基于物联网的仓储管理系统设计

基于物联网技术的仓储管理系统

摘要本文首先介绍了仓储行业发展的现状与物联网概念，并对物联网中能够构建仓储系统的技术进行了详细的分类和介绍。并对如何将物联网技术引用到仓储管理系统中进行了简单了探讨，将构建基于物联网的仓储管理系统分为三个层次来进行构建，即感知控制层、网络传输层、应用服务层，针对每一层的特点进行构建。最后，对现阶段物联网技术所要面临的问题和挑战进行分析，在降低成本和提高安全性方面还有待进一步研究。

1 引言

仓储在现代企业的供应链中起到了重要的作用。随着近些年我国物流业的蓬勃发展，仓储从当年简单的对货物进行储存演化到现在具有搬运、传送、存放、标识、计量等等作业。而物流业的利润源泉也从最初仅仅是运输方面向包括仓储、装卸、包装等等多方面、多领域发展。而作为物流中的重要环节，现代企业渐渐将注意力转到了仓储方面，如何提高仓储系统的管理水平和运转效率、进一步提升仓储的安全性是当前业内专家和企业相关人士所共同研究的方向。

2 物联网

2.1概念

物联网(Internet of Things)这个词，国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。在2005年国际电信联盟（ITU）发布的同名报告中，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。

自2009年8月温家宝总理提出“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“政府工作报告”，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（Internet of Things，缩写IOT）是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。物联网一般为无线网，由于每个人周围的设备可以达到一千至五千个，所以物联网可能

要包含500兆至一千兆个物体，在物联网上，每个人都可以应用电子标签将真实的物体上网联结，在物联网上都可以查找出它们的具体位置。通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制，也可以对家庭设备、汽车进行遥控，以及搜寻位置、防止物品被盗等各种应用。

物联网将现实世界数字化,应用范围十分广泛。物联网的应用领域主要包括以下几个方面：运输和物流领域、健康医疗领域、智能环境（家庭、办公、工厂）领域、个人和社会领域等，具有十分广阔的市场和应用前景。

2.2技术体系

经过在实际中的应用我们将物联网中所包含的核心技术进行分类，可以得到大概四个类别，包括主要感知与标识技术、网络与通信技术、计算与服务技术及管理与支撑技术几个比较大的体系。

四个核心技术类别相互支撑。感知与标识技术作为物联网的基础，负责对在实际社会中所发生的实际事件和数据进行采集和收集，从而实现对外部世界信息的感知和识别。顾名思义，物联网与网络脱不开关系，网络是其信息传递和服务支撑在物联网中的实现的基础设施，网络的互联功能使得收集到的信息能够以高水平的可靠性和安全性进行传送；通信技术一般指当代所使用的一些有线或无线的通信，其中许多技术已经被广泛用于物流系统之中，如RFID等等。对于海量的感知信息的计算与处理则是物联网能够正常运转的核心的支撑，其包含了多项关键技术，如数据的融合、对数据的高效存储、语义集成、数据挖掘等等，将物联网中的“云计算”中的虚拟化、网格计算、服务化和智能化技术；服务和应用是物联网的最终价值体现，对于以后将要实际面对的应用需求，提炼出核心共性支撑技术，规范化、通用化服务体系结构以及应用支撑环境、面向对象的计算技术等等[2]。管理与支撑技术则是整个物联网的血肉部分，对物联网系统流畅运行起到了重要作用，包括测量分析、物流管理和安全保障等。

2.2.1感知与标识技术

在感知与标识技术这一部分，通常采用现在比较先进的硬件设备如，RFID 读写器、条码识别器、传感器、摄像头等等。而采用的系统也是如ERC射频识别系统等，其由电子标签、读写器和计算机系统组成。采用ERC编码技术的电子便器，能够对物联网中的编码做到“一物一码”，充分的实现了对每一个物料的管

理，甚至做到了对物料的实时追踪，并且完善了物料的信息，便于将物料进行具体的分类，使得工作人员在查询统计时能够快速处理。电子标签主要贴在托盘上，将托盘上的物料信息与电子标签进行绑定；当读写器在有效读取范围内识别到电子标签时，其天线就会产生感应电流，赋予电子标签能量并使其向读写器发送出自身编码的信息，当电子标签所发送的信号被读写器所接收时，读写器将接收到的信号进行解调和解码后送至计算机主机进行处理。

