基于物聯(lián)網(wǎng)的超市倉庫管理系統(tǒng)設(shè)計方案目錄30420摘要 摘要如今隨著計算機網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)飛速發(fā)展和普及，使網(wǎng)絡(luò)在各個行業(yè)中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛和普遍，最為重要的是企業(yè)的生產(chǎn)、管理對網(wǎng)絡(luò)依賴性的飛速增加。據(jù)報道，二十世紀九十年代以來，隨著對外開放的政策下，我國的超市零售業(yè)經(jīng)過二十多年的發(fā)展，獲得了不錯的成績。我國超市經(jīng)營發(fā)展表現(xiàn)為規(guī)模不斷變大，傳統(tǒng)零售業(yè)和新興行業(yè)并存發(fā)展，市場集中度和現(xiàn)代化水平不斷提高。但是我國超市零售業(yè)仍然處于規(guī)模偏小，快速膨脹式擴張，供需平衡問題，經(jīng)營管理水平問題等。近年來，隨著超市規(guī)模的不斷擴大，倉庫管理的物資種類數(shù)量在不斷的增長，出入庫頻率激增。倉庫的管理系統(tǒng)已非常復(fù)雜和多樣化。不僅人工費比較昂貴，而且費時、不是很準確。人工管理效果不是非常好。嚴重影響了超市的及時補貨和貨物的儲藏。在計算機普及應(yīng)用的時代里，針對了倉庫出現(xiàn)的管理困難的情況，為了提高倉庫的出入庫和盤貨效率，提出了基于ZigBee技術(shù)的倉庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。集合條碼倉庫管理系統(tǒng)，采用樹形的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，設(shè)計了CC2530的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，路由器和終端設(shè)備，通過不斷的測試，證實該方案具有較強的可行性，實現(xiàn)了倉庫管理的無線化、自動化和信息化管理。集合了數(shù)字加密解密技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)了一款應(yīng)用于倉庫管理系統(tǒng)。為了對倉庫的溫濕度、光照、火警和安全情況進行監(jiān)控，采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計了一種基于ZigBee、CC2530的多點數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理的實時監(jiān)控系統(tǒng)。運用了樹形的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，然后在局域網(wǎng)內(nèi)，通過VB上位機監(jiān)控系統(tǒng)軟件和Web查詢模式對倉庫進行了控制和查詢實驗?？梢匝h(huán)利用商品的條形碼真的實現(xiàn)了每一個商品種類都有自己獨特的編碼。編碼的結(jié)構(gòu)相對簡單容易明白，可以實現(xiàn)商品的防偽和一些銷售渠道，還有追溯等等不同實現(xiàn)場景，真正地實現(xiàn)一個條形碼解決多個問題，就方便面對之后商品條形碼再出現(xiàn)其他的問題了。等到客戶端接收到了發(fā)送的數(shù)據(jù)，便可以開始數(shù)據(jù)的處理與分析，和設(shè)定好的閾值放在一起開始比較，如果超過了規(guī)定的數(shù)值，便會自己發(fā)出報警的信號，并在檢測的界面上跳出顯示。倉庫的工作人員通過檢測平臺及相應(yīng)的報警信息隨時了解倉庫的貨物狀態(tài)，從而及時、準確的做出相對應(yīng)的措施。該系統(tǒng)具有可靠性好、實時性強、成本低、使用較方便的特點。滿足了超市倉庫的智能化檢測的要求。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；ZigBee；CC2530；傳感器；倉庫管理系統(tǒng)第一章緒論1.1研究目的及意義1.1.1研究目的倉庫管理是在銷售中一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，要減輕人工盤貨，進出庫的壓力。就必須要研究加速運營倉庫管理系統(tǒng)的信息化。其主要任務(wù)就是對于倉庫的業(yè)務(wù)流程中所產(chǎn)生的信息進行有效的處理，這一些信息包含了商品的出入庫數(shù)據(jù)、倉庫當(dāng)前有多少庫存、商品生產(chǎn)日期、還有當(dāng)前商品放置位置等等。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，倉庫管理的費用占據(jù)了超市后勤管理費用的前幾位。所以，我們十分需要使用有效且非常高效的方式來提升倉庫管理系統(tǒng)的處理能力。1.1.2研究意義隨著商品逐步走向全球化，經(jīng)濟的高速發(fā)展，淘寶天貓超市順豐同城配送等，形成了網(wǎng)上購物的流行風(fēng)向。線上商品的交易需求離不開物流，物流業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。線下只有靠看得見的實物品質(zhì)、價格經(jīng)濟實惠來吸引消費人群。依此倉庫管理系統(tǒng)只有不斷發(fā)展才能滿足現(xiàn)實的商品交易需求。與此同時，在計算機網(wǎng)絡(luò)的普及和各種高新信息技術(shù)的不斷應(yīng)用下，全球的信息網(wǎng)漸漸形成。網(wǎng)絡(luò)的普及和各種高新信息技術(shù)的發(fā)明應(yīng)用下，但是網(wǎng)絡(luò)的信息化和市場的全球化也是具有兩面性的。