吳婷

摘 要： 為了實(shí)現(xiàn)物流智能信息處理，構(gòu)建大型物流智能信息處理平臺(tái)，提高物流配送信息的傳輸和調(diào)度能力，進(jìn)行物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的三層結(jié)構(gòu)體系下，提出一種基于無源RFID電子標(biāo)簽識(shí)別和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。首先進(jìn)行系統(tǒng)的總體構(gòu)架設(shè)計(jì)，采用RFID無線射頻識(shí)別原理進(jìn)行物流的條碼和標(biāo)簽掃描，進(jìn)行信息采集，構(gòu)建系統(tǒng)的感知層。在網(wǎng)絡(luò)層中進(jìn)行信息融合和數(shù)據(jù)加工，在Linux內(nèi)核中進(jìn)行物流配送信息的進(jìn)程管理，在統(tǒng)一的系統(tǒng)調(diào)用接口下進(jìn)行物流配送信息傳輸和調(diào)度。在應(yīng)用層設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面和應(yīng)用軟件，在嵌入式環(huán)境下實(shí)現(xiàn)物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)和軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)測試結(jié)果表明，采用該方法進(jìn)行物流配送信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確調(diào)度性能較好，信息傳輸?shù)谋Ｕ娑容^高。

關(guān)鍵詞： 物流配送； 信息處理平臺(tái)； 傳輸； RFID

中圖分類號(hào)： TN919?34； TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）13?0083?04

Abstract： In order to process the logistics intelligent information， a large?scale logistics intelligent information processing platform was constructed to improve the transmission and scheduling abilities of logistics distribution information. The optimization design of the logistics distribution information intelligent transmission system was carried out. Under the three?layer （perception layer， network layer and application layer） structure system， a passive RFID electronic tag recognition and Internet of Things technology based design scheme of logistics distribution information intelligent transmission system is put forward. The overall architecture of the system is designed. The RFID principle is used to scan the logistics barcode and tag， acquire the information， and construct the perception layer of the system. The information fusion and data processing are conducted in the network layer. The process management of logistics distribution information was performed in the Linux kernel. The logistics distribution information is transmitted and scheduled through the unified interface called by the system. The man?machine interactive interface and application software were designed in the application layer. The application program development and software design of the logistics distribution information intelligent transmission system were realized in the embedded environment. The system test results show that the scheme has better accurate scheduling performance for logistics distribution information transmission， and high information transmission fidelity.

Keywords： logistics distribution； information processing platform； transmission； RFID

0 引 言

隨著物聯(lián)網(wǎng)和電子標(biāo)簽識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，大型物流配送的智能化和網(wǎng)絡(luò)化水平不斷提高，物流配送進(jìn)入了大數(shù)據(jù)信息處理和網(wǎng)絡(luò)智能化管理時(shí)代。采用Internet技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行物流配送信息的數(shù)據(jù)加工和數(shù)據(jù)分析，在集成化的智能信息處理平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)物流配送信息的整合和調(diào)度，能提高物流配送的效率和準(zhǔn)確性。物流配送信息的傳輸和處理是通過RFID、條形碼識(shí)別、藍(lán)牙識(shí)別技術(shù)進(jìn)行標(biāo)簽采集和配送目的地配對(duì)的過程[1]，物流配送信息需要準(zhǔn)確地在大型物流智能信息處理平臺(tái)傳輸和調(diào)度，通過信息監(jiān)控和數(shù)據(jù)挖掘，提高物流配送的智能化管理水平，研究物流配送信息的智能傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，在優(yōu)化大型物流智能信息處理平臺(tái)，提高物流配送的服務(wù)水平方面具有基礎(chǔ)性意義。

