基于仓储物流的物联网教学实验设备的制作方法

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于仓储物流的物联网教学实验设备。

背景技术：

随着物联网浪潮的兴起，各高校相关专业对物联网教学实验的需求显得尤为迫切，对于仓储物流专业来说亦如此。而目前，现有的物联网教学仪器设备通常由于其采集信息种类不全，感知对象覆盖不到位，缺少天地一体化技术整合，数据处理软件能力有限，缺少应用模式展示和缺乏行业针对性等因素，从而使得现有的物联网教学仪器设备存在使用频率低和可靠性低的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于仓储物流的物联网教学实验设备，以解决现有的物联网教学仪器设备存在使用频率低和可靠性低的问题。

本发明提供的一种基于仓储物流的物联网教学实验设备，包括信息感知装置、信息传输装置和信息处理装置；

所述信息感知装置、所述信息传输装置和所述信息处理装置依次通信连接；且

所述信息感知装置，用于监测仓储物流区域中的物流信息，并将监测到的所述物流信息发送至所述信息传输装置；

其中，所述物流信息包括所述仓储物流区域内的物资信息、当前场景信息、当前环境信息和边界区域状态信息；

所述信息传输装置，用于接收所述信息感知装置监测到的所述物流信息，并将所述物流信息转发至所述信息处理装置；

所述信息处理装置，用于接收所述信息传输装置转发的所述物流信息，并对所述物流信息进行处理获取相应的物流数据。

在其中一个实施例中，所述信息感知装置包括物资感知模块、视频监控模块、环境监测模块、数字营区和周界安防模块；

所述物资感知模块、所述环境监测模块以及所述数字营区和周界安防模块分别与所述信息传输装置通信连接；

所述视频监控模块直接与所述信息处理装置通信连接；

所述物资感知模块，用于监测所述仓储物流区域中传输的所述物资信息；

所述视频监控模块，用于监测所述仓储物流区域内的所述当前场景信息；

所述环境监测模块，用于监测所述仓储物流区域内的所述当前环境信息；

所述数字营区和周界安防模块，用于监测所述仓储物流区域的所述边界区域状态信息。

在其中一个实施例中，所述物资感知模块包括条形码阅读器和电子标签阅读器中的至少一种；

所述视频监控模块包括摄像头；

所述环境监测模块包括温湿度传感器、可燃气体传感器、电流传感器和光照传感器中的至少一种；

所述数字营区和周界安防模块包括红外光栅、振动传感器和声音传感器中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述物资感知模块、所述环境监测模块以及所述数字营区和周界安防模块分别通过RS232接口与所述信息传输装置通信连接；

