（通信与信息系统专业论文）物联网技术的烟草仓储管理系统应用研究.pdf

江苏大学硕士学位论文 摘要 随着信息化技术，系统应用技术的不断发展，烟草行业对生产链的全程精细 化管理、信息化管理、可视化管理的需求日益凸显。如何真正实现仓储、生产、 物流全链监控! 如何深度精细化管理! 如何准确调度资源，通过库存环节降低成 本! 如何实现高度信息化管理! 如何建设烟草物联网平台! 是摆在烟草行业面前 的重大课题。 论文分析了构建烟草物联网系统的背景和国内烟草仓储管理系统的特点和 发展现状，指出了现有系统存在的问题，分析了系统开发的需求与目标，详细叙 述了物联网、烟草仓储管理系统的相关技术背景。通过对现有烟草仓储管理系进 行分析，结合烟草行业的最新需求，设计烟草全链仓储管理系统。具体实现如下： 通过物联网前沿科技手段，采用可靠的超高频r f i d 技术获取关键资产在关键生 产环节中的动态信息；通过网络进行传输，汇聚于高性能数据库中；先进的物联 网应用平台将这些动态信息深度挖掘、科学分析、快速反馈，形成对整个烟草仓 储流程高效管理平台。论文所提出的烟草仓储管理系统包含三个子系统一信息采 集子系统、信息传输子系统和信息管理子系统，分别实现信息的采集、传输和管 理三大功能。论文分析了超高频射频标签防碰撞算法，着重研究i s o 1 e c1 8 0 0 0 6 t y p ec 协议的防碰撞算法，合理调整“q ”值，提高系统吞吐率；给出符合系统 要求的中间件架构，采用面向消息的中间件，实现信息有效的处理；针对现有的 仓储管理系统合理优化设计入库管理、出库管理、盘点管理等功能模块。合理选 择器材搭建烟草仓储管理系统，并对系统进行测试，给出系统工作流程，并对系 统运行结果进行分析。 论文的成果是运用信息化手段解决实际问题的一次有益探索与建设实践，该 系统专门针对烟草仓储、物流的管理，为烟草行业搭建信息化管理平台模型，从 多方面提高烟草行业的信息化管理水平，实现多方共赢! 对国内的中小型物流企 业尤其是烟草行业提高服务效率与管理水平，提升企业竞争力，加快信息系统的 建设有一定的指导作用，亦为我国打造烟草物联网提供了有利参考。 关键词：物联网，r f i d 技术，防碰撞算法，中间件，仓储管理 江苏大掌司配b 学位论文 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o na n ds y s t e ma p p l i c a t i o n t e c h n o l o g y ，t o b a c c oi n d u s t r yd e m a n df o rf u l lr e f i n e m e n to fm a n a g e m e n t ，i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t ，v i s u a lm a n a g e m e n to ft h ep r o d u c t i o nl i n eo ft h et o b a c c oi n d u s t r yh a s b e c o m ei n c r e a s i n g l yp r o m i n e n t h o wt or e a l l ya c h i e v em o n i t o r i n gt h ew h o l ec h a i no f s t o r a g e ，p r o d u c t i o na n dl o g i s t i c s ! h o wt o a c h i e v et h ed e p t ha n dm e t i c u l o u s m a n a g e m e n t ! h o wt o a c c u r a t es c h e d u l i n gr e s o u r c e ，r e d u c ec o s t st h r o u g hs t o c k l i n k ! h o wt oa c h i e v eah i g hd e g r e eo fi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ! h o wt ob u i l d p l a t f o r mo ft h ei n t e r n e to f t h i n g sf o rt o b a c c oi n d u s t r y ! a l lo f t h e s ei st h em a j o rt a s k o ft o b a c c oi n d u s t r y t h i sp a p e ra n a l y s e st h ec o n s t r u c to ft o b a c c on e t w o r k i n gs y s t e mb a c k g r o u n da n d t h ed o m e s t i ct o b a c c ow a r e h o u s em a n a g e m e n ts y s t e mc h a r a c t e r i s t i ca n dd e v e l o p m e n t o