此外，随着物联网技术的发展，2010年在无锡粮食物流中心、济宁物联网大蒜冷库基地，均采用了温度、湿度等传感器感知技术，将传感器技术与其他感知技术集成，实时感知物品的温度、湿度等物理信息，使感知技术得到更深入应用。

目前仓储业智能终端技术有机器人技术、RF手持终端、语音提示终端、视频监控终端、无人搬运车等技术。借助这些技术，实现了物品的自动搬运、机器人自动堆码跺、物品自动识别、智能辅助人工拣选等作业。在智能仓储管控系统中，物联网技术与WMS技术相结合，实现了仓储也智能化与自动化。能够实现对物流过程智能控制与管理的还不多，物联网及物流信息化还仅仅停留在对物品自动识别、自动感知、自动定位、过程追溯、在线追踪、在线调度等一般的应用。专家系统、数据挖掘、网络融合与信息共享优化、智能调度与线路自动化调整管理等智能管理技术应用还有很大差距。

目前只是在企业物流系统中，部分物流系统还可以做到与企业生产管理系统无缝结合，智能运作；在部分全智能化和自动化的物流中心的物流信息系统，可以做到全自动化与智能化物流作业。

第1章 绪论

物联网技术简介

物联网(Internet of Things)指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（Facilities），包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”(Enabled)的，如贴上RFID的各种资产（Assets）、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”（Mote），通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成（Grand Integration)、以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、和/或互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。

“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术；其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。因此，物联网技术的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术。

1.2 物联网技术产生的背景

1、 1990年 物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机——Networked Coke Machine。

2、 1999年 在美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网(Internet of Things)这个概念；是1999年MIT Auto-ID中心的Ashton教授在研究RFID时最早提出来的。提出了结合物品编码、RFID和互联网技术的解决方案。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准，在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”（简称物联网），这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础。

1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。

3、 2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。

4、 2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布《ITU互联网报告2005：物联网》，引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。

报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。

根据ITU的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。物联网概念的兴起，很大程度上得益于国际电信联盟2005 年以物联网为标题的年度互联网报告。然而，ITU的报告对物联网缺乏一个清晰的定义。

虽然目前国内对物联网也还没有一个统一的标准定义，但从物联网本质上看，物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用，使人与物智慧对话，创造一个智慧的世界。物联网技术被称为是信息产业的第三次性创新。物联网的本质概括起来主要体现在三个方面：一是互联征，即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络；二是识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信（M2M）的功能；三是智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。

5、 2008年后，为了促进科技发展，寻找经济新的增长点，各国开始重视下一代的技术规划，将目光放在了物联网上。在中国，同年11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成，并带动了经济社会形态、创新形态的变革，推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新（创新2.0）形态的形成，创新与发展更加关注用户、注重以人为本。而创新2.0形态的形成又进一步推动新一代信息技术的健康发展。

6、2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新投资新一代的智慧型基础设施。当年，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。

2009年2月24日2009IBM论坛上，IBM大中华区首席执行官钱大群.公布了名为“智慧的地球”的最新策略。此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。IBM认为，IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成物联网。 在策略发布会上，IBM还提出，如果在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业，而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。IBM希望“智慧的地球”策略能掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技产业。IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点，认为计算模式每隔15年发生一次变革。这一判断像摩尔定律一样准确，人们把它称为“十五年周期定律”。1965年前后发生的变革以大型机为标志，1980年前后以个人计算机的普及为标志，而1995年前后则发生了互联网。每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。而互联网一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。20世纪90年代，美国克林顿计划用20年时间,耗资2000亿-4000亿美元,建设美国国家信息基础结构，创造了巨大的经济和社会效益。

而今天，“智慧地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有 许多相似之处，同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。该战略能否掀起如当年互联网一样的科技和经济浪潮，不仅为美国关注，更为世界所关注。

2009年8月在视察中科院无锡物联网产业研究所时，对于物联网应用也提出了一些看法和要求。自温提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。

物联网的概念与其说是一个外来概念，不如说它已经是一个“中国制造”的概念，它的覆盖范围与时俱进，已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。

