物联网实验室集成方案

基于物联网技术的物流实验室集成方案项目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RFID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，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，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：超市前台购物环节司机信息车辆信息物流公司信息配送中心信息仓库信息超市信息订单补货订单生产加工订单加工工厂信息帖标商品SGTIN-EPC供货商信息开始时间、结束时间入库商品SGTIN-EPC入库单信息入库信息仓库管理商品SGTIN-EPC盘点信息配送信息出库商品SGTIN-EPC出库单信息出库信息商品SGTIN-EPC装箱EPC装箱贴标托盘贴标装箱EPC托盘SSCC-EPC准备运输托盘SSCC-EPC配送信息零售端入库装箱EPC托盘SSCC-EPC零售入库信息在途托盘SSCC-EPC商品在途信息零售端库存管理装箱EPC商品信息盘点信息出口结算商品SGTIN-EPC结算信息顾客选购商品商品SGTIN-EPC顾客信息购物车信息货物上架商品SGTIN-EPC装箱EPC零售上架信息加工商品SGTIN-EPC加工参数开始、结束时间数据中心超市后台管理环节配送环节生产环节在途环节图1系统流程图加工工厂商品包装箱托盘准备运输装箱贴标装盘贴标装车贴标生产贴标商品EPC包装箱EPC托盘EPC车辆EPC商品配送中心入库出库在途到达托盘包装箱商品超市客户拆盘拆箱出库卸车上架托盘EPC包装箱EPC商品EPC车辆EPC选购在途入库仓库图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。图4实验室总体布局图集成方案如图5所示。BobileNETBobileNET商品(Tag)远程ONS移动ONSEPC信息服务RFID贴标家庭入库RFID读写器配送中心盘点出库RFID读写器运输过程超市超市RFID读写器PDA便携电脑电子商务服务器代理服务器智能手机定单图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、GPRS/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webservice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Webservice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。RFID电子标签GPS终端设备PDA、移动设备RFID读写器3G/GPRS网络WIFI、无线网网络服务器接入网关网络服务器Internet网络移动商务数据库移动商务管理LBS管理……….商品追溯管理移动销售管理基于RFID及EPC技术的物流及商务管理平台统一数据接口ERP系统电子商务平台供应链中其它企业平台感知层网络层数据层应用层三、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7EPC基本结构`产品标签应用产品标签录入包装箱标签应用包装箱标签录入托盘标签应用托盘标签录入货车标签应用货车标签录入货车标签应用货车标签识读产品装车开往收货人图8贴标流程图1.商品与包装箱编码其中，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83320243800110000（二进制）8（十进制）8（十进制）999999（十进制）9999999（十进制）274877906943（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：标头8滤值3分区3厂商识别代码20贸易项目代码24序列代码38标头8滤值3分区2厂商识别代码20贸易项目代码24序列代码38分区1FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF比特级编码十六进制级编码最大十六制图9SGTIN-96编码转换图转化为十六进制的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。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。24位贸易项目代码。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)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83320382400110000（二进制）8（十进制）8（十进制）999999（十进制）274877906943（十进制）标头8滤值3分区3厂商识别代码20序列代码38标头8滤值3分区2厂商识别代码20序列代码38分区1FFFFFFFFFFFFFFFFFF比特级编码十六进制级编码最大十六制图10SSCC-96编码转化图转化为十六进制的SSCC-96编码表：标头滤值厂商识别代码序列代码没使用81+32038+22400110001（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——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。四、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：系统功能模块超市前台购物模块超市后台管理模块生产环节功能模块配送环节功能模块运输环节功能模块图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生产企业信息维护供货商信息维护商品加工过程信息图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，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。配送中心功能模块配送信息生成出库单信息生成