一方面這種形式使得超市獲取到更多及時且有價值的商業(yè)信息，促使產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級;另一方面這種形式也讓大型超市形成了競爭激烈,發(fā)展困難的局面。因此在這種背景下超市也需要具備與時俱進的思想,從而滿足市場需求。有關(guān)于超市倉庫管理系統(tǒng)可以實時清楚了商品的物流，以及減少管理商品的成本。還可以不斷的完善倉庫的商品信息管理系統(tǒng)。也可以和其他的管理系統(tǒng)結(jié)合使用，可以為超市的整體運營提高了管理效率。減少一些人力成本。提供了完整的消費及管理信息系統(tǒng)。因為倉庫管理系統(tǒng)可以提高一些高質(zhì)量的服務(wù)給一些大型企業(yè)，對倉庫里的所有商品進行合理的安排。一個好的倉庫管理系統(tǒng)可以使得企業(yè)和超市更好的發(fā)展。有著更好的將來。而且可以節(jié)省一些成本。進行其他的計劃。使得資源利用達到最大化。Tompkinsetal在1996年研究指出企業(yè)貨物的存儲成本大約占貨物生產(chǎn)總成本的15%,有效降低貨物倉庫運作成本是減少生產(chǎn)成本,提高企業(yè)經(jīng)濟效益的重要突破口，作為供應(yīng)鏈管理的重要組成部分，倉庫管理系統(tǒng)有了技術(shù)的支持對商品管理運作質(zhì)量會有進步。倉庫管理系統(tǒng)的發(fā)展從人工走向自動化，現(xiàn)今已逐步走向智能信息化。早期的倉庫管理系統(tǒng)是完全依靠人工完成商品的出入庫及在庫信息記錄。由于商品品類多而雜導(dǎo)致商品識別難，費時費力，缺乏信息化也導(dǎo)致無法實時獲取和更新貨物信息。再到自動化倉儲利用自動化的機械設(shè)備減少了人工搬運和處理，但是在對于貨物出入庫的識別處理還是需要大量人工在庫處理。現(xiàn)今，盡管倉儲已經(jīng)初步走向智能化，但是針對智能信息化技術(shù)在倉庫管理的運用方案上卻存在很大不足。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)逐步走向成熟，許多物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將逐步應(yīng)用到倉庫的信息管理中，這些技術(shù)的應(yīng)用將有力的解決倉庫智能化管理問題。同時將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到倉庫信息管理中能夠?qū)⑦@些技術(shù)有力的集成，也將有助于推動物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀倉庫管理系統(tǒng)因為是我國在現(xiàn)階段一些大型企業(yè)需要的倉庫管理軟件，創(chuàng)建一個清晰明了的操作界面，容易上手的系統(tǒng)，可以讓工作人員較快的上手實現(xiàn)倉庫管理系統(tǒng)，這個樣子便減少了一些人力的成本。有了倉庫管理系統(tǒng)，對在倉庫的商品可以管理到位，將一些數(shù)據(jù)可以實時看見，不出售過期的商品，以防產(chǎn)生不必要的矛盾。有了技術(shù)支持，超市才會有更好的發(fā)展，利于消費人群，回購率才會更高。擁有簡潔的用戶界面，簡單易懂的操作，提高用戶體驗，能夠使用戶快速地進行數(shù)據(jù)的處理和查詢，大大減少數(shù)據(jù)管理人員的培訓(xùn)成本，并且有了軟件商的技術(shù)支持，能夠?qū)ο到y(tǒng)進行二次開發(fā)和代碼重構(gòu)，使軟件能更適應(yīng)超市和市場需求，高度的定制化使超市能夠更好的進行結(jié)構(gòu)調(diào)整。其實，在許多國家都有著倉庫管理系統(tǒng)，因為良好的管理系統(tǒng)可以使大部分的超市商品進行良性循環(huán)，減少不必要的支出，所以一些大型超市都招聘程序員進行開發(fā)倉庫管理系統(tǒng)。擁有良好的技術(shù)收費系統(tǒng)的使用頻率是最高的。在我們的平常生活中最普遍的使用便是超市付款使用的條形掃碼系統(tǒng)，利用紅外掃碼技術(shù)可以快捷并且不容易出錯,提高了付款的速度。使得前來購買人群的消費體驗體驗感較好。利于再次消費。這就是新興技術(shù)給我們帶來的巨大福利。在目前的我國發(fā)展的大型超市對自己的運行模式也有較大的改變，并且也獲得了不少的利益。但是大部分的超市還是沒有開始使用。在經(jīng)濟收益上就有比較大的對比。在我們的國家上看，倉庫管理所用的資金占用了總體的成本的百分之十四，但是在一些比較發(fā)達的國家來說，比例就會比較小。例如美國，在美國倉庫管理系統(tǒng)的成本僅僅只占用了百分之三點八。在他們眼里對大型超市進行有效的倉庫管理系統(tǒng)可以降低成本。但是在我們國家，一大多數(shù)超市對倉庫管理系統(tǒng)了解的比較少，而且沒有一定的技術(shù)支持。所以大部分還是進行了人工管理，那就使得倉庫管理成本占據(jù)了總成本的較大份額。但是隨著信息時代到來，20世紀60年代信息化的趨勢來看，一些大型超市的倉庫管理系統(tǒng)也慢慢走向于高度信息化、極快網(wǎng)絡(luò)化和高度集成化。國外大型連鎖超市都來進軍中國市場，作為大型超市的核心，倉庫管理系統(tǒng)也要適應(yīng)時代的發(fā)展。緊跟時代的腳步。1.2.2國外發(fā)展現(xiàn)狀來自日本的倉庫零庫存管理系統(tǒng)，是走在全世界發(fā)展的前端，在一些大型企業(yè)里使用的比較多。但是美國的企業(yè)是從上個世紀才開始明白并知曉了，日本的倉庫零庫存管理系統(tǒng)知識理論。漸漸的在歐洲以及大洋洲等地開始廣泛傳播，良好的使用感使得其應(yīng)用范圍越來越大。其中在日本使用的是最多的。直到1989年零庫存?zhèn)}庫管理系統(tǒng)在日本的制造業(yè)是使用最多的。