物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在航空物流管理中的應(yīng)用研究

引言

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，IoT)成為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián) 網(wǎng)和移動通信后的第四次信息化革命，是實(shí)現(xiàn)物物聯(lián)系的一門 高新技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要包括感知技術(shù)、RFID技術(shù)、網(wǎng)絡(luò) 和通信技術(shù)、信息處理技術(shù)四個(gè)方面，隨著這些技術(shù)的高速 發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐步走向成熟，并且應(yīng)用領(lǐng)域也在快速增加。 物聯(lián)網(wǎng)將是下一個(gè)推動世界高速發(fā)展的“重要生產(chǎn)力”，是繼 通信網(wǎng)之后的另一個(gè)萬億級市場?，F(xiàn)在提起物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，很 多都集中于智能家居或環(huán)境監(jiān)測，將它應(yīng)用在航空物流管理， 做基于物聯(lián)網(wǎng)的貨運(yùn)物品全流程狀態(tài)的定位和跟蹤尚屬首次。

近年來，我國航空物流發(fā)展迅速，各種配套設(shè)施不斷優(yōu) 化完善，但在信息化建設(shè)方面還存在較多問題，主要表現(xiàn)如下:

缺少行業(yè)級、一站式的航空物流信息平臺。雖然目 前幾乎所有的大中型航空物流企業(yè)都弓I進(jìn)或自行開發(fā)了物流信 息管理系統(tǒng)，但都還處于相對獨(dú)立的狀態(tài)，彼此間缺少互聯(lián) 互通，無法實(shí)現(xiàn)貨物全流程信息交互與資源共享，信息孤島 現(xiàn)象嚴(yán)重，很難實(shí)現(xiàn)對貨物全流程狀態(tài)的定位、跟蹤、監(jiān)控、 管理。

先進(jìn)的信息技術(shù)和業(yè)務(wù)模式未得到廣泛應(yīng)用。與世 界發(fā)達(dá)國家相比，國內(nèi)航空物流在管理手段和管理方法以及 信息化基礎(chǔ)方面上還有很大差距，遠(yuǎn)不能適應(yīng)航空物流的快 速增長。

國內(nèi)航空物流相關(guān)企業(yè)現(xiàn)有的系統(tǒng)大都是傳統(tǒng)的、單點(diǎn) 的信息系統(tǒng)，缺少新技術(shù)的支持，在相當(dāng)大的程度上制約著 企業(yè)運(yùn)營效率的提高和服務(wù)質(zhì)量的改善，而且很多業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)依 賴人工操作和管理，效率低，質(zhì)量差，安全隱患多，缺乏人工智能/專家系統(tǒng)、通信、條碼和掃描等先進(jìn)信息技術(shù)的應(yīng)用， 使企業(yè)無法全面、準(zhǔn)確的把握各方物流信息，無法實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外 部物流一體化以尋求物流系統(tǒng)的最優(yōu)化和合理化，這些方面 都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國際水平。建設(shè)航空貨運(yùn)信息系統(tǒng)，提升我們 物流企業(yè)的服務(wù)范圍和能力已經(jīng)是刻不容緩的任務(wù)。因此, 設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)智能化、信息化的航空物流管理系統(tǒng)是非常 新穎和必要的。提出RFID技術(shù)應(yīng)用在物流管理中, 提出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在物流企業(yè)智能倉儲管理，提出RFID和GPS技術(shù)應(yīng)用在物流管理。本文提出結(jié)合 ZigBee、RFID、數(shù)據(jù)庫等物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)應(yīng)用在航空物流管 理系統(tǒng)中，并采用網(wǎng)站技術(shù)完成航空物流管理系統(tǒng)。隨著國 家對物聯(lián)網(wǎng)的重視和物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，該系統(tǒng)有良好的應(yīng) 用前景，并可以很大程度上節(jié)省航空物流管理成本和提高工作 效率，更能提高我國航空物流管理信息化進(jìn)程。

1系統(tǒng)原理

通過給貨箱或旅客行李貼上RFID標(biāo)簽，在機(jī)場柜臺、 行李傳送帶、安檢處、貨倉處等地方分別安裝RFID讀寫器, 利用RFID讀寫器獲取RFID標(biāo)簽信息，利用ZigBee無線 通訊的自定義傳輸協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，完成了對航空貨物的查詢與 管理，了解貨物的狀態(tài)、位置及配送地方，并實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的 定位跟蹤。并且進(jìn)入貨倉后，針對某些特別重要的物品可以綁 定ZigBee終端，直接通過將ZigBee終端傳輸協(xié)議自定義為 唯一的編碼方式，直接通過ZigBee終端設(shè)備將物品的信息傳 遞給服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)多方式對貨物的定位跟蹤，更加實(shí)時(shí)與精確。 服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫和航空物流管理系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互通過局域 網(wǎng)進(jìn)行，采用UDP網(wǎng)絡(luò)編程進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

