本發明涉及物聯網技術領域，具體涉及一種基于倉儲物流的物聯網教學實驗設備。

背景技術：

隨著物聯網浪潮的興起，各高校相關專業對物聯網教學實驗的需求顯得尤為迫切，對于倉儲物流專業來說亦如此。而目前，現有的物聯網教學儀器設備通常由于其采集信息種類不全，感知對象覆蓋不到位，缺少天地一體化技術整合，數據處理軟件能力有限，缺少應用模式展示和缺乏行業針對性等因素，從而使得現有的物聯網教學儀器設備存在使用頻率低和可靠性低的問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明實施例提供一種基于倉儲物流的物聯網教學實驗設備，以解決現有的物聯網教學儀器設備存在使用頻率低和可靠性低的問題。

本發明提供的一種基于倉儲物流的物聯網教學實驗設備，包括信息感知裝置、信息傳輸裝置和信息處理裝置；

所述信息感知裝置、所述信息傳輸裝置和所述信息處理裝置依次通信連接；且

所述信息感知裝置，用于監測倉儲物流區域中的物流信息，并將監測到的所述物流信息發送至所述信息傳輸裝置；

其中，所述物流信息包括所述倉儲物流區域內的物資信息、當前場景信息、當前環境信息和邊界區域狀態信息；

所述信息傳輸裝置，用于接收所述信息感知裝置監測到的所述物流信息，并將所述物流信息轉發至所述信息處理裝置；

所述信息處理裝置，用于接收所述信息傳輸裝置轉發的所述物流信息，并對所述物流信息進行處理獲取相應的物流數據。

在其中一個實施例中，所述信息感知裝置包括物資感知模塊、視頻監控模塊、環境監測模塊、數字營區和周界安防模塊；

所述物資感知模塊、所述環境監測模塊以及所述數字營區和周界安防模塊分別與所述信息傳輸裝置通信連接；

所述視頻監控模塊直接與所述信息處理裝置通信連接；

所述物資感知模塊，用于監測所述倉儲物流區域中傳輸的所述物資信息；

所述視頻監控模塊，用于監測所述倉儲物流區域內的所述當前場景信息；

所述環境監測模塊，用于監測所述倉儲物流區域內的所述當前環境信息；

所述數字營區和周界安防模塊，用于監測所述倉儲物流區域的所述邊界區域狀態信息。

在其中一個實施例中，所述物資感知模塊包括條形碼閱讀器和電子標簽閱讀器中的至少一種；

所述視頻監控模塊包括攝像頭；

所述環境監測模塊包括溫濕度傳感器、可燃氣體傳感器、電流傳感器和光照傳感器中的至少一種；

所述數字營區和周界安防模塊包括紅外光柵、振動傳感器和聲音傳感器中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述物資感知模塊、所述環境監測模塊以及所述數字營區和周界安防模塊分別通過RS232接口與所述信息傳輸裝置通信連接；