對(duì)物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)建立在對(duì)配送信息的采集、信息加工和配送信息的網(wǎng)絡(luò)管理基礎(chǔ)上， 通過無線射頻標(biāo)簽識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）進(jìn)行物流配送信息的數(shù)據(jù)感知[2]，構(gòu)建配送信息的數(shù)據(jù)感知層，基于SIP協(xié)議、RTP協(xié)議建立物流配送信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議，結(jié)合相應(yīng)的數(shù)據(jù)挖掘和信息調(diào)度方法進(jìn)行信息傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)上述設(shè)計(jì)原理，相關(guān)的學(xué)者進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，取得了一定的研究成果，其中，文獻(xiàn)[3]提出一種基于計(jì)算機(jī)視覺圖像的物流編號(hào)智能識(shí)別技術(shù)，采用計(jì)算機(jī)視覺圖像采集和識(shí)別方法進(jìn)行物流標(biāo)簽采集和分類，在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下進(jìn)行物流智能信息傳輸設(shè)計(jì)，提高了對(duì)物流配送信息的有源追蹤和信息定位能力，但該方法受到視覺采集的準(zhǔn)確性方面的限制較大，系統(tǒng)的可靠性不好。文獻(xiàn)[4]提出一種基于云計(jì)算的現(xiàn)代物流配送和調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算技術(shù)進(jìn)行物流配送信息加工和分類傳輸，系統(tǒng)的智能性和集成性較高，但隨著配送信息規(guī)模的增大，系統(tǒng)的穩(wěn)健性不高。

針對(duì)上述問題，本文提出一種基于無源RFID電子標(biāo)簽識(shí)別和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)設(shè)計(jì)為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)體系，主要對(duì)系統(tǒng)的信息采集模塊、通信模塊、中間件模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊以及接口模塊進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)描述，得出有效性結(jié)論。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)構(gòu)架

本文設(shè)計(jì)的物流配送信息傳輸系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分別為物流配送信息的原始數(shù)據(jù)感知層、以網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議和中間件配置的網(wǎng)絡(luò)層、面向物流配送應(yīng)用和軟件開發(fā)的應(yīng)用層[5]，如圖1所示。

圖1中，在數(shù)據(jù)感知層采用RFID電子標(biāo)簽識(shí)別技術(shù)進(jìn)行物流配送信息的數(shù)據(jù)采集，主要包括配送物流的物理信息以及配送目標(biāo)用戶信息：物流信息包括物件的大小、重量、尺寸以及品種等；用戶信息包括配送地址、客戶信息資料等。在以O(shè)pen Core為核心的Web構(gòu)架下，在Android平臺(tái)進(jìn)行物流配送信息采集的手持設(shè)備設(shè)計(jì)，對(duì)物流配送信息的讀取采用UHF RFID閱讀器、電子標(biāo)簽及應(yīng)用軟件解讀數(shù)據(jù)，手持設(shè)備通過發(fā)射無線電波給電子標(biāo)簽，通過藍(lán)牙或者紅外技術(shù)讀取物件的條形碼，進(jìn)行物理信息的智能寫入。在網(wǎng)絡(luò)層中，在TinyOS操作系統(tǒng)下構(gòu)建物流配送信息的智能傳輸路由機(jī)制，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議，采用由多個(gè)組件（component）連接的中間件技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸控制，提高物流信息的智能傳輸能力，在輸出應(yīng)用層，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸接口將各個(gè)組件和模塊連接起來，導(dǎo)入物流配送信息，構(gòu)建物流配送信息的數(shù)據(jù)庫，在云計(jì)算環(huán)境下進(jìn)行物流配送信息的集成運(yùn)算，通過應(yīng)用軟件開發(fā)實(shí)現(xiàn)具有一定邏輯功能的模塊。

根據(jù)上述設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)的總體構(gòu)架和軟件開發(fā)設(shè)計(jì)。在采用OpenStack物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建立物流配送信息傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的前提下，進(jìn)行配送信息傳輸?shù)慕M網(wǎng)設(shè)計(jì)，在Linux嵌入式內(nèi)核驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行物流配送信息傳輸?shù)闹虚g件開發(fā)和交叉編譯，在云計(jì)算平臺(tái)下進(jìn)行物流配送信息云存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)檢索，在物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)的功能模塊配置中，主要模塊分為微處理器模塊、總線傳輸模塊、上位機(jī)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、接口模塊、數(shù)據(jù)庫查詢模塊以及配送目的地定位模塊，系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖2所示。

