基于无线传感器网络的仓库监控系统外文翻译资料

 2022-01-19 10:01

A warehouse monitoring system based on wireless sensor network

Abstract:

In this paper a novel system to monitor warehouse with wireless sensor networks is proposed. The system consists of wireless nodes and monitor. Wireless sensor nodes collect temperature and humidity information and send to monitor. Monitor provides GUI for warehouse operators. The design of wireless nodes and monitor are introduced in detail.

Published in: 2011 IEEE 3rd International Conference on Communication Software and Networks

Date of Conference: 27-29 May 2011

Date Added to IEEE Xplore: 08 September 2011

ISBN Information:

INSPEC Accession Number: 12230060

DOI: 10.1109/ICCSN.2011.6014727

Publisher: IEEE

Conference Location: Xi#39;an, China

SECTION I.

Introduction

With the development of global economy, enterprises are facing more and more competition. In order to survive and develop, enterprises need decrease cost at a large extent. However, traditional warehouses occupy a lot of capital because they keep a large amount of stock. Therefore, modern warehouses often keep small quantities of good from a significantly wide variety of stock. In order to make sure that stock in warehouse can meet the requirements of production, planning and control of warehouse facilities and systems are crucial. Meanwhile, it is essential to monitor stock in warehouse in real time in order to make sure the good is qualified for production or selling, especially for stock which has time restrictions.

Warehouse monitoring systems are employed to monitor all relevant information related to stock quality. Among those information, temperature and humidity information are crucial to store foods and other stocks. In the past, sensors are generally wired. Therefore, they are usually difficult to deploy and maintain, especially when monitor objects are changed. The development of wireless sensor network solved this problem.

Wireless sensor networks have some characteristics which are suitable for warehouse monitoring systems. First, most wireless nodes has limited power because they are equipped with battery and difficult to change or charge battery. Second, Wireless sensor networks have dynamic topology because wireless nodes are often deployed at random. Third, wireless sensor nodes are often deployed at harsh environment such as battle field, nuclear plant, and outdoor environment.

Wireless sensor network used in warehouse has draw more and more attentions both from academic and enterprises. For example, paper [1] proposed a system to locate transport vehicles such as forklift trucks or pallet jacks with wireless sensor networks. The tracking of transport vehicles is realized by range measurements and trilateration using the Extended Kalman Filter.

Although wireless sensor networks have been deployed to monitor warehouse, it is still limited. This study is focused on how to monitor warehouse environment information in real time in order to make sure stock such as food is stored properly in warehouse. Moreover, detailed information of wireless sensor node and monitoring software is introduced.

The remainder of the paper is organized as follows. Section II introduces the proposed system architecture. Section III described wireless sensor nodes used in this system. Section IV introduces the monitor software. Finally, conclusion and future works are given in the end.

SECTION II.

system architecture

The system architecture proposed in this study is used to monitor stock quality in warehouse. As shown in Fig. 1, there are some key networks entities in the framework.

  1. Wireless sensor nodes: They are designed to realize three functions. First, it gathers temperature and moisture information in the environment. Second, it compares gathered information with values which have been set by monitor before. If temperature and moisture information surplus required threshold, it will send alarm to monitor. So that warehouse operators can handle it. At last, all of them cooperate to transfer required information to sink. All of them equipped with a Zigbee module.
  2. Sink: It is a specialized wireless sensor node. It not only has the functions as other wireless sensor node, but also it can transfer information to monitor because it directly linked to Monitor.
  3. Monitor: It is designed to gather environment information of warehouse and show them to Warehouse operators.

Fig. 1 Proposed system architecture

SECTION III.

Wireless sensor node

In general, WSN is composed by a large number of tiny and cheap wireless sensor nodes. The power consumption of wireless sensor nodes should be optimized because they are usually powered by battery and difficult to charge. Because wireless sensor nodes communicate with each other, they are easy to deploy than wired sensors. They should have information processing and environment sensing functions required by most wireless sensor network applications.

In this study, WSN nodes are composed by processor, wireless transceiver, power module as shown in Fig. 2. Each module of this platform is described as followed.

Fig. 2 WSN node

The MCU we used in this study is MSP430 which is produced by TI. MSP430 is featured by its ultra low power, low voltage, strong signal processing capability and a lot of peripheral interfaces supporting [2].