所述視頻監控模塊采用TCP/IP協議與所述信息處理裝置通信連接。

在其中一個實施例中，所述信息傳輸裝置包括依次通信連接的信息傳送模塊、信息匯聚模塊和信息轉發模塊；

所述信息傳送模塊，用于接收所述信息感知裝置監測到的所述物流信息，并將所述物流信息傳送至所述信息匯聚模塊；

所述信息匯聚模塊，用于接收并匯聚由所述信息傳送模塊傳送過來的所述物流信息，并將匯聚后的所述物流信息傳輸至所述信息轉發模塊；

所述信息轉發模塊，用于將匯聚后的所述物流信息轉發至所述信息處理裝置。

在其中一個實施例中，所述信息傳送模塊包括多個從節點，所述信息匯聚模塊包括多個主節點，所述信息轉發模塊包括3G終端；

其中，多個所述從節點與多個所述主節點一一對應通信連接，多個所述主節點均與所述3G終端通信連接；且

所述從節點分別為Zigbee從節點、Wifi從節點和433M從節點；

所述主節點分別為Zigbee主節點、Wifi主節點和433M主節點。

在其中一個實施例中，所述信息處理裝置包括信息接收模塊和信息處理平臺；

所述信息接收模塊與所述信息傳輸裝置通信連接，用于接收所述信息傳輸裝置轉發的所述物流信息，并將所述物流信息上傳至所述信息處理平臺；

所述信息處理平臺，用于接收所述信息接收模塊上傳的所述物流信息，并對所述物流信息進行分類存儲處理和統計分析處理。

在其中一個實施例中，所述信息處理平臺包括接收子模塊、查詢子模塊、顯示子模塊和統計分析子模塊；

所述接收子模塊，用于接收所述信息接收模塊上傳的所述物流信息，并對所述物流信息進行分類存儲；

所述查詢子模塊，用于根據接收到的查詢指令查詢存儲的所述物流信息；

所述顯示子模塊，用于根據接收到的顯示指令實時顯示所述物流信息；

所述統計分析子模塊，用于統計所述物流信息中的物資數量信息、報警次數信息，并對所述物流信息進行分析處理獲取相應的平均值、最大值和最小值。

在其中一個實施例中，還包括可視管控裝置；所述可視管控裝置包括通信定位模塊、接收指揮模塊和可視管控模塊；

所述通信定位模塊與所述接收指揮模塊通信連接，所述接收指揮模塊與所述可視管控模塊通過RS232接口通信連接；

所述通信定位模塊，用于根據所述可視管控模塊設定的時間間隔上報被控終端的當前位置信息和運行狀態信息；

所述接收指揮模塊，用于接收所述當前位置信息和所述運行狀態信息，并將所述當前位置信息和所述運行狀態信息上傳至所述可視管控模塊；

所述可視管控模塊，用于顯示所述當前位置信息和所述運行狀態信息，并根據接收到的控制指令執行對被控終端的指揮調度。

在其中一個實施例中，所述通信定位模塊包括北斗手持終端和北斗車載終端中的至少一種；

所述接收指揮模塊包括北斗指揮機；

所述可視管控模塊包括可視管控平臺，所述可視管控平臺為內置可視管控軟件的移動工作站。

采用上述技術方案，本發明至少可取得下述技術效果：

其通過設置依次通信連接的信息感知裝置、信息傳輸裝置和信息處理裝置，由信息感知裝置監測倉儲物流區域中的物流信息，并將監測到的物流信息發送至信息傳輸裝置，進而再由信息傳輸裝置將接收到的物流信息轉發至信息處理裝置，由信息處理裝置對物流信息進行處理獲取相應的物流數據。其中，由于信息感知裝置監測到的物流信息包括倉儲物流區域內的物資信息、當前場景信息、當前環境信息和邊界區域狀態信息，從而有效完善了監測信息的種類，進而也就有效提高了物聯網教學實驗設備的可靠性，最終有效解決了現有的物聯網教學儀器設備存在使用頻率低和可靠性低的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對本發明實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據本發明實施例的內容和這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實施例所述的基于倉儲物流的物聯網教學實驗設備的結構示意圖；

圖2是本實施例所述的信息感知裝置整體示意圖；

圖3是本實施例所述的信息感知裝置的外殼結構示意圖；

圖4是本實施例所述的信息感知裝置中各個傳感器的數據流示意圖；

圖5是本實施例所述的信息傳輸裝置的整體示意圖；

圖6是本實施例所述的信息傳輸裝置中從節點數據流示意圖；

圖7是本實施例所述的信息傳輸裝置中主節點數據流示意圖；

圖8是本實施例所述的信息處理裝置中信息接收模塊的數據流示意圖；

圖9是本實施例所述的信息處理裝置的整體示意圖；

圖10是本實施例所述的可視管控裝置的整體示意圖。

貫穿附圖，應該注意的是，相似的標號用于描繪相同或相似的元件、特征和結構。

具體實施方式

提供以下參照附圖的描述來幫助全面理解由權利要求及其等同物限定的本公開的各種實施例。以下描述包括幫助理解的各種具體細節，但是這些細節將被視為僅是示例性的。因此，本領域普通技術人員將認識到，在不脫離本公開的范圍和精神的情況下，可對本文所述的各種實施例進行各種改變和修改。另外，為了清晰和簡潔，公知功能和構造的描述可被省略。

