目前，物聯網(IOT)技術在世界范圍內受到廣泛關注，對此各國都投入大量的人力物力，掀起了繼計算機、互聯網之后第三次信息產業浪潮。美國、中國、歐洲各國、日本、韓國等都對IOT技術進行了大量研究，實施了很多研究計劃。隨著經濟的快速發展，工廠和物流庫房數量大幅度增加，且儲存貨物的種類及規模也日益增大。這給倉庫環境監測與物品安全管理提出了更高要求。
在這樣的背景下，國內外的專家和學者開展了基于IOT技術的倉庫管理系統研究。目前，物聯網技術只是應用于倉庫管理方面，盡管倉庫的環境檢測能夠實現實時、有效的監控，但系統還遠遠沒有達到智能化的要求，特別是在報警手段和問題處理上主要依賴于人工。因此，直接、準確、高效的倉庫智能監控預警并及時處理所產生的問題就成為一個急需解決的工程應用問題。
1系統組成及功能
智能倉庫監控系統的設計包括無線傳感網系統、智能監控系統、事件處理系統三個部分，共同構成了IOT的感知層、傳輸層和處理層。無線傳感網系統包含IOT的感知層和傳輸層。感知層基于Zigbee數據采集傳感器技術而設計，由分布于倉庫中多種傳感器構成，用以采集倉庫中的溫度、濕度等環境參數。傳輸層基于Zigbee數傳技術而設計，由Zigbee終端節點、Zigbee路由節點以及Zigbee協調器節點構成的Zigbee無線模塊傳輸網絡。Zigbee數據采集傳感器采集到的倉庫溫度、濕度等環境數據經Zigbee數傳傳輸層傳輸到智能監控系統。智能監控系統和事件處理系統共同構成了IOT的處理層。智能監控系統是一個管理中心計算機，將監測的數據存人數據庫中，并實時對采集到的數據進行智能的分析和處理；根據采集到的數據決定是否通知事件處理系統對當前發生的問題經行處理。事件處理系統在CIT技術基礎上設計的，它是智能監控系統命令的執行者，根據智能監控系統的命令通過電信網關自動通知倉庫相關管理人員告知倉庫發生火災，經其確認后開啟倉庫滅火系統進行滅火，并自動撥打119報火警。系統方案結構框圖如圖1所示。
圖1 系統整體框圖
2系統硬件設計
系統硬件包括傳感器、ZigBee無線模塊節點和電信網關。
2．1傳感器
基于智能系統所要實現的功用，本系統傳感器包括環境監測傳感器和火災報警傳感器。對于庫房的環境而言，首先需要關注的溫度和濕度這兩個參數，因此環境監測傳感器設計為溫濕度傳感器。按照精度高、低功耗的設計原則，溫濕度傳感器采用SHTl0型號溫濕度傳感器。SHTl0是一個高度集成的芯片，它將溫度感測、濕度感測、信號變換和A／D轉換等功能集成到一個芯片上。其主要特點是高精度(測濕精度±3．5％，測溫精度±0．50℃)、高可靠性、超低功耗。溫度測量范圍：一40～123．80℃。接口電路如圖2所示。
圖2 SHT10溫度傳感器接口電路
該傳感器僅僅使用一根線路與Zigbee數據采集終端節點上微處理器的IO端口相連，即可獲得精確的溫、濕度環境數據，實用性極強。為了保證報警的精確度，本系統火災報警傳感器設計為兩種傳感器：火焰傳感器和煙霧傳感器。火焰傳感器采用R2868火焰傳感器，煙霧傳感器采用HIS-07離子煙霧傳感器。R2868火焰傳感器在火星產生瞬問能夠準確地發現，它可以探測185到260個不同的狹窄光譜敏感源。它具有很小的體積和很寬敏感角度，并能快速準確地發現從火焰被發出的弱紫外線。HIS一07離子式煙霧傳感器性能遠優于氣敏電阻類傳感器，對微小煙霧粒子的感應更靈敏，對各種煙響應均衡，報警響應時問短，且該傳感器體積小，便于安裝。
2．2 Zigbee數傳節點及網絡拓撲結構
Zigbee數傳節點負責檢測和傳遞傳感器采集數據的任務。該系統采用了典型的Zigbee無線模塊傳感器節點的結構。Zigbee無線模塊節點的設計為芯片CC2530。該芯片為工業級，具有高可靠性、高靈敏度、適應環境能力強等優點。協調器和路由器采用外供電方式。終端節點根據用途、要求傳輸的距離(通信范圍)與減低功耗的要求，均采用低功率模塊使用紐扣電池供電。無線傳感器網絡是由協調器、路由器和終端節點組成的，為了適應倉庫環境的多種變化和位置繁多與實用高效的特點，本系統采用樹形網絡拓撲結構。