2 硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)上述對(duì)物流配送信息傳輸系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)架構(gòu)分析和功能模塊組成描述進(jìn)行系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，配送信息傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分，硬件設(shè)計(jì)主要有RFID電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)、信息集成處理控制設(shè)計(jì)、上位機(jī)通信設(shè)計(jì)等部分[6]。對(duì)物流配送信息的識(shí)讀器采用STM32型處理器進(jìn)行RFID控制，進(jìn)行物流配送信息識(shí)讀和寫入，在手持設(shè)備上進(jìn)行物流的條碼和標(biāo)簽掃描，節(jié)點(diǎn)通信模塊采用485網(wǎng)絡(luò)或者以太網(wǎng)，以ARM920T為核心進(jìn)行物流配送信息的集成控制，采用ADG3301設(shè)計(jì)雙向電平轉(zhuǎn)換電路，根據(jù)上述設(shè)計(jì)，得到本文的物流配送信息傳輸系統(tǒng)的信息采集模塊硬件設(shè)計(jì)如圖3所示。

通信模塊的射頻芯片選擇具有低功耗特性的TRF7960與上位機(jī)進(jìn)行接口通信，進(jìn)行物流配送信息傳輸中，在手持識(shí)讀器的射頻前端集成PCI時(shí)鐘總線，滿足RFID 12.4 MHz的采樣需求。根據(jù)上述分析，得到物流配送信息傳輸系統(tǒng)通信模塊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：

（1） 應(yīng)用程序加載，DSP與PCI通信，把存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備FLASH中的采樣數(shù)據(jù)通過PCI總線調(diào)入到RAM中運(yùn)行；

（2） 設(shè)定物流配送信息的采樣率、采樣通道數(shù)，通過PCI橋接芯片模擬信號(hào)預(yù)處理機(jī)動(dòng)態(tài)控制碼，并與PC機(jī)進(jìn)行通信，由PLC控制D/A轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話；

（3） 在上位機(jī)通信電路中進(jìn)行自動(dòng)增益控制，輸出高、低電壓至繼電器，構(gòu)造動(dòng)態(tài)增益控制碼，通信信號(hào)經(jīng)過預(yù)處理機(jī)放大、濾波后，輸出放大的通信信號(hào)。

由此設(shè)計(jì)得到通信模塊硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示。

根據(jù)上述硬件設(shè)計(jì)，在DSP中進(jìn)行物流配送控制信息處理，RFID電子標(biāo)簽接收控制軟件指令，在PC機(jī)中通過DSP和有源RFID讀取物流標(biāo)簽信息，采用MSP430處理器設(shè)計(jì)物流配送信息的有源RFID讀寫器，采用低功耗的STM32F101xx芯片作為控制系統(tǒng)的嵌入式內(nèi)核[7]，進(jìn)行物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)的集成開發(fā)和軟件設(shè)計(jì)。

3 軟件設(shè)計(jì)

在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行物流配送信息傳輸系統(tǒng)的軟件開發(fā)，設(shè)計(jì)配送信息傳輸系統(tǒng)的中間件模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊以及接口模塊，在Linux內(nèi)核中進(jìn)行物流配送信息的進(jìn)程管理，采用集中式拓?fù)浜头植际酵負(fù)湎嘟Y(jié)合的方式進(jìn)行物流智能信息處理，在網(wǎng)絡(luò)層中進(jìn)行信息融合和數(shù)據(jù)加工，采用IPv6傳感節(jié)點(diǎn)和IPv6路由組件物流配送的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使用ASN.1規(guī)則進(jìn)行物流配送信息的集中式控制，得到控制列表的字段結(jié)構(gòu)見表1。

