基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺的製作方法

2023-06-27 01:09:47

本發明涉及物聯網技術領域，適用於建設智能生產、智能倉儲、智慧超市、智能運輸、智能搬運、冷鏈物流、流通加工等多種物流行業應用。

背景技術：

物聯網分為三個層次：感知層、網絡層、應用層，設備聯網是基礎、綜合應用是本質。

物聯網技術廣泛應用於物流業的運輸、儲存、裝卸搬運、包裝、流通加工、配送、信息處理等環節，應用場景和應用需求各不相同。例如，傳統的物流活動中，以人工作為主要的活動執行手段，人工搬運、人工盤點、人工加工等，雖有輔以一定的機械設備，但仍需人工去操作，操作的結果需人工反饋至系統，技術較為落後。隨著物流行業的蓬勃發展，物流集散中心的倉庫面積越來越大，貨品種類越來越高端精細，物品和人員的尋找越來越困難，傳統倉庫管理面臨新的挑戰。目前電纜和超五類線只能支持幾百米距離，無法有效遍布大型倉庫，庫存信息化的建設面臨新的難題。

因此，開發一種基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺，將幾千米覆蓋範圍內的所有終端設備(傳感器、感知設備、執行器)通過光纖連接到統一的網絡平臺，建立集中式或分布式資料庫系統、實時可視化展示各種活動應用場景，將物聯網的整體結構以及設備聯網(M2M)的核心充分展現出來是十分必要的。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術之不足，而提供一種設備接入方便、拓展性好的基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺，通過一體化的物聯網架構及設備聯網(M2M)，為運輸、儲存、裝卸搬運、包裝、流通加工、配送、信息處理等環節應用實現智能化、可視化、遠程操控化。

為達到以上目的，本發明採用如下技術方案：

基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺，其特徵在於，包括：光載無線交換系統，倉儲物流管理軟體系統和網絡化終端器件；

所述光載無線交換系統包括：光載無線信號源，無線信號源冗餘開關，雙向模擬光纖鏈路，遠端射頻單元；

所述倉儲物流管理軟體系統通過乙太網交換機與光載無線交換系統連接；

所述網絡化終端器件是與遠端射頻單元通過無線方式連接的各種終端應用器件，包括：射頻識別RFID讀卡器和電子標籤、採用不同通信模塊組的各種監控傳感器、WiFi無線監控攝像頭、WiFi設備伺服器；

作為上述基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺的進一步說明，所述光載無線信號源用來完成數字基帶信號的處理，保證信號滿足所規範的網絡協議，完成無線信號在本地發生、控制、管理；

所述光載無線信號源內置有2～8個WiFi信號源，提供802.11b、802.11g標準接入，支持無線接入加密和虛擬區域網VLAN。

所述雙向模擬光纖鏈路包括有雙向模擬光端機，該雙向模擬光端機的光電模塊用於完成模擬光纖鏈路所要求的光電和電光信號的轉換與處理。

所述光纖鏈路支持傳輸距離的長度為200～4000米。

作為上述基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺的進一步說明，實際構建倉儲物流管理時，首先，將網絡化終端器件在感知層上的設備和智能終端連接起來，構成無線傳感技術平臺；然後，在倉儲物流管理軟體系統上安裝相應硬體控制軟體，通過智能人機界面和無線視頻監控，以及遍布物流集散中心的各種傳感器來實時監視和控制整個物流過程中的各個參數並及時反饋現場信息，實現倉儲物流的出庫、入庫、庫存檔點、裝卸貨、環境監測、人員管理、設備管理、自動識別、倉儲管理、分揀管理、配送管理、流通加工等各環節的遠程可視化管理。

作為上述基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺的進一步說明，所述網絡化終端器件還包括WiFi設備伺服器，該WiFi設備伺服器為串口轉無線網絡設備，內置嵌入式Web伺服器，可以連接現有的工業串口設備或10/100M乙太網設備接入到802.11b/g無線區域網，實現各種硬體設備的無線網絡訪問和控制。

作為上述基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺的進一步說明，所述網絡化終端器件還包括WiFi無線監控攝像頭,該無線攝像頭將全程監控集散中心的物流過程，實現真正意義上的長遠距離監管並可視化冷鏈物流、可視化流通加工、可視化智能倉儲和管理。

