無線傳感網在庫存管理中的應用研究

韓 震，萬 華，王云皓（徐州空軍學院，江蘇 徐州 221000）

現階段庫存管理仍然存在人工填單、人工記賬等較落后的人工管理方式，信息采集慢，傳遞不及時，處理信息的手段較為落后。在這種庫存管理模式下，工作的時效性、數據的精確性和完整性以及統計的準確性暫時不能滿足現代高技術戰爭對庫存管理的要求。為了適應現代高科技戰爭的要求，有必要綜合利用集現代網絡及無線通信、微電子、嵌入式計算、分布式信息處理等多種先進技術的無線傳感網[1-2]，它可以感應到各種各樣的信息，且有可大規模布置、無需人值守、感應距離遠、成本低等優點[3-4]。

1 庫存管理的需求分析

1.1 庫存管理的運行環境分析

庫存管理的需求要針對倉庫的防潮、防濕、防霉變工作[5]，而監測的環境參數多以溫、濕度為主，各種環境參數采集器也多通過有線方式連接，這就一定程度上造成了倉庫內線路的錯綜復雜，不利于現有檢測系統的擴展。因此現有的倉庫監測在環境監測需求方面存在一定的不足，有必要設計新的適合倉庫環境的監測方案。

1.2 庫存管理中設備的需求分析

倉庫由于其庫存物資的特殊性，有線監測方式部署的不便[6]，這都對倉庫環境監測提出了新的挑戰，因此應替換目前的有線監測，采用部署便捷的無線監測方式，擴展監測數據種類，在單一的溫濕度監測基礎上實現多種傳感器、多參數、多參數整合的實時監測和預警。

（1）傳感器的需求分析

系統應該可以提供倉庫內各種環境參數的自動監測功能。一般地，它必須測量以下變量：溫度、相對濕度、振動強度與紅外指數等。這些變量通過連接在節點上的各型傳感器節點實時采集，對應于以上變量的各型傳感器及用途如下：

溫度傳感器：用于感知庫區溫度，消除可能的夏天高溫度或冬天低溫導致的裝備損壞；

濕度傳感器：用于感知庫區濕度，通知保管員對庫區作防潮處理；

水浸傳感器：用于庫區地面的凝水（浸水）檢測，時刻監測地面積水，消除由于積水可能造成的設備損壞；

門磁紅外傳感器與振動傳感器：用于倉庫防盜安全檢測，當非法人員強行進入時，門磁紅外或振動傳感器發出聲音警報。

在具體部署時，保管員可以根據監測需要增加或減少傳感器的數量與類型。

（2）預警需求

參照GJB2270A—2008倉庫消防技術要求、GJB2805A—2008倉庫防盜技術要求等，系統對每個傳感器節點報警閾值的設置如下：

溫度檢測范圍：-l0℃～60℃，溫度檢測誤差<=1℃。溫度控制目標范圍為-l0℃～40℃，控制點的間隔為1℃，溫度控制誤差<1.2℃；

相對濕度檢測范圍：0%RH～99%RH，相對濕度檢測誤差<5%RH。相對濕度控制目標范圍為30%RH～80%RH，控制點的間隔為5%RH，相對濕度的控制誤差<6%RH；水浸檢測：選擇利用紅外探頭探測水面反射率的非接觸式水浸傳感器，當水浸高度約1毫米時即產生告警信號；

門磁紅外檢測：只要庫房內有非規定人員（未按正常程序進入庫房人員）移動，就立即產生告警信號，要求探測的距離在10～15米；

振動傳感器：只有庫房門、窗戶以及內部有振動并達到一定的頻率，就會立即產生告警信號，要求探測的距離在6～10米。

系統運行期間，傳感器節點一旦超過設定的門限值即以聲光方式進行報警，監測中心則利用計算機內的揚聲器發出聲音報警，且在屏幕上顯示具體的報警現場物理位置。

2 無線傳感網的體系構架

2.1 網絡的總體結構概述

無線傳感網是一個有線傳輸與無線通信相結合的監測系統，其網絡的總體結構如圖1所示。

由圖可看出，整個系統由無線傳感器網絡和監測中心兩大部分組成。

（1）無線傳感器網絡部分：包括Sink節點（匯聚節點）、傳感節點。Sink節點與傳感節點之間通過無線方式進行通信，負責完成傳感信息的采集、處理和傳輸。傳感節點距離監測目標最近，負責其感知半徑內環境信息的采集，本方案根據需要選擇5個傳感器節點，每個傳感節點配置多種傳感器。Sink節點作為無線傳感器網絡的協調者，Sink節點實現上傳下達的功能，既負責接收監測中心的傳感命令，又負責接收處理傳感節點發送的傳感數據。根據監測區域大小，選1個Sink節點進行配置。

（2）監測中心：監測中心的計算機通過專用接口與Sink匯聚節點相連（有線連接），用于實時收集、分析、顯示傳感節點獲取的環境信息，同時負責監控和管理倉庫內傳感節點。通過內置的數據庫，監測中心存儲歷史記錄，便于保管員執行各類查詢操作。監測中心的PC機通過現有局域網與其他保管員互連，實現信息共享。