fc u r r e n ts i t u a t i o n ，p o i n t e do u tt h ep r o b l e m so fe x i s t i n gs y s t e m s ，a n a l y z et h en e e d s a n dg o a l so ft h es y s t e md e v e l o p m e n t ，d e s c r i b e st h er e l e v a n tt e c h n i c a lb a c k g r o u n do f t h ei n t e m e to ft h i n g sa n dt o b a c c ow a r e h o u s em a n a g e m e n ts y s t e mi nd e t a i l b a s e do n t h ea n a l y s i so fe x i s t i n gt o b a c c ow a r e h o u s em a n a g e m e n ts y s t e m ，c o m b i n e dw i t ht h e l a t e s tr e q u i r e m e n t so ft o b a c c oi n d u s t r y ，d e s i g nf u l lc h a i no fw a r e h o u s em a n a g e m e n t s y s t e mo ft o b a c c o r e a l i z ea sf o l l o w ：b ym e a n so ft h ei n t e m e to ft h i n g sf r o n t i e r s c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , u s eo fr e l i a b l eu l t r a h i g h 矗e q u e n c yr f i dt e c h n o l o g yt o o b t a i nt h ed y n a m i ci n f o r m a t i o na b o u tk e ya s s e t si nt h ek e yp r o d u c t i o np r o c e s s e s ， t r a n s m i t t e dt h r o u g ht h en e t w o r k ，c o n v e r g e n c ei nh i g h - p e r f o r m a n c ed a t a b a s e ；t h e i n t e r n e to ft h i n g sa p p l i c a t i o n sp l a t f o r mw i l ld o e st h ed e p t ho fe x c a v a t i o n ，s c i e n t i f i c a n a l y s i s ，q u i c kf e e d b a c k ，t of o r mt h ep l a t f o r mo fe f f i c i e n tm a n a g e m e n to f t h et o b a c c o w a r e h o u s ep r o c e s s t h i sp a p e rp r o p o s e dt o b a c c ow a r e h o u s em a n a g e m e n ts y s t e m c o n s i s t so ft h r e es u b s y s t e m s ：i n f o r m a t i o nc o l l e c t i o ns u b s y s t e m ，i n f o r m a t i o n t r a n s m i s s i o ns y s t e ma n di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ，r e s p e c t i v e l yr e a l i z et h e i n f o r m a t i o nc o l l e c t i o n ，t r a n s m i s s i o na n dt h et h r e ef u n c t i o n so fm a n a g e m e n t t h i s p a p e ra n a l y z e st h eu h fr ft a ga n t i c o l l i s i o na l g o r i t h m ，f o c u s e so nt h ea n t i - c o l l i s i o n a l g o r i t h mo ft h ei s o f l e c18 0 0 0 6t y p ecp r o t o c o l ，r e a s o n a b l et oa d j u s tt h e ”q ” 江苏大学硕士掌位论文 v a l u e ，i m p r o v et h es y