作為上述基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺的進一步說明，所述感知層設備包括：RFID通道閱讀器、特高頻RFID手持讀卡器、高頻RFID讀卡器、溫溼度傳感器、光照傳感器、煙霧傳感器、紅外對射傳感器、智能貨架、特高頻讀卡器天線、智能AGV、智能購物車、電子標籤等設備中的一種或幾種。

作為上述基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺的進一步說明，所述無線傳感技術平臺還包括有智能終端，所述智能終端通過WiFi與光載無線交換系統的遠端射頻單元連接；在智能終端和感知層設備上內置有室內RFID定位裝置，實現室內貨品和人員的精確定位追蹤。

採用上術方案的基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺具有以下建設內容：

(1)建設物聯網應用基礎服務平臺(M2M平臺)，實現軟體系統開發與部署。

(2)實現行業終端的適配接入，對採集到的數據實現報警、轉發、存資料庫等操作。

(3)提供開放的平臺和數據結構，為各物聯網應用的擴展提供數據。

(4)提供詳盡的歷史記錄，及靈活的報表定製工具，易於生成任意格式的報表。

(5)提供易於擴展的、分布式平臺框架及冗餘運行模式，支持大規模、大數據量的應用。

(6)提供強大的服務支持能力及通用的M2M業務生成框架，為物聯網應用開發提供可視化的集成開發工具，提高二次開發效率。

(7)提供強大的用戶及權限管理，保證系統運行的安全性。

(8)實現對現有部分行業終端的接入調試、數據處理及監控管理。

其有益效果如下：

一、本發明提供基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺主要包括光載無線交換系統，倉儲物流管理軟體系統和網絡化終端器件三個部分，方便用戶根據實際需要在網絡化終端器件上接入相應的感知層設備或智能終端，快速實現集數據採集、工業控制、遠程實時監控和軟體應用管理於一體的無線物聯網倉儲物流系統平臺的構建。

二、利用光載無線交換系統融合光載無線網絡及其不同拓撲結構下的傳輸技術、WiFi無線接入技術、射頻交換與重構技術、無線傳感技術，方便實現WiFi和RFID射頻信號信號的大範圍分布，同時方便實現多個接入點的射頻交換、分配和功率控制，為建立起基於光載無線傳輸與交換技術的基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺提供便利支撐。

三、倉儲物流管理軟體系統，是將基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺與行業的運輸、儲存、裝卸搬運、包裝、流通加工、配送、信息處理、冷鏈物流、流通加工等環節提供了簡便可靠的數據入口。該軟體將基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺應用於各環節，也推動更多的物流信息產業，通過建立集中式或分布式資料庫系統、實時可視化展示各種活動應用場景，將物聯網的整體結構以及設備聯網(M2M)的核心充分展現出來。

附圖說明

圖1所示為基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺結構示意圖；

圖2所示為光載無線交換系統結構示意圖；

圖3所示為光載無線信號源結構示意圖；

圖4所示為智能倉儲物流結構示意圖。

附圖標記說明：

1、光載無線交換系統，2、倉儲物流管理軟體系統，3、網絡化終端器件，4、乙太網交換機；

11、光載無線信號源，12、遠端射頻單元，13、模擬光纖鏈路，

14、同軸電纜。

具體實施方式

為方便本領域普通技術人員更好地理解本發明的實質，下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細闡述。

如圖1、圖2所示，基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺包括：光載無線交換系統1，倉儲物流管理軟體系統2和網絡化終端器件3。所述光載無線交換系統1與倉儲物流管理軟體系統2之間通過乙太網交換機4通信，所述光載無線交換系統1與網絡化終端器件3之間無線通信。

其中，所述光載無線交換系統1及光在無線交換技術、光子射頻交換技術、模擬光纖鏈路性能分析及網絡拓撲設計、遠端射頻單元於一體。具體結構包括：光載無線信號源11，遠端射頻單元12，模擬光纖鏈路13。光載無線交換系統1主要用於中心機房及其周圍的WiFi無線網絡覆蓋，提供遠端設備、傳感器、及其他智能設備的移動接入，實現遠端設備、儀器的聯網，以及室內RFID定位。