截至2010年，、工信部等部委正在会同有关部门，在新一代信息技术方面开展研究，以形成支持新一代信息技术的一些新措施，从而推动我国经济的发展。

物联网技术未来的发展

物联网将是下一个推动世界高速发展的重要生产力。

物联拥有业界最完整的专业物联产品系列，覆盖从传感器、控制器到云计算的

各种应用。产品服务智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等各种领域。构建了“质量好、技术优、专业性强，成本低，满足客户需求”的综合优势，持续为客户提供有竞争力的产品和服务。

目前仓储业应用的主要物联网技术

物联网是“物物相连的互联网”，是通过各类传感装置、RFID技术、视频识别技术、红外感应、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，根据需要实现物品互联互通的网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的智能网络系统。

物联网主要有三层架构：即：感知层、网络层和应用层，根据这一物联网架构，物联网主要有三大技术体系，一是感知技术体系；二是通信与网络技术体系；三是智能技术体系。

在智能仓储中，为了对仓储货物实现感知、定位、识别、计量、分拣、监控等，主要采用传感器、RFID、条码、激光、红外、蓝牙、语音及视频监控等感知技术。

在以仓储为核心的物流中心信息系统中，常采用企业内部局域网直接相连的网络技术，并留有与互联网、无线网扩展的接口；在不方便布线的地方，一般采用无线局域网技术；

现代仓储系统内部不仅物品复杂、形态各异和性能各异，而且作业流程复杂：既有存储、又有移动；既有分拣，也有组合。因此以仓储为核心的智能物流中心，常采用的智能技术有：自动控制技术、智能机器人堆码跺技术、智能信息管理技术、移动计算技术、数据挖掘技术等等；

第2章 系统总体设计

网络架构

针对仓储管理中存在的物流信息处理效率低以及出入库盘点不准确等问题，提出一种基于物联网的仓储管理系统设计方案。方案中的仓储管理物联网通过RFID 电子标签实现物品的自动识别和出入库，利用无线传感器网络对仓储车间进行实时监控，从而极大地提高了仓储管理的智能化水平。其系统物联网的总体结构如图所示。

后台信息服务器 Internet 本地数据库服务器 物品 标签 上位机 物品 标签 无线射频识别系统 业务系统服务器

图2.1 智能仓储物联网总体结构

2.2 系统流程

仓储管理系统的工作流程包括入库、出库、移库、盘点、拣选与分发等环节。系统采用国际上最先进的无线射频身份识别技术（RFID），为每件物品提供一个惟一标志码（EPC 代码），并在服务器中存储货物的相关属性信息，从而使系统能够自动识别物品，可以对物品进行跟踪和监控。另外，仓储车间还安装多个摄像头或视频传感器以及温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等构成无线传感器网络，并使其基本覆盖所有盲区，这样工作人员可以在监控中心随时了解仓储车间的情况，并及时处理。这样就在高效、准确、快捷的基础上，进一步提高了仓储管理的安全性。

2.3 系统组成

结合上述分析，智能仓储物联网主要由仓储物品识别、信息采集处理、仓储物品监控、后台信息服务器、本地数据库服务器、业务系统六大模块组成。在仓储物品识别模块，系统采用EPC 代码作为物品的惟一标志码，为每个物品贴上一个具有EPC 的RFID 标签。标签由存入EPC 的硅芯片和天线组成，附在被标志物品上，EPC 代码内含一串数字代表物品ID、类别、名称、供应商、生产日期、产地、入库时间、货架号等信息，信息存储在后台EPC-IS 服务器的数据库中。同时，随着物品在仓库内外的转移或变化，这些数据可以得到实时地更新。在信息采集处理模块，通过RFID 数据采集接口获取物品的详细信息从而进行处理。当物品通过仓储车间入口时，由设置在仓库入口的物品标签读写器读取物品的EPC 代码，然后根据物品的EPC 代码访问后台EPC-IS 服务器，获得物品的详细信息，并将相关信息保存到本地数据库，最后交由信息处理模块进行处理。仓储车间入口处可以安装多部读写器进行分类处理，还应为不可读标签提供手动编码区。在仓储物品监控模块，通过在仓储车间内外布置一系列的传感器，包括视频传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等，使其基本覆盖所有盲区，自组织构成一个无线传感器网络，通过该网络与Internet 及业务系统互联，使工作人员可以在监控中心随时了解仓储车间内外的各类情况，以便及时处理。后台信息服务器用于存储物品的详细信息，如物品ID、类别、名称、入库时间等，并能实时地响应远程应用程序的请求，允许通过物品的EPC 码对物品信息进行查询。本地数据库服务器用于存储信息采集处理模块所获得的物品信息，以便在业务系统中查询和维护。仓储工作人员可以通过无线设备或Web 客户端随时随地查询物品的当前状态。业务系统的功能除了出入库管理外主要就是在库管理，在库管理包括在库物品保管、在库物品查询、在库物品盘点等作业。在库物品查询、在库物品盘点作业过程中均采用RFID 技术。