以下描述和權利要求書中所使用的術語和詞匯不限于文獻含義，而是僅由發明人用來使本公開能夠被清晰和一致地理解。因此，對于本領域技術人員而言應該明顯的是，提供以下對本公開的各種實施例的描述僅是為了示例性目的，而非限制由所附權利要求及其等同物限定的本公開的目的。

應該理解，除非上下文明確另外指示，否則單數形式也包括復數指代。因此，例如，對“組件表面”的引用包括對一個或更多個這樣的表面的引用。

圖1是本實施例的基于倉儲物流的物聯網教學實驗設備的結構示意圖。參考圖1，本實施例所述的物聯網教學實驗設備100包括信息感知裝置110、信息傳輸裝置120、信息處理裝置130和可視管控裝置140。

其中，信息感知裝置110用于監測倉儲物流區域中的物流信息，并將監測到的物流信息發送至信息傳輸裝置120此處，需要說明的是，在本實施例中，信息感知裝置110所監測到的物流信息包括倉儲物流區域內的物資信息、當前場景信息、當前環境信息和倉儲物流區域的邊界區域狀態信息(即，倉儲物流區域邊界是否存在不明物的闖入等信息)。由此，在本實施例中的信息感知裝置110根據其所設置的傳感器在倉儲物流中的場景，劃分為五個功能區域：物資感知、視頻監控、環境監測、數字營區和周界邊防。

相應的，為了實現上述物流信息的監測，本實施例中的信息感知裝置110具體包括物資感知模塊111、視頻監控模塊112、環境監測模塊113、數字營區和周界安防模塊114。其中，物資感知模塊111、環境監測模塊113以及數字營區和周界安防模塊114分別與信息傳輸裝置120通信連接。視頻監控模塊112直接與信息處理裝置130通信連接。

更為具體的，參考圖1，物資感知模塊111包括條形碼閱讀器1110和電子標簽閱讀器1111中的至少一種，其用于監測倉儲物流區域中傳輸的物資信息，(即，倉儲物流中的物資貨品的種類、編號等信息)。視頻監控模塊112則為攝像頭1120，其用于監測倉儲物流區域內的當前場景信息。環境監測模塊113則包括溫濕度傳感器1130、可燃氣體傳感器1131、電流傳感器1132和光照傳感器1133中的至少一種，其用于監測倉儲物流區域內的當前環境信息(即，當前溫度、當前濕度、當前環境中可燃氣體濃度等信息)。數字營區和周界安防模塊114則包括紅外光柵1142、震動傳感器1141和聲音傳感器1140中的至少一種，其用于監測倉儲物流區域的邊界區域狀態信息。

同時，參考圖2，為了便于攜帶，其采用上述各種傳感器和攝像頭1120組裝而成的信息感知裝置110設置為箱體結構，優選的，其箱體尺寸為800mm×350mm×70mm，同時為了更進一步的提高本實施例中的信息感知裝置110的可靠性和安全性，其防護等級為IP23。并且，參考圖3，所有用于監測倉儲物流區域的物流信息的傳感器采用統一公模外殼(外殼尺寸為110mm×85mm×41mm)的公模封裝。

進一步的，上述實施例中的信息感知裝置110中的各種傳感器(即，物資感知模塊111、環境監測模塊113以及數字營區和周界安防模塊)分別通過RS232接口與信息傳輸裝置120通信連接，視頻監控模塊112則采用TCP/IP協議與信息處理裝置130通信連接。具體的，參考圖4，為本實施例中信息感知裝置110的各個傳感器的數據流示意圖。即，在本實施例中的信息感知裝置110中，各個傳感器將其監測到的相應信息通過傳感器控制器傳輸至RS232接口，進而再通過RS232接口傳輸至信息傳輸裝置120。其結構簡單，易于實現。

同時，其通過設置各種傳感器與信息傳輸裝置120通過RS232接口通信連接，使得各傳感器可直接通過由信息傳輸裝置120所設置的相應節點自由插拔來實現，操作簡單。并且，不僅實現了信息感知裝置110與信息傳輸裝置120之間的集成綜合應用，還使得信息感知裝置110和信息傳輸裝置120能夠獨立使用，這也就有效提高了本實施例的物聯網教學實驗設備100的靈活性。

