基于数据库与物联网技术的智能仓库设计与研究.pdf

第卷 第期 年月：基 于 数 据 库 与 物 联 网 技 术 的 智 能 仓 库 设 计 与 研 究李川，刘 洲 洲，李 美 蓉（西 安 航 空 学 院 计 算 机 学 院，西 安）摘要：针 对 当 前 中 小 企 业 仓 储 管 理 效 率 低、安 全 性 差 等，设 计 智 能 仓 库 系 统。系统 利 用 物 联 网 技 术 进 行 用 户 身 份 识 别 及 物 品 信 息 识 别。采 用单 片 机 作 为智 能 仓 库 硬 件 平 台，搭 载 人 脸 识 别 模 块 鉴 别 用 户 身 份，物 品 识 别 模 块 完 成 物品 出 入 库；物 品 仓 储 信 息 管 理 采 用 数 据 库 技 术；应 用 软 件 采 用 技 术，实 现 物 品 与 库 存 管 理 等 功 能；硬 件 平 台 通 过 串 口 与 应 用 系 统 全 双 工 通 信，通过 人 体 生 物 特 征 识 别 与 口 令 技 术 双 重 身 份 认 证。实 验 结 果 表 明，系 统 设 计 方 案 可行、各 项 功 能 正 常，具 有 灵 活、智 能、高 效 等 优 点，智 能 决 策 因 数 据 样 本 小 可 能 存 在决 策 结 果 偏 差。关 键 词：智 能 仓 库；单 片 机；物 品 识 别；智 能 决 策中 图 分 类 号：文 献 标 志 码：文 章 编 号：（），（，）：，：；收 稿 日 期：基 金 项 目：国 家 自 然 科 学 基 金 项 目（）；陕 西 省 科 技 厅 基 金项 目（）；西 安 航 空 学 院年 新 工 科 研 究 与 实 践 项 目（）作 者 简 介：李川（），男，陕 西 蓝 田 人，硕 士，副 教 授，主 研 领域 为 软 件 算 法 理 论 及 大 数 据 分 析。：；：引言现 代 物 流 不 仅 涉 及 原 料 的 采 购 过 程，还 包 括 产 品制 造、销 售 过 程 中 的 运 输、保 管 等 环 节，物 流 的 目 标是 提 高 经 济 效 益 和 运 行 效 率、满 足 消 费 者 的 需 求。现代 物 流 朝 着 信 息 化、自 动 化、网 络 化、智 能 化、柔 性 化、标 准 化、社 会 化 和 共 同 化 的 方 向 发 展。仓 储 是 现 代第卷物 流 的 一 个 重 要 环 节，仓 储 管 理 的 效 率 对 整 个 物 流 效率 影 响 比 重 很 大。如 何 提 升 现 代 物 流 中 仓 库 管 理 水 平是 近 年 来 一 个 研 究 热 点，随 着 数 据 库 技 术、互 联 网 技术、物 联 网 技 术 和 人 工 智 能 等 技 术 不 断 发 展，利 用 这 些技 术 设 计 的 智 能 仓 库 系 统 应 运 而 生。各 大 物 流 公 司 及电 子 商 务 公 司 都 建 立 了 物 流 系 统 及 智 能 仓 库，这 些 系统 标 准 化 程 度 高、构 建 费 用 高，在 很 多 中 小 型 企 业 中 并不 适 用。中 小 型 企 业 智 能 仓 储 的 应 用 需 求 一 般 包括：存 储 物 品 的 类 型、厂 商、单 价 和 批 次 等 信 息，保 证 物品 数 据 的 采 集 效 率 和 处 理 精 度，及 时 准 确 获 取 库 存 信息，用 户 数 量 少 但 安 全 性 要 求 高，根 据 物 品 出 入 库 情 况智 能 调 整 物 品 库 存，定 期 盘 点 物 品 库 存，根 据 需 求进 行 数 据 统 计，打 印 出、入 库 单 等 报 表。针 对 中 小 型 企 业 仓 储 应 用 需 求，基 于 数 据 库、互 联网、物 联 网 和 人 工 智 能 等 技 术 设 计 智 能 仓 库 系 统。