物流管理的实时跟踪监控系统ppt课件

1、 河南省教育厅自然科学研讨方案工程 物流管理的实时跟踪监控系统 工程完成单位：郑州轻工业学院计算机与通讯工程学院工程起始时间：2021年2月至2021年3月工程担任人： 李娜娜 目录 工程简介 系统方案 工程研制 关键技术 工程成果 1、工程简介 课题来源 选题意义 1、工程简介 课题来源 选题意义 1.1 课题来源 河南省教育厅自然科学研讨方案工程 工程编号2021A510018 1、工程简介 课题来源 选题意义 1.2 选题意义 物流技术信息化的落后对物流系统产生了以下不利影响： 结果归因一 中国物流企业短少对货品全过程的温度的实时监测 导致冷链物流损耗严重 对环境温度要求较高的货品包括药

2、品、快餐原料、速冻食品、冰淇淋、奶制品、包装熟食、蔬菜、水果、肉、禽、蛋、水产品、花卉等 根据中国食品工业协会资料显示，中国由于冷链的问题呵斥每年约有l200万吨水果和1.3亿吨蔬菜的浪费，总值在100亿美圆 1.2 选题意义 物流技术信息化的落后对物流系统产生了以下不利影响： 导致高价值和交货期紧迫货品价值降低 货品包括珠宝、电脑芯片、文物等，产品价值同时间密不可分，过了特定时间便一文不值，甚至还需求倒贴处置费用 物流时间的减少添加了货品的平安性，物流时间控制不准确会影响到供货方的商业信誉 价钱敏感品投入市场时间的快慢就决议了收货方盈利的多少，甚至决议了能否盈利 导致物流各个环节协调不利 客

3、户假设是个零售商，那么其需求讯问订单的情况以及时安排货品给下线或者零售商 客户假设是零售商，那么其需求根据到货时间来指示消费商将不同货号的产品送到不同的分店或者配送仓库 1.2 选题意义 结果归因二 中国物流企业短少对货品的实时跟踪 1.2 选题意义 物流技术信息化的落后对物流系统产生了以下不利影响： 结果归因三 中国物流企业短少对车辆的定位跟踪，不能为其组织货源和灵敏配货 导致物流运输车辆空载率较高 跟据中国仓储协会的调查报告显示，我国车辆运营的空载率为45%左右， 而美国的货车空载率约为10%，仅此一项，全国每年要损失数千亿元 1.2 选题意义 国内外研讨现状 目前，我省已有一批有一定实力

4、的物流企业，然而仅有几家物流企业拥有具有一定功能的物流信息系统和配送网络，如河南豫鑫物流可以运用GPS卫星定位系统实现车辆的高效控制和调配。 但郑州市有物流企业近6000家，物流信息化研讨近乎为零，它已成为郑州市物流企业开展的“瓶颈。 国际上曾经有很多企业、研讨机构正在研讨开发与该领域有关的芯片、软件中间件、数据库、供应链管理、整体处理方案等。 中国参与 WTO 之后，随着市场竞争的加剧，国内企业界已广泛认识到提高物流管理的信息化程度对企业提高效益、降低本钱、加强竞争才干具有的至关重要的作用。国内以海尔、汇杰物流等为代表的制造企业、商贸流通企业已纷纷启动物流信息化战略。 2、系统方案 系统构造

5、 系统任务流程 系统处理的物流问题 2、系统方案 系统构造 系统任务流程 系统处理的物流问题 2.1、系统构造物流管理的实时跟踪监控系统构造框图 2、系统方案 系统构造 系统任务流程 系统处理的物流问题 2.2、系统任务流程 一个仓库或者车厢由很多传感器节点相互组成WSN，采集到的温度、湿度、CO2浓度、O2浓度等信息发送给仓储/车载无线网关节点，其对数据处置后，附加GPS定位信息采用广域网技术GPRS等与跟踪监控中心通讯，监控中心将数据存储在实时数据库中，同时将位置信息在电子地图上显示。 2、系统方案 系统构造 系统任务流程 系统处理的物流问题 2.3、系统处理的物流问题 实现了物流全过程的