s t e mt h r o u g h p u t ；g i v em i d d l e w a r ea r c h i t e c t u r et h a tm e e t st h e s y s t e mr e q u i r e m e n t s ，u s eo fm e s s a g e o r i e n t e dm i d d l e w a r et oa c h i e v et h ee f f i c i e n t t r a n s m i s s i o no fi n f o r m a t i o n i nt h el i g h to fe x i s t i n gw a r e h o u s em a n a g e m e n ts y s t e m r e a s o n a b l eo p t i m i z e dd e s i g ns t o r a g em a n a g e m e n t ，w a r e h o u s em a n a g e m e n t ，i n v e n t o r y m a n a g e m e n ta n do t h e rf u n c t i o n a lm o d u l e s r e a s o n a b l es e l e c tt h ee q u i p m e n tt ob u i l d at o b a c c ow a r e h o u s em a n a g e m e n ts y s t e m ，c a r r i e so nt h et e s to ft h es y s t e m ，g i v e nt h e s y s t e mw o r k f l o wa n ds y s t e mo p e r a t i o na n a l y s i so ft h er e s u l t s t h er e s u l t so ft h i sp a p e ri sau s e f u le x p l o r a t i o na n dp r a c t i c eo fb u i l d i n g ，w h i c hi s u s ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ym e a n st os o l v ep r a c t i c a lp r o b l e m s ，t h es y s t e ms p e c i f i c a l l y f o rt h et o b a c c ow a r e h o u s e ，l o g i s t i c sm a n a g e m e n t ，b u i l dt h em o d e lo fi n f o r m a t i o n m a n a g e m e n tp l a t f o r mf o rt h et o b a c c oi n d u s t r y ，i nm a n yw a y st oi m p r o v ei n f o r m a t i o n t e c h n o l o g ym a n a g e m e n tl e v e lo ft o b a c c oi n d u s t r y ，a c h i e v ew i n - w i ns i t u a t i o n ! i th a s a l s oc e r t a i ng u i d i n gf u n c t i o ni ni m p r o v i n gs e r v i c ee f f i c i e n c ya n dm a n a g e m e n t l e v e l ，e n h a n c et h ec o m p e t i t i v e n e s so fe n t e r p r i s e sa n da c c e l e r a t et h ec o n s t r u c t i o no f i n f o r m a t i o ns y s t e m so ft h et o b a c c oi n d u s t r y , e s p e c i a l l yf o rs m a l la n dm e d i u m s i z e d l o g i s t i c se n t e r p r i s e s ，a l s op r o v i d e saf a v o r a b l e r e f e r e n c ea b o u tt h ec r e a t i o no ft o b a c c o o ft h i n g si nc h i n a k e y w o r d ：i n t e m e t o f t h i n g s ，r f i d ，a n t i - c o l l i s i o na l g o r i t h m ，m i d d l e w a r e ， w a r e h o u s em a n a g e m e n t 江苏大毒铂页j 掌位论文 第1 章绪论 1 1 研究背景 信息产业持续数十年的高速发展，手机、互联网已经和大多数人的生活密不 可分，就在人们不断质疑信息产业的成长性时，物联网概念的提出，给徘徊己久、 疲态渐显的信息产业带来了新的希望。