基于无线网络的仓库监控系统研究与实现

科技创新　２０１６年第３４期Ｉ科技创新与应用　基于无线网络的仓库监控系统研究与实现　陈颖　李腾　张宇　（江南大学物联网工程学院，江苏无锡２１４１２２）　摘要：文章研究了仓库的监测控制问题，提出了一种基于手机ＡＰＰ和无线网络技术的仓库监控系统，利用ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机和　多种传感器进行数据采集、处理和传输，从而实现了仓库温湿度、二氧化碳浓度监测和越限报警的功能。本系统具有远程监控、集　中管理、实时性好、操作方便等优点，具有较大的市场应用前景。　关键词：单片机；无线网络；ＧＳＭ短信模块；仓库监控　引言　随着社会经济的发展和人民物质生活的极大丰　富，人们对包装食品、衣物等环境敏感性消费品的需　求不断增加，对于储存这些物品的仓储环境的要求　也日趋提高。在现代物流管理中，仓储系统是重要的　物流运作载体，作为市场供应链系统的重要节点，其　智能化、信息化的实现具有重要意义口－２ｔ。国务院于　《物流业中长期发展规划》中强调：国家有关部门在　未来三年内将围绕仓储业法规建设、仓储建设用地、　绿色仓储、减轻企业税负、加强仓储标准化与行业监　管等方面陆续研究出台相关具体政策。由此可见，改　进传统仓储方法并引入新兴科技及管理办法，以便　构建智能仓储环境监控系统，其对于现代物流的重　要意义不言而喻。　传统仓储环境监控中，通常采用派遣员工检测　的人工方法，对存货库房进行通风、去湿和调温等工　作，不仅效率低下不利于人才资源的充分利用，而且　缺乏科学性，测试的温度及湿度误差大，随机性大ｐ　４１连续在线监控的方法则存在监测点分布广泛、数　量较多、位置和数目不定时变动的情况，其建设和维　护费用较高，连接线路复杂，不易扩展等缺陷更是无　法适应现今日趋提高的仓储需求。此外，绝大多数现　有的监控系统无法及时报警及实时告知入侵情况，　图１系统总体方案图　对于目前仓库、家庭等重要区域的安防需求日趋增　高的现状，传统的人工防盗方法和现今落后的监控系统已然不能满　相应处理，从而实现远程的智能控制。　２系统硬件设计　・　足实时监控、有效防盗和及时报警的需求。目前，虽已有相关研究采　用基于ＺｉｇＢｅｅ的无线通信技术进行相应的仓库环境智能监控［５１，但　本系统是由单片机、多种传感器模块、继电器等控制装置、声光　是此种方法仍旧存在无线传输路由复杂，时常出现数据丢包现象、　报警装置、ＧＳＭ通信模块等组成的“智能控制”的信息一体化系统。　传输距离较短等问题，仍有改进之处。　图１为系统总体方案图。该系统充分利用ＭＱ一２烟雾传感器控制模　文章研究的基于短信技术的仓库监控系统方案由仓库检测发　块、温湿度控制模块、ＧＳＭ手机通信模块和ＭＡＸ７２１９与６位数码管　实时监控测量并及时传输仓库中的各种检测　送平台和接收平台组成，安装在仓库各个位置的发送平台将探测到　组成的数据显示模块，的数据发送给监控中心的接收平台，同时接收平台会将接收到的数　到的环境参数，工作人员在智能手机ＡＰＰ或者短信中可以清晰地　可人为地利用手机ＡＰＰ　据发送给的移动设备，使管理员实时了解仓库信息或采取有效的应　了解实时状况。一旦检测到的数据异常时，急措施。同时增设仓储环境信息监测模块、系统通信及用于实时监　控制相关设备进行工作或者停止工作，在无人的情况下进行调整，　控和管理的ＡＰＰ等功能，使本次研究更具有实践价值，为实际应用　直至系统反馈回的相应参数达到正常范围值。基于Ａｎｄｒｏｉｄ平台开　打下良好基础。　发的、用于监测数据的ＡＰＰ，通过数据传输直接检测相应被控量，实　１工作原理　现了移动智能终端软件与控制系统硬件的分离，不仅深度挖掘了　本系统以ＳＴＣ８０Ｃ５２单片机为核心，以温度、湿度、烟雾等各种　ＡＰＰ的使用价值，更是极大地扩展了整个系统的功能，具有很强的　传感器为测量元件来采集实时数据，再将数据传输到单片机，最终　实用性和可控性。　２．１系统总体结构　由内部程序进行处理。同时采集的数据将在ＭＡＸ７２１９与６位数码　管组成的数据显示模块上显示。在这之前根据需要设置一点的初始　系统以单片机作为总体控制核心，应用无线通信技术及声光、　温湿度等多种检测技术，以ＳＨＴ１０，ＭＱ一２作为检测　值，当检测到相应参数超出单片机预设数值时就进行温度、湿度、声　二氧化碳浓度、光等方面的报警，同时利用ＧＳＭ通信模块，将以短信形式传输至移　元件，智能手机ＡＰＰ，构成仓库监测控制系统。系统总体结构由　电源、时钟电路等组成。信号采集模块由温度湿　动终端，或以无线数据形式传送到手机ＡＰＰ中，由持有者及时进行　ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机、。