在识别技术中，包含了物体识别、位置识别和地理识别三种。物体识别以上文介绍的RFID为代表，位置识别则以GPS为代表，地理识别以GIS为代表[3]，实际应用中，信息感知与识别技术需要根据不同的应用需求来进行组合应用。

2.2.2网络与通信技术

网络与通信技术主要是基于2G、3G、4G网络架构，同时依托互联网，以物联网管理中心集成管理各个部分。本方案设计的仓储管理物联网系统由RFID电子标签对经由的物品进行自动识别和出入库管理，无线射频识别系统收到传感器发来的信息并将其进行处理，然后将信息传至上位机，计算机将数据发往服务器，并与互联网保持双向连接，后台信息服务器同时也及时更新互联网上所实时更新的信息。以此系统可以实现对仓储车间工作及物品的实时监控，从而极大地提高仓储管理的智能化水平。

2.2.3计算与服务技术

当代社会面临大量的信息流动，如何处理海量信息是本部分所重点面临的问题。物联网在信息数据整合部分面临着高混合性的数据处理过程，在还没有统一规范的数据处理发展过程中，更多的还是要依靠对数据进行快速的、智能化的处理。但是，这样同样带来了一些问题，例如，在高度智能化处理系统一旦失控，会造成系统上的漏洞，使得系统更容易受到网络上攻击者的破坏；而某些高智能化的终端设备，万一丢失同样会造成不小的损失。

在此方面就更为需要要求系统的高安全性。其中最为基础的需求就是要能够处理各种异构数据及高智能化整合。能够认证可靠数据源消息，保证信息真实性，同时能完成其完整性和机密性判定；通过数据挖掘、安全多方计算、安全云计算等等手段，提升系统整体的安全性。

2.2.4管理与支撑技术

管理与支撑技术是联系整个系统的重要组成部分。在此部分需要对服务器的管理进行进一步的优化，对终端管理与业务管理进行整合，提高系统整体的管理水平。

3.基于物联网的仓储管理

3.1基于物联网的仓储管理的应用及现状

目前，许多物流公司的仓储系统已经加入了不少的物联网技术进入其中，并且得到了一些宝贵的经验。

物联网作为一个应用广泛、元素众多的复杂系统，通常需要根据不同的环境制定和构建特定的系统结构，但是通过技术实现的角度分析，大都可分为三个层次，即感知控制层、网络传输层、应用服务层[4]。在这结构仅仅反映了实现技术的层次关系，在实际中层次间的关系与包含的组成要素可能也千差万别。

在感知控制层上来看。仓储系统运行过程包含了搬运、传送、堆垛、拣选、包装等一系列作业，这些作业统统都离不开对信息的采集、预处理、传输、存储、显示，甚至信息深加工，而在传统的仓储作业管理信息系统能够完成这些基本的信息处理任务。在进行这些作业操作时，常常会用到诸如RFID设备、条码设备、辅助拣选设备等等。

在我国仓储业中，被应用得最多的物联网感知技术应该是RFID技术，在当今比较先进的一些物流公司或仓储配送中心，RFID标签已经得到了很好和相当普及的应用，甚至在一些发达地区智能无线射频（RF）手持终端也成为了仓库中不可缺少的设备。人们发现，在仓库中RFID系统与托盘系统能够进行很好的结合，在整个仓储系统中能够闭环应用，有效的降低了成本[5]。在食品行业中，利用对温度湿度等感知设备的应用，配合相应的自动调节系统，可以实现仓储条件的自动调节[6]。此外，电子标签辅助拣选系统也得到了一定的运用。这里的电子标签并不是指RFID标签，而是利用电子标签来指示拣选工作的系统。利用此系统，将仓库的出入库订单经由计算机系统处理后，用电子显示技术引导拣货作业[7]。

基于物联网的仓储管理系统有别于传统仓储管理系统的地方在于对各类信息的采集和处理更为复杂，因此，基于物联网的仓储管理系统更需要更为先进的

各类信息采集处理设备，而这些设备的集成也自然成为系统实现的技术关键。

在网络传输层上来看的话。在对于信息的采集处理上工作流程的各个部门所面临的情况和需求也有所不同。设备自动控制系统和运行安全监控系统的信息就对时间有着严格的要求，需要实时的数据；而管理信息系统对于信息处理的要求则没有那么严格，允许有一定的演出。所以在仓储管理系统中需要实时性高的信息采集及处理设备，当然，为了保证信息的整个系统的实时性能，对信息的传送效率和网络系统实时性也提出了更高的要求。