以“全面感知、深度互联、智慧应用”为 特质的物联网从前瞻性的概念发展为学术界、产业界和政府的共识，其链接起来 的智慧世界正一步一步向我们走来【l j 。物联网是全球信息化发展的新阶段，是信 息化向智能化提升【2 j 。2 0 1 1 年1 1 月3 日温家宝总理在北京人民大会堂向北京科 技界发表了题为让科技引领中国可持续发展的讲话，明确强调要着力突破传 感网、物联网关键技术，及早部署后i p 时代相关技术研发，使信息网络产业成 为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”1 3 。至此我国各行业各领域掀起开 展物联网研究和应用的热潮，给整个科技经济生活带来巨大的创造力，同时也给 烟草行业精细化信息化可视化管理提供了良好的技术平刽4 j 。 在信息技术高度发展的环境下，提高烟草仓储的效率和经济效益，成为提高 烟草产业链竞争力的必须手段【5 】。把先进的信息技术应用到仓储管理系统中，提 高仓储的信息化和自动化程度是当务之急。2 0 1 0 年国家烟草专卖局在全行业局 长经理座谈会上，明确提出了在现代烟草物流的基础上，建设烟草行业物联网的 目标，在全国物流现场会上更是明确了“全面覆盖、全面感知、全程控制、全面 提升”的总体要求【6 】。国家烟草专卖局希望通过物联网的建设，加强行业内部管 控能力，实现打造“面向未来 和“不可替代”的烟草物流体系、提升行业核心 竞争力的战略目标 7 1 。要打造中国烟草的物联网，努力实现中国烟草物流的不可 替代性，烟草行业掀起了发展现代物流、共绘烟草物联网蓝图的热潮1 8 j 。 目前烟草仓储管理系统主要采用以下三种：1 9 7 7 年美国生产专家奥利夫怀 特提出的m r p i i ( m a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ep l a n n i n gi i ) 信息集成系统；2 0 世纪 9 0 年代由美国加特纳公司最高提出的一种管理理念e r p ，e r p 是一种科学管理 思想的计算机实现，不仅着眼供应链上各个环节的信息管理，而且还能满足具有 多种生产类型的企业需要，扩大了软件的应用范围。e r p 采用最新的信息技术， 如图形用户界面、第四代语言和开发工具、客户机服务器技术、互联网技术等； 江苏大学硕士掌位论文 随着i t 技术的应用，当前的仓储物流业正向全球化、信息化和一体化发展，商 品和生产要素在全球范围内以空前的速度自由流动。电子数据交换技术( e d i ) 与互联网的应用，使仓储物流效率的提高更多的取决于信息管理技术i 朗。有了信 息技术支持的物流管理乃至仓储管理才会有新的突破。将e d i 和企业的信息系 统集成起来能显著提高企业的经营管理水平。如美国的福特公司提出把e d i 视 为“精细调整j i t 的关键 思想，d e c 公司也是把e d i 和m i 冲连接起来，使 m r p 系统实现了电子化，公司库存因而减少8 0 ，交货时间减少了5 0 ，通用 电器公司通过采用e d i ，采购部门的工作效率提高了、节约了订货费用和人力成 本。但现行的烟草仓储管理主要存在以下几个方面的问题： 1 ) 库存盘点和货物出入库效率低。从单件产品、包装箱到托盘都是手动录 入信息，一些环节盘点效率低下，业务流程信息化程度不高。另外，当货物出入 库时采用人工扫描条形码的方式，从而大大影响了货物的出入库速度和流量，导 致货物出入库效率低下【9 】o 2 ) 传统的条码系统有着明显不足，对易污染、折损的商品需要停止等待逐 个扫描。这样，商品的批量识读效率不高，无法满足准确快速扫描的要求n o l 。 3 ) 库存的统计数据不够准确。因为条形码技术自身的一些限制，比如条码 不可读、操作过程中采用人工盘点造成的一些人为因素等使得库存统计数据不够 精确。特别对于平库存放的烟叶和成品卷烟来说，要进行盘点操作更加要费时费 力】。 4 ) 仓库管理的劳动力成本加大。因为库存盘点和货物出入库效率低下，导 致仓库管理需要更多的操作人员，从而加大了企业劳动力成本，也加大了货物的 损坏率【1 2 1 。 5 ) 仓储管理信息化的范围还处于初级阶段 现有的仓储管理软件，只管仓储作业结果，不管仓储作业过程，因此难以 推动仓储作业过程的精细化管理。 现有的数字化仓储管理软件，不管整个联合工房，只管仓储区，因此难以 推动仓储作业全过程的精细化管理。 现有的仓储管理软件，不管仓储作业场地、设备、人员，只管仓储作业的 对象货物，因此难以适应场地利用率分析、设备利用率分析、人员劳动效率分析 江苏大学硕士学位论文 等精细化管理的要求【1 3 1 。， 6 ) 整个烟草行业前期大部分关注的是烟草成品的仓储管理，对烟草生产加 工过程中的仓储管理没有重视，导致整个产业链衔接不畅，不能把握好整个产业 链的动态信息【1 4 1 。 