The wireless transceiver we used in this study is CC2420 which is produce

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基于无线传感器网络的仓库监控系统

摘要：

本文提出了一种基于无线传感器网络的仓库监控系统。该系统由无线节点和监视器组成。无线传感器节点收集温度和湿度信息并发送到监视器。监视器为仓库操作员提供GUI。文章详细介绍了无线节点和监控系统的设计。

发表于:2011年IEEE第三届通信软件与网络国际会议

会议日期:2011年5月27日至29日

IEEE Xplore新增日期:2011年9月8日

ISBN信息:

电子ISBN: 978-1-61284-486-2

打印ISBN: 978-1-61284-485-5

cd - rom ISBN: 978-1-61284-484-8

登录号:12230060

DOI:10.1109 / ICCSN.2011.6014727

出版者:IEEE

会议地点:中国西安

第一部分：介绍

随着全球经济的发展，企业面临着越来越多的竞争。企业为了生存和发展，需要大幅度降低成本。然而，传统的仓库占用了大量的资金，因为他们拥有大量的库存。因此，现代仓库经常从种类繁多的库存中保留少量的货物。为了确保仓库的库存能够满足生产的要求，对仓库设施和系统的规划和控制是至关重要的。同时，对仓库的库存进行实时监控，以保证货物的生产或销售是合格的，特别是对有时间限制的库存。

仓库监控系统用于监控所有与库存质量相关的信息。在这些信息中，温度和湿度信息是至关重要的存储食品和其他库存。在过去，传感器通常是有线的。因此，它们通常很难部署和维护，特别是在更改monitor对象时，无线传感器网络的发展解决了这一问题。

无线传感器网络具有一定的特点，适用于仓库监控系统。首先，大多数无线节点的功率有限，因为它们都配有电池，很难更换或充电电池。其次，无线传感器网络具有动态拓扑结构，因为无线节点通常是随机部署的。第三，无线传感器节点通常部署在战场、核电站、室外等恶劣环境中。

无线传感器网络在仓库中的应用越来越受到学术界和企业界的重视。例如，论文提出了一种利用无线传感器网络定位叉车或托盘千斤顶等运输车辆的系统，利用扩展卡尔曼滤波的距离测量和三边测量实现了对运输车辆的跟踪。

虽然无线传感器网络已经被部署到监控仓库，它仍然是有限的。本研究的重点是如何实时监控仓库环境信息，以确保食品等库存在仓库中得到合理的存储。本文介绍了无线传感器节点的详细信息和监控软件。

本文的其余部分组织如下：第二部分介绍了所提出的系统架构。第三节描述了本系统使用的无线传感器节点。第四节介绍了监控软件。最后给出了结论和今后的工作。

第二部分：系统架构

本文提出的系统架构用于仓库库存质量监控。如图1所示，框架中有一些关键的网络实体。

图1提出的系统架构

  1. 无线传感器节点:设计实现三种功能。首先，它收集环境中的温度和湿度信息。其次，它将收集到的信息与monitor以前设置的值进行比较。如果温度和湿度信息超过要求的阈值，它将向监视器发出警报。这样仓库操作员就可以处理了。最后，它们共同协作，将需要的信息传递给sink。它们都配备了Zigbee模块。
  2. Sink:是一个专门的无线传感器节点。它不仅具有其他无线传感器节点所具有的功能，而且由于它直接连接到监视器，因此可以将信息传输到监视器。
  3. Monitor:收集仓库环境信息并展示给仓库操作员。

第三部分。无线传感器节点

一般来说，无线传感器网络是由大量微小而廉价的无线传感器节点组成的。无线传感器节点通常由电池供电，充电困难，因此需要优化其功耗。由于无线传感器节点之间相互通信，因此它们比有线传感器更易于部署。它们应该具有大多数无线传感器网络应用程序所需的信息处理和环境感知功能。

本研究中，WSN节点由处理器、无线收发器、电源模块组成，如图2所示。本平台的各个模块描述如下。

图2 WSN节点

本研究使用的单片机是TI公司生产的MSP430。MSP430具有超低功耗、低电压、强信号处理能力和大量支持的外围接口等特点。

本研究使用的无线收发机为Chipcon公司生产的CC2420。CC2420还具有低功耗和支持Zigbee等短距离无线通信的特点。CC242O的PHY层和MAC层符合IEEE 802.15.4。其工作频谱位于2.4 GHz。它支持高达250kbps的数据速率和多点对多点通信。具有硬件加密、可靠性高、组网灵活、抗破坏能力强等特点。