說到零庫存管理系統(tǒng)在日本最成功的應(yīng)用，便是日本的知名豐田汽車公司成為了零庫存管理最大的受益者，同時也是證明了零庫存系統(tǒng)的便捷。還有供應(yīng)商管理庫存，打破了傳統(tǒng)的各自為政的庫存管理模式，體現(xiàn)了供應(yīng)鏈管理思想的融合，并在同一時間，以適應(yīng)市場需求。VMI的主要概念是供應(yīng)商在用戶(而不是最終用戶，分銷商或批發(fā)商）允許設(shè)立庫存，確定庫存水平和供應(yīng)的戰(zhàn)略，有庫存控制權(quán)。聯(lián)合庫存管理管理學(xué)家從企業(yè)分銷中心的功能得到啟發(fā)，對現(xiàn)有的供應(yīng)鏈庫存管理模式進行了新的拓展和重構(gòu)，提出了聯(lián)合庫存管理新模式，即基于協(xié)調(diào)中心的聯(lián)合庫存管理系統(tǒng)。聯(lián)合庫存管理是解決供應(yīng)鏈系統(tǒng)中所造成的需求放大的現(xiàn)象，提高了供應(yīng)鏈的同步化程度的有效方法。聯(lián)合庫存強調(diào)供需雙方同時參與，共同制定庫存計劃，大家在供應(yīng)鏈庫存管理的過程（供應(yīng)商，制造商，分銷商）從協(xié)調(diào)的考慮相互之間的保證對需求預(yù)測的供應(yīng)鏈庫存管理的節(jié)點，從而消除了需求變異放大現(xiàn)象。多級庫存優(yōu)化與控制在一個典型的供應(yīng)鏈，主要目的在于在供應(yīng)鏈的整體優(yōu)化和控制，降低了整個系統(tǒng)的成本，要考慮的機構(gòu)和對庫存策略機構(gòu)相互作用和這之間對各機構(gòu)庫存策略的影響。多極庫存控制系統(tǒng)根據(jù)不同的配置方式，有串行系統(tǒng)、并行系統(tǒng)、純組裝系統(tǒng)、樹型系統(tǒng)、無回路系統(tǒng)和—般系統(tǒng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)，云計算和射頻識別等智能技術(shù)的不斷發(fā)展，商品監(jiān)測信息技術(shù)的發(fā)展也依賴于這些高科技中。降低了工具的成本，并且管理變得更加方便。實現(xiàn)自動化，智能功能和環(huán)境網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。為了在未來建立全面的監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫，并為整個社會提供智慧型環(huán)境。

第二章需求分析2.1倉庫管理系統(tǒng)概述倉庫管理系統(tǒng)（WMS）通過出入庫，放置庫存等功能。進行了批次管理。商品對應(yīng)，庫存的盤點，商品質(zhì)檢等多功能運用了倉庫管理系統(tǒng)。通過了這個管理系統(tǒng)，有效的將商品的全過程進行了監(jiān)控。從而完善了倉庫管理系統(tǒng)的信息管理。2.1.1倉庫管理簡述倉庫管理系統(tǒng)從一定程度上說明了倉庫管理系統(tǒng)的主要任務(wù)是出入庫以及內(nèi)部管理。而WMS作為管理系統(tǒng)的重要一環(huán)，可以與財務(wù)系統(tǒng)、采購系統(tǒng)等系統(tǒng)進行交互信息。2.1.2倉庫管理系統(tǒng)需求分析功能需求：（1）系統(tǒng)功能包括﹔產(chǎn)品入出庫登記、增刪庫內(nèi)信息、產(chǎn)品分類管理、報表生成、數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)警告。（2）系統(tǒng)管理員功能:增刪工作人員信息、查詢庫內(nèi)信息、工作人員權(quán)限區(qū)分。（3）用戶功能包括:查詢庫內(nèi)信息、查詢出庫信息、修改本用戶密碼。根據(jù)用戶需求，該系統(tǒng)應(yīng)該實現(xiàn)以下功能:（1）進出庫管理，對進出庫信息進行記錄。（2）查詢功能。倉庫管理對查詢要求高，通過主菜單記錄當(dāng)前操作用戶的用戶編號，保證了對進、出庫信息錄入負責(zé)人的確認。（3）應(yīng)用計算機管理后，由于計算機能儲存大量的數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)只要一次存入，便可多次重復(fù)使用，所以管理數(shù)據(jù)達到完整統(tǒng)一，原始記錄能保證及時準確。

第三章總體設(shè)計3.1倉庫管理系統(tǒng)總體設(shè)計倉庫管理系統(tǒng)是把已有的條碼掃碼管理系統(tǒng)和ZigBee識別技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)了ZigBee的協(xié)調(diào)器、路由器、和電子標(biāo)簽，組成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。為了使出入庫和盤點庫存更加準確、快捷、共組成了三個ZigBee網(wǎng)絡(luò)，分別是入庫網(wǎng)絡(luò)、出庫網(wǎng)絡(luò)和盤點網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)的整體架構(gòu)如下圖一系統(tǒng)的整體架構(gòu)3.1.1入庫每個貨物入庫前都會被安置電子標(biāo)簽,經(jīng)過倉庫入口時,掃描儀對貨物的條形碼進行掃描,同時入庫協(xié)調(diào)器讀取電子標(biāo)簽信息,倉庫管理系統(tǒng)按照貨物信息判斷貨物應(yīng)存放位置,生成電子標(biāo)簽的ID號。上位機通過串口把ID號發(fā)入庫協(xié)調(diào)器,再轉(zhuǎn)發(fā)到標(biāo)簽,標(biāo)簽接收到數(shù)據(jù)后,保存此ID號,作為該標(biāo)簽的唯一標(biāo)識。