物联网实验室集成方案

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1、项目基于物联网技术的物流实验室集成方案概况近年来物联网技术与移动通信技术、移动商务系统完善地结合，物联网技术 应用于电子商务、物流、支付、产品质量管理等整体流程，在提升物流管理及商 务管理的整体水平的同时，让我们可以随时随地利用物联网技术，如 RFID 射频 技术、PDA及掌上电脑等无线终端自如开展衣食住行、购物、娱乐和商务谈判。 物联网技术结合RFID技术、EPC、Zigbee技术、GPS、GIS与网络等技术在物 流系统及移动商务系统广泛应用。本方案为适应移动商务、自动化加工、商品全 程追踪监控与物流管理的要求, 增进商品流通管理的透明度, 提供了高效与信息 准确的信息交换技术。本系统利用R

2、FID技术、EPC技术、Zigbee技术、GPS、GIS、GPRS及系统 集成技术，根据大学相关学科及专业需要，搭建工商物流网实验系统，平台系统 能够完成物联网技术在商务管理、物流管理系统中的应用与演示工作，并提供了 一个基础研究平台。一、系统总体流程设计本系统基于物联网及无线网络技术，实现商品的全生命周期的追终与可视 化管理及上商务流程管理。整个系统以商品的销售为驱动，以数据共享为前提， 以物联网技术为支撑，对包括生产企业、配送中心、运输企业、商务系统、超市 销售系统及供应链系统进行全程运作模拟。首先，系统由生产工厂开始模拟，当生产工厂接收到配送中心的生产加工 订单后，制定生产计划，开始生产

3、，生产过程包括贴标与加工两个环节，完成后， 带有唯一标识的产品运送到配送中心，配送中心的管理过程包括商品的入库、在 库管理、出库、装箱贴标、托盘贴标、准备运输六个环节。当配送中心接收到来 自超市的订单后，根据订单生成出库单与配送单，然后出库发货。发货后商品进 入在途环节，在途环节车辆向数据中心向发送在途信息，以供配送中心与超市实 时查看。当货物送至少超市后，则进入超市后台管理环节，包括商品的入库、在 库管理、以及货物的上架。当超市后台接收到前台的补货单后，则根据补货单生成出库单，货物上架。在超市前台，顾客使用智能购物车选购商品，智能货架可 以实时更新在库货物信息，当有商品数量减少到一定数值后，

4、发出警告，管理人 员根据库存情况与销售情况下补货订单，通知后台补货。系统总体流程图如下：客选购商品加工工厂信息帖标环零入库出库装箱EPC商品信息 盘点信息商品SGTIN -EPC入库单信息 入库信息商品SGTIN -EPC 结算信息商品SGTIN -EPC 顾客信息购物车信息装箱EPC 托盘 SSCC-EPC 零售入库信息商品SGTIN -EPC 装箱EPC 零售上架信息司机信息 车辆信息 物流公司信息 配送中心信息 仓库信息商品 SGTIN-EPC 供货商信息开始时间、结束时 间亠库管理商品SGTIN -EPC出库信息1 商品SGTIN -EPC加工参数开始、结束时间订单数据中心物上架后台超

5、市信息 宀宀，管 零售端库理存管理户，午3托盘SSCC-EPC叩商品在途信息-环途5 -EPCSC-EPC VSEPC H 在节环箱EPC准备运输装箱贴标托盘贴标商品SGTIN -EPC盘点信息配送信息图 1 系统流程图配送中心 商品加工工厂托盘在途包装箱准备运输商品包装箱EPC托盘EPC车辆EPC入库卸车拆盘选购包装到达托盘超市在途车辆EPC托盘EPC拆箱出库 上架仓库包装箱EPC商品客户图3业务流程图b二、系统总体方案设计本方案格局东北财经大学相关学科及专业需要，并根据学校实际场地及教学需要需求，设计的物流实验室系统总体结构如图 4 所示。传输线AJ门门CJC1 11 11 11 11 1

6、1 11 11 111 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 t 13 11 t智 能 货 架拣选小车计席机ilP机un机立体仓库加工单元.十M传输线BRFID看勤图 4 实验室总体布局图集成方案如图 5 所示。运输过程出库RFID读写器配送中心盘点入库RFID读写器RFID贴标图 5 系统集成方案示意图针对以上框架，设计了该实验系统的体系架构及组成，如图 6 所示。该系统 包括四个层次，底层是用来感知数据的感知层，针对物流管理及移动商务应用现 状，通过RFID标签、GPS、传感器以及其它数据并通过RFID读写器、GP

7、RS/3G 移动网络、PDA设备、网关等接入网络，存储到物流管理与移动商务应用数据 库。应用层，系统完成对数据层的数据调用，提供移动物流管理与商务数据的数 据管理、查询、分析以及数据的安全控制等应用功能，并提供统一的数据接口实 现同其它应用系统的协同工作。图 6 系统体系架构及组成本软件集成系统采用了基于 SOA 架构的 web service 服务、 XML 技术、智 能移动终端和RFID、EPC网络技术，本系统同时融合了 3G移动技术、智能移 动终端、数据库同步、身份认证及 Web service 等多种移动通讯、信息处理和计 算机网络的最新的前沿技术。本系统可以作为移动商务、物流过程、电