此外，還應當說明的是，在本實施例的信息感知裝置110中，其各硬件設備性能指標具體可參見表1：

表1

進一步的，在本實施例的物聯網教學實驗設備100中，信息傳輸裝置120劃分為三個功能區域：信息傳送、信息匯聚和信息轉發。相應的，為了實現上述功能，其相應設置有依次通信連接的信息傳送模塊、信息匯聚模塊和信息轉發模塊。其中，信息傳送模塊，用于接收信息感知裝置110監測到的物流信息，并將物流信息傳送至信息匯聚模塊。信息匯聚模塊，用于接收并匯聚由信息傳送模塊傳送過來的物流信息，并將匯聚后的物流信息傳輸至信息轉發模塊。信息轉發模塊，用于將匯聚后的物流信息轉發至信息處理裝置130。

其中，參考圖1和圖5，為本實施例的物聯網教學實驗設備100中的信息傳輸裝置120的結構示意圖。同樣，為了便于信息傳輸裝置120的攜帶，其整體結構也設置為箱體結構。并且，在本實施例中的信息傳輸裝置120的箱體尺寸為800mm×350mm×70mm，防護等級為IP23。

同時，參考圖1，在本實施例中的信息傳輸裝置120中，信息傳送區和信息匯聚區裝有wifi、zigbee、433M的主、從節點(即，信息傳送模塊包括多個從節點，分別為：WIFI從節點121、ZigBee從節點122和433M從節點123)，信息匯聚模塊包括多個主節點，分別為：WIFI從節點124、ZigBee從節點125和433M從節點126)，信息轉發區裝有3G通信模塊(即，信息轉發模塊包括3G通信模塊127)，可進行短距離無線通信(WSN組網)和移動通信實驗。其中，從節點采用單一通信制式，主節點集成三種通信制式，主節點和3G模塊通過RS232進行通信，信息傳輸裝置120和信息處理裝置130則通過3G技術實現信息遠程傳輸。

更為具體的，從節點的硬件接口為：從節點板卡具有433模塊接口、Zigbee模塊接口、Wifi模塊接口、Zigbee程序下載口、DC12V電源接口、M3程序下載口、傳感器接口1、傳感器接口2和傳感器接口3。相應的，基于上述硬件接口電路，參考圖6，從節點的數據流和控制流主要經過傳感器接口(即，傳感器采集端口1、傳感器采集端口2和傳感器采集端口3)、通信芯片(即，ZigBee傳輸芯片、WIFI傳輸芯片和433MHz傳輸芯片)和控制芯片(即，從節點控制器)。

進一步的，主節點的硬件接口為：主節點板卡具有433M模塊接口、Zigbee模塊接口、Wifi模塊接口、Zigbee程序下載口、DC5V電源接口、M3程序下載口、Zigbee調試串口、Wifi調試串口、433調試串口和主調試串口。相應的，參考圖7，主節點的數據流則具體為：主調試串口與3G板卡COM3口連接，信息流經此交換。具體的，主節點分別通過433M模塊接口、Zigbee模塊接口、Wifi模塊接口由相應的從節點接收物流信息，并通過依次通過主節點控制器、信息匯集輸出端口和FS4412控制器后傳輸至3G通信模塊。3G通信模塊則通過FS4412控制器將由信息處理裝置130接收到的控制信息傳輸至主節點，且控制信息流再依次通過信息匯集輸出端口和主節點控制器后，再分別通過433M模塊接口、Zigbee模塊接口、Wifi模塊接口傳輸至相應的從節點。

更進一步的，3G終端的硬件接口則主要為：3G板卡具有以太網接口、FS4412調試接口、COM3接口、DC5V電源接口、3G上網卡USB接口。

此處，應當指出的是，在本實施例的信息傳輸裝置120中，其硬件設備性能指標可參見表2：

表2

另外，參考圖1，為本實施例的物聯網教學實驗設備100中的信息處理裝置130的結構示意圖。其中，在本實施例中的信息處理裝置130劃分為兩個功能區域：信息接收和信息處理。因此，相應的，其包括有信息接收模塊和信息處理平臺132。其中，信息接收模塊與信息傳輸裝置120通信連接，用于接收信息傳輸裝置120轉發的物流信息，并將物流信息上傳至信息處理平臺。信息處理平臺132，用于接收信息接收模塊上傳的物流信息，并對物流信息進行分類存儲處理和統計分析處理。