所述视频监控模块采用TCP/IP协议与所述信息处理装置通信连接。

在其中一个实施例中，所述信息传输装置包括依次通信连接的信息传送模块、信息汇聚模块和信息转发模块；

所述信息传送模块，用于接收所述信息感知装置监测到的所述物流信息，并将所述物流信息传送至所述信息汇聚模块；

所述信息汇聚模块，用于接收并汇聚由所述信息传送模块传送过来的所述物流信息，并将汇聚后的所述物流信息传输至所述信息转发模块；

所述信息转发模块，用于将汇聚后的所述物流信息转发至所述信息处理装置。

在其中一个实施例中，所述信息传送模块包括多个从节点，所述信息汇聚模块包括多个主节点，所述信息转发模块包括3G终端；

其中，多个所述从节点与多个所述主节点一一对应通信连接，多个所述主节点均与所述3G终端通信连接；且

所述从节点分别为Zigbee从节点、Wifi从节点和433M从节点；

所述主节点分别为Zigbee主节点、Wifi主节点和433M主节点。

在其中一个实施例中，所述信息处理装置包括信息接收模块和信息处理平台；

所述信息接收模块与所述信息传输装置通信连接，用于接收所述信息传输装置转发的所述物流信息，并将所述物流信息上传至所述信息处理平台；

所述信息处理平台，用于接收所述信息接收模块上传的所述物流信息，并对所述物流信息进行分类存储处理和统计分析处理。

在其中一个实施例中，所述信息处理平台包括接收子模块、查询子模块、显示子模块和统计分析子模块；

所述接收子模块，用于接收所述信息接收模块上传的所述物流信息，并对所述物流信息进行分类存储；

所述查询子模块，用于根据接收到的查询指令查询存储的所述物流信息；

所述显示子模块，用于根据接收到的显示指令实时显示所述物流信息；

所述统计分析子模块，用于统计所述物流信息中的物资数量信息、报警次数信息，并对所述物流信息进行分析处理获取相应的平均值、最大值和最小值。

在其中一个实施例中，还包括可视管控装置；所述可视管控装置包括通信定位模块、接收指挥模块和可视管控模块；

所述通信定位模块与所述接收指挥模块通信连接，所述接收指挥模块与所述可视管控模块通过RS232接口通信连接；

所述通信定位模块，用于根据所述可视管控模块设定的时间间隔上报被控终端的当前位置信息和运行状态信息；

所述接收指挥模块，用于接收所述当前位置信息和所述运行状态信息，并将所述当前位置信息和所述运行状态信息上传至所述可视管控模块；

所述可视管控模块，用于显示所述当前位置信息和所述运行状态信息，并根据接收到的控制指令执行对被控终端的指挥调度。

在其中一个实施例中，所述通信定位模块包括北斗手持终端和北斗车载终端中的至少一种；

所述接收指挥模块包括北斗指挥机；

所述可视管控模块包括可视管控平台，所述可视管控平台为内置可视管控软件的移动工作站。

采用上述技术方案，本发明至少可取得下述技术效果：

其通过设置依次通信连接的信息感知装置、信息传输装置和信息处理装置，由信息感知装置监测仓储物流区域中的物流信息，并将监测到的物流信息发送至信息传输装置，进而再由信息传输装置将接收到的物流信息转发至信息处理装置，由信息处理装置对物流信息进行处理获取相应的物流数据。其中，由于信息感知装置监测到的物流信息包括仓储物流区域内的物资信息、当前场景信息、当前环境信息和边界区域状态信息，从而有效完善了监测信息的种类，进而也就有效提高了物联网教学实验设备的可靠性，最终有效解决了现有的物联网教学仪器设备存在使用频率低和可靠性低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例所述的基于仓储物流的物联网教学实验设备的结构示意图；

图2是本实施例所述的信息感知装置整体示意图；

图3是本实施例所述的信息感知装置的外壳结构示意图；

图4是本实施例所述的信息感知装置中各个传感器的数据流示意图；

图5是本实施例所述的信息传输装置的整体示意图；

图6是本实施例所述的信息传输装置中从节点数据流示意图；

图7是本实施例所述的信息传输装置中主节点数据流示意图；

图8是本实施例所述的信息处理装置中信息接收模块的数据流示意图；

图9是本实施例所述的信息处理装置的整体示意图；

图10是本实施例所述的可视管控装置的整体示意图。

贯穿附图，应该注意的是，相似的标号用于描绘相同或相似的元件、特征和结构。

具体实施方式

提供以下参照附图的描述来帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本公开的各种实施例。以下描述包括帮助理解的各种具体细节，但是这些细节将被视为仅是示例性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可对本文所述的各种实施例进行各种改变和修改。另外，为了清晰和简洁，公知功能和构造的描述可被省略。

以下描述和权利要求书中所使用的术语和词汇不限于文献含义，而是仅由发明人用来使本公开能够被清晰和一致地理解。因此，对于本领域技术人员而言应该明显的是，提供以下对本公开的各种实施例的描述仅是为了示例性目的，而非限制由所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的。

应该理解，除非上下文明确另外指示，否则单数形式也包括复数指代。因此，例如，对“组件表面”的引用包括对一个或更多个这样的表面的引用。

图1是本实施例的基于仓储物流的物联网教学实验设备的结构示意图。参考图1，本实施例所述的物联网教学实验设备100包括信息感知装置110、信息传输装置120、信息处理装置130和可视管控装置140。

其中，信息感知装置110用于监测仓储物流区域中的物流信息，并将监测到的物流信息发送至信息传输装置120此处，需要说明的是，在本实施例中，信息感知装置110所监测到的物流信息包括仓储物流区域内的物资信息、当前场景信息、当前环境信息和仓储物流区域的边界区域状态信息(即，仓储物流区域边界是否存在不明物的闯入等信息)。由此，在本实施例中的信息感知装置110根据其所设置的传感器在仓储物流中的场景，划分为五个功能区域：物资感知、视频监控、环境监测、数字营区和周界边防。

相应的，为了实现上述物流信息的监测，本实施例中的信息感知装置110具体包括物资感知模块111、视频监控模块112、环境监测模块113、数字营区和周界安防模块114。其中，物资感知模块111、环境监测模块113以及数字营区和周界安防模块114分别与信息传输装置120通信连接。视频监控模块112直接与信息处理装置130通信连接。