MSP430与CC2420的接口如图3所示。

本研究的湿度测量电路如图4所示。本项目使用的湿度传感器为hih4000湿度传感器。湿度传感器有电容式和电阻式两种。这两个传感器都需要额外的电路来输出模拟电压。由于hih4000湿度传感器的输出电压在0.959V - 3.7143V之间，ADC的最大输入电压为5V，最小输入电压为OV，所以增加了一个仪表放大器。HIH4000湿度传感器的电压输出与相对湿度如图5所示。

图3 MSP430与CC2420接口

图4 湿度测量电路

图5 HIH4000湿度传感器的电压输出与相对湿度

本研究的测温电路如图6所示。为这个应用选择的温度传感器是LM35精密摄氏温度传感器。它有一个模拟电压输出，误差是 /-0.5摄氏度。

LM35传感器具有以下特点:

  • 直接校准摄氏度(摄氏度)；
  • 线性 10.0 mV /°C的比例因子；
  • 5°C准确性保证(在 25°C)；
  • 额定完全minus;55° 150°C的范围；
  • 适合远程应用；
  • 工作电压从4伏到30伏；
  • 不到60mu;a电流损耗；
  • 低自动加热,在静止空气0.08°C；
  • 非线性只有plusmn;1/4°C典型；
  • 低阻抗输出，0.1 W为1毫安负载

温度可以用

其中t是摄氏度测量温度(摄氏),Vout是LM 35传感器的输出电压。

图6 测温电路

第四部分.监控软件

图7 监控主界面

建立监控服务器的目的是显示无线传感器网络的状态、各无线传感器节点的温湿度等实时数据、各无线传感器节点的在线和离线状态、节点之间的链路关系等。同时，将数据保存到数据库中。

仓库监控服务器的GUI如图7所示。传感器节点的详细信息如图8所示。

图8 传感器节点用户界面

第五部分 总结

本文提出了一种基于无线传感器网络的仓库监控系统。该系统由无线节点和监控系统组成。未来的工作将集中于提高传感环境状态的准确性和软件以及集成RFID技术。

作者

陈一平 上海工程技术大学电子电气工程学院，上海，中国

张力平 上海工程技术大学电子电气工程学院，上海，中国

贾易方 上海工程技术大学电子电气工程学院，上海，中国

倪东康 上海工程技术大学电子电气工程学院，上海，中国

周 勃 上海工程技术大学电子电气工程学院，上海，中国

参考文献

1. Sarah Spieker, Christof Rohrig:使用无线传感器网络跟踪仓库管理的运输车辆。——2008:3260 - 3265

2. 于海兵。《智能无线传感器网络系统》，科学出版社，2006年

3. 赵成。“基于CC2420的Zigbee通信设计”微处理器infonnation,2007:23(1)

关键字

IEEE关键词

监控、收发器、核糖核酸、仪器、无线通信、温度测量、无线传感器网络

收集:控制索引

计算机监控、图形用户界面、过程监控、仓库自动化、无线传感器网络

收集:由于索引

仓库监控系统、无线传感器网络、温度信息、湿度信息、GUI、仓库运营商

作者关键字

无线传感器网络、仓库监控、传感器

基于无线传感器网络的仓库环境监控系统研究

摘要：随着对仓库环境监测的要求越来越高，对仓库环境的监测越来越实时、准确、智能化，本文提出了一种基于物联网技术的仓库环境监测系统框架。在此框架的基础上，提出了一种基于监控终端、B/S web应用和移动设备三种平台的仓库环境监控解决方案，并实现了监控系统。采用ZigBee等无线技术构建仓库环境监测网络。温度、湿度、烟雾、灯光、门禁、人体运动自动监控。随着无线传感器网络、通信设备和监控系统在不同平台上的集成，仓库环境的监控变得更加即时、自动化和智能化。