由于系统对实时性的高要求高标准，对于网络的要求也相对较高。需要能够感知和传送多参数能力的多功能结点设备，并令其承担进了多的信息处理任务，可以减少整个网络的信息传输量，提高信息传送效率。

在近几年，无线网络技术在仓储业中也得到了快速的发展。

而在应用服务层上的话。对于管理系统的选择上，通常采用基于RFID的物联网仓储实验系统的软件平台为自主研发的仓库管理信息系统（WMS），主要对各个环节进行控制流程，完成收货入库管理、盘点调拨管理、拣货出库管理以及整个系统的数据查询、备份、统计、报表生产及报表管理。该系统与RFID能够有机结合，作为一种多功能结点，具有感知多参数的能力，也有一定的计算存储等信息处理能力，还有一定的网络信息传送能力。可以满足基于物联网的仓储管理系统中的很多需求。

其次，还需要考虑信息的处理环节。由于数据量大，需要对采集的数据进行分层处理。由于多功能节点的计算能力和存储容量都有限，可以将物理定位、标识信息、动态信息采集、数据域处理和超限报警判断等初级信息处理讲给多功能结点完成，将安全监控相关和仓储作业等信息处理融合以及监控处理等功能安排在尚未应用计算机监控和信息处理中心完成。

由于仓储服务在物流系统中起到了对产品的生产和消费进行调节的作用，作为直接应用层的管理系统有着至关重要的作用。因此对其进行智能化升级也成为迫在眉睫的工作。建立一个智能仓储管理系统也是一个新的选择。智能仓储管理系统能够通过通过现代化的技术手段和库存理论来实现合理的仓储服务，从而解决了生产活动和消费节奏不一致、浪费资源等问题，保证物流活动的连续性和及时性。通过与物联网技术的结合，智能仓储管理系统能够对仓储信息和产品信息

进行自动精确的获取；自动打印出入库清单；以最优化的方法分配货位；随时能够进行对产品的库存数量、库存位置、入库时间、货位信息的查询以及随机抽查盘点和综合盘点；对各类库存信息进行统计汇总并输出报表[8]。

3.2基于物联网的仓储管理的展望

物联网的应用带来了一场将物品和人类生活紧紧联系在一起的革命，人们对物品的物理性能的关注日益增加，推动着仓储业中各项感知技术的发展与运用。在粮食、蔬菜、药品、水果等等具有特殊要求的仓储物品进行更深层次和更细致的感知，能够提供更多更好的服务。例如在危险品仓储中，对仓储环境温度、湿度情况的细致感知掌控，能够对仓储的安全性提供更高层度的保障。在冷链物流中，对产品仓储环境的实时掌控能够大幅减少风险。

今后第三代以及第四代网络移动通信技术的发展，为仓储配送中心搭建无线网络系统提供了条件。通过移动通信技术在仓储活动中设备的安装以及运用，使得仓储管理系统能够对仓储活动进行实时管理和计算，大幅提高工作效率。在2014年，第四代移动通信技术的普及，相信对仓储物联网领域带来新的活力。

智能机器人将运用于仓储活动中。随着现代机械、传感以及信息技术的发展，无人搬运车(AGV)和智能机器人将成为物联网仓储中的一个重要组成部分。

信息技术与网络技术的不断发展，将在不久的未来实现仓储物联网的互通互联，尤其在当代大数据的背景下，借由物联网技术，将打破仓储中的各个仓储配送中心各自为政的局面，打破信息孤岛实现互通互联，带来仓储信息化的革命。在整个社会层面上实现资源的优化配置，降低社会总的物流成本，实现物流的成本更低、速度更快、服务更好的目标。

4.总结

相较传统的仓储管理系统来看，基于物联网的仓储管理系统无疑具有更高的效率与安全性，同时能为客户提供更为完善的服务，同时，当今社会科学技术的极速发展也为今后仓储业务的拓展提供了更多的可能性。在以发展大数据为前提的大背景下，物联网技术同时也得到了国家政策的大力支持。所以，物联网化的仓储管理必然是今后仓储业发展的重要趋势。而在对基于物联网的仓储管理系统进行设计时，必须基于具体情况、具体需求对系统的构建进行考虑。同时，新的

技术同样面临着新的问题和挑战，由于与互联网紧密联系，必然会招致来自网络的各类攻击，智能化设备的成本居高不下，都是对仓储管理升级的严重阻碍，所以，物联网在仓储物流方面的应用，仍需要人们不断的探索和钻研。

参考文献

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