6、温度实时监测： 网络灵敏性强，节点不需求任何配置就可以自组织地开场任务，系统可以自动与网络运转过程中参与进来的新节点设备进展通讯，并且当网络中节点因失去电力等缘由而失效、死亡时，网络构造将会自动重新组合，不会影响网络的正常运转。 物流全过程的温度实时监测，使得物流企业可以根据温度预警提示及时采取相应措施，减少货物损耗。 本系统采用传感器网络技术，在仓库和车辆上部署具有温度感知才干的传感器节点设备，经过自组织的无线通讯方式相互传送信息，协同地完成温度实时感知、监测的智能公用网络，并对搜集到的信息进展处置后传送给终端用户。 2.3、系统处理的物流问题 实现了对货品转运过程中的无缝跟踪： 本方案在仓

7、库和车辆上分别安装了无线网关和车载无线网关设备，该设备具有接纳GPS信号的功能。 当货品被装载到货车上，系统可以经过安装在货车上的网关设备对货品进展监测，而当货品被转载至仓库中时，系统还可以经过安装在仓库中的网关设备对货品进展定位。这样便实现了对物流全过程中货品的实时跟踪功能，实现货品在仓库存储和货车转运当中进展无缝跟踪。 2.3、系统处理的物流问题 实现了对车辆的定位跟踪：车载无线网关设备利用GPS接纳机实现本身定位，经过GPRS短音讯业务把本身的位置和形状如空/满载、方向、报警等信息发送到监控中心。监控中心既可以经过GPRS网络的话音业务与车载建立话音通讯，也可以经过短音讯业务与车载无线网

8、关进展形状信息的传送及指令信息的反响。 3、工程研制 研讨所面对的问题 研讨方法及步骤 工程研讨过程 3、工程研制 研讨所面对的问题 研讨方法及步骤 工程研讨过程 3.1、研讨所面对的问题 无线传感器网络软硬件平台的设计与搭建 开发人员必需权衡的问题非常多。无线传感器网络具有很强的运用相关性，在不同的运用环境及需求下所采用的硬件平台、操作系统、通讯协议等均有差别。 3.1、研讨所面对的问题 功率控制战略的改良与设计 基于点对点通讯系统而建立的经典信息实际无法运用到无线Ad Hoc网络中。人们很想知道这种无线Ad Hoc网络的网络容量究竟有多大，但是现实是悲观的。在进展无线传感器网络搭建时，节点

9、应该采用何种功率控制战略来进展通讯以建立高性能的网络是网络设计者需求思索的问题。 3.1、研讨所面对的问题 功率控制战略的改良与设计 基于点对点通讯系统而建立的经典信息实际无法运用到无线Ad Hoc网络中。人们很想知道这种无线Ad Hoc网络的网络容量究竟有多大，但是现实是悲观的。在进展无线传感器网络搭建时，节点应该采用何种功率控制战略来进展通讯以建立高性能的网络是网络设计者需求思索的问题。 3、工程研制 研讨所面对的问题 研讨方法及步骤 工程研讨过程 3.2、研讨方法及步骤 深化研讨国内外研讨中曾经获得的成果，充分调研平台供应商所提供的芯片和开发平台，深化分析系统需求并选择适宜的软硬件组件，

10、研制监测温度、湿度、气体浓度等的无线感知节点设备。针对不同的信息传输网络包括 GPRS、Internet，开发提供网络间通讯接口的无线网关设备，并使其具有接纳GPS信号的功能。 采用VB作为主控软件开发工具、MapInfo和MapX作为地图开发工具，实现图形用户界面、管理、查询等操作。 采用网络仿真工具构建仿真场景，对不同的功率控制战略进展分析和性能仿真，研讨适宜无线传感器网络的功控算法，并对协议栈进展分析与性能仿真。 3、工程研制 研讨所面对的问题 研讨方法及步骤 工程研讨过程 3.3、工程研讨过程 第一阶段从2021年2月至2021年3月，研讨国内外研讨现状，分析并调研物流管理实时监测与跟

11、踪的需求。调研各种平台，选择适宜的组件设计开发无线传感器网络节点设备。 第二阶段从2021年4月至2021年11月，设计开发信息网关、无线网关，开发后台管理软件，实现与GPRS、Internet网络的互联互通以及电子地图的实时显示和综合操作，完胜利控算和和协议栈的性能仿真分析，提出适宜传感器网络的功控战略； 第三阶段从2021年12月至2021年3月，设计并实现“物流管理的实时跟踪监控系统，并进展测试和运用。编写研讨报告、预备工程结项验收。 4、关键技术 采用嵌入式的网络传感技术进展数据采集、传输 基于信干比的功率控制战略SBPC(SIR based power control) 4.1、采用