1 2 研究目的与意义 为了实现烟草仓储物流高效运作，系统设计目标如下：首先，烟草仓储管理 最基本的需求就是通过合理安排烟草生产原材料、卷烟成品库存来保证企业正常 生产和营销，提高企业生产经营响应能力和效益；其次，烟草仓储管理需要提高 出库、入库、盘点等环节的自动化程度，基本实现全自动化，同时规范业务操作 流程；再次，烟草仓储管理通过对实时动态信息的处理，合理均衡安排工作人员， 减轻其工作量，提高工作效率。着眼于当前情况，该平台建设阶段本着：硬件实 施可靠、节约；软件功能创新安全，贴合实际；管理手段平稳、有效的原则，充 分避开对现有生产管理活动的负面影响，减轻企业负担。项目规划中充分考虑未 来建设“高架库等现代仓储管理模式，使企业的信息化建设投入长效化。最终 实现完整生产业务流程可视化、消灭管理死角。 烟草物联网的构建实质就是物联网技术在烟草仓储管理这个特定行业的应用 研究，通过物联网技术的深化运用，对烟草原材料、卷烟成品网上交易平台、卷 烟生产指挥系统进行有效整合；基本上实现数据的自动采集、自动传输、在线统 计，为烟草行业的宏观调控提供实时、动态、准确的信息。对物联网技术在烟草 仓储管理中的应用研究，为我国的烟草行业实现信息化提供一定的参考意义，为 我国构建烟草物联网提供了参考模型。该系统已经应用于某烟草公司，节省公司 人力物力资源，提高公司经济效益。其主要意义如下： 1 ) 整合仓储物流信息资源 对仓储物流管理中的各种物资和信息资源进行整合，将多家第三方物流公司 以及客户信息整合到一个平台之上，通过灵活的权限控制，使得物流链上所有的 参与企业都能进行合理的分工和操作，进行规范化的运作。所有参与的企业、管 理者、工作人员都能第一时间得到重要的物流信息和最新状态，进行有效的管理 和决策。通过信息技术把各种信息资源整合起来。来提高整体的运作效率，以及 信息处理和信息管理的能力。 江苏大学硕士学位论文 2 ) 让仓储物流信息更加透明化 物流和库存信息一直是存在于物流企业和客户之间重要的沟通内容，物流系 统上网平台的使用，不仅让这些信息的沟通更加顺畅实时，也提高了物流企业内 部管理的透明度，便于客户对于自己货物情况的掌握。 3 ) 让仓储物流行业的服务和信息化提高一个台阶 物流系统网上平台有效解决物流企业与客户间交流的问题，实现对客户的个 忾化服务，从根本上提升物流服务水平，将物流和信息流有效地整合在一起，摆 j j 以前信息沟通不顺畅，货物收发不及时的现象，提高物流企业的服务和信息化 水平，能够提升物流行业的整体效率，可以推进物流行业专业化规模化发展，可 以推动物流业集成化精细化发展。 4 ) 降低仓储物流成木 仓储物流系统网上平台可以减少物流信息的传递时间，提高物流信息利用程 嗖和利用效率，整个流程采用先进的条形码和i u i d 识别技术，把人为操作产生 芹错的可能性降到最低，避免不必要的损失，从而为物流企业和客户节约时间和 成本，降低整个仓储物流成本。近几年烟草行业仓储物流资源有了一定的积累， 仓库、设备等资源数量庞大，存在资源重复配置、浪费的情况，烟草物联网的建 没将有助于对整个行业资产的全面了解、实时管理、合理调配，充分利用现有资 源，避免资源浪费，为企业生产和市场营销的制定提供有效的支撑【2 9 1 。 5 ) 可以进一步为其他电子商务应用提供后台支撑 现代物流企业内部不仅仅存在一套管理系统，而是往往由多套信息化管理系 统共同来协同运作，比如e r p 企业资源管理系统，财务信息管理系统等，而物 流系统网上平台可以很好地提供货物方面的信息支持，其他系统可以灵活地获取 物流方面的信息，为电子商务应用最好数据和技术的支撑。 1 3 研究的主要内容 近年来，物联网技术和烟草仓储管理技术都是挑战性的课题，而基于物联网 技术的烟草物联网构建是一个全新的课题【2 4 1 。论文烟草仓储管理系统主要研究 以。f 几个方面：烟草仓储管理各个关键环节动态信息采集；关键动态信息传输汇 聚；对关键信息的处理。具体实现如下：通过物联网前沿科技手段采用可靠的超 ，；移页r f i d 技术获取关键资产在关键生产环节中的动态信息，通过网络进行传输， 4 江苏大掌硕士学位论文 汇聚于高性能数据库中。先进的物联网应用平台将这些动态信息深度挖掘、科学。 分析、快速反馈，形成对整个生产流程可视、可控的高效管理平台。 各章的主要内容为： 第一章：绪论。简单介绍构建烟草物联网的背景，研究的目的和意义，以 及研究的主要内容。讲叙了物联网和烟草仓储物流应用现状，根据我国目前烟草 仓储物流所存在的问题，提出构建烟草物联网的思想。 第二章：物联网及烟草仓储管理技术。本章主要介绍物联网相关概念以及相 关支撑技术，并对现有采用物联网技术烟草仓储系统特点进行分析，为烟草仓储 管理系统的构建提供理论支撑。 第三章：物联网技术的烟草仓储管理系统总体方案。主要包括系统需求分析、 总体架构、功能模块组成以及工作流程。 第四章：系统核心设计。信息采集子系统设计，信息传输子系统设计和信息 管理子系统设计，主要涉及标签碰撞问题的解决，中间件选择，以及仓储管理系 统核心作业流程优化设计。 第五章：对信息采集子系统进行测试，验证系统可行性；展示整个系统运行 场景，并对有关结果进行分析。 第六章：总结与展望。对整个论文的总结和对未来烟草物联网的发展前景预 测。 