2.4 系统总体技术架构

根据智能仓储系统的具体业务需求和特点，本系统采用了C/S和B/S相混合的三层体系架构。系统总体技术架构分为：技术支持层、数据层和信息交互层三部分。架构以Windows XP为前台操作平台，技术支持层主要包括了RFID、JSP、GPS和防火墙、网关等；数据层主要以SQLServer2005数据库和Analysis Service数据仓库为后台服务平台。在整个系统的硬件基础建立在全球定位系统GPS、全球移动通信GSM和无线射频识别技术RFID之上。有效的将这些高科技技术融合，实现智能仓储的管理。其中RFID用于非接触识别货物信息。货物信息就能自动被识别，通过无线网络传递给后台系统，完成货物入

库、出库和盘点的管理，大大提高了仓库吞吐量。同时，系统考虑了可扩展性，有效的与ERP、CRM等系统进行集成，如图2.2所示为系统总体技术架构。

RFID GPS JSP 安全管理 基础管理数据 仓储管理数据 …… 数据/文件访问引擎 入库管理模块 出库管理模块 HTTP/SOAP 信息核对服务 CRM 盘点管理模块 ERP 数据结构EDI

图2.2 系统总体技术架构

2.5 系统功能结构设计

系统的功能模块设计

基于RFID自动识别技术结合无线网络技术的现代化智能仓储管理系统有效的提高了企业物流管理的质量和效率，降低企业库存成本，提升企业市场竞争力。系统的系统功能模块具体如图所示。基础信息管理主要包括客户管理、机构管理、人员管理和商品信息管理等；系统管理主要包括权限管理、参数设置等；库存管理主要包括入库通知单台账、送货凭证台账、入库单台账、装卸单台账、入库差异台账等；出库业务管理主要包括出库通知单台账，出库单台账，集货表台账，出库差异台账等；移库管理；库存盘点管理；库存分析管理。主要包括库存周转率分析和滞留商品报警等；接口管理，仓储管理系统与ERP系统的集成。本课题主要设计库存管理，盘点管理。

基础信息管理 系统管理 库存管理 盘点管理 智能仓储管理系统 入出移库库库库存管管管分理 理 理 析管理 图2.3 系统的功能模块

入库管理 R产信FI品息D入传识库 回别 数据库 图2.4 入库管理模块

产产品品查盘询 点 RFID终端批处理

产品拣货单 RFID识别 信息传回数据库 变更信息 RFID识别 信息传回数据库

图2.5 出库管理模块

出库 入库 RFID识别 信息传回数据库 库见移动 库内移动 移库管理 调拨出库 销售出库 出库管理 图2.6 移库管理模块

库存周转分析 仓库利用分析 滞留产品报警

图2.7 库存分析管理模块

库存分析管理 系统的数据库设计

基于RFID自动识别技术结合无线网络技术的现代化智能仓储管理系统的数据表设计是系统设计中最重要的一部分，内容相对比较复杂，本文选取部分作为分析说明。具体数据库表ER图如图所示。如：产品信息管理中PROD-INFO表包括产品编码、产品名称、产品系列号、产品简称、规格型号、产品类别、货号、产品说明、产品成本价和产品售价等信息。人员信息管理中PERSON-INFO表中包括人员编码、人员姓名、岗位、口令、人员级别和所属部门等信息。