发表于:2014年第九届IEEE工业电子与应用大会

会议日期:2014年6月9日至11日

添加到IEEE Xplore的日期:2014年10月23日

INSPEC加入号:14697361

DOI: 10.1109 / ICIEA.2014.6931430

出版者:IEEE

会议地点:中国杭州

第一部分：绪论

随着经济全球化进程的加快，物流在供应链中的作用日益突出。全球物流业不断探索提高效率和服务质量的新技术。

随着物流和供应链的发展，仓库的容量和面积越来越大，仓库中的产品种类也越来越多。产品的存储环境要求各不相同，一些产品的质量受存储环境的影响较大。仓库安全和产品质量的保证是仓库管理的一个重要方面。因此，实时监测仓库环境参数，维护合适的仓库环境是仓库日常管理的关键。

在仓库的日常管理中，温度、湿度、光照程度等环境参数是监测仓库环境的重要指标。这些环境参数直接影响货物的质量和储存时间、设备在仓库的使用寿命和可靠性。为了保证仓库管理的有效性，必须重视环境参数的监测。传统的环境参数控制方法通常依靠人工操作。人们利用温度表、湿度计等检测设备采集环境参数，通过开窗、打开空调通风、降温、干燥等方式调节环境。然而，这种手工测量方法既耗时又低效。在手工测量过程中，测量结果可能存在误差，影响准确度。此外，一些特殊的环境，如对人类有害的环境，不适合手工操作。因此，迫切需要一个具有价格低廉、使用方便、测量准确、自动远程监控等特点的仓库环境监控信息系统。目前，随着物联网领域的深入研究，结合物联网技术的仓库环境监测已经成为一个新的研究领域。

本文考虑的需求环境参数的检测和控制设备,基于物联网技术的研究,无线传感器网络、移动通信、设备控制,等等,一个设计的多平台信息系统可以自动检测环境和远程控制设备在仓库了。并开发了一个软件应用系统。

第二部分：系统架构

根据物联网架构和仓库环境监控信息系统的需求，该监控信息系统由感知层、数据处理层、通信层和应用层四层组成。系统架构如图1所示。

  1. 感知层

感知层由部署到仓库的无线传感器网络组成，包括多个传感器节点、控制节点和汇聚节点。传感器节点首先从无线传感器节点收集实时数据。数据预处理后，将数据编码到帧中，传感器节点将数据发送给接收节点，接收节点将数据上传到数据处理层。另一方面，控制节点可以从汇聚节点接收控制命令，然后将命令传输到相关设备以控制设备。传感器节点获取的信息由汇聚节点实时上传至上层。汇聚节点建立感知网络，处理节点连接、数据传输、路由器管理等需求，是传感器网络的中心节点。

图1 系统架构

由于ZigBee具有开发成本低、能耗低、安装维护方便等特点，传感层节点如传感器节点、控制节点、汇聚节点通过IEEE802.1S进行通信。4 / ZigBee网络。 ZigBee网络是一种自组网，即使网络中某些传感器出现故障，也可以正常通信。

本文的传感器节点由传感器和无线通信组件组成，传感器和无线通信组件可以自由组合。本文设计的监控系统可以提供温度、湿度、温度预警、烟雾报警、人体运动、红外反射检测、门禁、空调控制、无线摄像监控等监控功能。

B、数据处理层

传感层中的传感器节点直接与传感器和设备进行通信。其他层的模块依赖于智能设备。监控系统采用高级程序语言开发。因此，在传感层和通信层之间需要数据处理层，按照通用的数据格式进行预处理和传输。这个层的数据格式是字节数组。这一层的主要功能如下:

(1)数据预处理

数据预处理包括两个方面。一种是从传感器节点收集数据的过程:将字节数组转换为可以用高级语言理解的对象。另一个是对上层发出的命令进行转换的过程，与前者相反。

(2)数据传输

数据转换层完成数据转换后，将环境参数发送给上层，将控制命令发送给感知层的sink节点。

C、通信层

该层作为所有其他层的数据传输桥梁，主要由网关和服务器数据库组成。这一层的主要功能如下:

(1)数据收集

该层接收数据转换层上传的数据。数据可以直接显示到应用层，也可以存储在服务器的数据库中。

(2)数据分布

该层还接收应用层的请求，提供数据传输服务，并将指令从应用层传递到相关的仓库监控客户端。

这一层的硬件支持可以是高性能嵌入式硬件平台，也可以是

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资料编号：[840]

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