同時,在倉庫管理系統(tǒng)提示下,由具有自動對應(yīng)庫位功能的叉車或傳送帶將貨物送到相應(yīng)的庫位。貨物存放到指定位置后,電子標(biāo)簽重新掃描所有網(wǎng)絡(luò)，選擇最合適的路由器作為它的父設(shè)備,并通過路由器把貨物信息發(fā)送到協(xié)調(diào)器,通過串口發(fā)送到上位機,加入網(wǎng)絡(luò)成功后,電子標(biāo)簽進入省電模式。3.1.2出庫貨物出庫時,按照出貨信息在上位機查找,查到后往協(xié)調(diào)器發(fā)送命令,即將出貨的標(biāo)簽以及它的父節(jié)點路由器的LED全都點亮,方便工作人員快速找到目標(biāo)。倉庫出口同樣放置出口協(xié)調(diào)器,負責(zé)接收即將出貨的標(biāo)簽數(shù)據(jù),貨物在出庫口時,自動添加到出庫協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò),出庫協(xié)調(diào)器把接收到的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)往上位機,上位機判斷出貨是否正確,正確則在數(shù)據(jù)庫中把貨物的記錄刪除,并將電子標(biāo)簽取下,以備重復(fù)使用;不正確則發(fā)出錯誤提示。3.1.3盤點庫存上位機可通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器隨時喚醒整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電子標(biāo)簽,自動清點庫存并核實位置。商品會被放置在指定的倉庫位子，會把所在的地方的路由器作為它的父設(shè)備，并通過了路由器把商品的所有信息發(fā)送到協(xié)調(diào)器，通過了RS-232發(fā)送到上位機,上位機會及時確認商品所在的位置是否正確，驗證了沒有錯誤之后上位機會把商品信息存儲起來，之后商品的終端設(shè)備會進入到節(jié)能模式。3.1.4報警在商品上放置電子標(biāo)簽,利用其中的加速度傳感器可以檢測到貨物的移動狀況。設(shè)定一個報警閾值，當(dāng)商品位置檢測頻率大于閾值時，產(chǎn)生振動報警中斷,喚醒休眠的電子標(biāo)簽,通過路由器向協(xié)調(diào)器發(fā)送報警信息,上位機通過串口得到報警信息后，通知倉庫工作人員迅速采取措施。此功能不但可以檢測到貨物因擺放不當(dāng)而造成的滑落而且可以防止貨物被盜。電子標(biāo)簽上的溫濕度傳感器能夠檢測貨物周圍的溫度，同樣設(shè)定一個溫濕度的報警閾值,當(dāng)超過閾值時,產(chǎn)生溫度報警中斷,從而對倉庫內(nèi)溫濕度進行實時監(jiān)控,保證倉庫環(huán)境始終保持正常狀態(tài)。3.2工作原理倉庫管理系統(tǒng)是把現(xiàn)有的條碼掃描管理系統(tǒng)和ZigBee識別技術(shù)相結(jié)合,開發(fā)了ZigBee的協(xié)調(diào)器﹑路由器和電子標(biāo)簽,組成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)?？梢允股唐烦鋈霂旌蛶齑姹P點更加準確、快捷,共組成了3個ZigBee網(wǎng)絡(luò),分別是入庫網(wǎng)絡(luò)、出庫網(wǎng)絡(luò)和盤點網(wǎng)絡(luò)。3.2.1ZigBee介紹ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù),主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù),間歇性數(shù)據(jù)和反應(yīng)時間快的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。ZigBee通信協(xié)議采用分層結(jié)構(gòu),節(jié)點通過在不同層上的特定服務(wù)來完成所要執(zhí)行的各種任務(wù)。該系統(tǒng)采用的協(xié)議棧是由物理層(PHY)、介質(zhì)訪問控制層(MAC)、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)和應(yīng)用層(APS)組成。其中應(yīng)用層包括了應(yīng)用程序支持子層、應(yīng)用程序框架和ZigBee設(shè)備對象(ZDO)。。它適用于通信數(shù)據(jù)量不大,數(shù)據(jù)傳輸速率相對較低，分布范圍較小,但對數(shù)據(jù)的安全可靠有一定要求，而且成本和功耗非常低，并容易安裝使用的場合，在工業(yè)控制、智能建筑、家庭自動化、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、能源管理、智能交通、個人護理等領(lǐng)域都有用武之地。在動態(tài)信道選擇了ZigBee個人區(qū)域網(wǎng)(PAN)中的協(xié)調(diào)器。第四章硬件設(shè)計整個倉庫管理系統(tǒng)由三個部分構(gòu)成:數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)顯示。數(shù)據(jù)采集模塊由傳感器和CC2530節(jié)點兩部分構(gòu)成:傳感器感知外界信號:CC2530節(jié)點對傳感器采集的信號進行處理，使之成為數(shù)字量。數(shù)據(jù)傳輸模塊為路由節(jié)點，它在網(wǎng)絡(luò)中僅起數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和擴大傳輸距離的作用，并且路由節(jié)點通過路由將CC2530節(jié)點采集并處理的數(shù)據(jù)無線傳遞給協(xié)調(diào)器。