物联网实验室,物联网实验箱,物流管理系统实训设备

一、物联网实验室介绍

    近年来物联网技术广泛应用于电子商务、物流、支付、产品质量管理等整体流程，与移动通信技术、移动商务系统地结合日趋完善。物联网技术结合RFID技术、EPC技术、ZIGBEE技术、GPS技术、GIS技术 与网络等技术在提升物流管理及商务管理的整体水平的同时，让我们可以自如开展衣食住行、购物、娱乐以及商务活动。本方案从供应链透明化出发，关注流通各个环节，体现移动商务、自动化加工、商品全程追踪监控与物流管理的新趋势, 提供了经管类物流专业实验室的一个基于物联网技术的解决方案。

图1 物联网发展历程

本方案利用RFID技术、EPC技术、ZIGBEE技术、GPS、GIS、GPRS及系统集成技术，搭建了实验室及移动电子商务平台系统，能够完成物联网技术在移动商务、物流管理系统中的应用与演示工作，并为师生的科研提供了一个开放的实验平台。

（一）系统流程

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溯与可视化管理。整个系统以商品所有权为驱动，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、与超市的闭环供应链系统进行全程运作模拟。

系统总体流程图如下：

图2 系统流程图

    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，智能物资管理系统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。
图3 业务流程图a
图4 业务流程图b

   该实验室基于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。

    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。

（二）设计功能

1．商品生产

生产商收到EPC IS 的货品订单（电子订单）；生产商完成生产物品，直接在封装后，贴上EPC 电子标签。同时，注册ONS信息，并通知M-EPCIS 服务器已生产的产品信息；EPCIS 自动登记工厂及产品信息到EPC Discovery Service。

2．未来超市

当使用者于超市（商场）中购买商品时, 运用智能手机查询家中冰箱或货架中是否已有相关商品的数量与保存期限数据, 由家中的RFID冰箱或储存室主动通知使用者所需采购信息, 传送至智能手机进行采购。

使用者于超市（商场）中以具有RFID Reader 的智能手机进行采购, 通过读取商品上的RFID标签，通过移动ONS获得远程的EPC Code 的商品数据, 透过EPC 网络功能获得商品信息，如超市库存充足，直接完成购买并完成购买，并可将采购商品委托物流公司进行运送到使用者家中。如果超市库存不足，可下订单。同时系统将购买信息发送至EPC IS服务器。EPC IS服务器将购买及订货相关信息发送至生产商及配送中心。

3．基于RFID的管理控制

采用RFID技术实现供应链的智能化管理，实时更新操作和相关数据库信息。通过GPS、GIS与通信技术GSM、GPRS/3G、RFID与3G的综合应用来实现对移动商务环境下的商品全过程的动态监控和优化管理。并对外提供信息查询、信息交互等功能。

4．物流配送

配送中心在生成或得到某次给定的配送任务后，确定了配送路线、对象、物品种类数量等信息后，形成对唯一车辆与唯一司机的全程监控，通过RFID技术完成车辆和司机的自动识别匹配，并启动车辆启动后的一系列执行程序，如自动打开GPS系统，显示配送任务与路线等；当发现匹配错误，如司机找错车辆，或替身司机企图上车等情况，系统给出警报，锁闭车辆防盗系统，自动报告车辆位置等信息给EPC IS服务器。

5．移动商务

移动商务中心服务器集成系统信息采集与处理工作，要实现对移动商务全程的可视化管理，完成对商品贴标、出库、入库、盘点、运输过程、移动购物及移动商务全程的。

（三）相关设备参数

1．立体库

功能：立体仓库主要负责原材料的出入库和产品的出入库。通过控制传送带上的止挡机构，将需要入库的产品停止在传输线的固定位置上，通过机械手抓取该货物，再通过堆垛机，将产品送入货架中。

图5 立体仓库示意图

   技术参数

2．生产加工单元

功能： 模拟对原材料的加工，通过控制传送带上的止挡机构，将需要加工的原材料停止在传输线上，通过机械手，抓取该货物，再进行加工。加工完成后，通过机械手抓取，放到传送带上，最后通过传送带，将其送走。

图6 加工搬运单元

图7 加工单元

技术参数

3．传送带（含阻挡器）

功能：实现原材料或者产品的传输，传输线上对应的立体仓库和加工单元处，装有止挡机构，实现物块的停止，方便机械手抓取。

图8 传送带示意图

技术参数

4．传送带（带分拣机构）

功能：通过传感器，对传输线上的产品进行分拣。

图9 传送带含分拣机构示意图

技术参数

5．转运装置

（1）功能：根据货物到达信号，将平台旋转，实现货物在两条垂直放置的传送带之间货物的传输。

图10 转运装置示意图

（2）技术参数

6．物联网实验箱

物联网实验箱系统包括硬件资源、软件资源、实验资源组成。硬件资源包括条码识别技术、13.56MHz RFID模块、超高频RFID模块、GPRS网络模块、GPS定位模块、无线传感器模块及物联网网关；软件资源包括物联网技术基础实验软件、监控网关软件、物联网综合应用软件等组成；实验资源包括物联网技术基础实验、条码技术实验、RFID技术实验、无线数据收发实验、通信协议分析实验及物联网综合实验。通过对这三个部分的充分学习，为物联网技术工程应用打下坚实的基础，并通过该实验平台，延伸出更多实用的物联网技术应用系统。

图11  物联网实验箱

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