具體的，信息接收模塊與信息傳輸裝置120中的信息轉發模塊相同，其同樣采用3G通信模塊131。信息處理平臺132為內置信息處理軟件的移動工作站，其具體包括接收子模塊、查詢子模塊、顯示子模塊和統計分析子模塊(圖中均未示出)。其中，接收子模塊，用于接收信息接收模塊上傳的物流信息，并對物流信息進行分類存儲。查詢子模塊，用于根據接收到的查詢指令查詢存儲的所述物流信息。顯示子模塊，用于根據接收到的顯示指令實時顯示物流信息。統計分析子模塊，用于統計物流信息中的物資數量信息、報警次數信息，并對物流信息進行分析處理獲取相應的平均值、最大值和最小值。由此實現信息接收、信息查詢、實時顯示、數據結構展示、統計分析、作業單證和運維管理功能。

其中，參考圖8，信息接收模塊與信息處理平臺132之間的數據流為：FS4412控制器通過USB接口與3G網卡(即，3G通信模塊131)相連，搭載linux操作系統，3G網卡使用linux內核中自帶3G網卡驅動。FS4412控制器啟動后系統通過pppoe撥號上網連接到internet。linux應用軟件通過internet下載遠程服務器的數據，然后通過RS232接口將數據傳遞給信息處理平臺132。

同時，本實施例的信息處理裝置130中信息處理平臺中所搭載的信息處理軟件具體的功能主要包括：

信息接收：接收3G移動通信模塊上傳的信息，并進行分類存儲；

信息查詢：按時間、類別、位置查詢感知信息；

實時顯示：實時顯示接收到的感知信息；

統計分析：統計物資數量、報警次數、感知信息的平均值、最大值和最小值，可以在一個坐標系下直觀展示設定時間段內的數據；

作業單證：倉儲物流作業單據證明填寫、流轉、派發；

運維管理：用戶驗證登錄、用戶信息管理、操作日志管理、歷史操作追蹤等功能。

同時，還需要說明的是，在本實施例中裝載在信息處理平臺上的信息處理軟件性能指標要求如下：操作響應時間小于1s；訪問數據庫的響應時間小于2s；與移動通信模塊通信延遲小于1s；實時顯示時間間隔配置區間為：1s～60s；適用于五類十種感知信息，并對新類型感知信息具有可擴展性。

另外，還應當指出的是，參考圖9，在本實施例的信息處理裝置130同樣設置為箱體結構，其箱體尺寸為800mm×350mm×70mm，防護等級同樣為IP23。同時，安裝在信息處理裝置130上的3G通信模塊131的性能指標與信息傳輸裝置120中的3G通信模塊127性能指標相一致。

進一步的，參考圖1，為本實施例中的物聯網教學實驗設備100中的可視管控裝置140的結構示意圖。其中，需要說明的是，本實施例中的可視管控裝置140劃分為三個功能區域：通信定位、接收指揮、可視管控。相應的，為了實現上述功能，其相應包括通信定位模塊、接收指揮模塊和可視管控模塊。其中，通信定位模塊與接收指揮模塊通信連接，接收指揮模塊與可視管控模塊通過RS232接口通信連接。通信定位模塊，用于根據可視管控模塊設定的時間間隔上報被控終端的當前位置信息和運行狀態信息。接收指揮模塊，用于接收當前位置信息和運行狀態信息，并將當前位置信息和運行狀態信息上傳至可視管控模塊。可視管控模塊，用于顯示當前位置信息和運行狀態信息，并根據接收到的控制指令執行對被控終端的指揮調度。