CC2530是TI公司第2代ZigBee/IEEE802.15.4RF片上系統(tǒng),由于該芯片工作周期短、收到發(fā)送消息的功耗較低以及采用了休眠機制節(jié)省能源,終端只需要兩節(jié)平平無奇的5號干電池就可以工作6個月到2年。在芯片中說明ZigBee協(xié)議,協(xié)議相對簡易而且所需要的內(nèi)存空間是比較小的,在一定程度上減少了ZigBee的成本，每塊ZigBee芯片只需要兩美元，而且ZigBee在協(xié)議也是不需要這個專利費的。CC2530在內(nèi)存大小、封裝尺寸等方面早就超越了CC2430芯片，所以該設(shè)計采用CC2530芯片。傳感器模塊主要有溫濕度傳感器、CO,傳感器,煙霧傳感器、紅外傳感器,這些傳感器連接在ZigBee終端節(jié)點上，采集糧倉數(shù)據(jù)并通過串口傳給ZigBee模塊。為了能更準確采集糧倉數(shù)據(jù),溫濕度傳感器選用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器,這是一種具有超小的體積、極低的功耗并且在極為精確的濕度校驗室中經(jīng)過校準的數(shù)字溫濕度復(fù)合傳感器0。CO,濃度傳感器選用MG811,它對CO,有良好的靈敏度和選擇性,受溫濕度變化的影響較小,具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性以及再現(xiàn)性甲。煙霧傳感器選用MQ-2,它成本低、壽命長,在較寬的濃度范圍內(nèi)對可燃氣體有良好的靈敏度。紅外傳感器選用HC-SR501,這是一種靈敏度高，可靠性強,具有超低電壓工作模式的傳感器,它廣泛應(yīng)用于各類自動感應(yīng)電器設(shè)備。ARM網(wǎng)關(guān)層硬件選用ARMCortex-A8,它采用的主處理器是三星的S5PV210,運行主頻可高達1GHz,帶有480×800的可觸摸液晶屏以及以太網(wǎng)口。該模塊主要負責(zé)網(wǎng)關(guān)功能以及控制ZigBee協(xié)調(diào)器。系統(tǒng)硬件由三個部分構(gòu)成:ZigBee終端節(jié)點、ZigBee路由節(jié)點和ZigBee協(xié)調(diào)器。圖二系統(tǒng)硬件構(gòu)成4.1.1終端ZigBee終端節(jié)點由CC2530核心板、外圍電路和傳感器三個部分組成。CC2530核心板是由業(yè)界標(biāo)準的增強型51單片機和RF無線射頻模塊組成。因為CC2530的擁有許多的運行模式，可以讓它尤其適用系統(tǒng)對低功耗要求的。核心板原理圖如下所示圖三核心板原理圖設(shè)計了一種基于ZigBee的倉庫管理系統(tǒng)。這個系統(tǒng)利用以下五種傳感器:溫濕度傳感器、CO,傳感器,煙霧傳感器、紅外傳感器。當(dāng)受到了外界觸發(fā)時，這些傳感器及時采集外界物理量參數(shù)，馬上和相關(guān)的ZigBee節(jié)點處理之后，通過ZigBee路由節(jié)點傳給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器通過串口將這些數(shù)據(jù)傳給上位機VB軟件進行處理，顯示出各種傳感器的參數(shù)值，并將數(shù)據(jù)存儲到后臺數(shù)據(jù)庫中。在局城網(wǎng)內(nèi)，通過瀏覽網(wǎng)頁的形式查看倉庫內(nèi)情況，便于管理員快速做出決策，如打開通風(fēng)孔，打開遮陽板等。4.1.2路由器ZigBee路由節(jié)點僅僅作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的中轉(zhuǎn)站，尋找最佳路由，提高數(shù)據(jù)傳輸距離，故其硬件原理圖與ZigBee終端節(jié)點大致相同，只是缺少傳感器連接設(shè)計。4.1.3協(xié)調(diào)器ZigBee終端節(jié)點可以采集相關(guān)的一些數(shù)據(jù)通過路由器節(jié)點無線發(fā)送給協(xié)調(diào)器，使得實時看到發(fā)送過來，在協(xié)調(diào)器上加了LCD12864液晶屏,這樣可以工作人員快速查看，相對與其他硬件部分與ZigBee路由節(jié)點基本相同。都包括CC2530、LED、電源電路、天線,只是路由器不含有串口通訊電路,協(xié)調(diào)器負責(zé)接收所有路由器收集到的電子標(biāo)簽的信息,并通過路由器向電子標(biāo)簽發(fā)送命令信息。4.2.1電子標(biāo)簽硬件設(shè)置電子標(biāo)簽包括CC2530、MAX232、LED、電源電路、天線電路、SHT11溫濕度傳感器和adxl345加速度傳感器,SHT11是瑞士SENSIRION公司生產(chǎn)的溫濕度—體傳感器,2線制的串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)整,使外圍系統(tǒng)集成變得快速而簡單。微小的體積、極低的功耗,使SHT11成為溫濕度檢測的首選。它的相對濕度(RH)測量范圍是0~100%,測量精度±3.0%;溫度測量范圍是:-40~123.8℃,測量精度±0.4℃。通過同步串行接口SPI總線方式和CC2530進行通信,SCLK和SDO連接在P2_1和P1_7引腳。ADXL345是ADI公司推出所采用MEMS技術(shù)具有SPI和12C數(shù)字輸出功能的3軸加速度計,具有小巧輕薄、超低功耗、可變量程,高分辨率等特點。它只有3mmx5mmx1mm的外形尺寸;最大量程可達±16g,可采用固定的4mg/LSB分辨率模式,該分辨率可測得0.25°的傾角變化。ADXI345選用通過SPI和CC2530交換信息,連接在PO_2、PO_3和PO_5口上。