系统选用系列微控制器芯片（，）单 片 机 作 为 核 心 控 制 模块，搭 载人 脸 识 别 模 块 鉴 别 用 户 身 份，使 用 多 频识 别 卡系 列（，）无 线 射 频 身 份 识 别（，）的 物 品 识 别 模 块 完 成 物 品 出 入 库管 理；物 品 仓 储 信 息 管 理 采 用 结 构 化 查 询 语 言 服 务（，）数 据 库技 术，应 用 软 件 系 统 采 用 技 术 设 计 窗 体 应 用程 序，实 现 用 户 管 理、物 料 类 型 管 理、物 品 管 理、库 存 盘点、数 据 统 计、智 能 决 策 和 报 表 打 印 等 功 能；硬 件 平 台通 过 串 口 与 应 用 系 统 全 双 工 通 信，通 过 人 体 生 物 特 征识 别 与 口 令 技 术 双 重 身 份 认 证 确 保 系 统 安 全 性。智 能 仓 库 技 术智 能 仓 库 硬 件 系 统 主 要 包 括控 制 器、物 品 识 别 模 块、人 脸 识 别 模 块 和 仓 库门 禁 电 子 锁 舵 机 等，其 结 构 如 图所 示。图智 能 仓 库 硬 件 系 统 结 构 控 制 器采 用作 为 智 能 仓 库 的 主 控 模 块，搭 载 其 他 应 用 模 块。该 系 统 结 构 可 分 为内核 总 线 矩 阵、直 接 内 存 读 取（，）、先 进 的 高 性 能 总 线（，）、高 级 外 围 总 线（，）以 及 高 级 外 围 总 线（，）上 挂 载 的 外 设 等 部分，系 统 总 线 分 为 指 令 总 线 和 数 据 总 线，两 种 总 线 的 独立 设 计 提 升 了 系 统 并 行 效 率，具 体 系 统 结 构 如 图所 示。图 系 统 结 构 芯 片 的 物 品 识 别射 频 识 别 芯 片 用 于 智 能 仓 库 系 统物 品 识 别，该 芯 片 用 于 非 接 触 式 读 写 卡，具 有 集 成 度高、应 用 面 广 等 特 点。包 括 发 送 和 接 收，其 中 发 送 利 用 调 制 和 解 调 的 原 理，驱 动 读 写 器 天 线 与非 接 触 智 能 卡 通 信，可 接 收 非 接 触 智 能 卡 的 应 答 信 号并 进 行 解 码 处 理。还 包 括 数 据 帧 校 验、奇偶 校 验、数 据 加 密解 密。另 外，包 括 多 个 寄存 器，用 于 存 储 数 据 及 状 态 控 制。可 相 连 串行 外 设 接 口（，）、集 成 电 路总 线（，）和 串 行 通 用 异 步 收发 器（，）等 微 控 制 器 接 口，具 有 较 强 的 兼 容 性，其 体 系结 构 如 图所 示。图 体 系 结 构第期李川，等：基 于 数 据 库 与 物 联 网 技 术 的 智 能 仓 库 设 计 与 研 究 数 据 库智 能 仓 库 系 统 选 用 作 数 据 库 平 台，它是 一 种 关 系 型 数 据 库 系 统，与系 统 具 有 良 好的 兼 容 性，具 有 较 高 性 能 及 安 全 性，常 用 于 客 户 机服 务 器（，）结 构 软 件。提供 数 据 定 义、数 据 存 储、数 据 操 作、事 务 管 理、数 据 维 护和 数 据 安 全 管 理 等 功 能。是 一 种 技 术 平 台，该 平 台 支 持 多 种 语 言 的运 行，包 括语 言，选 用 技 术 作 为 智 能 仓 库系 统 的 设 计 技 术 方 案，是 因 为 与系统、数 据 库 都 具 有 良 好 兼 容 性，且 采 用技 术 可 非 常 方 便、高 效 地 开 发窗 口（，）程 序。系 统 采 用 设 计 智 能 仓 储 系 统 数 据 库，主 要 包 括 用 户 表、物 品 表、物 品 类 型 表、入 库 表 及 出 库 表，使 用 设 计 系 统的 相 关 功 能。基 于 数 据 库 与 物 联 网 技 术 的 智 能 仓 库 系 统 流 程系 统 需 进 行 用 户 身 份 鉴 别（用 户 人 脸 信 息 需 要 提前 录 入），身 份 鉴 别 成 功 后 开 启 仓 库 电 子 锁，启 动 智 能仓 库 应 用 软 件 系 统，使 用 用 户 口 令 登 录 系 统，选 择 出 入库 操 作，采 用识 别 物 品 信 息，并 将 物 品 信 息 通 过单 片 机 串 口 传 输 到 软 件 应 用 系 统，系 统 根 据 操 作 将 数据 保 存 在 数 据 库，还 可 根 据 需 要 选 择 系 统的 其 他 功 能，系 统 的 总 体 流 程 如 图所 示。