ORGANIZATION PK I1 ID ORGAN_ID ORGAN_NAME ORGAN_CLASS ORGAN_DIRECTOR IN_PLAN PK I1 FK1 I2 ID PROD_ID PROD_TIME OUT_PLAN PK I1 FK1 I2 ID PROD_ID PROD_TIME STOCK_INFO PK I1 ID STOCK_ID STOCK_NAME STOCK_DISCRIPT STOCK_DIRECTOR CATEGORY_INFO PK FK1 I1 ID CATEGORY_ID CATEGORY_NAME CATEGORY_DIRECTOR CUSTOMER_INFO PK FK1 I1 ID CUSTOMER_ID CUSTOMER_NAME ADDRESS POSTNAME …… PERSON_INFO PKI1 FK1 FK2 ID PERSON_ID PERSON_NAME PERSON_POST PERSON_ORGAN POST_INFO PK I1 ID POST_ID POST_NAME POST_DISCRIPT PROD_INFO PK FK2 I1 FK1 ID PROD_ID PROD_NAME PROD_TYPE PROD_PRICE PROD_DESCRIPT …… SHIFT_PLAN PK I1 FK1 I2 ID PROD_ID PROD_TIME

图2.8 系统数据库ER图

第3章 系统详细设计

3.1 基于RFID技术的库存管理流程设计

汽车将物料送至仓库门口，一般情况下，贷架上摆放多件箱体，每个货架和箱体都应该有自己的RFID标签(实际上现在很多低附加值的物品并没能完全做到，部分也是因为客广隐私的原因)。RFID阅读器则放置在仓库大门、传送带、堆放点和叉车臂上。通过阅读器读取到的标签信息，货架和架上箱体(container)在供应链上活动的一系列信息都可以被跟踪采集到。

3.1.1 总体流程

现代库存营理的主要业务流程是基础资料管理、收货入库管理、库存盘点管理和拣货出库管理，系统流程图如图3.1所示。

采购部门 需求预测报告 库存分析 客户订单 采购部门 采购订单 供应商 发货 收货入库 入库 仓库部门 采购部门 出入库分析 拣货出库 订单 财务部门 库存盘点 基础数据管理 客户

图3.1 仓储管理整体业务流程图

供应商接到采购部门发送来的订单后安排发货，经过一系列收验货程序，仓储部门安排入库，同时将入库单据发往财务部门。仓储部门需要定期盘点库存，将信息向财务部门报告。在销售过程中，销售部门将审核完毕的客户订单传往仓储部门，仓储部门根据订单安排货物出库配送。

3. 收货入库流程

财务部门 采购部门 采购部门 收货指令 RFID中间件 货位安排 带有RFID阅读器的叉车 入库单 入库确认 货位安排 信息核对 采购部门 RFID阅读器 发货 发货通知单 采购部门 订单 供应商

图3.2 收货入库业务流程图

收货入库流程如图所示。

(1)仓储部门接收并核实供应商的发货通知单。

(2)根据入库货物的类型和数量，仓储管理系统对该批货物的存储区域和存储位置进行分配。

(3)仓库入口处RFID阅读器通过电子标签采集货物信息，并将信息与货单比对。 (4)仓库管理系统发出货位安排及相关指令，检测出空闰叉车供装载使用。 (5)叉车搬运货物，入库设备根据货住安排将货物上架。

入库操作关键部分是读取标签信息：首先判断阅读器是否正常，如果正常则读取标签信息，读取标签信息正常时将阅读器读取代码等相关内容显示出来。简单的实现代码如下。

private void getID(){

TagInfo t[] = new TagInfo[]; String strTagList;

int i;

boo]ean bParseResult; if(Reader.IsConnected){

strTagList=Reader.TagList;

bParseResult=Reader.ParseTagList(strTagList，t); if(bParseResult){ } else{

txtField[0] = t[0].tagID;

JOptionPane.showMessageDialog(null,”No Tags”,”提示信息”, JOptionPane.ERROR_MESSAGE);