研究。在此研究基础上，通过删减不合理的航班和航线，达到缩短航　（６）：４９９—５１７．　班延误时间，缓解空域资源紧张，提高空管运行效率的目的。　［４］Ｊｅｎｋｉｎｓ　Ｊ　Ｊ．Ｔｈｅ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　ａｃｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＵＳ　参考文献　ａｍｉｎｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ，１９８０—２０１０［Ｄ］．Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏ—　ｇＹ，２０１１．　、　［１】马海宁．浅谈民用小型支线机场总平面布局规划『Ｊ１．城市建设理论　研究（电子版），２０１３（１５）：２４—２６．　［５］Ｗｉｔｔｍａｎ　Ｍ　Ｄ，Ｓｗｅｌｂａｒ　Ｗ　Ｓ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　Ｃｈａｎｇｅｓ　ｉｎ　Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ　『２］Ｙ－姣娥，金凤君，孙炜，等．中国机场体系的空间格局及其服务水　ａｔ　ＵＳ　Ａｉｒｐｏｒｔｓ：Ａ　Ｓｍａｌｌ　Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ［ＪＪ．２０１３，６３（５）：　平『Ｊ】．地理学报，２００６，６１（８）：１８－２１．　２７３－２７６．　『３］Ｈｅｎｓｈｅｒ　Ｄ　Ａ，Ｓｔｏｐｈｅｒ　Ｐ，Ｂｕｌｌｏｃｋ　Ｐ．Ｓｅｒｖｉｃｅ　ｑｕａｌｉｔｙ一一ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　『６］Ｅｍｒｉｃｈ　Ｒ　Ｍ，Ｈａｒｒｉｓ　Ｆ　Ｈ　Ｂ．Ｓｈａｒｅ　ｓｈｉｆｔ　ａｎｄ　ａｉｐｏｒｒ＇ｔ　ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ　ａ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｎｄｅｘ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ　ｂｕｓ　ｃｏｎｔｒａｃｔｓ　ｉｎ　ｏｒｉｇｉｎ—ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ　ｍａｒｋｅｔｓ　ｗｉｔｈ　ｌＯＷ—ｃｏｓｔ　ｅｎｔｒａｎｔｓ　ｆＪ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　［Ｊ］．Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐａｒｔ　Ａ：Ｐｏｌｉｃｙ　ａｎｄ　Ｐｒａｃｔｉｃｅ，２００３，３７　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｒｅｖｅｎｕｅ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２ｏ０８，２（２）：１０９－１２２．　一３７—　科技创新与应用ｌ　２ｏｌ６年第３４期　度传感器电路、继电器、数模转换等模块组成。　系统由ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机、ｎＲＦ２４Ｌ０１无线模　块、ＭＡＸ７２１９与６位数码管组成的数据显示模　块、Ａ６型ＧＳＭ通信模块、声光报警装置、　ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器、ＳＨＴ１０湿度传感器、　ＭＱ一２烟雾传感器等多种模块组成。　２．２模块设计　２．２．１　ＧＳＭ模块　ＧＳＭ模块采用Ａ６型号，可以在低功耗条　…　科技创新　一　＼、～…～…　……～…—　一　／　件下实现短信息、语音通话等信息传输功能，　还可按照要求内置相应客户应用程序，性能强　大。智能手机的普及，信息技术的发展，手机　ＡＰＰ的广泛应用性，以及超低的通信成本，不　受地域限制的无约束性，让它与仓库监控系统　结合起来是未来智能仓库的发展趋势，是时代　的选择。该监控系统以各传感器作为测量元　件，以智能手机中的ＡＰＰ信息接收模块或短信　模块作为接收终端，当检测到仓库内声光异常　或温湿度等环境参数超过预设值时，手机会自　动收取来自智能报警系统的报警短信或者内　部ＡＰＰ会自动收到相应报警数据，经由人为操　控继电器等相应控制元件进行反馈，这样便可　实时接收报警及准确远程控制。　