用 户 身 份 双 重 鉴 别系 统 采 用 人 体 生 物 特 征 人 脸 识 别 进 行 用 户 身份 鉴 别，人 脸 识 别 采 用芯 片，并 基 于对 人 脸 识 别 过 程 进 行 优 化，人 脸 识 别 流 程 如 图所 示。基 于 口 令 的 用 户 身 份 识 别 可 采 用 静 态 密 码 和 动 态验 证 码 的 方 式，动 态 验 证 码 需 云 平 台 支 持，考 虑 到中 小 型 企 业 实 际 情 况，系 统 采 用 静 态 密 码 的 方 式，具 体流 程 如 图所 示。识 别 物 品物 品 识 别 使 用读 取 集 成 电 路（，）卡 信 息，该 模 块 支 持 串 行串口 通 信 和 串 行通 信。要 识 别 的 物 品 上 配 置非 接 触 式卡，每 张 卡 上 均 有 唯 一 物 品编 号（，），卡 内 存 储 器 最 大容 量 可 以 是 每 一 个 的 带 电 可 擦 可 编 程 只 读 存储 器（，），与卡 通 信 流 程 如图所 示。图系 统 工 作 流 程图优 化 人 脸 识 别 流 程第卷图用 户 口 令 验 证 流 程 可 读 取卡 中 的 物 品 信 息，但 需 区 分入 库 与 出 库，才 能 将 读 取 的 物 品 信 息 记 录 到 应 用 系 统指 定 的 数 据 表。通 过及实 现 物 品 出入 库 流 程 如 图所 示。基 于 的 智 能 仓 库 系 统根 据 需 求 分 析，设 计 数 据 模 型，数 据 模 型 主 要 包 括实 体：用 户、物 品、物 品 类 型、出 库 单 和 入 库 单 等，数 据模 型 及 联 系 如 图所 示。数 据 物 理 模 型 采 用 数 据 库 存 储，基 于 平 台 设 计程 序，采 用 数 据 对 象（，）技 术访 问 数 据 库，通 过 串 口 与通 信，智 能仓 库 应 用 系 统 主 要 功 能 包 括 用 户 管 理、物 品 类 别 管 理和 物 品 管 理 等，功 能 结 构 如 图所 示。图 与卡 通 信 流 程图通 过及实 现 物 品 出 入 库 流 程图智 能 仓 库 数 据 模 型 及 联 系第期李川，等：基 于 数 据 库 与 物 联 网 技 术 的 智 能 仓 库 设 计 与 研 究图应 用 系 统 功 能 结 构 图智 能 仓 库 系 统 测 试 及 分 析系 统 测 试 软 硬 件 环 境 见 表。系 统 测 试 的 主 要 功 能 包 括 人 脸 识 别、物 品 识 别、物品 出 入 库、物 品 管 理、物 品 类 型 管 理、用 户 管 理、库 存 盘点、数 据 统 计、智 能 决 策 和 报 表 打 印，具 体 测 试 情 况 见表。表智 能 仓 库 系 统 测 试 环 境设 备 名 称配 置 要 求计 算 机，内 存，硬 盘 系 统 软 件及 以 上 系 统，主 控 模 块人 脸 识 别 模 块物 品 识 别 模 块，智 能卡表系 统 功 能 测 试功 能 模 块测 试 目 的测 试 过 程结 果人 脸 信 息 录 入 成 功 录 入 用 户 信 息开 启模 块，运 行 录 入 脸 模 式录 入 成 功人 脸 识 别 开 锁 人 脸 识 别 成 功 后 单 片 机 控 制 开 启电 子 锁开 启模 块，运 行 识 别 人 脸 模 式非 法 用 户 识 别 通 过 率，合 法 用 户 识别 成 功 率，电 子 锁 自 动 开 启物 品 识 别识 别 物 品 信 息将卡 接 近芯 片当卡 与芯 片 距 离 超 过，识 别 率 较 低物 品 入 库串 口 数 据 传 输 正 常，入 库 成 功，数据 库 保 存 成 功物 品 识 别 成 功 后，智 能 仓 库 系 统 设 置 物 品 数 量后 入 库入 库 操 作 正 确，数 据 库 保 持 成 功物 品 出 库串 口 数 据 传 输 正 常，出 库 成 功，数据 库 保 存 成 功物 品 识 别 成 功 后，智 能 仓 库 系 统 设 置 物 品 数 量后 出 库出 库 操 作 正 确，数 据 库 保 持 成 功物 品 修 改修 改 物 品 相 关 属 性查 询 指 定 物 品，修 改 