}

}else{

JOptionPane.showMessageDialog(null,”not connected”,”提示信

息”,

JOptionPane.ERROR_MESSAGE); }

}

3.1.3 库存盘点流程

库存盘点是指对现有库存进行清点，并将实际库存状况与账面统计予以比对，业务流程如图3．3所示：

制定盘点计划 盘点清单 带有RFID阅读器的堆垛机 库存管理系统 盘点数据 RFID中间件 移动式RFID阅读器 更新数据 盘点数据 实地盘点 财务部门 图3.3 库存清点业务流程图

(1)选择所要盘点的仓库及具体库区。 (2)生成盘点清单和盘点表。

(3)管理系统通过无线网络发送指令，堆垛机定位库区，接受系统指令控制阅读器读取数据。

(4)阅读器将盘点数据传送到后台管理系统。

(5)系统进行后期数据处理，核对统计仓库实际溢损数量。

3. 出库流程

出库流程主要根据货物出库单信息，对所需货物进行分拣处理，并进行出库管理，业务流程如图3.7所示。

客户 订单 销售部门 客户订单 货位安排 出库采集 数据处理 取货结果 客户 拣货 叉车/堆垛机 数据读取 拣货 自动分组系统 库存管理系统 RFID中间件 出库信息采集 固定RFID阅读器 包装线 财务部门 数据采集 出库口

图3.4 出库业务流程图

(1)仓储系统接收来自销售部门的客户订单及发货通知。 (2)库存控制系统计算出出库数据并发出出库指令。 (3)叉车或者堆垛机接到指令，到制定库位依次取货。 (4)手持阅读器或固定阅读器将操作结果传送至库存管理系统。 (5)分拣出的货物由分拣系统执行出库操作。

(6)在货物运动过程中，安装在自动分拣系统上的RFID自动识别装置阅读RFID标签，识别货物隶属于哪个订单。

(7)包装、封口、出库过程中，系统根据输入在仓库查找商品，自动查询对应的仓库号和库位ID，供工作人员进行出库操作安排。关键查找过程如下。 public void loadPosList(){

ResultSet rs=statement.executeQuery(sql); while(rs.next){

CombolPos.AddItem(rs.getString(“WarehouseName”));

}

rs．close(); }

private void addCombolPos(){

String sql=”select warehousePosID，WarehouseName from WarehouseTable Where Status = GoodsID”;

ResultSet rs=statement.executeQuery(sql); txtFields.Text=rs.getString(“WarehousePosID”); rs．close();}

系统的主要功能模块流程图

在本章主要说明系统各个子模块的设计细节,根据结构化设计方法,用模块的实现流程图说明模块功能的具体实现.由于本系统的子模块比较多,模块的耦合程度比较松散,许多子模块的设计与实现非常相似,只是处理的信息不同而已.如果要一一列出实现流程图,就显得有点废话多.所以在本章中只给出比较具有代表性的模块的设计。

3. 货物贴标登记 否

是否完全上磅 是 自动开启1号道闸让货物上磅同时开启红外感应设备 否 货物信息，称重信息等记录到RFID卡，加入标识位2 磅上是否有货物 进入称重等待区 是 完成称重，自动开启2号道闸，亮绿灯，放行 结束 是 RFID卡是否有效 否 开始 进入厂区 加入标识位1 写入货物信息并加入标识位3 判断流程是否正确 是 否 装载货物 出厂区 保安检查 自动关闭1号道闸，亮红灯，摄像机抓拍货物信息

图3.5 货物贴标登记流程图

3. 商品入库

产品入库 否 是 库存超限 报警指示 产品入库 自动生成产品入库清单 根据EPC码访问PML服务器 从数据采集接口获取产品EPC码 开始 返回产品详细信结束

图3.6 商品入库流程图

3.2.3 仓位自动分配

错误提示 根据车载设备或手持设备指示识别对应货位、上架数量 确认上架库位、货物箱号、数量等 执行上架 正确 上架单生成 重复执行直至上架单完正确 确认到货货物号，数量，包装等 验收采集数据 完成流程 入库清单 不服提示 入库单入库确认\\关闭 判断单据是否完全执行

