摘要：為提高部隊后勤保障能力，針對在倉儲物料管理信息化過程中急需解決的物料管理手段落后、物料信息采集不及時等現(xiàn)狀，設計了基于wifi定位的物料管理系統(tǒng)，并詳細闡述該系統(tǒng)功能。通過對該系統(tǒng)的實施，可以做到真正有效的對物料的實時管理、跟蹤和控制。在此基礎上，輔以數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，極大的提高了生產(chǎn)效率。

關鍵詞：wifi；無線定位；數(shù)據(jù)庫；物料倉儲系統(tǒng)；標簽

中圖分類號：TP302 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）07-1661-04

1 概述

目前在倉儲物料的實際管理中主要有以下幾個難題：一是由于物料眾多而人力資源有限，導致物料管理人員即使確定了物料所在的倉庫，也要在倉庫內(nèi)部搜尋相當長的時間才能找到對應的物料，有時甚至要多次往返多次來核對倉儲信息；二是即使確定了物料的具體區(qū)域位置，也無法找出最合適的最經(jīng)濟的物料，如常用的銅纜，每次使用都會剩余不同的長度，而每次使用需求也各不相同，最經(jīng)濟的方法是找出最適合的長度給使用者，避免每次都打開新的包裝箱，但是由于人力資源有限，在短時間內(nèi)很難找到最適合使用者的銅纜箱在哪個位置；三是由于每個倉庫面積很大，在一次提取多個物料時，經(jīng)常在倉庫內(nèi)繞圈走出很多多余的路線，即浪費時間又浪費人力。

基于以上難題，該文提出了基于wifi定位的倉儲物料管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)為每一個物料都貼上一個wifi定位的標簽，僅需在每個倉庫內(nèi)布置五個無線wifi的AP即可將倉庫內(nèi)的所有物料全部定位出來，定位精度在兩米范圍內(nèi)。再輔以數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，即可實時查找出最適合的物料在哪個倉庫的哪個具體位置，這個設計實現(xiàn)了倉儲物料的高效信息化管理，極大的提高了部隊后勤保障能力。

2 總體設計

考慮到該系統(tǒng)在wifi定位運算和數(shù)據(jù)庫上需要較大的運算量，所以上位機系統(tǒng)我們選擇在服務器配置的高性能計算機上完成，系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

如圖1所示，貼在每個物料上的wifi標簽發(fā)送特定信息包給AP，AP獲得wifi標簽數(shù)據(jù)后將信息轉(zhuǎn)發(fā)給交換機，然后交換機將信息轉(zhuǎn)發(fā)給服務器，即圖1中的高性能計算機。由計算機內(nèi)的操作系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)給wifi定位引擎，定位引擎解算出每個標簽的實時位置信息后存入數(shù)據(jù)庫中，管理層軟件負責與用戶進行交互。用戶輸入要查詢物料后，管理層軟件通過數(shù)據(jù)庫獲得客戶查詢的物料所在的具體位置，并顯示給客戶。該系統(tǒng)中，wifi定位引擎中間件經(jīng)過論證，選用上海聚美物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司的產(chǎn)品，該引擎可以適用于任何AP，完全無需改動AP，且定位精度高，支持快速二次開發(fā)。

3 系統(tǒng)關鍵技術設計與實現(xiàn)

為使系統(tǒng)效率有更進一步的提升，我們重新設計了管理層軟件和wifi標簽。

3.1 管理層軟件

管理層軟件主要負責和用戶交互?？紤]到實際需要，我們使用VS2008下的C#進行開發(fā)，該環(huán)境可以方便的與數(shù)據(jù)庫進行交互。軟件分為入庫管理和出庫管理兩個界面，入庫管理時需要輸入剩余物料信息和標簽ID；出庫管理界面只要輸入物料名和物料用量，軟件即可自動在數(shù)據(jù)庫中搜索最合適的物料，并顯示出從數(shù)據(jù)庫中獲得的物料的具體位置。同時，為了配合wifi標簽的管理，軟件還實時的顯示標簽內(nèi)電池的剩余電量，當電量低于進入告警狀態(tài)時，自動在該物料下次出庫時提示更換標簽電池。

軟件框圖如下圖2所示：

圖2 軟件流程圖

3.2 wifi標簽設計

物料標簽與人員定位的標簽稍有不同，人員的位置時刻在發(fā)生變化，而物料一旦進入倉庫后位置便不再發(fā)生變化，所以我們在設計標簽時，加入了振動傳感器。當振動傳感器沒有輸出時，即物料已經(jīng)放入倉庫后，標簽僅連續(xù)發(fā)送三個數(shù)據(jù)包后便進入省電模式，直到再次移動后，通過振動傳感器產(chǎn)生的中斷喚醒標簽，標簽再次實時發(fā)送數(shù)據(jù)包。