相 关 属 性 值修 改 成 功，数 据 库 保 持 成 功物 品 类 型 添 加 成 功 新 增 物 品 类 型输 入 物 品 类 型 相 关 属 性新 增 成 功，数 据 库 保 持 成 功物 品 类 型 修 改 修 改 物 品 类 型 相 关 属 性查 询 指 定 物 品 类 型，修 改 相 关 属 性 值修 改 成 功，数 据 库 保 持 成 功用 户 登 录用 户 登 录 功 能 正 常输 入 用 户 名 及 密 码用 户 名 密 码 正 确，登 录 成 功；用 户 名 密码 错 误，提 示 错 误用 户 添 加新 增 用 户 成 功输 入 用 户 属 性 值添 加 成 功，数 据 库 保 持 成 功库 存 盘 点库 存 盘 点 功 能 正 常盘 点 库 存，填 写 库 存 差 异，并 输 入 差 异 原 因盘 库 成 功月 份 入 库 统 计 统 计 汇 总 某 月 入 库 记 录输 入 月 份，查 询 当 月 入 库 记 录 并 汇 总 结 果成 功 统 计 汇 总 某 月 入 库 情 况月 份 出 库 统 计 统 计 汇 总 某 月 出 库 记 录输 入 月 份，查 询 当 月 出 库 记 录 并 汇 总 结 果成 功 统 计 汇 总 某 月 出 库 情 况智 能 决 策物 品 出 入 库 预 测根 据 智 能 决 策 算 法，给 出 库 存 物 品 出 入 库 预 测 输 出 预 测 的 出 入 库 物 品 种 类 及 数 量报 表 打 印各 种 报 表 打 印 正 常 使 用选 择 报 表 类 型，查 看 打 印 结 果打 印 成 功结语基 于 数 据 库、互 联 网、物 联 网 和 人 工 智 能 等 技 术 设计 智 能 仓 库 系 统，系 统 分 为 硬 件 和 软 件 部 分，硬 件 部 分利 用 物 联 网 技 术 进 行 用 户 身 份 及 物 品 信 息 识 别，采 用单 片 机 作 为 智 能 仓 库 主 控 模 块，搭 载 人 脸 识 别模 块 鉴 别 用 户 身 份，模 块 用 于 物 品 识 别；软 件 部分 采 用 数 据 库 系 统，应 用 软 件 系 统 采 用 技 术 设 计窗 体 应 用 程 序，主 要 功 能包 括 用 户 管 理、物 品 类 型 管 理、物 品 管 理、库 存 盘 点、数第卷据 统 计、智 能 决 策 和 报 表 打 印 等；硬 件 平 台 通 过 串 口 与应 用 系 统 全 双 工 通 信，通 过 人 体 生 物 特 征 识 别 与 口 令技 术 双 重 身 份 认 证 确 保 系 统 的 安 全 性。系 统 通 过 人 脸识 别 进 行 用 户 身 份 鉴 别，身 份 鉴 别 成 功 后 开 启 仓 库 电子 锁，启 动 智 能 仓 库 应 用 软 件 系 统，使 用 用 户 口 令 登 录系 统，选 择 出 入 库 操 作，采 用识 别 物 品 信 息，并将 物 品 信 息 通 过 单 片 机 串 口 传 输 到 软 件 应 用 系 统，系统 根 据 操 作 将 数 据 保 存 在 数 据 库 中，另 外还 可 根 据 需 要 选 择 系 统 的 其 他 功 能。实 验 测 试 结 果 表明，系 统 设 计 方 案 可 行，各 项 功 能 正 常，安 全 性 较 高，虽然 物 品 识 别 距 离 有 限，未 达 到 额 定 范 围，但 对 功 能 的 正常 使 用 影 响 不 大。系 统 具 有 灵 活、智 能、高 效 等 优 点，但 智 能 决 策 模 块 在 系 统 期 初 运 行 时 可 能 因 为 数 据 样 本小 而 存 在 决 策 结 果 偏 差，另 外 系 统 并 不 适 用 大 型 连 锁仓 储 系 统。