更为具体的，参考图1，物资感知模块111包括条形码阅读器1110和电子标签阅读器1111中的至少一种，其用于监测仓储物流区域中传输的物资信息，(即，仓储物流中的物资货品的种类、编号等信息)。视频监控模块112则为摄像头1120，其用于监测仓储物流区域内的当前场景信息。环境监测模块113则包括温湿度传感器1130、可燃气体传感器1131、电流传感器1132和光照传感器1133中的至少一种，其用于监测仓储物流区域内的当前环境信息(即，当前温度、当前湿度、当前环境中可燃气体浓度等信息)。数字营区和周界安防模块114则包括红外光栅1142、震动传感器1141和声音传感器1140中的至少一种，其用于监测仓储物流区域的边界区域状态信息。

同时，参考图2，为了便于携带，其采用上述各种传感器和摄像头1120组装而成的信息感知装置110设置为箱体结构，优选的，其箱体尺寸为800mm×350mm×70mm，同时为了更进一步的提高本实施例中的信息感知装置110的可靠性和安全性，其防护等级为IP23。并且，参考图3，所有用于监测仓储物流区域的物流信息的传感器采用统一公模外壳(外壳尺寸为110mm×85mm×41mm)的公模封装。

进一步的，上述实施例中的信息感知装置110中的各种传感器(即，物资感知模块111、环境监测模块113以及数字营区和周界安防模块)分别通过RS232接口与信息传输装置120通信连接，视频监控模块112则采用TCP/IP协议与信息处理装置130通信连接。具体的，参考图4，为本实施例中信息感知装置110的各个传感器的数据流示意图。即，在本实施例中的信息感知装置110中，各个传感器将其监测到的相应信息通过传感器控制器传输至RS232接口，进而再通过RS232接口传输至信息传输装置120。其结构简单，易于实现。

同时，其通过设置各种传感器与信息传输装置120通过RS232接口通信连接，使得各传感器可直接通过由信息传输装置120所设置的相应节点自由插拔来实现，操作简单。并且，不仅实现了信息感知装置110与信息传输装置120之间的集成综合应用，还使得信息感知装置110和信息传输装置120能够独立使用，这也就有效提高了本实施例的物联网教学实验设备100的灵活性。

此外，还应当说明的是，在本实施例的信息感知装置110中，其各硬件设备性能指标具体可参见表1：

表1

进一步的，在本实施例的物联网教学实验设备100中，信息传输装置120划分为三个功能区域：信息传送、信息汇聚和信息转发。相应的，为了实现上述功能，其相应设置有依次通信连接的信息传送模块、信息汇聚模块和信息转发模块。其中，信息传送模块，用于接收信息感知装置110监测到的物流信息，并将物流信息传送至信息汇聚模块。信息汇聚模块，用于接收并汇聚由信息传送模块传送过来的物流信息，并将汇聚后的物流信息传输至信息转发模块。信息转发模块，用于将汇聚后的物流信息转发至信息处理装置130。

其中，参考图1和图5，为本实施例的物联网教学实验设备100中的信息传输装置120的结构示意图。同样，为了便于信息传输装置120的携带，其整体结构也设置为箱体结构。并且，在本实施例中的信息传输装置120的箱体尺寸为800mm×350mm×70mm，防护等级为IP23。

同时，参考图1，在本实施例中的信息传输装置120中，信息传送区和信息汇聚区装有wifi、zigbee、433M的主、从节点(即，信息传送模块包括多个从节点，分别为：WIFI从节点121、ZigBee从节点122和433M从节点123)，信息汇聚模块包括多个主节点，分别为：WIFI从节点124、ZigBee从节点125和433M从节点126)，信息转发区装有3G通信模块(即，信息转发模块包括3G通信模块127)，可进行短距离无线通信(WSN组网)和移动通信实验。其中，从节点采用单一通信制式，主节点集成三种通信制式，主节点和3G模块通过RS232进行通信，信息传输装置120和信息处理装置130则通过3G技术实现信息远程传输。

更为具体的，从节点的硬件接口为：从节点板卡具有433模块接口、Zigbee模块接口、Wifi模块接口、Zigbee程序下载口、DC12V电源接口、M3程序下载口、传感器接口1、传感器接口2和传感器接口3。相应的，基于上述硬件接口电路，参考图6，从节点的数据流和控制流主要经过传感器接口(即，传感器采集端口1、传感器采集端口2和传感器采集端口3)、通信芯片(即，ZigBee传输芯片、WIFI传输芯片和433MHz传输芯片)和控制芯片(即，从节点控制器)。