2．3電信網網關
電信網網關的設計使用了計算機電信集成(CTI)技術，采用程控交換專用芯片。電信網網關主要由模擬中繼接口芯片MY8632TS、DTMF信號收發器MT8888組成，其電路圖如圖3所示。其原理是MT8888是具有呼叫進程濾波的單片DTMF收發器，采用CMOS技術，功耗小而可靠性高。接收信號部分以標準DTMF接收器為標準，而DTMF發送器使用開關電容D／A變換器產生低失真和高精度的16種DTMF雙音頻信號，用內部計數器控制突發模式，因此音信號能以精確的定時突發傳送。MY8632TS為電話接口芯片，MT8632TS可將25 Hz、75 Vrms的鈴流轉換為計算機能夠識別的TTL電平的信號，也具有摘、掛機功能，并可執行2／4線轉換功能，便于連接聲卡的入、出口。上述兩個主芯片的功能使得電信網網關能夠接收管理中心的上位機發出的信息，根據解讀信息的結果，發出指令，控制硬件進行電信網相應的呼叫操作。
圖3 電信網關硬件電路
3系統軟件設計
管理中心計算機軟件通過串口和接協調器收端節點連接。接收并顯示所采集的倉庫環境數據存人數據庫中。為了系統的靈活方便，使用Access單機數據庫系統。管理中心計算機與溫濕度控制器和滅火控制器相連，可以對倉庫的相應位置進行控制溫濕度變化和消防滅火。管理中心計算機軟件通過電信網網關同電信網相連接，可以通過電信網發起提醒和報警呼叫。中心管理機軟件主要是負責將倉庫每天的環境數據記錄到數據庫中進行智能處理，并以圖形和數字的方式顯示以便查看。溫濕度信息隨上報的數據實時變化，此外還設置有煙霧、火焰兩個報警燈顯示。當某個節點環境檢測數據達到提醒閾值或火焰、煙霧傳感器有一個監測到火情時，智能倉庫監控系統應用程序自動向溫濕度控制器發出控制信號，對倉庫某部分環境進行溫濕度控制調節。并同時通過電信網語音卡的軟件，自動撥打相關倉庫管理人員的手機，用電信網將相關節點物品的告警信息以語音的方式通知相關倉庫管理人員。但只有當某個節點火焰、煙霧傳感器同時監測到火情時，智能倉庫監控系統應用程序自動向滅火控制器發出控制信號，對倉庫某部分環境進行防災滅火操作。并同時通過電信網語音卡的軟件，自動撥打相關倉庫管理人員的手機，用電信網將相關節點物品的火災信息以語音的方式通知倉庫管理人員。告知倉庫管理人員，倉庫發生火災已經智能滅火，可根據實際情況看是否需要報火警，請消防隊處理。以使災害得到及時處理，減少倉庫財產損失，而又避免誤報火情。
4實驗結果
本系統經倉庫實地測試結果表明：系統硬件設備工作可靠，軟件系統運行穩定。具體的結果：(1)系統對庫房環境參數檢測時效性良好，溫度的絕對誤差小于0.5℃C，濕度的絕對誤差小于3％；(2)系統具有較強的庫房火災監控性能，火焰傳感器在煙頭距離為4m時報警；而煙霧傳感器在香煙距離2m時開始報警；系統的報警延時為6秒；(3)系統表現出自動環境調控性能，在實驗中當溫濕度超過閾值時系統給空調和加濕器發出信號，空調和加濕器均能啟動和停止。由于實驗的房問較大，空調的功率較小并且加濕器只有一臺，因此系統調控能力有限。考慮到我們主要是測試系統的調試功能，因此這已經足夠了；(4)數據緩沖區的容量影響收發數據的質量。另外，由于庫房內沒有滅火系統，因此系統的自動滅火性能沒有測試。
5結論
本文基于物聯網技術開發了一套智能倉庫環境監控系統。該系統把物聯網技術與電信網技術、自動控制技術相結合，充分利用網絡資源，可以直接、準確、高效、可靠的對倉庫內的溫、濕度進行智能監控，在發生火災時能及時滅火和報警。實驗測試結果表明：系統運行穩定、可靠，控制靈活、準確，有較強的通用性。