航空物流管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和網(wǎng)站

設(shè)計(jì)三部分組成，采用模塊化化設(shè)計(jì)思想，完成整體方案設(shè)計(jì)。

 2.1京更件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著RFID傳感器技術(shù)的普及率的提高，RFID標(biāo)簽廉 價(jià)并可重復(fù)使用。數(shù)據(jù)傳輸方便，并且可以基于用戶的要求處 理自定義加密算法。本系統(tǒng)RFID-ZigBee主從節(jié)點(diǎn)模塊包 括RFID標(biāo)簽、RFID讀寫器和ZlgBee無線網(wǎng)絡(luò)。其中RFID 讀寫器射頻模塊采用的TI公司生產(chǎn)的TRF7970A,并將 900M天線連接到讀寫器天線端口，微處理器采用的是超低功 耗MSP430F2370,微處理器通過SPI總線接口方式連接射頻 模塊，并通過RS232連接到ZigBee終端模塊。ZigBee無線 網(wǎng)絡(luò)模塊微處理器采用的是TI公司生產(chǎn)的CC2530,它符合 2.4GHz IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的第二代片上系統(tǒng)，提供一流的選 擇性、共存性、出色的鏈路預(yù)算、高達(dá)125。C的工作溫度和 低壓工作性能，ZigBee采用自組織網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸通信， CC2530的接口電路如圖1所示。

圖1 CC2530接口電路圖

2.2軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

RFID協(xié)議設(shè)計(jì)是在IAR嵌入式工作平臺Kickstart環(huán) 境下完成的，Kickstart是一種集成開發(fā)環(huán)境(IDE),用于為 MSP430微控制器構(gòu)建和調(diào)試嵌入式應(yīng)用。調(diào)試器完全集成, 用于源和反匯編級調(diào)試，支持復(fù)雜代碼和數(shù)據(jù)斷點(diǎn)。RFID 讀寫器功能是在Visual Studio 2008集成開發(fā)環(huán)境下，采用 MFC (Microsoft Foundation Classes，微軟基礎(chǔ)類庫)提供的 基于對話框的應(yīng)用程序框架進(jìn)行程序開發(fā)。RFID讀寫器根據(jù) ISO15693標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范協(xié)議和指令實(shí)現(xiàn)尋卡、讀寫、鎖定、復(fù)位 等功能，RFID讀寫器與PC通過RS232連接，操作界面如圖 2所示。

圖2 RFID讀寫器操作界面

ZigBee無線射頻模塊數(shù)據(jù)通信軟件設(shè)計(jì)用IAR Embedded Workbench工具開發(fā)的，IAR軟件是一套用于對匯 編、C語言或是C++語言程序編寫能進(jìn)行編譯、調(diào)試并完成 下載的嵌入式開發(fā)軟件。協(xié)調(diào)器的組網(wǎng)，終端設(shè)備和路由設(shè) 備發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)以及加入網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)器：給予ZDO層網(wǎng)絡(luò)形成反 饋信息，發(fā)送網(wǎng)絡(luò)啟動事件到ZDApp層，接著轉(zhuǎn)到ZDApp_ event_loop()函數(shù)，啟動網(wǎng)絡(luò)事件；終端器和路由器：當(dāng)發(fā) 現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)存在時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層將給予ZDO層發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)反饋信息。 然后由網(wǎng)絡(luò)層發(fā)起加入網(wǎng)絡(luò)請求，如加入網(wǎng)絡(luò)成功，貝憫絡(luò)層 將給予ZDO層加入網(wǎng)絡(luò)反饋。

數(shù)據(jù)庫可在Microsoft SQL Sever 2005開發(fā)環(huán)境下，根據(jù) 設(shè)計(jì)需求完成建立，主要對象有客戶(Customer)，訂單(Order)， 代理人(Agent),機(jī)場(Airport)，航班(Flight)，其關(guān)系如圖 3所示。

2.3網(wǎng)站設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

網(wǎng)站是在Visual Studio 2010集成開發(fā)環(huán)境下，采用 Visual C#中的ASP.NET Web應(yīng)用程序進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，采用 ADO.NET的數(shù)據(jù)訪問技術(shù)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的交互。

圖3數(shù)據(jù)庫對象關(guān)系

為保證系統(tǒng)軟件的靈活性，軟件核心與網(wǎng)頁應(yīng)盡量分離。 航空物流管理系統(tǒng)主要使用者是物流客戶、代理人和機(jī)場， 網(wǎng)站主要功能有登陸、注冊、代理人管理和機(jī)場管理，(如圖 4所示)。網(wǎng)站首頁用于客戶查詢、用戶登陸及注冊，機(jī)場管 理員頁面可以查看所有通過自己機(jī)場的貨物信息，選擇是否 通過安檢，并對物品進(jìn)行定位跟蹤管理，代理人管理員頁面 可以根據(jù)日期、客戶和訂單號查詢自己代理的貨物信息，并且 有添加客戶貨物信息的功能。

3系統(tǒng)測試

經(jīng)過測試，系統(tǒng)能基本滿足設(shè)計(jì)要求。對錯(cuò)誤信息的處 理方面，在網(wǎng)頁中用語言來提醒用戶該輸入何種信息，并在后 臺程序中規(guī)定信息的格式并在誤輸后彈岀提示信息直到輸入 正確，具有一定容錯(cuò)能力。

4結(jié)語

本文提出了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于航空物流管理系統(tǒng)，并通 過RFID讀寫器讀寫標(biāo)簽信息，經(jīng)過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸, 再通過RS232將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫和航空 物流管理系統(tǒng)之間通過局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，航空物流管理 網(wǎng)站通過網(wǎng)絡(luò)對夕卜發(fā)布的具體方法。同時(shí)提出對重要物品單獨(dú) 綁定ZigBee終端，實(shí)現(xiàn)更加精確的多方式定位追蹤，然后利 用網(wǎng)站技術(shù)進(jìn)行顯示，從而實(shí)現(xiàn)對航空貨物進(jìn)行可視化管理。

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