图3.7 仓位自动分配流程图

3.2.4 上架商品盘点

提示重盘 盘点下一个直至实盘完成 扫描现场货位、货位标签确认盘点货物信息，若每个库存单位不是一个标签，则人工实盘数量 仓库管理员配车载或手持终端调出盘点单 汇总盘点数据 生成盘点清单 库存调整 盘点启动 结束 根据差异数据复盘直至确认 汇总初盘盘点数据生成差异数据 数量匹配 正确 图3.8 上架商品盘点流程图

3. 出库

确认库位，箱号数量、仓号 正确操作员提货完毕终端记录拣货确认 出库错误提示 利用车载或手持移动设备扫描相应货位、货物标签 门式读写器出库检查 不符提示 仓库管理员执行分拣 指示拣选库重复拣选、出库直至分拣单完成 出货通知单 出库单确认\\关闭 在系统中输入出库数据 结束 生成分拣单 正确

图3.9 出库流程图

3. 仓库环境监控

图3.10 仓库环境监控流程图

执行完毕 发信号 While 是 LED1亮，置标志位 是 LED2亮，置标志位 是 LED3亮，置标志位 光感异常 温度异常 湿度异常 CRC效验 读数据（阻塞等待） 打开串口设备 串口通信线程 第4章 系统的实现

4.1 RFID标签及读写器

在智能仓储物联网中，针对仓储物品识别和信息采集处理两个模块的应用需求，建议采用西门子研发的适用于物流、仓储和配送的智能无线射频识别系统——SIMATIC RFID 系统。该系统可以将数据直接存储到附在产品上的标签中，能够可靠、快速、经济地读写数据；而且MOBY 系列标签通信速率快、抗干扰性强，具有不同存储容量、不同环境耐受条件的移动存储单元，有不同的读/写距离和数据传输速率，根据具体应用需求可选择配合不同的接口模块使用，可以以不同的通信方式和业务控制系统进行通信。具体应用中可以在仓库入口和出口处各定点安装2-4 套SIMATIC RF 系列读写器，用于实现入/出库操作；在仓库内部再配置2-4 套移动读写器，用于仓储盘点和物品拣选。

4.2 RFID中间件及数据过滤

西门子SIMATIC RF-MANAGER 中间件为SIMATIC RF600 提供了一体化的软件解决方案，但并不适用于本系统物联网的物流仓储管理应用，因此需要设计一种针对系统实用的RFID 中间件。中间件的功能模块包括：RFID 读写器接口模块、逻辑读写器映射模块、RFID 数据过滤模块、设备管理模块、业务系统接口模块，如图4.1 所示。其中：RFID读写器接口用于中间件与RFID 读写器的数据通信，主要有获取RFID 数据以及下达设备管理模块的读写器指令；设备管理模块用于调整RFID 读写设备的工作状态，配置相应的接口参数等；逻辑读写器映射模块用于将多个物理读写器或者读写器的多条天线映射成为一个逻辑读写器。一个逻辑读写器代表了一个有具体含义的数据采集点，而不管该采集点在物理上由多少个读写器和天线组成。它屏蔽了数据采集点的具体实现方式，减少了数据过滤等上层模块与下层数据采集部分的软件耦合度。对于上层业务系统来说，可见的只有逻辑读写器，所以逻辑读写器映射模块对RFID 数据有初步过滤的功能。

RFID读写器 ……… RFID读写器 RFID读写器接口模块 逻辑读写器映射模块 RFID数据过滤模块 设备管理模块 业务系统接口模块业务系统 数据库

图4.1 RFID中间件设计

RFID 采集的原始数据量非常大，在实际应用中，根据具体的配置不同，每台读写器每秒可以上报数个至数十个不等的电子标签数据，如重复多次扫描同一个电子标签，但其中只有少部分是对用户有意义的、非重复性的数据，这样大量的数据如果不经过去冗等处理而直接上传，将会给整个RFID 系统带来很大的负担。因此，系统采用数据采集事件编码的方法对RFID 采集的数据进行过滤处理。首先对电子标签状态的改变进行编码，定义标签出现的状态编码为0，标签状态消失的编码为1；然后加入计时器机制，对计时器有效时间内的同一标签的状态跳变进行忽略，从而在状态定义和时间维度两个方面对数据进行去重化。该方法能够很好地消除冗余数据，减少上层系统的负荷。