进一步的，主节点的硬件接口为：主节点板卡具有433M模块接口、Zigbee模块接口、Wifi模块接口、Zigbee程序下载口、DC5V电源接口、M3程序下载口、Zigbee调试串口、Wifi调试串口、433调试串口和主调试串口。相应的，参考图7，主节点的数据流则具体为：主调试串口与3G板卡COM3口连接，信息流经此交换。具体的，主节点分别通过433M模块接口、Zigbee模块接口、Wifi模块接口由相应的从节点接收物流信息，并通过依次通过主节点控制器、信息汇集输出端口和FS4412控制器后传输至3G通信模块。3G通信模块则通过FS4412控制器将由信息处理装置130接收到的控制信息传输至主节点，且控制信息流再依次通过信息汇集输出端口和主节点控制器后，再分别通过433M模块接口、Zigbee模块接口、Wifi模块接口传输至相应的从节点。

更进一步的，3G终端的硬件接口则主要为：3G板卡具有以太网接口、FS4412调试接口、COM3接口、DC5V电源接口、3G上网卡USB接口。

此处，应当指出的是，在本实施例的信息传输装置120中，其硬件设备性能指标可参见表2：

表2

另外，参考图1，为本实施例的物联网教学实验设备100中的信息处理装置130的结构示意图。其中，在本实施例中的信息处理装置130划分为两个功能区域：信息接收和信息处理。因此，相应的，其包括有信息接收模块和信息处理平台132。其中，信息接收模块与信息传输装置120通信连接，用于接收信息传输装置120转发的物流信息，并将物流信息上传至信息处理平台。信息处理平台132，用于接收信息接收模块上传的物流信息，并对物流信息进行分类存储处理和统计分析处理。

具体的，信息接收模块与信息传输装置120中的信息转发模块相同，其同样采用3G通信模块131。信息处理平台132为内置信息处理软件的移动工作站，其具体包括接收子模块、查询子模块、显示子模块和统计分析子模块(图中均未示出)。其中，接收子模块，用于接收信息接收模块上传的物流信息，并对物流信息进行分类存储。查询子模块，用于根据接收到的查询指令查询存储的所述物流信息。显示子模块，用于根据接收到的显示指令实时显示物流信息。统计分析子模块，用于统计物流信息中的物资数量信息、报警次数信息，并对物流信息进行分析处理获取相应的平均值、最大值和最小值。由此实现信息接收、信息查询、实时显示、数据结构展示、统计分析、作业单证和运维管理功能。

其中，参考图8，信息接收模块与信息处理平台132之间的数据流为：FS4412控制器通过USB接口与3G网卡(即，3G通信模块131)相连，搭载linux操作系统，3G网卡使用linux内核中自带3G网卡驱动。FS4412控制器启动后系统通过pppoe拨号上网连接到internet。linux应用软件通过internet下载远程服务器的数据，然后通过RS232接口将数据传递给信息处理平台132。

同时，本实施例的信息处理装置130中信息处理平台中所搭载的信息处理软件具体的功能主要包括：

信息接收：接收3G移动通信模块上传的信息，并进行分类存储；

信息查询：按时间、类别、位置查询感知信息；

实时显示：实时显示接收到的感知信息；

统计分析：统计物资数量、报警次数、感知信息的平均值、最大值和最小值，可以在一个坐标系下直观展示设定时间段内的数据；

作业单证：仓储物流作业单据证明填写、流转、派发；

运维管理：用户验证登录、用户信息管理、操作日志管理、历史操作追踪等功能。

同时，还需要说明的是，在本实施例中装载在信息处理平台上的信息处理软件性能指标要求如下：操作响应时间小于1s；访问数据库的响应时间小于2s；与移动通信模块通信延迟小于1s；实时显示时间间隔配置区间为：1s～60s；适用于五类十种感知信息，并对新类型感知信息具有可扩展性。

另外，还应当指出的是，参考图9，在本实施例的信息处理装置130同样设置为箱体结构，其箱体尺寸为800mm×350mm×70mm，防护等级同样为IP23。同时，安装在信息处理装置130上的3G通信模块131的性能指标与信息传输装置120中的3G通信模块127性能指标相一致。