終端采用電池供電方式,采用3.0V的紐扣電池,以保證電子標(biāo)簽體積小巧方便安裝。電子標(biāo)簽初始化之后變成了無信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備。上電復(fù)位后,就可以搜索指定信道上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,并發(fā)出連接請求。在建立連接成功的情況下,從電子標(biāo)簽將得到網(wǎng)絡(luò)短地址,并使用非時隙CSMA-CA機制,通過競爭取得信道使用權(quán),向路由器發(fā)送數(shù)據(jù)。通過中斷檢測有沒有按鍵報警,有報警則把信息發(fā)往路由器進行轉(zhuǎn)發(fā),電子標(biāo)簽每30s秒讀取1次VO接口上的溫濕度傳感器和加速度傳感器數(shù)值,有報警產(chǎn)生時,置相應(yīng)的標(biāo)志位,把報警信息發(fā)往路由器,如果檢測到有盤點信息,則把該標(biāo)簽的信息發(fā)往路由器,數(shù)據(jù)發(fā)送成功后,這個標(biāo)簽就會馬上進入到睡眠狀態(tài),最大意義上地降低了功耗,延長了節(jié)點的電池使用時間。圖四協(xié)調(diào)器和路由器硬件設(shè)置

第五章軟件設(shè)計5.1軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)軟件的設(shè)計方案是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計出超市倉庫管理系統(tǒng)的核心和本質(zhì)，數(shù)據(jù)的采集和讀取以及各傳感器信號的處理由軟件系統(tǒng)控制。整個系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集層，ARM網(wǎng)關(guān)層,以及應(yīng)用層三大部分組成。數(shù)據(jù)采集層主要通過ZigBee終端節(jié)點的傳感器采集糧倉數(shù)據(jù)后經(jīng)ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)給ZigBee協(xié)調(diào)器。ARM網(wǎng)關(guān)層與ZigBee協(xié)調(diào)器相連,可以接收并處理來自ZigBee的數(shù)據(jù),也可以接收并處理來自服務(wù)器的指令。網(wǎng)關(guān)與ZigBee協(xié)調(diào)器通過串口的方式進行數(shù)據(jù)傳輸,與服務(wù)器通過TCP/IP協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。應(yīng)用層有Linux服務(wù)器和客戶端。Linux服務(wù)器將ARM網(wǎng)關(guān)層傳來數(shù)據(jù)進行分析處理并保存;客戶端為具體的圖形接口程序(主要是PCQT應(yīng)用),將從Linux服務(wù)器上獲取的有關(guān)糧倉環(huán)境的數(shù)據(jù)以圖形化接口展現(xiàn)給用戶。5.1.1數(shù)據(jù)采集層傳感器通過串口與ZigBee模塊CC2530相連,各傳感器模塊將采集到的實時數(shù)據(jù)信息經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換并處理后轉(zhuǎn)化成相應(yīng)格式的數(shù)字信號,然后通過ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳送給ZigBee協(xié)調(diào)器,同時接收從ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)送過來的指令,收到指令后執(zhí)行相應(yīng)地操作。ZigBee協(xié)調(diào)器接收到ZigBee節(jié)點采集的數(shù)據(jù)后進行分析、處理然后通過ARM網(wǎng)關(guān)發(fā)給服務(wù)器。由于傳感器在采集糧倉數(shù)據(jù)時會存在一定的誤差和干擾,使得采集到的數(shù)據(jù)與真實值存在一定差異,為了準確地監(jiān)測到糧倉環(huán)境信息,本系統(tǒng)采用去極值平均濾波法對采集到的數(shù)據(jù)進行處理。各傳感器每采集6次數(shù)據(jù)就做一次處理。采用去極值平均濾波法對采集到的數(shù)據(jù)進行處理,使得傳感器采集到的數(shù)據(jù)更接近真實值。圖五數(shù)據(jù)采集5.1.2網(wǎng)關(guān)層設(shè)計ARM網(wǎng)關(guān)層主要有兩個功能:網(wǎng)關(guān),因為可以實現(xiàn)得了監(jiān)測區(qū)域各傳感器和一些外部設(shè)備之間得數(shù)據(jù)以及指令信息的雙向相互傳遞；讓它成為重要得倉庫監(jiān)測區(qū)域的“控制中心”，需具有對數(shù)據(jù)和指令作基本的分析、處理以及暫存的功能。根據(jù)以上需求,該層硬件采用ARMCortex-A8。它可以通過串口和協(xié)調(diào)器通信,通過TCP/IP協(xié)議和服務(wù)器通信。接收到了協(xié)調(diào)器從各個終端節(jié)點采集的不同的數(shù)據(jù)信息,分析處理后發(fā)送給服務(wù)器。同時向協(xié)調(diào)器傳輸下達服務(wù)器的數(shù)據(jù)信息?？梢酝ㄟ^幾種手段來查詢到底層的傳感器所采集的數(shù)據(jù)信息,用來控制最終的設(shè)備閾值。網(wǎng)關(guān)層軟件設(shè)計流程圖如圖所示。