4.3 传感器、微处理器、通信芯片及协议

在智能仓储物联网中，针对仓储物品监控模块的应用需求，采用Zigbee 无线传感器网络和有线网络相结合并与局域网、互联网相连的设计思路实现整个仓储车间的物品监控。Zigbee 技术具有功耗极低、系统简单、组网方式灵活、成本低、低等待时间等性质，适用于此类监控系统的设计。出于节能的考虑，仓储物品监控模块的数据采集应要求传感器体积小、低功耗、外围电路简单，最好采用不需要信号调理电路的数字式传感器。主控单元建议采用Atmel 公司的Atmega16L 单片机。无线通信模块建议采用CC1000 芯片与微控器及一些外围无源元件一起构成。

结束语

智能仓储物联网解决了传统仓储管理过程中物流信息处理效率低以及出入库盘点不准确等问题，系统在出入库、监控、盘点、拣货等方面具有快速、便捷、准确、高效及高度自动化等优点。在现代物流领域，物联网已经体现出其积极的促进作用。通过该系统的分析与实现，形成一种利用物联网进行物流仓储管理的新型实用的设计方法。可以结合本文的部分基础理论知识和具体系统架构方法进行深入研究和探讨，在切实理解物联网原理和技术特点的基础上，进一步促进其在诸多领域的更广应用和更大发展。

随着物联网技术的不断发展和应用系统的推广普及，未来物联网技术在性能等各个方面都会有较大的提高。展望未来，物联网技术的发展将呈现如下趋势：

1)标签产品多样化。未来用户个性化需求较强，单一产品不能适应未来发展和市场需求。芯片频率、容量、天线、封装材料等组合形成产品系列化，与其他高科技融合，如与传感器、GPS、生物识别结合将由单一识别向多功能识别发展。

2) 系统网络化。当RFID系统应用普及到一定程度时，每件产品通过电子标签赋予身份标识，与互联网、电子商务结合将是必然趋势，也必将改变人们传统的生活、工作和学习方式。

3) 系统的兼容性更好。随着标准的统一，系统的兼容性将会得到更好的发挥。产品替代性更强。

4) 与其他产业融合。与其他IT产业一样，当标准和关键技术解决和突破之后，与其他产业如3C、3G网等融合将形成更大的产业集群，并得到更加广泛的应用，实现跨地区、跨行业应用。

但是物联网RFID目前标准亟待统一，包括空中接口规范、物理特性、读写器协议、编码体系、测试规范、应用规范、数据管理、信息安全等。由于产业界对于RFID的应用前景大都持乐观的期待，最理想的情况是借由标准的制定与技术的突破，加速降低成本，提升技术成熟度，满足各种应用环境的需求。

参考文献

[1] SONG H SH,WANG G Q.The high performance car license plate recognition system and its core techniques[C].Proceedings of IEEE International Conference on Vehicular Electronics and Safety,2005:42-45.

[2] ZHENG D N,ZHAO Y N,WANG J X.An efficient method of license plate location[J].Pattern Recognition

[3]International Telecommunication Union, Internet Reports 2005: The Internet of things. Geneva: ITU, 2005.

[4] ITU NGN-GSI Rapporteur Group. Requirements for support of USN applications and services in NGN environment.Geneva:International Telecommunication Union(ITU), 2007. [5] 袁宝明,于万波,魏小鹏.汽车牌照定位综述[J].大连大学学报,2002,23(2):6-12. [6] 曾丽华,李超,熊璋.基于边缘与颜色信息的车牌精确定位算法[J].北京航空航天大学学报,2007,33(9):3110-3115.

[7] 赵兵,鲁敏,匡纲要,于慧颖.基于混合特征的车牌定位算法[J].计算机工程与设计,2007,28(23):5668-5670.

