基于物联网的仓库监控系统设计

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1、基于物联网的仓库监控系统设计　　摘要：文中设计了一种基于物联网技术的仓库监控系统。该系统以ZigBee和ARM嵌入式系统技术为核心，可实现对库房内环境参量和图像信息的采集、分析、贮存及显示。本系统部署有多重报警模块，可提高货物存储的安全性。经测试，该系统具有安装简单、功耗低、成本低、运行稳定的特点，在物流仓库监控中具有很好的应用前景。　　关键词：物联网；ZigBee；ARM；监控系统　　中图分类号：TP277文献标识码：A文章编号：2095-1302（2016）06-00-03　　0引言　　随着经济的飞速发展，仓储规模越来越大，物资种类也越来越多。传统的以人为主导的仓库监

2、控系统变得十分笨重，不仅耗财耗力，还容易出现监控盲区。正因为如此，种类繁多的仓库监控设备也应运而生。近年来，由于物联网技术日渐受到开发者的青睐，基于物联网技术的嵌入式系统也因此为仓库监控系统注入了新鲜的“血液”[1]。　　本文结合ZigBee和ARM嵌入式系统技术[2，3]，设计出一套低功耗、功能齐全、性能稳定的无线仓库监控系统，实现对库房内温湿度、烟雾、水浸等环境参量和图像的采集，并根据分析结果做出相应处理。该系统在节省仓库监控费用和人力资源、提供安全的仓储环境方面有着十分重要的意义。7　　1系统总体方案设计　　该系统主要由参量采集前端、中控中心和监测中心三部分组成。仓

3、库参量采集前端主要负责采集库房内的环境参量。环境参量的采集主要包括温度、湿度、烟感、水浸、气体、市电等。通过各类传感器或变送器将环境参量转换成特定的信号后由采集前端进行采集和初步处理。考虑到仓库中复杂的布局和环境，因此选用无线传感节点对数据进行采集。针对不同的仓库格局，无线的方式对于仓库监控系统的部署有更大的灵活性。目前常用的短距离无线通信技术有红外通信技术、WiFi无线网络通信、UWB无载波通信技术、蓝牙通信技术、ZigBee技术[4]。充分考虑了无线传输的成本、功耗、通信距离、稳定性、安全及组网方式，本系统采用ZigBee技术对仓库的参量进行采集和传输。　　中控中心是

4、整个仓库监控系统的核心模块，该系统选用三星公司的S5PV210处理器作为中控中心的控制器核心。该处理器搭载了嵌入式Web服务器和数据库。其中，嵌入式Web服务器负责响应客户端的请求，可实现与PC客户端的实时通信[5]。嵌入式数据库主要用来实时存储采集到的参量，以便进行分析和处理。当检测到参量异常时可以通过短信报警、现场声光报警和网络报警等多种报警模式，使异常和故障得到及时处理。此外，该中控中心还可以搭载门禁系统和视频图像采集系统，加强对仓库进出人员和现场实时情况的监控。监控中心主要负责处理并显示从中控中心发回的数据，是主要的人机交互界面。系统的整体框架如图1所示。　　2系

5、统硬件设计7　　系统硬件包括ZigBee网络模块和ARM中控中心的硬件设计。ZigBee网络有终端节点、路由器、协调器三种网络设备类型，实现对库房内环境参量的采集和传输。　　（1）协调器主要用来协调建立网络、管理网络节点，是整个网络的发起者和维护者；　　（2）路由器将终端节点、其他路由节点和协调器节点连接起来，让更多的设备加入到网络中；　　（3）终端节点上搭载各类传感器来完成最终的信息采集和设备控制。本系统应用的传感器有温湿度传感器、烟雾传感器、火焰传感器、光敏传感器等。ARM中控中心与ZigBee协调器相连，搭载视频采集、声光报警、短信报警、门禁等系统，实现对环境参量数

6、据的处理和现场图像的采集传输。　　2.1ZigBee网络模块硬件设计　　该模块以TI公司的CC2530芯片为核心，在此基础上构建无线传感器网络。CC2530是TI公司推出的新一代适合ZigBee通信片上系统解决方案，用于实现无线传感网络技术。它有着极高的集成化水平，集成了符合IEEE802.15.4标准的无线射频收发器件、增强版的8051内核、可编程存储器以及8KB的SRAM等。CC2530有优良的射频特性和低功耗特性，网络节点功能强大，而且工作在免执照频段；具有出色的接收灵敏度，输出功率最高可以达到4.5dBm；在无外加功放且电路完全匹配的情况下，通信距离可达百米以上；

7、电源电压范围为1.8～3.6V，最低工作电压仅需1.8V，且有4种电源模式，转换时间极短，非常适合需要超低功耗运行的系统。7　　为了便于设备的维护及应用扩展，将ZigBee模块分为CC2530核心板和底板两个模块。不同网络设备对象的核心板是一样的，底板可以根据需求做适当修改。底板主要由电源模块、外扩存储模块、JTAG接口、RS232接口、按键及传感器接口等部分组成。在设计核心板时，引脚30需要连接提供基准电流的56kΩ外部精密偏置电阻器，引脚40需要外接1μF的退耦电容。图2所示是CC2530核心板的设计原理图。　　2.2AR