8、子商务与物流应用演示，可以与学 校现有实验室资源进行集成。三、编码标准本系统中涉及到的物品编码主要包括：人员编码、商品编码、包装编码、托 盘编码、车辆编码，对所有编码统一采用 EPC 编码体系。EPC 的目标是为每一物理实体提供惟一标识，它是由一个版本号和另外三段 数据（依次为域名管理者、对象分类、序列号）组成的一组数字，如图 2 所示： 其中：标头：标识 EPC 的长度, 类型, 结构, 版本EPC 管理者代码：负责管理下面部分的实体 对象分类代码：标识对象的类别 系列号：标识具体的单个实体标头EPC管理者代码对象分类代码序列号图 7 EPC 基本结构图 8 贴标流程图1. 商品与包装箱编码

9、其中，商品编码与包装箱编码属于贸易单位，采用全球贸易项目标识代码具 体编码规则如下表所示：表 SGTIN-96 的结构、标头和各字段的十进制容量标头滤值分区厂商识别代 码贸易项目代 码序列代码8332024380011 00008 （十进制）8 （十进制）999999（十进9999999 （十274877906943（二进制）制）进制）（十进制）系统中采用十六进制来表示 SGTIN-96 编码，其转化如下所示：转化为十六进制的 SGTIN-96 编码表标头滤值厂商识别代码贸易项目代 码序列代码81+3202438+2识别EPC的 长度、类型、结 构、版本号。取咼位为固定 值0,代表分区 的第一

10、位，后 三位表示滤 值。20位厂商识别 代码。24位贸易项 目代码。取后两位为固定值11, 表示分区的后两位；前 38位为表示序列号。FF （十六进制容 量）F（十六进制容 量）FFFFF（十六进 制容量）FFFFFF（十六进制容量）FFFFFFFFFF（十六进 制容量）示例：301000010000070000000001 表示序列号为 0000000001 厂商识别代码为 00001 贸易项目代码为 000001 的代码的商品 .2. 托盘与车辆编码托盘编码属于流通单位，采用系列货运包装箱代码（SSCC-96 ）具体编码规则如下表所示：标头滤值分区厂商识别代 码序列代码没使用8332038

11、240011 0000（二进制）8 （十进制）8 （十进制）999999（十进制）274877906943（十进制）标头滤值厂商识别代 码序列代码没使用81+32038+2240011 0001（二进制）8 （十进制）999999（十进制）274877906943 （十进制）识别EPC的长 度、类型、结构、 版本号。最高位为固 定值0,代表 分区的第一 位，后三位表 示滤值。20位厂商识 别代码。最后两位为固定值 11，表示分区的后两 位；前38位为表示序 列号。FF （十六进制容量）F（十六进制 容量）FFFFF（十六进制容量）FFFFFFFFFF（十六进 制容量）3. 人员编码系统中涉及到

12、的人员主要包括超市客户与司机，采用 EPC 通用标识符GID-96，编码规则如下:标头通用管理者代码对象分类代码序列号8282436001101012684354551677721568719476735FF （十六进制）FFFFFFF （十六进制）FFFFFF （十六进制）FFFFFFFFF（十六进 制）识别EPC的长 度、类型、结构、 版本号。识别公司或企业实体。 负责维持后继字段的编 号一一对象分类代码和 序列号。EPCglobal分 配普通管理者代码给实 体，确保每一个通用管 理者代码是惟一的。类似于库存单位（SKU ）。 对象分类代码被EPC管理 实体使用来识别一个物品的 种类或“类

13、型”当然，这些 对象分类代码，在每一个通 用管理者代码之下必须是惟 一的。序列号编码或者序 列号,在每一个对象 分类之内是惟一的。系统功能设计（1）基于 RFID 及无线网络技术，研究基于 RFID 技术及 EPC 技术在移动 商务数据采集、移动商务数据管理和商务过程协同的方法，解决支持基于 RFID 技术的移动商务平台数据与信息协同管理平台的关键技术和技术难点，主要包 括：基于 RFID 及 EPC 技术数据采集、数据管理、数据的可视化、与应用系统 的集成，以及基于RFID数据的移动商务协同等关键技术，开发面向移动商务信 息集成管理平台和应用工具，为企业提供基于RFID技术及移动商务技术产品

14、入 库、存储、盘点、库存管理与控制、出库、配送、移动采购。完成对移动商务数 据数据采集、建模、存储、查询、交换、分析和使用的系统解决方案和工具。（2）相关研究成果将在移动商务的实时管控，商品流通全过程的跟踪与追 溯、完整和准确的移动数据提供、基于移动商务数据的信息协同等方面发挥显著 作用，是推动企业全面实现移动商务数字化管理的基础条件，是进一步提升企业 的管理水平、降低成本的重要途径。整个系统主要由五个环节组成，模块图如下所示：系统功能模块L *y_*_t图 11 系统总体功能模块图1. 模拟制造工厂环节通过该系统，可以模拟整个生产过程。生产企业根据配送中心的补货信息制 定生产计划进行生产加工