具體的，參考圖1，通信定位模塊包括北斗手持終端141和北斗車載終端142中的至少一種。接收指揮模塊則可為北斗指揮機143。可視管控模塊則包括可視管控平臺144。其中，可視管控平臺144為內置可視管控軟件的移動工作站，其與北斗指揮機143通信接口為RS232，并且該可視管控平臺144具有基礎GIS、信息查詢、終端監控、指揮調度、運維管理功能。

其中，參考圖10，本實施例的可視管控裝置140同樣設置為箱體結構，該箱體尺寸為800mm×350mm×70mm，防護等級IP23。其中，其所裝載的可視管控軟件具體具有如下功能：

基礎GIS：加載后按用戶權限初始化地圖，采用逐級細化顯示方式，滿足用戶瀏覽效果，提供二維地圖(覆蓋全國)放大、縮小、漫游、全圖等地圖瀏覽工具；

基礎數據管理：能夠對終端、終端持有者和終端卡進行統一管理，按時間、類型(手持、車載)、卡號、持有人、所屬單位等類別查詢管轄終端基本信息(卡號、持有人等)、終端上報歷史信息(位置、速度等)、歷史雙向短報文信息；

終端監控：終端按照平臺設定的時間間隔上報實時位置、運動方向、運動速度，監控人員可通過監控平臺掌握所有終端用戶的實時動態；

指揮調度：與人員、車輛進行雙向通信；

運維管理：用戶驗證登錄、用戶信息管理、操作日志管理、歷史操作追蹤等功能。

進一步的，上述可視管控軟件的性能指標為：操作響應時間小于1s；訪問數據庫的響應時間小于2s；與北斗指揮機通信延遲小于1s；平臺可配置時間間隔為：1s～60s；具有良好的二次開發性和可擴展性，能夠在現有框架下，通過配置和接口的擴充方便地實現功能擴展。物流相關信息統一在二維電子地圖上顯示，地圖涵蓋全國，顯示采用逐級細化方式，支持地圖縮放、漫游、旋轉等基本操作。

此處，需要說明的是，在本實施例的可視管控裝置140中所安裝的各硬件性能指標參見表3：

表3

本發明的基于倉儲物流專業的物聯網教學實驗設備100，通過設置信息感知裝置110、信息傳輸裝置120、信息處理裝置130和可視管控裝置140，并設置如下接口：信息感知裝置110中的傳感器和信息傳輸裝置120中的從節點通過RS232接口通信，信息感知裝置110中的攝像頭1120和信息處理裝置130中的信息處理平臺通過RJ45接口通信，信息傳輸裝置120中的從節點和其主節點通過Zigbee、Wifi和433M空中接口進行通信，信息傳輸裝置120和信息處理裝置130通過3G空中接口進行通信，可視管控裝置140中的北斗終端和北斗指揮機通過北斗衛星進行通信，可視管控裝置140中的北斗指揮機和可視管控平臺通過RS232接口通信。由此，使得物聯網教學實驗設備100中的各裝置既可以獨立成實驗單元，又可以集成為應用系統,整合天基資源，采集信息種類全，感知對象覆蓋人、車、裝備，具有很強的倉儲物流業務針對性，可面向企業進行商業推廣，加強了應用模式展示，在實際教學應用中得到了驗證，有效提高了教研水平。

應該注意的是，如上所述的本公開的各種實施例通常在一定程度上涉及輸入數據的處理和輸出數據的生成。此輸入數據處理和輸出數據生成可在硬件或者與硬件結合的軟件中實現。例如，可在移動裝置或者相似或相關的電路中采用特定電子組件以用于實現與如上所述本公開的各種實施例關聯的功能。另選地，依據所存儲的指令來操作的一個或更多個處理器可實現與如上所述本公開的各種實施例關聯的功能。如果是這樣，則這些指令可被存儲在一個或更多個非暫時性處理器可讀介質上，這是在本公開的范圍內。處理器可讀介質的示例包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、CD-ROM、磁帶、軟盤和光學數據存儲裝置。另外，用于實現本公開的功能計算機程序、指令和指令段可由本公開所屬領域的程序員容易地解釋。

盡管已參照本公開的各種實施例示出并描述了本公開，但是本領域技術人員將理解，在不脫離由所附權利要求及其等同物限定的本公開的精神和范圍的情況下，可對其進行形式和細節上的各種改變。