参 考 文 献（）：王 先 庆新 发 展 格 局 下 现 代 流 通 体 系 建 设 的 战 略 重 心 与 政 策 选择 关 于 现 代 流 通 体 系 理 论 探 索 的 新 框 架 中 国 流 通 经济，（）：赵 胜 利，师宁，李 泽 萍，等“互 联 网”背 景 下 现 代 物 流 网 络 体系 构 建 科 技 管 理 研 究，（）：魏成，陈 赛 男，沈静人 工 智 能 驱 动 下 的 城 市 空 间 演 变 趋 势与 规 划 响 应 城 市 发 展 研 究，（）：姜 大 立，林萍，胡 瑞 鹤面 向 智 能 制 造 的 数 字 仓 储 系 统 设 计包 装 工 程，（）：杨 立 勋，王涵，张 志 强中 国 工 业 数 字 经 济 规 模 测 度 及 提 升 路径 研 究 上 海 经 济 研 究，（）：吕杨，安 厚 儒，李 蓓 茹，等基 于的 智 能 车 载安 全 系 统 设 计 传 感 器 与 微 系 统，（）：陈 利 民，严 伟 豪，梁音，等嵌 入 式 人 脸 识 别 实 验 系 统 的 模 型 压缩 及 其 分 析 南 昌 大 学 学 报（理 科 版），（）：，（）：刘 晓 东，马 幸 宇，闫昆，等基 于 双的 电 子 设 备 管 理 手 持机 设 计 实 验 室 研 究 与 探 索，（）：崔斌，高军，童 咏 昕，等新 型 数 据 管 理 系 统 研 究 进 展 与 趋 势软 件 学 报，（）：李悦，孙坦，赵 瑞 雪，等大 规 模三 元 组 转 换 及 存 储 工具 比 较 研 究 数 字 图 书 馆 论 坛，（）：，：，（）：张昱，孙 光 民，李煜基 于算 法 的 移 动 互 联 网 身 份 认 证方 案 研 究 信 息 网 络 安 全，（）：牛 洪 海，臧峰，周 绪 贵基 于的 高 速串 口 通 信 设 计与 实 现 自 动 化 仪 表，（）：刘 璐 瑶，张森，肖 文 栋基 于 小 波 分 析 和 自 相 关 计 算 的 非 接 触式 生 理 信 号 检 测 工 程 科 学 学 报，（）：檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿（上 接 第页）杨 斐 然，于 永 进基 于 时 间 约 束 的 分 层 模 糊网 的 配 电 网 故障 诊 断 电 力 系 统 保 护 与 控 制，（）：，：谢璇，熊 国 江基 于 模 糊 推 理 脉 冲 神 经 膜 系 统 的 电 网 故 障 通 用诊 断 模 型 电 子 测 量 技 术，（）：，：，（）：熊 国 江，张靖，何宇电 网 故 障 的 正 余 弦 诊 断 方 法 实 验室 研 究 与 探 索，（）：，（）：张岩，文 福 拴，熊文，等基 于 广 域 测 量 信 息 的 电 力 系 统 故 障诊 断 解 析 模 型 电 力 建 设，（）：张 繁 斌，范 英 乐，刘 宝 童，等基 于神 经 网 络 的 电 网 故 障 定 位电 力 大 数 据，（）：江波，李 振 家基 于神 经 网 络 的 电 网 故 障 诊 断 研 究 能源 与 环 保，（）：袁圃，毛 剑 琳，向 凤 红，等改 进 的 基 于 遗 传 优 化神 经 网 络的 电 网 故 障 诊 断 电 力 系 统 及 其 自 动 化 学 报，（）：章熙，郭翔，余 云 昊，等一 种 基 于 遗 传 算 法 优 化神 经 网络 的 电 网 故 障 诊 断 方 法 科 技 创 新 与 应 用，（）：邵 庆 祝，谢民，王 同 文，等基 于优 化 的神 经 网 络 的电 网 故 障 诊 断 电 气 自 动 化，（）：王 同 文，邵 庆 祝，谢民，等基 于神 经 网 络 的 电 网 故 障 诊断 电 气 自 动 化，（）：，：肖 发 龙，吴 岳 忠，沈 雪 豪，等基 于 深 度 学 习 和 知 识 图 谱 的 变 电 站设 备 故 障 智 能 诊 断 电 力 建 设，（）：焦 邵 麟，李 一 泉，张 智 锐，等继 电 保 护 动 作 评 价 方 法 及 体 系 电 力 系 统 及 其 自 动 化 学 报，（）：熊 国 江，石 东 源，朱林，等基 于 径 向 基 函 数 神 经 网 络 的 电 网 模糊 元 胞 故 障 诊 断 电 力 系 统 自 动 化，（）：陈全基 于 专 家 系 统 的 继 电 保 护 装 置 动 作 行 为 评 价 分 析 南 昌：南 昌 大 学，檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿殨殨殨殨 名 人 名 言 实 验 上 的 失 败，可 能 成 为 发 现 的 开 端。巴 甫 洛 夫