RFID(Radio Frequency IdentificatiON,射频识别)技术是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术,射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。与传统的识别方式相比,具有无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理,操作快捷方便等优点,因而可以广泛应用于包括生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、邮包跟踪、设备和资产管理、废物管理等多处仓储相关需要收集和处理数据的应用领域[1-2]。
WSN(Wireless Sensor Networks,无线传感器网络)是由大量散布于待监测地域的传感器节点通过自组织方式形成的网络。网络中的各个传感器节点具有数据收集和将数据路由到接收器的功能。传感器节点一般都由采集信息、信号的传感器单元、处理与存储单元、收发单元、电源单元、相关支持软件等功能模块组成。无线传感器网络是一种自组织网络,自组织网络是一种没有预定基础设施支撑的自组织可重构的多跳网络,在该网络中,网络的拓扑、信道的环境、业务的模式随节点的移动而动态改变[3-6]。
系统总体结构设计
1、系统结构及主要组成部分
本文所设计的仓储监管系统采用三层结构模式,主要由数据中心、区域(本地)仓储管理机、区域监控机、信息汇集节点、电子标签与普通传感器节点等部分组成。
1)数据中心:这是整个仓储监管系统的核心部分。它主要包括仓储信息数据库、部门信息数据库、仓储物品知识库三个数据库。仓储信息数据库主要包括与日常仓储作业相关的数据和信息;部门信息数据库主要包括库区内各部门的人员信息、设备信息、班次信息等;仓储物品知识库主要包括与仓储物品相关的各种知识,如仓储物品的类属、特性、存储要求、运输求等。
数据中心的应用程序具有以下功能:提供比较完备的关系数据库设计,以及相应的数据库扩展功能;针对各个业务子系统,提供与数据库无关的数据接口,保证子系统的数据访问。
2)区域仓储管理机:用于完成本区内的仓储作业管理。
3)区域监控机:用于完成本区的设备、环境、人员、车辆等信息的监控。
4)信息汇集节点:包括仓储应用节点(RFID读写器)、身份认证节点(RFID读写器)、特定目标监控节点(RFID读写器/WSN中心节点)、环境监控中心节点(WSN中心节点)等。
5)电子标签与普通传感器节点:向信息汇集节点提供直接的基础数据。
除上述主要组成部分以外,还配备了电子标签与节点发行工作站、仓储管理工作站、库区监控工作站、网络通信协议转换器等,从而构成完整的仓储监管硬件系统。
2、自适应系统网络通信结构的设计
为了给仓储物品的监管提供高效、可靠的系统构架,本文设计了独特的自适应系统网络通信结构
正常工作情况下,信息传 输线路为:电子标签或普通传感器节点→库区节点→通信协议转换器→本地管理机→应用服务器→数据服务器。电子标签或普通传感器节点的数据,首先会在本地管理机进行汇总、分类、本地处理等操作,然后将处理后的数据上传至中心服务器。本地管理机负责所辖区域内的仓储管理和库区监控。本结构的优点是:由于本地管理机对数据做了预处理,这既保证了本地处理结果的实时性,又会大大减少中心服务器的工作量,从而提高系统的整体性能。
当本地管理机出现故障时,信息传输线路为:电子标签或普通传感器节点→库区节点→通信协议转换器→应用服务器→数据服务器。
系统结构设计时,通信协议转换器与应用服务器之间存在物理连接。正常情况下它们之间是不进行直接的数据交换,通信协议转换器只与本地管理机通信。一旦本地管理机异常,应用服务器将通信工作接管,以保证该区域的数据能够及时汇总至中心服务器,通过整个库区的库区监控工作站对该区进行监控。本地管理机恢复正常工作后,应用服务器会自动释放管理权,断开与通信协议转换器的通信连接,恢复正常状态下的通信链路。
此外,本系统还充分考虑到中心服务器故障时特殊情况的应对措施:中心服务器定期将各地管理机的相关数据下传至本地管理机,一旦中心服务器故障,本地管理机可以根据最后一次更新的数据独立工作,并将本区数据进行暂存,当中心服务器恢复正常时,再进行数据的更新与交互。