基于物联网技术的军械装备智能仓储终端设计与实现

摘要

军械装备仓储在军事仓储中地位尤为重要，在军械装备的储运过程中推广和应用物联网技术，能有效提升保障效能，确保仓储管理安全。目前，物联网技术在基层推广的瓶颈就是“感知识别”和“数据采集”。本文设计和实现了适用于军械装备仓储的感知节点与网关，为不同部署需求的军械仓库提供了一个弹性化的物联网感知层解决方案。 感知节点选用基于STM32的硬件平台，通过模块化的软硬件设计，接入传感器模块、射频识别模块、无线网络模块，实现仓储环境信息的采集传输和射频标签读写。对WSN与RFID在节点的融合架构进行了优化设计，使其可以满足军械装备仓储多种工作场景的应用需求。 网关选用基于Linux的开源平台BeagleBone Black，接入通信模块采集感知节点数据，采用了基于Lua脚本语言的通用接入业务处理引擎，实现了对异构网络的动态接入、异构数据的动态处理。网关采用了数据异常检测算法，对感知数据进行异常处理，提升了数据质量，并进行了基于传感器数据的仿真。 通过在军械仓库中设置3种典型应用环境，对节点和网关进行测试，结果表明，网关能够与感知节点配合工作，完成军械装备仓储对智能终端多种应用需求的测试，达到了课题的预期目标。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 物联网技术研究现状

1.3 研究基础与研究内容

1.3.1 研究基础

1.3.2 研究内容

1.3.3 章节安排

第二章 军械装备仓储终端需求分析

2.1 物联网背景下的军械装备仓储

2.1.1 概况

2.1.2 存在问题和解决思路

2.2 智能终端的设计需求

2.2.1 对感知节点的要求

2.2.2 对网关的要求

2.3 本章小结

第三章 感知节点设计与实现

3.1 感知节点设计方案

3.1.1 感知节点设计策略

3.1.2 感知节点架构设计

3.2 硬件设计与实现

3.2.1 微控制单元

3.2.2 无线通信模块

3.2.3 射频识别模块

3.2.4 传感器模块

3.2.5 电源模块

3.3 软件设计与实现

3.3.1 模块化接入机制

3.3.2 节点工作模式

3.3.3 温湿度采集

3.3.4 RFID射频标签读写

3.3.5 无线通信

3.4 融合架构及工作机制

3.4.1 WSN与RFID融合架构优化

3.4.2 数据的融合存储与传输

3.5 本章小结

第四章 网关设计与实现

4.1 网关设计方案

4.1.1 网关的作用

4.1.2 网关的架构设计

4.2 网关的平台构建

4.2.1 嵌入式开源平台

4.2.2 通信模块配置

4.3 基于Lua脚本的网络接入业务引擎

4.3.1 业务执行流程的分解

4.3.2 业务引擎架构设计

4.3.3 引擎的接入实现

4.4 业务执行与管理关键功能设计与实现

4.4.1 异构网络接入

4.4.2 异构数据处理

4.5 本章小结

第五章 感知数据异常处理

5.1 感知数据异常

5.1.1 异常原因分析

5.1.2 网关异常处理

5.2 数据异常检测技术

5.3 网关的数据异常检测

5.3.1 算法设计思想

5.3.2 算法具体设计

5.3.3 检测指标

5.3.4 基于感知节点数据的仿真

5.4 本章小结

第六章 感知节点与网关的功能测试

6.1 测试环境搭建

6.2 配置流程

6.2.1 网关配置

6.2.2 通信模块配置

6.3 系统功能测试

6.3.1 方法说明

6.3.2 测试结果

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

致谢

参考文献

研究生期间发表的学术论文