江苏大掌硕士掌位论文 第二章物联网及烟草仓储管理技术 2 1 物联网技术 1 9 9 5 年比尔盖茨未来之路首次提出概念【1 5 】；2 0 0 5 年在突尼斯信息社会 世界峰会上，国际电信联盟( i t u ) 发布了i t u 互联网报2 0 0 5 ：物联网，正 式将“物联网”称为“t 1 1 ei n t e r n e to f t h i n g s 1 1 6 ；2 0 0 8 年欧盟发表( ( 2 0 2 0 年的 物联网未来路线【1 7 】；2 0 0 9 年奥巴马举行圆桌会议，确立智慧地球战略f 1 8 】。 物联网( i n t e m e to f t h i n g s ，i o t ) ，顾名思义就是“实现物物相连的互联网 络”【1 9 1 。对物联网概念可以从以下两个方面理解：从技术层面理解，物联网是 指物体通过智能感应识别装置，通过传输网络，到达指定的信息处理中心，实现 人和物、物与物之间的自动地信息交互与处理的智能网络；从应用层面理解，物 联网是指把世界上所有的物体都链接到一个网络中，形成“物联网”，然后“物 联网”与现有的互联网结合，实现人类社会与物理系统的连接，以更精细和动态 的方式管理生产生活。其内涵包含两个方面：第一，物联网的核心和基础依然是 互联网，是在互联网基础上拓展和延伸的网络；第二，其用户端扩展到了任何物 体与物体之间，实现信息交互。物联网是一个具有自动配置能力的动态全球网络 基础架构，该架构基于标准的互操作通信协议，在这个基础架构中，真实的和虚 拟的物体拥有标识( i d e n t i t i e s ) 、物理属性( p h y s i c a la t t r i b u t e s ) 、虚拟的特性( v i r t u a l p e r s o n a l i t i e s ) 和智能接口( i n t e l l i g e n ti n t e r f a c e s ) ，实现无缝地集成到信息网络中 士1 2 0 o 2 1 1 物联网工作原理 物联网工作原理实质是利用射频自动识别( r f i d ) 技术【孔1 ，通过计算机互 联网实现物品的自动识别、信息共享和智能控制；r f i d 标签中存储着具有互用 性、格式规范的信息，通过无线网络把自动采集传送到中央信息管理系统，实现 物品的识别，通过开放的计算机网络实现信息交换与共享，实现对物品的“透明 管理。大致包括以下几个工作步骤： 1 ) 对物体属性进行标识，包括静态与动态的属性； 2 ) 识别设备读取物体属性，将读取的信息转换为适合网络传输的数据格式； 3 ) 将经过转换格式包含物体信息的数据通过网络传输到信息处理中心。 6 江苏大学硕士学位葭x 在物联网系统中，每一个物品都有一个唯一的r f i d 码，存储在该物品上的 电子标签中，该r f i d 码所对应的详细信息和属性( 包含物品的名称、类别、生 产日期、出产地等) 保存在物联网信息管理服务器的数据库中：读写器对电子标 签进行读取后，将读取到的r f i d 码发送给物联网中间件；中间件服务器通过 i n t e m e t 向相关物联网名称解释服务器发送查询指令，物联网名称解释服务器收 到查询指令后，根据规则查的阈值相匹配的地址信息，类似于i n t e r n e t 中域名服 务器的功能，引导中间件服务器访问存储该物品详细信息的物联网信息发布服务 器；信息发布服务器收到查询信息后，就将物品的详细信息以相应的形式发给中 间件，从而获得与物品对应的详细信息。 2 1 2 物联网技术组成 从系统论的角度看，物联网可划为一个由感知互动层、网络传输层和应用服 务层组成的三层体系，分别简称为感知层、网络层和应用层，如图2 1 所示。 日闻画闻画画闻 图2 1 物联网体系结构 感知层：物联网的皮肤和五官。它由大量具有感知和识别功能的设备组成， 可以部署在任何位置、任何环境之中、被感知和识别的对象不受限制。感知层的 主要作用是识别物体，采集并抓取信息。 网络层：物联网的神经中枢和大脑。它包括各种通信网络与互联网形成的融 合网络，既可以依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专业通信网络。网络 层是物联网成为普通服务的基础设施。 7 回国 江苏大学硕士学位论文 应用层：物联网的社会分工。将物联网技术与行业专业技术相结合，实现广 泛智能化应用的解决方案集合。物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深 度融合，对国民经济和社会发展具有深远的意义。实现信息的社会化共享与信息 安全的保障是应用层的关键。 全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的核心能力，作为一个庞大、复杂 的综合信息系统，物联网体系架构中的各个层面都涉及许多关键技术。从关键技 术层面来看，物联网感知层和应用层相关的技术是物联网的特色，也是学术界和 产业界关注的焦点。2 0 0 5 年，国际电联发表了一份题为物联网的报告，在该 报告中指出物联网主要有四个关键性的应用技术：r f i d 技术、无线传感器网络、 智能技术、纳米技术。论文主要工作涉及到感知层和应用层的关键技术，作为重 点介绍对象，同时也会介绍一些特殊的跨层技术【2 2 1 。 2 1 3 感知与识别技术 感知和识别技术是实现对物理世界全面感知的基础。 1 ) 感知技术 感知技术主要指传感器技术，它是获取物理信息的关键器件，是构成物联网 的基础单元。