所述倉儲物流管理軟體系統2上安裝有系統網絡管理軟體，用於光載無線交換系統的管理、行業應用、網絡化終端器件的管理，承載系統數據和應用系統，提供本地/遠程訪問服務。

所述網絡化終端器件3為WiFi設備伺服器，該WiFi設備伺服器為串口轉無線網絡設備，內置嵌入式Web伺服器，用於將具備工業串口(RS485、RS232)的設備(如傳感器、PLC、執行機構)接入無線區域網，實現設備的網絡訪問和控制。WiFi設備伺服器是物聯網感知層網關的關鍵設備。

如圖3所示，所述光載無線信號源11包括：多用途信號處理器，完成數據信號、IP信號與WiFi信號之間的接口及所需要的信號轉換與處理，保證信號滿足所規範的網絡協議。通信模塊組，由多個WiFi接入點(AP)構成，實現遠端WiFi設備的接入和計算機網絡通信。射頻交換單元，完成各模塊組射頻信號。模擬光端機光電模塊，完成模擬光纖鏈路所要求的光電/電光信號的轉換與處理，及光復用與解復用。系統軟體，網絡軟體的核心部分，完成整個網絡的操作、監督與管理。

光載無線信號源主要功能是：1)通過內置10/100Mbps路由器，自動分配區域網地址、支持埠鏡像、網絡自防禦、智能過濾、流量控制；支持IP限速、上載單獨限速和下載單獨限速等。2)通過內置2-8個WiFi信號源，提供802.11b、802.11g標準接入；支持無線接入加密和VLAN。3)將WiFi、RFID射頻信號通過光纖分布200～4000米，大大擴大WiFi無線區域網和RFID信號的覆蓋範圍。4)具有射頻交換功能。5)無線接入點的集中配置和管理。6)遠端天線的功率控制。7)WiFi接入點的頻道自動分配。8)室內RFID信號部署用於定位。9)接入設備在遠端天線間漫遊時，實現無縫切換。

實際構建智能倉儲物流時，如圖4所示，以上述基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺為核心，將感知層設備通過相應的網絡化終端器件統一接入到基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺上，實現採購批量收貨、盤點數據自動上傳、出庫商品信息自動採集、運輸過程中車輛在信息的實時監控的完整智能物流流程。同時結合RFID識別設備和環境監控，可實現商品倉儲環境及商品運輸途中環境的實時監控、倉庫操作人員任務自動發放、倉儲設備管理等職能應用。其中，所述感知層設備包括：特高頻RFID通道讀卡器、特高頻RFID手持機、高頻RFID讀卡器、電子標籤、溫溼度傳感器、紅外對射傳感器等。

與現有技術相比，本實施例提供的基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺具有以下優點：

一、由始至終的物聯網技術應用更全面、深入

區別於一般的RFID應用系統，本實施例中RFID、無線傳感等物聯網技術的應用貫穿從商品收貨、到庫存管理、再到商品出庫運輸的整個物流流程。

二、先進性和創新性

將貨物、人員、設備管理結合，提高倉庫管理的精度，加強庫存控制同時減少對人員的依賴性，通過RFID技術在商品管理上的全面應用，有限減少缺貨，減少偷盜，商品管理可跟蹤、可視化。

三、操作自動化

相對於條碼管理技術等傳統物流管理技術，RFID技術不僅可以精確管理追溯到每件商品，並且通過固定RFID讀卡器和RFID手持機等數據採集終端，對貨品信息進行批量識別和自動上傳，使得操作更加簡便快捷。

四、管理智能化

系統基於基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺，綜合應用RFID、無線WiFi和無線傳感網等技術，將企業物流管理、環境監測數據、設備管理、人員管理等功能和數據集於同一平臺之上，通過對各個系統數據的綜合運用和分析，可實現出入庫商品監控、操作員操作規範管理、倉儲設備監控等智能化管理功能。

本實施例提供的基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺，其創新性主要體現在以下幾個方面：

一、貨物倉儲的創新，電子標籤輔助揀貨系統(PTL)的應用，可以使倉庫或配送中心的訂單處理過程簡單化，藉助電子標籤設備，由信號燈與數字顯示作為輔助工具對物品進行庫存檔點、分貨、揀貨、集貨、發貨等作業。物流中心採用PTL揀貨技術能夠極大的提高揀貨效率、準確率，可以快速、正確、輕鬆的完成揀貨工作，PTL揀貨系統通過安裝在揀貨區貨架上的燈光與鳴叫指示，顯示商品存放的位置，指示揀貨數量，實時掌握庫存信息。