进一步的，参考图1，为本实施例中的物联网教学实验设备100中的可视管控装置140的结构示意图。其中，需要说明的是，本实施例中的可视管控装置140划分为三个功能区域：通信定位、接收指挥、可视管控。相应的，为了实现上述功能，其相应包括通信定位模块、接收指挥模块和可视管控模块。其中，通信定位模块与接收指挥模块通信连接，接收指挥模块与可视管控模块通过RS232接口通信连接。通信定位模块，用于根据可视管控模块设定的时间间隔上报被控终端的当前位置信息和运行状态信息。接收指挥模块，用于接收当前位置信息和运行状态信息，并将当前位置信息和运行状态信息上传至可视管控模块。可视管控模块，用于显示当前位置信息和运行状态信息，并根据接收到的控制指令执行对被控终端的指挥调度。

具体的，参考图1，通信定位模块包括北斗手持终端141和北斗车载终端142中的至少一种。接收指挥模块则可为北斗指挥机143。可视管控模块则包括可视管控平台144。其中，可视管控平台144为内置可视管控软件的移动工作站，其与北斗指挥机143通信接口为RS232，并且该可视管控平台144具有基础GIS、信息查询、终端监控、指挥调度、运维管理功能。

其中，参考图10，本实施例的可视管控装置140同样设置为箱体结构，该箱体尺寸为800mm×350mm×70mm，防护等级IP23。其中，其所装载的可视管控软件具体具有如下功能：

基础GIS：加载后按用户权限初始化地图，采用逐级细化显示方式，满足用户浏览效果，提供二维地图(覆盖全国)放大、缩小、漫游、全图等地图浏览工具；

基础数据管理：能够对终端、终端持有者和终端卡进行统一管理，按时间、类型(手持、车载)、卡号、持有人、所属单位等类别查询管辖终端基本信息(卡号、持有人等)、终端上报历史信息(位置、速度等)、历史双向短报文信息；

终端监控：终端按照平台设定的时间间隔上报实时位置、运动方向、运动速度，监控人员可通过监控平台掌握所有终端用户的实时动态；

指挥调度：与人员、车辆进行双向通信；

运维管理：用户验证登录、用户信息管理、操作日志管理、历史操作追踪等功能。

进一步的，上述可视管控软件的性能指标为：操作响应时间小于1s；访问数据库的响应时间小于2s；与北斗指挥机通信延迟小于1s；平台可配置时间间隔为：1s～60s；具有良好的二次开发性和可扩展性，能够在现有框架下，通过配置和接口的扩充方便地实现功能扩展。物流相关信息统一在二维电子地图上显示，地图涵盖全国，显示采用逐级细化方式，支持地图缩放、漫游、旋转等基本操作。

此处，需要说明的是，在本实施例的可视管控装置140中所安装的各硬件性能指标参见表3：

表3

本发明的基于仓储物流专业的物联网教学实验设备100，通过设置信息感知装置110、信息传输装置120、信息处理装置130和可视管控装置140，并设置如下接口：信息感知装置110中的传感器和信息传输装置120中的从节点通过RS232接口通信，信息感知装置110中的摄像头1120和信息处理装置130中的信息处理平台通过RJ45接口通信，信息传输装置120中的从节点和其主节点通过Zigbee、Wifi和433M空中接口进行通信，信息传输装置120和信息处理装置130通过3G空中接口进行通信，可视管控装置140中的北斗终端和北斗指挥机通过北斗卫星进行通信，可视管控装置140中的北斗指挥机和可视管控平台通过RS232接口通信。由此，使得物联网教学实验设备100中的各装置既可以独立成实验单元，又可以集成为应用系统,整合天基资源，采集信息种类全，感知对象覆盖人、车、装备，具有很强的仓储物流业务针对性，可面向企业进行商业推广，加强了应用模式展示，在实际教学应用中得到了验证，有效提高了教研水平。

应该注意的是，如上所述的本公开的各种实施例通常在一定程度上涉及输入数据的处理和输出数据的生成。此输入数据处理和输出数据生成可在硬件或者与硬件结合的软件中实现。例如，可在移动装置或者相似或相关的电路中采用特定电子组件以用于实现与如上所述本公开的各种实施例关联的功能。另选地，依据所存储的指令来操作的一个或更多个处理器可实现与如上所述本公开的各种实施例关联的功能。如果是这样，则这些指令可被存储在一个或更多个非暂时性处理器可读介质上，这是在本公开的范围内。处理器可读介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光学数据存储装置。另外，用于实现本公开的功能计算机程序、指令和指令段可由本公开所属领域的程序员容易地解释。

尽管已参照本公开的各种实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可对其进行形式和细节上的各种改变。