15、活动，生产流程包括贴标、加工、两个环节。首先，在 贴标环节，产品在加工前贴上RFID电子标签，同时，注册ONS信息，上传商品 信息到数据中心；在加工环节，读写器将记录加工开始与结束时间，并添加相关 加工参数到数据中心，其中，工作参数包括温度、湿度以及振动等。生产环节功能模块商品基础信息维护商品加工信息维护商品加工过程信息生产企业信息维护供货商信息维护图 12 模拟生产环节功能模块图2. 模拟配送过程环节在配送环节，配送中心跟据超市的订单产生出库单与配送单，配送单交与运 输部门，出库单交与仓库。仓库依据出库单进行出库后由智能货架自动更新库存 信息；当出库完成后，货物经分拣环节进行装箱，在装箱环节

16、，将指定数目的产 成品包装成箱，并以每箱为单位贴上 RFID 电子标签，在运输环节将以箱为单位 进行管理。运输部门得到配送单后，进行运输准备，首先为配送单分配车辆、司 机，完善配送单信息；同时，在装车前进行装盘，将指定数目的货箱装在托盘， 为每个托盘贴上RFID电子签，并将托盘ID与车辆ID相关联。最终形成对唯一车辆与唯一司机与对应的托盘进行的全程监控。配送中心功能模块仓库信息维护配送中心信息维护生产加工订单信息生成盘点信息维护商品装盘信息维护配送信息生成商品装箱信息维护出库信息维护出库单信息生成入库信息维护入库单信息生成图 13 模拟配送环节功能模块图3. 模拟在途环节在在途环节，运输司机得

17、到配送单并完成准备运输活动后，通过 RFID 技术 完成车辆和司机的自动识别匹配，并启动车辆启动后的一系列执行程序，如自动 打开 GPS 系统，显示配送任务与路线等；在在途过程中，车辆实时发送在途信息 给数据中心，包括车辆速度与位置信息等。当发异常情况，如超速、偏离运输路 线等情况，系统给出警报，锁闭车辆防盗系统，自动报告车辆位置等信息给数据 中心服务器。司机将货物送达后，买家在纸质交付单上签字确认交付。司机返回后，将交 付单交运输企业，将交付信息录入交付单管理模块，生成交付单，并发送给配送 中心。同时，可以对车辆、司机的状态进行查询，查询司机的状态、车辆的状态、 查询运输公司总的运输量、每个

18、车辆的总出车次数、查询计划的状态。运输环节功能模块交付单管理运输状态时实监控统计查询图 14 模拟在途环节功能模块图4. 模拟超市前台购物环节当客户于超市（商场）中以具有RFID Reader与智能触摸屏的智能购物车进 行采购, 当用户将注册的会员卡放置智能购物车的刷卡区时，系统会读出客户的 信息，同时会根据用户的消费记录来向客户推荐打折促销的商品。同时当用户需 要选购某种商品时，可要据商品类别来查找商品的位置，智能触摸屏可通过WIFI 网络来查询智能货架上商品的存货情况和具体的位置信息。当客户选购某种商品时，通过智能购物车集成的 RFID 模块读取带有 RFID 标签的商品信息，透过 EPC

19、 网络功能获得商品信息并同时通过智能购物车集成 的智能触摸屏来查看商品的详细信息，当用户点击确认购买后，商品将被添加到 系统中的购物车中。结算时，客户将购物车推到结算台，通过结算台的门式 RFID 读写器来读取 客户所远购的商品信息，若与购物车中商商品比对后无误，则确认购买，用户交 款后完成交易。当完成交易后，智能货架与后台数据库同步更新数据，当智能每周架上的商 品信息低于一定值的时候，则通知后台补货。超市前台购物模块1_* * *_+图 15 模拟超市前台购物环节功能模块图5. 模拟超市后台管理环节超市后台在得到超市前台的补货单后，根据补货单进行货物的拆箱上架，同 时智能货架自动更新库存信息

20、，当有商品低于一定范围后，则系统跟据库存情况 与销售情况生成订单，发送给配送中心；配送中心将货物送到超市后，超市要进 行货物的拆盘入库，同时维护商品的价格、打折促销信息。图 16 模拟超市后台管理环节功能模块图6. WEB 服务环节数据中心通过 WEB 服务对各个环节的用户提供全程的查询服务功能。从而实 现对移动商务全程的可视化管理，完成对商品贴标、出库、入库、盘点、运输过 程、移动购物及移动商务全程的监控。商品用户可以实现对购买的商品的全生命周期信息进行查询；超市可以对订 单的货物情况进行查询；配送中心可以对商品的生产情况及在途环节查询。生产 厂家可以对商品在超市的销售情况进行查询，从而制定更合理的生产计划，来满 足用户的需求，实现更高效的供应链。