2.2 網絡的組成結構及其優點

網絡的組成框圖如下所示：

（1）網絡的組成

該網絡由監測中心PC和無線傳感器網絡兩部分組成。無線傳感器網絡由人工部署，每個倉庫部署1個匯集節點，每個庫房可部署若干個傳感節點，每個傳感節點可外接1～8種不同類型的傳感器。匯集節點接收各個傳感節點無線傳輸來的信息，處理后通過有線傳輸到監測中心。

（2）網絡的可擴展性

該網絡在倉庫現有PC和局域網基礎上直接搭建，系統搭建非常方便。小則每個倉庫現有的PC直接作為監測中心，大則通過局域網將各個倉庫內的匯集節點連接，實施分布管理。另外，該監測網絡可根據倉庫的結構、類型以及監測任務的變化，適時增減傳感器節點。

（3）網絡的通用性

保管員只需要明確要采集的倉庫環境參數，選用配套的傳感器節點，在倉庫內適當的位置進行部署后，網絡即可進入工作狀態，開始監測任務。因此，網絡具有較好的通用性。

2.3 網絡的層次關系

圖中左部表示網絡承擔監測任務之前的初始化工作，主要完成傳感器網絡路由搭建，建立感知數據傳送路徑以及鄰居節點查找等工作。

管理控制模塊依托Sink節點和傳感節點提供的位置及路由變化信息，負責傳感節點的定位計算，完成網絡拓撲測量，更新變化的路由信息，啟動或終止一條或多條鏈路的信息采集。

圖中右部表示網絡數據流處理過程，主要包括三個模塊：

數據處理模塊：收集環境信息參數，進行實時監測和有效預警；通過數據分析處理，圖形化顯示被監測環境；同時，可根據保管員要求，向特定的傳感節點發布傳感任務。

端口監聽模塊：負責監聽傳感命令，發布查詢任務，接收目標節點的采集的數據。

測量發包模塊：接收來自各節點的測量發包請求，以事先定義的發包頻率和發包數進行發包。

數據庫用于存儲各節點位置信息、路由信息、實時收集的傳感數據以及歷史報警記錄，以供查詢和分析使用。

2.4 網絡的監測平臺

無線傳感器網絡的監測平臺實現無線傳感器網絡的遠程管理，包括網絡狀態的獲取、節點配置信息的獲取、節點配置的改變等功能[7]。監測平臺通過通信接口獲取無線傳感器網絡信息，并在Windows平臺的圖形界面上顯示。監測對于無線傳感器網絡的部署、配置、優化具有重要的應用價值。保管員的命令由此發出，通過通信接口最終傳送到無線傳感器網絡中。從傳感器網絡中返回的數據，也可以從通信接口傳輸至保管員端，并顯示出來。監測平臺需要動態顯示從傳感器網絡返回的網絡狀態數據，如節點的鄰居信息等，并且提供一定的接口對信息顯示方式進行配置。

2.5 網絡的實時查詢

網絡可以提供各時間點、各傳感器感知數據的查詢功能，保管員可隨時查詢各節點當前狀態、歷史數據與報警信息。

當前節點狀態查詢包括以下內容：倉庫編號、庫房編號、節點編號、傳感器編號、傳感器類型、監測數據、發送時間、報警記錄等內容。

同時，傳感節點感知的環境參數周期性發往監測中心，監測中心則全程收集倉庫內各節點的環境信息，綜合各節點數據，完成對倉庫環境的健康安全監控。節點感知的數據通過數據庫存儲，歷史數據的查詢以曲線圖展示給保管員，保管員可以選擇要查詢的時間范圍。

另外，為了保障存儲系統的穩定運行，對存儲服務器進行了故障接管配置。即當有人值守的某一臺存儲服務器發生故障，其余的存儲服務器會自動接管其處理的倉庫環境數據的存儲任務，以保證數據資料能夠不間斷的進行存儲。其存儲數據的期限根據保管員要求決定，時間越長，需要的硬盤存儲空間越大。

3 結束語

為確保無線傳感網在庫存管理中的安全應用，需要在綜合運用信息技術手段的基礎上，嚴格落實安全管理職責，制定安全規章制度，建立完善的安全防護體系，加強經常性管理監督[8]，使無線傳感網能在庫存管理中科學、高效、安全的應用。

[1]張婷婷.無線傳感器網絡中基于語義路由的事件查詢方法[J].儀器儀表學報，2008,29(6):1159-1164.

[2]張西紅，周順.無線傳感網技術及其軍事應用[M].北京：國防工業出版社，2010.

[3]張晴暉.基于Zigbee的環境監測系統的設計[J].國外電子測量技術，2010,29(1):46-48.

[4]戴善溪.基于Zigbee技術的數字式溫濕度監測網絡設計[J].國外電子測量技術，2010,29(2):47-49.

[5]周洲.醫院藥品庫存管理中存在的問題與對策[J].醫學信息，2010,23(10):2750-2751.

[6]劉偉.淺析聯合庫存管理在供應鏈庫存控制中的應用[J].水力采煤與管道運輸，2010,26(3):90-92.

[7]劉希望，馬英瑞.庫存管理系統的設計[J].電腦學習，2010,25(5):31-32.

[8]丁立豐.關于基層站段采購與庫存管理誤區的幾點思考[J].鐵路采購與物流，2010,29(8):63-64.