２．２．２温度检测模块　温度传感器采用ＤＳＩ　８Ｂ２０型号，该传感器　能够通过其内部的铂热电阻精确测量温度，并　通过数模转换模块将温度直接转换成数字信　号，在不需要外加模数转换的前提下，可以和　单片机进行通讯，测测量范围较广，精确度高，　适合仓库的管理。　２．２．３　ＭＱ一２烟雾传感器　烟雾传感器采用ＭＱ一２传感器，具有较好　的精度及稳定性。ＭＱ一２型烟雾传感器采用二　氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式Ｎ型　半导体，以氧离子影响半导体电子密度，从而　影响导电率这点工作原理可以获得烟雾存在　的信息，烟雾的浓度越大，导电率越大，输出电阻越低，则输出的模　拟信号就越大，实现了对烟雾浓度的测量。　２．２．４湿度检测模块　温度检测模块采用ＳＨＴ１０传感器，其监测准确、稳定性好、响应　迅速、抗干扰能力强。ＳＨＴ１０传感器具有数字信号输出、免调试等特　点，湿度测量范围：０－１００％ＲＨ，湿度测量精度：±４．５％ＲＨ，节省Ｉ／０　口线和Ａ／Ｄ器件，信号的调理都在芯片内部完成，实现了对温湿度　参数的精确测量。　２．２．５　Ａ／Ｄ转换模块　图２系统软件设计流程图　３软件设计　当我们系统开机以后，设计好的软件进行工作，开始控制传感　器和各种反馈装置对仓库中的环境参数进行实时智能的调节。首　先，传感器监测仓库中的各种环境因素，同时会在６位数码管上实　时显示刷新。如当检测到ＣＯ　和粉尘浓度高于我们设定的初始值　时，系统会将信息发送到智能手机ＡＰＰ上，当接收指令后可以启动　风扇、空调等控制器件，对环境进行修缮。系统软件设计流程图如图　２所示。　Ａ／Ｄ转换器模块采用ＡＤＣ０８０９型号，该模块稳定性好、响应迅　速、抗干扰能力强。其内部含有８路多路开关以及微处理机兼容的　控制逻辑的ＣＭＯＳ组件。它是逐次逼近式Ａ／Ｄ转换器，可以和单片　机直接接口。包含通道地址译码锁存器，输出模块带三态数据锁存　器。输出控制通道由继电器、风扇、ＭＱ一２传感器、声光报警装置等　组成，可直接调节相应环境参数。　２．２．６显示模块　参考文献　ＭＡＸ７２１９与６位数码管组成的数据显示模块，可供检测人员　１１王璐超．基于ＷＳＮ的仓储环境监控系统关键技术研究［Ｄ］．北京物　于仓库内部现场了解仓储信息。使用单片机的串口模块与ＧＳＭ模　『块的连通，实现仓库终端与智能手机端的数据传输，与设计开发出　资学院，２００８．　２１吴忻生，袁鹏．数字化仓库远程监控系统的设计与实现ｆＪ］．华南理　的安卓ＡＰＰ配合使用，能够远程获得仓库数据以及远程监控和管　ｆ理仓库。　工大学学报（自然科学版），２００３，３１（９）：３１—３４．　２．２．７　ｎＲＦ２４Ｌ０１无线模块　ｆ３１姚志强，朱恒军，都文和，等．基于物联网的智能仓库监控系统设　２０１４，３１（２）：８６—　ｎＲＦ２４Ｌ０１是一款新型单片射频收发器件，于２．４ＧＨｚ一２．５ＧＨｚ　计与实现　河北工程大学学报（自然科学版），８８．９７．　全球开放ＩＳＭ频段免许可证使用，具有功耗低，高效ＧＦＳＫ调制，抗　干扰能力强等特点。内置频率合成器、晶体振荡器、调制器等多种功　『４１张毅，段维俊，魏军刚，等．基于物联网架构的仓库温湿度监控系　Ｊ１＿物联网技术，２０１３（６）：７１－７３．　能模块，通过ＳＰＩ方式完成数据的发送与接收，用于无线传输数据，　统的设计『５］褚洪涛，阎波．基于ＺｉｇＢｅｅ无线传感器网络的仓库监控系统的设　距离不远，一般只是能够满足小距离的传输，通过ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机　『控制ＭＡＸ７２１９在数据显示模块中显示相应数据。　计与实现［Ｊ】．中国集成电路，２００９，１８（１１）：７３—７６．　作者简介：陈颖（１９９５一），女，本科生，主要研究方向：单片机系　２．２．８键盘模块　统。　键盘模块实现控制显示、屏蔽无线通信、取消报警、设置不同用　户手机号等功能。根据仓库存储物需要的温度、湿度等预先设定合　李腾（１９９７一），男，本科生，主要研究方向：单片机系统。　张宇（１９９５一），男，本科生，主要研究方向：单片机系统。　适的阈值，超出阈值时，蜂鸣器发出警报。　３８一　４结束语　文章所设计的仓库管理系统是一个针对仓库仓储环境的实时　检测和控制系统，为的是能适应未来仓库的各种需求。将数据传输　和传感器检测技术相结合，打造了新型的便捷型，实用型，准确型，　多样型的智能化监管系统，它完全可胜任人们对于仓库存储的要　求，随着人们对未来仓库的需求与要求越来越高，仓库在物流中也　显得尤为重要，该仓库系统是在物联网发展潮流下应运而生的产　物。　一