12、嵌入式的网络传感技术进展数据采集、传输 数据采集子系统中，采用了近间隔传输网络技术WSN，使得系统具有能耗小、组网灵敏、自组织、自配置、本钱低等特点 。 而在将采集数据传统给信息网关时，采用了广域网如GPRS技术，因其具有实时在线、高速传输、自若切换、流量计费等特点，使得系统能支持短音讯和语音两种方式的灵敏切换或者同时运用到达实时掌握监测信息的目的，使得系统实时性好、本钱低、方式灵敏。 WSN与GPRS技术有机结合，利用了两种网络技术的优点，使得系统不仅具有更深化的环境感知才干，而且具备了更加丰富的、更广泛的覆盖范围，实现了监测数据的采集和传输。 4.2、基于信干比的功率控制战略SBPC 在研

13、讨现有功率控制战略的根底上，提出了在网络的物理层采用基于信干比的功率控制战略SBPC以提高数据包传输胜利的概率。 在SBPC中，不仅思索了信号本身的功率，而且思索进了网络中干扰的影响，动态地选择能实现胜利传输的最小发送功率，能在最大程度上降低网络中的干扰信号强度，极大降低传输中断概率，并最终使网络的传输容量得到极大提高。 经过研讨其容量，可以协助我们更好地认识该网络，其研讨成果可以为建立高性能的无线传感器网络提供实际根据，并能指点网络的进一步研讨和运用。 数据在无线信道的传输 网络的数据包传输胜利率与两部分有关：接纳机处的接纳胜利概率和检测器的胜利检测概率。检测器的胜利检测概率早曾经有了成熟的

14、研讨成果，我们关注的是接纳机处的接纳胜利概率。 数据包的SNR值是用来判别接纳端能否正确接纳到包的内容的一个重要的性能目的 接纳功率是数据包到达接纳端得有效功率，信号从发送端到接纳端的全过程要阅历大尺度衰落和小尺度衰落 大尺度衰落：信号场强随着传输间隔的添加而不断减小 小尺度衰落：在电磁波的传播过程中，由于多径、反射、和折射等多种缘由，导致信号场强在短间隔几个信号波长或短时间秒级上呈现快速动摇的形状 接纳功率-SNR-误比特率-错误分布-错误纠正 数据在无线信道的传输 大尺度衰落：定义途径衰减系数为 ，单位能量的传输信号在经过了路程为d的传播路程后，其信号能量变为 。 小尺度衰落：定义小尺度功

15、率衰落因子为 ， 那么信道衰落模型可以表示为 忽略噪声的影响 无线Ad Hoc系统是干扰受限系统，普通情况下，影响网络容量的最重要要素就是网络中的干扰信号强度。将假设系统中的噪声相对于干扰信号强度来说小到可以忽略。 SNR-SIR 网络传输容量与发送端密度关系： 恣意节点可以在恣意时隙内以一定概率发起通讯恳求，并在同一个通讯频段上进展通讯，因此通讯节点之间会相互关扰。 假设恣意节点在一个时隙内会以概率p 随机发起通讯恳求，那么TX的密度为 由于同一时隙内的TX之间会彼此相互关扰，随着TX数量的添加，这种干扰会越来越猛烈，严重的时候会导致整个网络的瘫痪。 传输容量：中断概率受限时网络单位面积上可

16、以实现的胜利通讯数量，由于数据速率被假设为1比特/秒,传输容量在数值上也可以看作是单位面积上的吞吐量。 现有功控战略 关于各TX应该以多大的功率发送信号，往往采用两种战略：一种功率控制战略是NPC，此时一切的TX运用一样的发送功率，且不根据任何情况而变化；另一种功率控制战略是CI，此时，一切的TX将根据信道衰落情况动态的选择发送功率，以保证在其目的RX处接纳到的信号功率为同一个固定值。 NPC被称作无功率控制，其本质是预置了一切TX的发送功率为一个恒定值，现实上也可以看作为一种固定发送功率的功率控制战略。而对于CI而言，其本质是设定了一个恒定的接纳功率为目的值，需求各TX在每次通讯前经过调整发