传感器是机器感知物质世界的“感觉器官”【2 3 j ，可以感知热、力、 光、电、声、位移等信号，为网络系统的处理、传输、分析和反馈提供最原始的 数据信息。随着科学技术的不断发展，传统的传感器正逐步实现微型化、智能化、 信息化、网络化，经历着传统传感器( d u m bs e n s o r ) 一智能传感器( s m a r ts e n s o r ) 一嵌入式w e b 传感器( e m b e d d e dw e bs e n s o r ) 的内涵不断丰富的发展过程，并 且越来越重视传感器的组网技术，诞生了所谓的无线传感器网络【2 4 1 。 传感器技术是半导体技术、测量技术、计算机技术、信息处理技术、微电子 学、光学、声学、精密机械、仿生学和材料学等众多学科相互交叉的综合性和高 新技术密集型的前沿课题之_ 【2 5 1 ，是现代新科技革命和信息社会的重要基础， 它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱【2 6 1 。 2 ) 识别技术 识别技术涵盖物体识别、位置识别和地理识别以及语音识别和视觉识别等技 术( 后者与论文关系不大，故不作介绍) 。 物体识别技术以r y l d 技术为代表【2 7 1 ，包括条码技术、磁条( 卡) 技术、i c 8 江苏大学硕士掌位论文 卡技术等。r f i d 集成了无线通信、芯片设计与制造、天线设计与制造、标签封 装、系统集成、信息安全等技术目前r f i d 应用以低频和高频标签技术为主，超 高频技术具有远距离识别和低成本的优势，有望成为未来的主流。 位置识别技术比较成熟，它以全球定位系统( g p s ) 技术为代表。另外，伽 利略、北斗以及基于蜂窝网站的定位技术也逐步成熟并不如商用。另e l , d , 范围或 室内、复杂环境定位技术也在近几年获得了较大的发展，其典型代表是实时定位 系统( r t l s ) ，这些技术都将为物联网在不同环境条件下的位置识别提供支持。 地理识别技术以地理信息系统( g i s ) 为代表，以空间数据库为基础，运用 系统工程和信息科学的理论，对空间数据进行科学管理和综合分析。g i s 集合了 测绘学、地理学、地图学、计算机科学、卫星遥感、管理信息系统、定位系统等 学科和技术的发展。近年来就算几大容量存储介质、多媒体技术和可视化技术为 g i s 的发展提供了新的技术和方法。 在物联网的关键技术中，r f i d 技术和无线传感器网络各有侧重且优势互补。 r f i d 侧重于识别，能够实现对目标的标识和管理，同时r f i d 系统具有读写距 离有限、抗干扰性差、实现成本较高的不足；无线传感器网络侧重于组网，实现 数据的传递，具有部署简单，实现成本低廉等优点，但一般无线传感器网络并不 具有节点标识功能。r f i d 与无线传感器网络的结合存在很大的契机。r f i d 与无 线传感器网络可以在两个不同的层面进行融合：物联网架构下r f i d 与无线传感 器网络的融合；传感器网络架构下r f i d 与无线传感器网络的融合1 2 8 1 。 2 1 4 节点软硬件设计技术 物联网中的处理结点主要包括两类，一类是感知或识别结点，一类是网关结 点。感知或识别结点是感知或识别设备，负责采集屋里信息或标识信息并传输到 应用层，不仅具有感知和识别能力，而且具有一定的通信和计算能力【2 9 1 。网关 结点是连接感知层和网络层的关键设备，负责实现异种异构网络的互联互通。网 络层一般基于公共移动通信网或互联网，采用t c p i p 协议，而感知层结点通常 是利用短距离无线通信技术相互连接。物联网感知层在地址协议、移动性管理、 远程维护与管理等方面都与互联网t c p i p 不同，这些需要网关进行有效转换而 实现互联。 物联网的结点在不同的应用场景下有着不同的产品形态和差异化的性能指 9 标，主要包括硬件技术和软件技术。在硬件技术方面，主要包括面向物联网应用 的各种通用及专用核，1 、5 芯片( 包括传感器、处理、通信、安全等功能) 及系统设 备，以完成传感和识别、处理与通信等工作，由于实现工艺的差异主要包括集成 电路技术、嵌入式系统、片上系统( s o c ) 以及微机电技术( m e m s ) ，纳米技 术等1 3 l j ，这些芯片和设备充分体现了核心知识产权，是物联网产业发展的必争 之地。在软件技术方面，主要包括了面向不同行业应用的操作系统、行业中间件、 各种控制软件等，这些系统软件可以有效地完成多网融合，是物联网的重要组成 部分【3 2 1 。 2 1 5 组网与泛在接入技术 通信网络是支撑物联网信息传递和服务的基础设施。物联网的通信技术主要 涵盖感知层的末梢网络和公共通信网络的接入网等技术。末梢网络主要以传感器 网络为代表，它是一种典型的固定传感器节点的自组网技术，利用传感器形成多 跳自组织网络，协作的感知、采集网络覆盖区域中感知对象的信息1 3 引。近几年， 我国在传感器网络结构与协议、覆盖控制、定位算法、操作系统核仿真工具等方 面取得了阶段性成果。考虑到在物联网的应用中，传感器结点可能部署在移动对 象上，末梢网络业在包括通过移动自组织网络或移动机会网络实现低功耗感知结 点的数据传输。 