基于物联网的仓储信息管理系统开发设计

开发实现了一个以军工产品为例的，基于物联网的仓储信息管理系统。搭建了测试环境，并在某军工科技公司仓库测试了该系统的功能，验证了基于物联网的仓储信息管理系统的运行状况良好，达到了批量货物快速准确识别核对和室内资源快速定位，以及对货物的出入库和库存盘点过程进行信息化管理的效果。
第 1 章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

  随着商品逐步走向全球化，经济的快速发展，淘宝京东等线上商城的流行，形成了网上购物的火热趋势。线上商品的交易需求离不开物流，物流行业也面临着挑战，因此物流行业只有不断发展才能满足现实的商品交易需求。与此同时，在计算机网络的普及和各种高新信息技术的发明应用下，全球的信息网已经初步达成。但是网络的信息化和市场的全球化也是两面性的。一方面这种形式使得企业能够进入更宽阔的领域，获取到更多及时且有价值的商业信息，促使产业优化升级；另一方面这种形式也让企业形成了竞争强，发展难的局面。因此在这种背景下企业需要具备与时俱进的思想，及时研究运用高新技术来发展壮大企业，从而满足市场需求。物流业是一个复合型产业，它是物流资源走向产业化所形成的[1]。物品的生产、物品运输流通、物品的加工储存和物品销售等各大领域都涉及到物流过程。仓储管理是物流体系中的一个至关重要的环节，要加速企业物流方面的信息化，就必然要研究加速仓储运作管理的信息化。仓储管理的主要任务是对于仓储的业务流程中所产生的信息进行有效的处理，这些信息包括商品的出入库信息、货物的在库盘点信息、移库信息、物资位置信息等[2]。根据研究发现，管理仓储的费用占据了企业物流运作费用的首位[3]。所以，我们十分需要使用行之有效且行之高效的方式去提高仓储管理系统的处理能力。仓储管理行业的发展从人工走向自动化，现今已逐步走向智能信息化。早期的仓储信息管理是完全依靠人工完成物资的出入库及在库信息记录[4]。由于物资种类多而杂导致物资识别难，费时费力，缺乏信息化也导致无法实时获取和更新货物信息。再到自动化仓储利用自动化的机械设备减少了人工搬运和处理，但是在对于货物出入库的识别处理还是需要大量人工在库处理。现今，尽管仓储已经初步走向智能化，但是针对智能信息化技术在仓储管理的运用方案上却存在很大不足。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 物联网的发展及应用

  自 1999 年麻省理工学院自动识别实验室的负责人凯文·阿什顿在给宝洁公司高管的演示中提到了“物联网”这个术语开始到 2004 年，这段时间一直属于物联网的启蒙阶段[5，6]。从 2004 年开始“物联网”这个术语便出现在各类书籍和传播媒体中。2009年美国公司首次提出“智慧星球”，同年温总理提出了“感知中国”，接着第二年物联网技术在中国被列为关键技术，并宣布物联网是长期发展计划的一部分。在 2016 年-2020 年的“十三五”规划中将物联网的应用作为必要手段。物联网技术的流行和国家的大力支持，引发了大量国内外学者的研究。国内学者邓超强在物流全程监控系统运用物联网技术解决了运输配送过程中的线路杂、车辆定位和货物状态信息获取难以及装卸搬运仓储过程中信息采集等问题[7]；陈静研究提出了采用物联网技术结合设计的管理系统来解决汽车供应链上存在的问题[8]；学者李爽研究分析物联网技术，并将其应用到液化石油气储运过程中，解决了公司在采购、销售、储存、调度等方面的一系列问题[9]；周杰，席兵，张治中，范云珂四人研究利用物联网的 GPS 技术、传感技术、通信技术和相关车联网等技术设计了物流车辆管理系统，解决了物流车辆管理系统信息化智能化不足的问题[10]。学者李婷结合物联网技术设计了物流仓储配送系统，解决了配送订单人员不够和费时费力等问题[11]；学者郭晓柯提出将物联网技术运用到图书馆中，实现智慧图书馆，解决了图书馆在图书编目、书籍流通、书籍盘点、管内环境管理这四方面的问题[12]；学者姜天利用物联网的采集信息及时准确的特点提出了仓储业务流程再造的解决方案，并形成了基于物联网环境的仓储体系框架[13]。国外学者 Gubb J 等人利用物联网技术设计了一个基于信息技术的智慧城市框架，通过获取城市环境的数据信息来对未来环境做出规划[14]；学者Qu T 利用物联网技术研究了准时化牛奶物流配送系统，解决了牛奶配送的路径规划问题和时效问题[15]；学者 Luo H 等人结合物联网和跟踪技术设计了智能跟踪系统，以最低的成本、最大的网络容量和最简单的协议，实现对冷链货物的有效、快速的实时监

控[16]

第 2 章 物联网及仓库管理中的关键技术

2.1 物联网的相关概念及技术

2.1.1 物联网的架构模式

  物联网就是“物物相连的互联网”，根据对应的协议和实际需求来组建网络进行信息处理[30-33]。物联网涉及范围比较广泛，从分层的角度看，主要有以下三层如图 2.1所示。

2.2 基于 RFID 的位置指纹室内定位技术

2.2.1 RFID 位置指纹定位的基本原理

  基于 RFID 的位置指纹定位方法是将定位点位置信息和辅助节点读取到的定位点信号强度向量建立映射关系，从而后期通过待定位点的信号强度向量估计位置坐标[43]。位置指纹定位首先在库内采集大量的位置和对应的节点信号强度集合构建指纹库，然后定位时将待测位置的节点信号强度向量与指纹库中指纹作相似匹配，这样事先采集的指纹就是定位实现的关键，所以需要做好维护指纹库工作。

第 3 章 系统的需求分析与系统设计.................................................................................. 11

3.1 系统需求分析........................................................................................................ 11

3.2 系统整体架构设计................................................................................................ 16

3.3 RFID 数据采集系统部署方案设计....................................................................... 17

3.4 系统的技术架构设计

第 4 章 室内定位模块的精准定位算法研究......................................................................28

4.1 传统的 K 均值区域划分位置指纹定位算法........................................................28

4.2 传统位置指纹定位算法方案存在的问题............................................................32

4.3 改进后的自适应密度峰模糊 C 均值（DFCM）区域划分的指纹定位算法........32

4.4 算法改进前后的实验结果对比分析....................................................................36

第 5 章 系统的实现与测试..................................................................................................41

5.1 系统开发环境........................................................................................................41

5.2 软件主要功能实现................................................................................................41

5.3 系统测试................................................................................................................ 45

5.4 本章小结................................................................................................................ 48