17、送功率而获得，现实上是一种固定接纳功率的功率控制战略。 基于SIR的功控战略SBPC 运用SBPC时，首先预设一个目的RX处的SIR值 一切RX处的SIR值都是一样的，TX将根据信道衰落情况和其目的RX处的干扰信号强度来动态的调整发送功率，最终保证其目的RX处的SIR为 。 TX的分布 发起通讯的TX服从密度为 的PPP的随机分布 网络中每一个TX都有独一一个目的RX与之相对应，编号i 用来表示由TXi和RXi组成的通讯对。 在二维坐标的原点处放置一个参考RX，这个位于原点的参考RX和其对应的TX的编号记为0。由于PPP具有平稳性，所以对于RX 0处中断概率研讨结果与网络中恣意RX处都是一样的

18、。 定义TXi和RXi之间的传输间隔为 定义TXi和RX 0之间的间隔为 定义TXi和RXj之间的功率衰落因子为 RX0处干信比ISR，Interference-to-signal ratio RXi处的目的接纳功率为 ，此时TX的发射功率为 ， 那么对应的RX0处的干信比可以表示为 CI功控战略： NPC功控战略： 恣意TX的发送功率一样，那么对应的RX0处的干信比可以表示为 网络中断概率 当RX0处SIR低于门限值 时，通讯将会中断，那么网络的中断概率可以被定义为 CI功控战略： NPC功控战略： 网络中断概率 恣意TX动态的选择发送功率以确保在目的RX处的SIR为一个恒定值 ，这个恒定值

19、是能保证RX正确接纳信号的最小SIR，那么TX的需求发送功率可以表示为 ,其中 只需当 时，才有 ； 当 时，TX将停顿发送信号，产生中断。 SBPC功控战略：需求发送功率 、实践发送功率 、实践最大发送功率记为 网络中断概率 当需求发送功率大于最大发送功率时将会引通讯的中断，所以SBPC战略时的通讯中断概率可以表示为 SBPC功控战略： 中断概率仿真结果如图2所示，随着TX密度的增大，网络的中断概率开场增大；一样的TX密度情况下，SBPC战略下的中断概率远比NPC战略下的小；图2 中断概率相对TX密度的曲线图 一样的中断概率情况下，运用SBPC的网络中的TX密度比NPC战略下的大很多，这也意

20、味着SBPC战略下的网络可以支持更多的用户同时通讯。 传输容量仿真结果如图3所示，网络的传输容量先随着中断概率的增大而增大，然后随着 增大而减小，这是由于当 比较小时，网络中的同频干扰相对较小，中断概率的增大意味着可以同时接入更多的用户进展通讯，而相对与通讯数量的添加而言，此时的传输胜利概率的减小相对较小，当 比较大时，而相对与通讯数量的添加而言，传输胜利概率减小的更多； 图3 传输容量相对于中断概率的关系曲线图 中断概率一样的情况下，SBPC战略下的传输容量比NPC战略下的要大很多，这是由于SBPC战略有效的控制了每个TX的发送功率，使其一直以所需求的最小功率发送信号，在保证正常通讯的同时降

21、低了对其它用户的干扰，使得网络可以同时支持的通讯数量显著提升。 传输容量仿真结果从图中可以看到，当中断概率很小时，传输容量随着中断概率的增大而添加；当中断概率大于某一值后，传输容量随着中断概率的添加而减小；当中断概率一样时，SBPC战略下的传输容量比CI战略下的大很多。 图4 传输容量相对于中断概率的关系曲线图 传输容量仿真结论运用SBPC时的网络的传输容量要远比运用NPC或CI时的网络容量大 ！ 5、工程成果 设计开发了物流管理实时跟踪监控系统软硬件平台，包括无线传感器网络节点设备、信息网关、无线网关以及后台管理软件，能提供环境温度监测、车辆实时监控、货物跟踪、电子地图查询、库存查询等物流信息效力功能，满足系统能耗小、性价比高的需求。该系统曾经在巨合公司和新力源公司运用，可进一步推行运用于中小型物流配送企业。 完成了功控算法和和协议栈的性能仿真分析，提出适宜传感器网络的功控战略； 发表相关论文5篇，其中EI检索一篇，中心期刊一篇，如下： 论文 1、Li Nana, Gan Yong, Chen Changhai, Feng Yuan,