物联网丰富的应用和庞大的节点规模既带来了商业上的巨大潜力，同时也带 来了技术上的挑战，使物联网陷入如下网络困境：物联网由众多的节点连接构成， 无论是采用自组织方式，还是采用现有的公众网进行连接，这些节点之间的通信 必然牵涉到寻址问题；目前互联网的移动性不足也造成了物联网移动能力的瓶 颈；网络质量保证也是物联网发展过程中必须解决的问题；物联网节点的安全性 和可靠性也需要重新考虑。物联网接入技术包括有线( 光纤、双绞线、同轴电缆 等) 接入和无线( 2 g 、3 g 、4 g 、卫星通信以及w i m a x 、w i f i 、z i g b e e 、n f c 、 蓝牙、超宽带等) 1 3 4 1 接入两大类型，同时也包括跨越两种接入方式的i p v 6 技术、 云计算技术等全网络技术【3 5 】。而接入网及其后的核心网与现有的末梢网络完全 不同，它并不是为承载物联网应用设计的。为了实现异构信息之间的互联、互通 与互操作，未来的物联网需要一个开放的、分层的、可扩散的网络体系结构为框 架，来实现异构网络能够与主干网实现无缝连接，并提供相应的服务质量保证。 江苏大掌硕士掌位论文 2 1 6 大规模的感知信息处理技术 物联网的应用服务建立在真实世界的数据采集之上，产生的数据量会比互联 网的数据量提升几个量级。在这种情况下，海量信息的多粒度分布式存储、数据 挖掘、知识发现、并行处理技术就显得尤为重要1 3 6 1 。一方面，物联网海量的数 据信息汇聚到应用业务平台后，需要对数据进行存储管理，以便为以后的应用服 务提供更好的原始数据【3 7 1 。另一方面，面对如此广泛的科学数据，需要根据物 联网相关应用的特点，对原始数据进行相应的建模、挖掘，以得到所需要的结果。 物联网是一个智能的网络，传感器和标签仅仅提供了对物理变量、状态及变 化的探测和测量所必需的手段，而对物理世界由“感”而“知”的过程则由智能 分析和信息处理技术来实现【3 8 l 。信息处理技术贯穿由“感”而“知 的全过程， 它基于多个物联网感知层节点或设备所采集的传感数据，实现对物理世界及其变 化的全面、透彻感知，以及智能反馈、决策的过程，是实现物联网应用系统物物 相连、物人互联的关键技术之一： 大规模感知处理是物联网的核心支撑，是物联网计算环境的“心脏”，是物 联网生态系统的重要组成部分，也是确保物联网在多应用领域安全可靠运行的神 经中枢和运行中心【3 9 1 。 2 2 烟草仓储管理技术 2 2 1 仓储物流的定义 从系统论的观点分析，仓储物流活动涉及的各个要素是相互关联、相互作用 并具有一定结构，从而形成了一个系统，即仓储物流系统。仓储物流系统是由能 够完成运输、存储、装卸、包装、流通加工、配送、信息处理活动或功能的若干 要素构成的具有特定仓储物流服务功能的有机整体。企业仓储物流系统是指企业 为满足一定的仓储物流服务，实现具体的仓储物流服务目标而建立的个性化的仓 储物流服务系统。为实现仓储物流系统的基本功能，仓储物流系统需要以下基本 组成要素：人力资源、资金要素，仓储物流设施，仓储物流设备，仓储物流信息 系统，组织与管理等。在以上构成要素的基础上，仓储物流系统可分为仓储物流 作业系统和仓储物流协调系统两个大的系统。仓储物流作业系统主要包括：供应 系统、运输系统、仓储系统、流通加工系统、生产系统、销售系统等子系统【4 0 】。 仓储物流协调系统主要包括仓储物流管理系统、仓储物流信息系统等子系统。 1 1 仓储物流管理的发展，依赖科学的管理方法。加强仓储物流管理，对于降低 物流成本、确保货物质量完好、数量准确，提高服务质量有着十分重要的意义。 现代企业认为，零库存是最好的库存管理。因为增加库存量，会加大资金占用， 加重利息负担，还会增加仓储物流管理费用。但如果过分追求低库存，也会加大 存货短缺成本，造成货源短缺，失去市场甚至失去客户。因此，在仓储管理过程 中，应加强对企业仓储物流管理方法的研究，以求实现企业的库存管理目标。 2 2 2 仓储物流管理信息系统应用技术简介 仓储作业是物流仓库的核心业务，是指以货物的存储保管活动为中心，从仓 库接受货物入库开始到按需要把商品全部完好地发送出去的全过程，仓储管理的 主要功能是货物的“保质 1 4 ，其中主要包含三个基本环节：货物入库、货物 保管、货物出库，以此为主线还包括一些辅助环节，如理货、查询等。仓储管理 系统需要对仓储作业中的各个环节进行计划、安排、优化以达到提高运作效率， 降低运作成本的目的，目前仓储管理信息系统应用技术主要包括以下几种技术。 1 ) 条形码技术 条形码技术属于自动识别技术范畴，它是随着电子技术的进步，尤其是计算 机技术在现代化生产和管理领域中的广泛应用而发展起来的一种标识技术。条形 码系统是由条形码符号设计、制作以及扫描阅读器组成的自动识别系统。它由光 电扫描设备识读完成对条形码信息的自动采集和光电信号的自动转换。基本原理 如下：利用光学系统读取条形码符号，光电转换器将光信号转换为电信号，通过 电路系统对电信号进行放大和整形，以二进制脉冲信号发送给译码器进行译码， 最终得到条形码所附物体相关参数信息。在仓储管理中，条形码所表达的货品信 息包括货品入库、盘点、出库、售卖、上架等各个流通环节中信息，为数据采集 和信息共享提供了极大的便利性和可靠性【4 2 1 。 2 ) 射频识别技术 射频识别技术( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ，r f i d ) 是将非接触特性应用 到普通