3.2.1 wifi標簽硬件設計

wifi標簽硬件設計的原理圖如圖3所示。

圖3中，電源芯片選用ADP2503，該電源芯片具有升壓-降壓式穩(wěn)壓功能，即電池輸出在2.7V～3.6V之間時，都能進行3.3V穩(wěn)壓輸出。使用這種芯片可以擴寬電池的選擇范圍，并延長電池的工作時間，wifi標簽軟件上設計成電壓低于2.9V即發(fā)送低壓報警數(shù)據(jù)包，在這種電源芯片和軟件控制下，顯示低壓報警后，仍能正常工作3個月；振動傳感器在電路邏輯上相當于一個開關，所以圖3中使用開關符號描述，當有振動時，相當于開關斷開，輸出高電平，該高電平直接連接到主控芯片的中斷輸入端；主控芯片選用GS1011，該芯片具有集成wifi功能，同時內(nèi)部有兩個arm7內(nèi)核，一個arm7內(nèi)核供wifi的mac層使用，另一個arm7內(nèi)核供用戶使用。為了開發(fā)方便，我們直接購買了上海聚美物聯(lián)網(wǎng)公司提供的GS1011模塊，該模塊直接封裝了GS1011芯片所需的所有外設，如晶振、濾波電容等，且保留原芯片全部I/O接口供用戶使用。為了使用方便，該設計在wifi標簽上增加了兩個指示燈，分別是wifi連接指示燈和工作指示燈，當wifi連接正常時，在每次發(fā)送數(shù)據(jù)包完成后，wifi連接指示燈閃爍一次，當wifi連接異常時，wifi連接指示燈一直閃爍；工作指示燈用于描述該標簽的工作狀態(tài)，如睡眠態(tài)、發(fā)射態(tài)、低壓態(tài)、監(jiān)聽態(tài)等，便于管理。

標簽客體設計成多功能形式，既可以通過在凹槽內(nèi)涂抹雙面膠的形式固定在物料上，也可通過凹槽上的固定扣懸掛在物料上。將振動傳感器關閉后，該殼體可以通過腕帶固定在人體手腕上，變成人員使用的標簽。

標簽的實物如圖4所示：

3.2.2 wifi標簽軟件設計

wifi標簽軟件設計主要是核心芯片GS1011的編程。GS1011芯片編程主要是對供用戶使用的arm7內(nèi)核進行編程，軟件共分為三層：在arm7上的嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)、網(wǎng)絡協(xié)議層開發(fā)和應用層開發(fā)，其中嵌入式的操作系統(tǒng)使用上海聚美物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司提供的微型操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)可支持16個任務設計并做到即時中斷響應。網(wǎng)絡協(xié)議層修改并移植了treck公司的treck tcp/ip協(xié)議棧，經(jīng)過測試，該協(xié)議棧具有很好的實時性。應用層開發(fā)時主要是對系統(tǒng)層和網(wǎng)絡層的調(diào)用。應用層的核心設計如下：

1）定義系統(tǒng)的傳輸報文格式

[數(shù)據(jù)頭＼&第一個AP相關信息＼&第二個AP相關信息＼&本機MAC（6字節(jié)）＼&BattVal：X.XV；（13字節(jié)）＼&掃描到的AP數(shù)量（2字節(jié)）＼&第一個AP的MAC地址（6字節(jié)）＼&第一個AP的RSSI（1字節(jié)）＼&第一個AP的信道（1字節(jié)）＼&第一個AP的SSID字符數(shù)（1字節(jié)）＼&第一個AP的SSID（32字節(jié)）＼&同第一個AP＼&16進制＼&Ascii碼＼&Ascii碼＼&16進制＼&16進制＼&Ascii碼＼&16進制＼&Ascii碼＼&同第一個AP＼&]

2）設計系統(tǒng)默認發(fā)送間隔

第一步：打開定時器

第三步：設置系統(tǒng)定時間隔

#define APP_SM_NORMAL_CFG_DFLT_REMOTE_MGMT_FREQ TIMER_INTERRUPT_1_S * 30

通過對宏定義的設置將系統(tǒng)定時發(fā)送間隔設置為30秒

3）wifi標簽網(wǎng)絡配置

5）在main函數(shù)中調(diào)用這些配置，并新建一個任務，完成發(fā)送。

通過試驗，該設計代碼可以通過wifi無線網(wǎng)絡穩(wěn)定發(fā)送上位機系統(tǒng)所需信息包，并可通過振動感應器進行喚醒，根據(jù)圖1中一般交換機的默認配置，系統(tǒng)最多可支持65535個標簽。

4 結(jié)論與展望

本文提出的系統(tǒng)經(jīng)過短時間的使用，極大提高了工作效率，物料管理人員可以快速的找到需要的物料。為了進一步提高該系統(tǒng)的實用性，使之能便利地運用在復雜的倉儲環(huán)境中，未來我們需要對該系統(tǒng)進行優(yōu)化。目前正在進行繼續(xù)優(yōu)化的工作如下，一是加入語音識別中間件，基于此，操作人員可以不用來到計算機操作臺，直接在倉庫中即可通過語音命令計算機的方式獲得物料具體位置。二是在倉庫中增加遠距離傳送帶，真正實現(xiàn)物料自動配送。

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