二、物流運輸管理的創新，智能物流系統將先進的信息技術及計算機處理技術等綜合運用於整個城市物流運輸管理體系，使人、車、路有機地結合起來，建立起一種實時、準確、高效的城市綜合運輸管理體系，最終實現最佳車流控制、交通運輸服務和管理智能化。

從信息服務的角度來看，系統涉及到信息採集(運輸訂單、車輛信息)、信息處理(車輛調度、裝車作業)、信息發布(運輸實時跟蹤、RFID定位)等過程。

三、倉儲物流管理的創新，基於基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺，綜合應用RFID、無線WiFi、無線傳感網等技術，將企業物流管理、環境監測數據、設備管理、人員管理等功能和數據集於同一平臺之上，通過對各個系統數據的綜合運用和分析，可實現出入庫商品監控、操作員操作規範管理、倉儲設備監控等智能化管理功能。

實際構建智慧超市時，以上述基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺為核心，將感知層設備通過相應的網絡化終端器件統一接入到基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺上，實現客流量統計監控、商品識讀和動態監控、動態盤點、補貨提醒、智能上架、智能揀貨、商品信息推送、購物引導、試穿體驗統計、環境監控、自動結算、商品追溯查詢等。

與現有技術相比，本實施例提供的基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺具有以下優點：

一、自動計價

智慧超市最大特點是採用射頻識別技術，自動掃描顧客購物車裡的商品，數據上傳基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺，自動計價，這樣可以節約大量的人力和物力，提高效率，避免超市出口排長長的隊伍。

二、防盜

由於射頻信號能夠穿透衣服等障礙物，可以起到很好的防盜作用。

三、商品導購

可實現無線定位和商品導購，通過購物車上配置的終端，可以定位購物車的當前位置，同時可以查找附近相應商品，進行定位、導購。

四、商品防偽、追溯

可實現防偽追溯，因為每件商品的RFID標籤編碼均是唯一的，可通過商品的RFID編碼對商品登記信息進行溯源查詢。

五、動態庫存監控

可實現動態庫存監控，通過RFID設備實時監控貨架上商品及庫存，及時提醒補貨，統計排序熱銷、滯銷商品。

六、管理先進

運轉效率高、風險成本低、管理科學先進、提高超市服務品質。

本實施例提供的基於光載無線技術的物聯網智能物流信息平臺，其創新性主要體現在以下幾個方面：

一、超市收貨的創新，針對收貨環節，建立RFID收貨通道。RFID收貨通道是集成了RFID閱讀器的收貨口，當貼有RFID電子標籤的貨物經過通道時，系統可以自動掃描，免去了傳統人工掃描貨物條碼的繁瑣，從而幫助零售企業節約勞動力成本，加速驗收貨物流程，更精確地掌握貨物信息。

二、購物環節的創新，智能購物車的使用，實現自動導購功能，顧客可以通過觸控螢幕設定需要購買的商品的信息，並且可以隨時看到購物車內商品的總價格，及商品信息溯源，到達顧客預先設定的商品附近，智能購物車會發出很悅耳的提示聲。通過對顧客購物歷史記錄、當前熱門銷售商品等資料的數據挖掘，可以對顧客實現定向廣告推送，達到最佳營銷效果。

三、超市結帳的創新，針對收費環節，顧客採購商品後只須推著購物車通過一道安裝RFID閱讀器的結帳出口，系統便會對購物車內所有貼有RFID標籤的貨品進行自動掃描，並能從顧客的結算卡上自動扣除相應的金額，列印購物清單憑條。整個結帳過程快速、準確、無需人工操作，給顧客更好的購物體驗。

以上具體實施方式對本發明的實質進行了詳細說明，但並不能以此來對本發明的保護範圍進行限制。顯而易見地，在本發明實質的啟示下，本技術領域普通技術人員還可進行許多改進和修飾，需要注意的是，這些改進和修飾都落在本發明的權利要求保護範圍之內。