圖六網(wǎng)關(guān)層軟件設(shè)計流程圖由于ARMCortex-A8支持Linux系統(tǒng),本部分程序采用LinuxQT設(shè)計,加入了GUI圖形界面,可將網(wǎng)關(guān)部分的程序以圖形化的形式顯示在480×800的可觸摸屏上,以達到直接監(jiān)測的目的,當(dāng)應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)(TCP/IP協(xié)議〉斷開時，倉庫工作人員可以在倉庫附近通過ARM端監(jiān)測倉庫環(huán)境。5.1.3服務(wù)器設(shè)計服務(wù)器采用Linux操作系統(tǒng),其具有開源且功能強大、移植性強,安全性相對較高的特點,有著承上啟下的重要功能,它為本系統(tǒng)的用戶層跟底層之間提供了類似橋梁的通信功能,同時也是大數(shù)據(jù)儲存的載體。服務(wù)器軟件設(shè)計的核心是TCP/IP協(xié)議、多線程以及數(shù)據(jù)庫sqlite3。TCP/IP是服務(wù)器與網(wǎng)關(guān)以及與客戶端之間通信的協(xié)議,多線程用于建立與多個客戶端的連接;數(shù)據(jù)庫則用于存放和讀取網(wǎng)關(guān)和客戶端信息及客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)。服務(wù)器軟件如下所示。圖七服務(wù)器軟件5.1.4客戶端設(shè)計客戶端分為兩種:一種是管理員,提供管理操作員和分配倉庫的功能,查看當(dāng)前所有操作員和倉庫,并為操作員分配和撤銷倉庫,以及添加和刪除操作員等;另一種是操作員,提供監(jiān)控和管理倉庫的功能:查看自己管理的倉庫的所有測控點和具體的測控點的溫度、濕度、CO,濃度等信息，可以異常報警和實時顯示倉庫環(huán)境信息，還可以手動采集倉庫的實時監(jiān)控信息。此外,還可以折線圖和表格的形式查看某個倉庫在具體某一段時間內(nèi)的溫度、濕度、CO。濃度等信息記錄,并且可將折線圖導(dǎo)出為PDF格式保存v將表格導(dǎo)出為EXCEL格式保存。5.2.1上位機數(shù)據(jù)顯示程序數(shù)據(jù)主要是放在了上位機，其中涵蓋了兩個部分。分別是顯示程序包括數(shù)據(jù)處理和信息查詢。想實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，必須要通過VB6.0實現(xiàn)，其中就有串口通信與數(shù)據(jù)處理和一些數(shù)據(jù)顯示。通過使用了MSComm控件來實現(xiàn)了串口的通信。便可以迅速方便地連接上了協(xié)調(diào)器節(jié)點。也及時對收到的數(shù)據(jù)進行一些處理。在終端節(jié)點上，可以把一些有關(guān)信息無線發(fā)送給了協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器便通過了串口將信息發(fā)送給了VB上位機軟件，在VB中得到了相對性的處理。而且還可以將收到的數(shù)據(jù)信息在VB界面上顯示。VB界面上的將會出現(xiàn)這些溫濕度傳感器、CO,傳感器,煙霧傳感器、紅外傳感器數(shù)據(jù)信息。通過了傳感器的數(shù)據(jù)通過VB處理顯示后，便快速便捷并同步存到后臺SQLServer數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。讓用戶需要使用以往的數(shù)據(jù)將會比較方便。

第六章系統(tǒng)配置與測試6.1方案設(shè)計在總體設(shè)計上，我們把系統(tǒng)分為了信號采集發(fā)送部分、信號接收傳輸部分、信號顯示監(jiān)控部分。信號采集發(fā)送部分分別是信號采集模塊和ZigBee射頻模塊;信號接收傳輸部分涵蓋ZigBee射頻模塊和信號傳輸模塊;信號顯示監(jiān)控部分是在windowsCE5.0的基礎(chǔ)上嵌入式技術(shù)的顯示監(jiān)控系統(tǒng)。在通信發(fā)送上，信號采集發(fā)送模塊與信號接收傳輸模塊之間的通信，我選擇了ZigBee無線通信技術(shù)。這是由于ZigBee無線通信技術(shù)在短距離通信上具有較強的抗干擾性、低成本、低功耗等特性，能夠滿足實際應(yīng)用的需求。在信號接收傳輸部分與信號顯示監(jiān)控部分之間的通信，我選擇了RS232總線通信，其被應(yīng)用了多年，理論和實際應(yīng)用經(jīng)驗都很豐富，便于開發(fā)。6.1.1IAR編譯調(diào)試器整個程序在IAREmbeddedWorkbench環(huán)境下開發(fā),在T1ZStack協(xié)議棧的基礎(chǔ)上,編寫了系統(tǒng)的應(yīng)用程序代碼,編譯通過后,使用仿真器下載到ZigBee設(shè)備中進行調(diào)試。系統(tǒng)軟件主要包括協(xié)調(diào)器節(jié)點程序、路由和終端程序。ZStack提供了豐富的函數(shù)調(diào)用接口。IAREmbeddedWorkbench集成的編譯器主要產(chǎn)品特征：高效PROMable代碼;完全標(biāo)準C兼容;內(nèi)建對應(yīng)芯片的程序速度和大小優(yōu)化器;目標(biāo)特性擴充;版本控制和擴展工具兼容性比較好;便捷的中斷處理和模擬;瓶頸性能分析;高效浮點支持;內(nèi)存模式選擇;工程中相對路徑支持。IAREmbeddedWorkbench在許多開發(fā)工具中是一套相對最完整的集成開發(fā)工具的集合了。涵蓋了工程項目的建立、代碼編譯器、和C/C++編譯器、連接器、調(diào)試器的各式開發(fā)工具。與其他的輔助工具相輔相成緊密連接在一起的，可以讓用戶在使用這一套工具開始開發(fā)和調(diào)試。僅僅通過使用了開發(fā)環(huán)境的界面，便可以快速的完成了多種微控制器的開發(fā)工作。