[8] 李庆庆,张燕平.基于模糊边缘检测算法的车牌定位[J].计算机技术与发展,2006,16(12):7-9.

[9] 刘云浩.从普适计算、GPS 到物联网:下一代互联网的视界.中国计算机学会通讯,2009,5(12):66−69.

[10] 王保云.物联网技术研究综述.电子测量与仪器学报,2009,23(12):1−7.

[11] 孙其博,刘杰,黎羴,范春晓,孙娟娟.物联网:概念、架构与关键技术研究综述.北京邮电大学学报,2010,33(3):1−9.

[12] 范苏彬,范曲立,宗平,毛燕琴,黄维.物联网的体系结构与相关技术研究.南京邮电大学学报,2009,29(6):1−11.

[13] 刘强,崔莉,陈海明.物联网关键技术与应用.计算机科学,2010,37(6):1−4,10. [14] 张峰,张晓鹏,吴高成.基于物联网的机场集成行李处理系统及其应用研究.计算机应用研究,2010,21(10):3771−3774,3778.

[15] 李向文,唐敏,于震宏等.组建大连电子标签与物联网产学研联盟,打造RFID产业链.大连:大连海事大学.2008.

[16] 宁焕生,张彦著.RFID与物联网.北京:电子工业出版社.2008

[17] 康东,石喜勤,李勇鹏等著.射频识别(RFID)核心技术与典型应用开发案例,北京:人民

邮电出版社.2008.3

[18] 甘勇郑富娥.物联网中RFID中间件技术研究及实现.2006 International RFID Technology Summit Forum．2006

[19] 余雷.基于RFID标签的物联网物流管理系统.微计算机信息,2006，22(1-2):233-236 [20] 张云勇,张智江,刘锦德等,中间件技术原理与应用.北京:清华大学出版社,2004.10 [21] 董丽华,RFID技术与应用.北京:电子工业出版社,2008,10-29

致谢

大学的生活很快就要过去了，在学校中我学到了很多知识并认识了很多朋友，在老师与同学的鼓励与帮助下，我学到了很多为人处事和了解了社会之中一些处理问题的方式与方法，还提高了自己在各方面的能力，这些知识和能力的获得和老师的辛勤栽培、同学的关心帮助是分不开的，在此，谨向他们一一表示感谢：

首先，我要感谢我的指导老师王京文，在进行毕业设计和论文写作期间，由于指导

老师和学生见面讨论和讲解毕业论文题目时候，我正在外地实习工作中不在学校里。王老师本着认真负责的态度，在 里告知我毕业论文的详细要点与注意，并细心给我讲解此篇论文的重点和学术精华在什么地方，我要从何入手。当时我拿到这个题目很是茫然，幸得王老师担任我的毕业论文指导老师，王老师以其严谨的工作作风，孜孜不倦的治学要求和关怀备至、亲切自然的态度给予了我很大的帮助，让我深刻理解怎样写好毕业论文，在我毕业实习的工作期间，是老师的理解和帮助让我能够在匆忙之中按时并保质保量的完成此次的论文写作，并在论文写作过程中进一步加深巩固了我这几年所学知识，为我以后的社会工作做好准备。

在此，我还要要感谢在我大学学习生活中给予我教导和帮助的湖南工程学院的各位

老师，在我懵懂的时候是班主任与各位任课老师给我指点了道路与各种帮助，一日为师终身为父，介于我是一名外地学生，千里迢迢来到学校，举目无亲，是这些老师带给我温暖，让我的思乡的心在学校得到归宿，让我感觉到学校正是我第二个家。正是这些老师传授给我的知识和能力保证了我的论文的顺利完成，而这些知识和能力也必将成为我以后学习和工作的基础和后盾。

同时，还需要感谢我的同学们在这学校中给我的帮助，在我无助的时候同学们给予

我他们的关心；在我寂寞的时候是他们陪伴我走过；在我伤心的时候是他们给予我安慰；特别是在我困难的时候是他们帮助我排忧解难。

最后我要感谢我的父母家人，是他们给予了我无私的帮助关心，支持我给我力量，

让我长大后能带着关爱去奉献社会。