在數(shù)據(jù)傳輸層利用UDP協(xié)議構(gòu)建物流配送信息傳輸?shù)闹R(shí)規(guī)則庫，主要分為用戶代理模型庫、知識(shí)規(guī)則庫、配送管理的最優(yōu)路徑優(yōu)選庫、仿真庫以及其他規(guī)則庫。在應(yīng)用層輸出SIP消息，由終端軟件、網(wǎng)關(guān)進(jìn)行配送信息的上位機(jī)通信，在配送信息傳輸中，建立會(huì)話請求，采用請求起始行=方法，請求URI SIP進(jìn)行鏈路通信，SIP協(xié)議定義了選擇（OPTIONS）和注冊（REGISTER兩種交叉編譯方法進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，SIP消息由一個(gè)起始行（Start?Line）、一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)碼組成。路由配送信息傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議的消息體為：

Entidgrty?header

genc?meshgvre=start?line

*mhvreage?herfgrr

CRLCF

[messgvrhge?bgthdy]

SIP消息格式為：請求消息=請求起始行

結(jié)合消息頭構(gòu)成，采用統(tǒng)一資源定位符SIP URI進(jìn)行配送信息的地理位置定位，在Linux內(nèi)核中進(jìn)行物流配送信息的進(jìn)程管理，進(jìn)行物流配送信息傳輸和調(diào)度，軟件開發(fā)的實(shí)現(xiàn)流程如圖5所示。

在軟件開發(fā)中，電子標(biāo)簽（Tag）、 閱讀器（Reader）等硬件設(shè)備通過啟動(dòng)引導(dǎo)程序?qū)崿F(xiàn)硬件平臺(tái)的移植，在嵌入式系統(tǒng)中構(gòu)建統(tǒng)一的系統(tǒng)調(diào)用接口，首先安裝VirtualBox虛擬機(jī)，設(shè)計(jì)C++編譯器G++，通過串口進(jìn)行物流配送信息調(diào)度和傳輸設(shè)計(jì)，做完移植工作后，輸入“#make zImage”命令編譯內(nèi)核映像文件，根據(jù)表2給出的控制信令進(jìn)行物流配送信息傳輸系統(tǒng)的編碼和傳輸控制。

4 系統(tǒng)測試分析

在軟件開發(fā)完成后，將應(yīng)用程序下載到硬件電路的目標(biāo)板中，參數(shù)配置完成后，在Linux內(nèi)核中進(jìn)行物流配送信息智能傳輸進(jìn)程管理，編輯init.d目錄下的rcS文件，分別運(yùn)行make和mknod console c函數(shù)驅(qū)動(dòng)目標(biāo)程序，執(zhí)行程序編譯，進(jìn)行物流配送信息傳輸?shù)男阅軠y試分析，并測試信息傳輸系統(tǒng)的信息保真水平，結(jié)合傳統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)進(jìn)行性能對(duì)比，得到的結(jié)果如圖6所示。分析圖6得知，采用本文方法進(jìn)行物流配送信息智能傳輸調(diào)度的準(zhǔn)確性較好，保真度較高，性能可靠穩(wěn)定。

5 結(jié) 語

本文研究了物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，提出一種基于無源RFID電子標(biāo)簽識(shí)別和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)建立在感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的三層結(jié)構(gòu)體系下，主要對(duì)信息采集模塊、通信模塊、中間件模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊以及接口模塊進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)描述，在網(wǎng)絡(luò)層中進(jìn)行信息融合和數(shù)據(jù)加工，在Linux內(nèi)核中進(jìn)行物流配送信息的進(jìn)程管理，在統(tǒng)一的系統(tǒng)調(diào)用接口下進(jìn)行物流配送信息傳輸和調(diào)度。在嵌入式環(huán)境下實(shí)現(xiàn)物流配送信息智能傳輸系統(tǒng)應(yīng)用程序開發(fā)和軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)進(jìn)行物流配送信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確調(diào)度性能較好，信息傳輸?shù)谋Ｕ娑容^好，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

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