6.1.2睡眠及喚醒在ZigBee終端工作的環(huán)境中，穩(wěn)定的市電供電一般是不會有的，我們必須采用電池供電，而電池的電量畢竟有限，長期更換電池不僅增加了工作量，成本也在無形的增加。因此，在ZigBee終端完成指定任務(wù)后，讓其處在極低功耗的睡眠狀態(tài)是必不可少的一項功能。在這里，我們?yōu)樵O(shè)計的ZigBee終端就增加了這個功能，它包括了睡眠和喚醒兩個部分。6.1.3電池供電由于信號采集模塊需要根據(jù)需要移動到不同的監(jiān)控點，在這些監(jiān)控點不一定有市電插座，為了減少布線的麻煩，體現(xiàn)ZigBee無線技術(shù)的優(yōu)勢，我們?yōu)樾盘柌杉K添加了電池供電電路。它是由3個5號電池基座構(gòu)成，用于放置三個普通的5號電池。在一般工作狀態(tài)下，它們可以保證這個節(jié)點正常工作1到2年的時間。電池供電電路的正負兩極連接到了該模塊市電供電電路上。在有市電接入的情況下，可以自動轉(zhuǎn)換為市電供電。若這三塊5號電池為可充電電池，還可以為電池充電。6.1.4采集溫度信息在這個設(shè)計中，用于采集溫度信號的傳感器我們使用了DS18B20。根據(jù)DS18B20的通信協(xié)議，主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟;每一次讀寫之前都要對DS18B20進行復(fù)位，復(fù)位成功以后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對DS18B20進行預(yù)定的操作。復(fù)位要求主CPU將數(shù)據(jù)線下拉500us，然后釋放，DS18B20收到信號后等待16—60us左右，后發(fā)出60—240us的存在低脈沖，主CPU收到此信號表示復(fù)位成功。還需要注意，在對DS18B20進行讀寫編程時，必須嚴格地保證讀寫時序，否則將無法讀取測溫結(jié)果。圖八讀取溫度6.1.5采集電壓信息該部分是為了采集外部電壓信號。由于CC2430芯片的內(nèi)部集成有A/D轉(zhuǎn)換的功能,所以在這部分的設(shè)計中，直接將模擬信號接入CC2530芯片的內(nèi)部，啟用其的AD轉(zhuǎn)換功能即可實現(xiàn)模擬電壓信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。6.1.6信號接收傳輸模塊信號接收傳輸模塊的作用是接收ZigBee終端采集的數(shù)據(jù)信號，通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控顯示終端;還可以接收來自監(jiān)控顯示終端的指令，控制ZigBee終端的狀態(tài)(睡眠/喚醒)。

第七章設(shè)計總結(jié)及分析該研究提出了將傳統(tǒng)倉庫管理系統(tǒng)與ZigBee技術(shù)相結(jié)合的倉庫管理系統(tǒng)方案，采用樹型拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了倉庫管理系統(tǒng)的智能化，通過實際測試，能高效地完成入庫、出庫和盤點等業(yè)務(wù)操作，提高物品出入庫過程中的識別率和效率，減少了盤點周期，提高數(shù)據(jù)實時性，減少了一些人力成本，防止出現(xiàn)一些意外發(fā)生，實時動態(tài)了掌握倉庫的庫存情況，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中信息實時處理和數(shù)據(jù)采集自動化的要求。（1）本文以倉庫管理系統(tǒng)為研究對象，分析介紹了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)和倉庫商品監(jiān)測的應(yīng)用。此外，還描述了國內(nèi)外幾種常見的短距離無線通信技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)在一些大型超市對倉庫管理的需求。來進行這次研究。（2）根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，以及我對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的掌握和了解，對系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計提出了合理要求，關(guān)于超市倉庫管理系統(tǒng)的整體設(shè)計部分已經(jīng)完成，包括芯片的選擇和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊電路的設(shè)計。其中，重點是本文所需的各種傳感器硬件做了詳細介紹。（3）研究了ZigBee無線傳感的技術(shù)，深刻地認識到了ZigBee網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、以及和星形拓撲結(jié)構(gòu)和樹簇形拓撲結(jié)構(gòu)。和一些相關(guān)的無線通信協(xié)議。完成了ZigBee終端和ZigBee協(xié)調(diào)器之間的星形網(wǎng)絡(luò)組建工作。了解了ZigBee無線通信協(xié)議和它可以應(yīng)用的領(lǐng)域。根據(jù)硬件設(shè)計的需求來進行分析，完成了無線通信采集模塊和無線信號接收傳輸模塊的軟件設(shè)計和是否正確調(diào)試。綜上所述，本文設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)的超市倉庫管理系統(tǒng)，能夠基本滿足超市倉庫管理系統(tǒng)設(shè)計的要求，為了使系統(tǒng)更加完善