物流配送信息智能传输系统设计

吴婷

摘 要： 为了实现物流智能信息处理，构建大型物流智能信息处理平台，提高物流配送信息的传输和调度能力，进行物流配送信息智能传输系统优化设计。在感知层、网络层和应用层的三层结构体系下，提出一种基于无源RFID电子标签识别和物联网技术的物流配送信息智能传輸系统设计方案。首先进行系统的总体构架设计，采用RFID无线射频识别原理进行物流的条码和标签扫描，进行信息采集，构建系统的感知层。在网络层中进行信息融合和数据加工，在Linux内核中进行物流配送信息的进程管理，在统一的系统调用接口下进行物流配送信息传输和调度。在应用层设计人机交互界面和应用软件，在嵌入式环境下实现物流配送信息智能传输系统应用程序开发和软件设计。系统测试结果表明，采用该方法进行物流配送信息传输的准确调度性能较好，信息传输的保真度较高。

关键词： 物流配送； 信息处理平台； 传输； RFID

中图分类号： TN919?34； TP391 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）13?0083?04

Abstract： In order to process the logistics intelligent information， a large?scale logistics intelligent information processing platform was constructed to improve the transmission and scheduling abilities of logistics distribution information. The optimization design of the logistics distribution information intelligent transmission system was carried out. Under the three?layer （perception layer， network layer and application layer） structure system， a passive RFID electronic tag recognition and Internet of Things technology based design scheme of logistics distribution information intelligent transmission system is put forward. The overall architecture of the system is designed. The RFID principle is used to scan the logistics barcode and tag， acquire the information， and construct the perception layer of the system. The information fusion and data processing are conducted in the network layer. The process management of logistics distribution information was performed in the Linux kernel. The logistics distribution information is transmitted and scheduled through the unified interface called by the system. The man?machine interactive interface and application software were designed in the application layer. The application program development and software design of the logistics distribution information intelligent transmission system were realized in the embedded environment. The system test results show that the scheme has better accurate scheduling performance for logistics distribution information transmission， and high information transmission fidelity.

Keywords： logistics distribution； information processing platform； transmission； RFID

0 引 言

随着物联网和电子标签识别技术的发展，大型物流配送的智能化和网络化水平不断提高，物流配送进入了大数据信息处理和网络智能化管理时代。采用Internet技术和物联网技术进行物流配送信息的数据加工和数据分析，在集成化的智能信息处理平台中实现物流配送信息的整合和调度，能提高物流配送的效率和准确性。物流配送信息的传输和处理是通过RFID、条形码识别、蓝牙识别技术进行标签采集和配送目的地配对的过程[1]，物流配送信息需要准确地在大型物流智能信息处理平台传输和调度，通过信息监控和数据挖掘，提高物流配送的智能化管理水平，研究物流配送信息的智能传输系统设计方法，在优化大型物流智能信息处理平台，提高物流配送的服务水平方面具有基础性意义。

对物流配送信息智能传输系统设计建立在对配送信息的采集、信息加工和配送信息的网络管理基础上， 通过无线射频标签识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）进行物流配送信息的数据感知[2]，构建配送信息的数据感知层，基于SIP协议、RTP协议建立物流配送信息传输的网络协议，结合相应的数据挖掘和信息调度方法进行信息传输系统设计，根据上述设计原理，相关的学者进行了系统设计，取得了一定的研究成果，其中，文献[3]提出一种基于计算机视觉图像的物流编号智能识别技术，采用计算机视觉图像采集和识别方法进行物流标签采集和分类，在物联网环境下进行物流智能信息传输设计，提高了对物流配送信息的有源追踪和信息定位能力，但该方法受到视觉采集的准确性方面的限制较大，系统的可靠性不好。文献[4]提出一种基于云计算的现代物流配送和调度系统设计方法，采用无线传感网络和云计算技术进行物流配送信息加工和分类传输，系统的智能性和集成性较高，但随着配送信息规模的增大，系统的稳健性不高。

针对上述问题，本文提出一种基于无源RFID电子标签识别和物联网技术的物流配送信息智能传输系统设计方案。系统设计为感知层、网络层和应用层三层结构体系，主要对系统的信息采集模块、通信模块、中间件模块、网络模块以及接口模块进行详细设计描述，得出有效性结论。

1 系统总体设计构架

本文设计的物流配送信息传输系统采用三层结构设计，分别为物流配送信息的原始数据感知层、以网络传输协议和中间件配置的网络层、面向物流配送应用和软件开发的应用层[5]，如图1所示。

图1中，在数据感知层采用RFID电子标签识别技术进行物流配送信息的数据采集，主要包括配送物流的物理信息以及配送目标用户信息：物流信息包括物件的大小、重量、尺寸以及品种等；用户信息包括配送地址、客户信息资料等。在以Open Core为核心的Web构架下，在Android平台进行物流配送信息采集的手持设备设计，对物流配送信息的读取采用UHF RFID阅读器、电子标签及应用软件解读数据，手持设备通过发射无线电波给电子标签，通过蓝牙或者红外技术读取物件的条形码，进行物理信息的智能写入。在网络层中，在TinyOS操作系统下构建物流配送信息的智能传输路由机制，设计网络传输协议，采用由多个组件（component）连接的中间件技术进行网络传输控制，提高物流信息的智能传输能力，在输出应用层，通过统一的数据传输接口将各个组件和模块连接起来，导入物流配送信息，构建物流配送信息的数据库，在云计算环境下进行物流配送信息的集成运算，通过应用软件开发实现具有一定逻辑功能的模块。

根据上述设计原理，进行物流配送信息智能传输系统的总体构架和软件开发设计。在采用OpenStack物联网平台建立物流配送信息传感网络结构的前提下，进行配送信息传输的组网设计，在Linux嵌入式内核驱动下进行物流配送信息传输的中间件开发和交叉编译，在云计算平台下进行物流配送信息云存储和数据检索，在物流配送信息智能传输系统的功能模块配置中，主要模块分为微处理器模块、总线传输模块、上位机模块、数据采集模块、接口模块、数据库查询模块以及配送目的地定位模块，系统的总体架构如图2所示。

2 硬件设计

根据上述对物流配送信息传输系统的总体设计架构分析和功能模块组成描述进行系统的模块化设计，配送信息传输系统的设计主要分为硬件设计和软件设计两大部分，硬件设计主要有RFID电子标签设计、信息集成处理控制设计、上位机通信设计等部分[6]。对物流配送信息的识读器采用STM32型处理器进行RFID控制，进行物流配送信息识读和写入，在手持设备上进行物流的条码和标签扫描，节点通信模块采用485网络或者以太网，以ARM920T为核心进行物流配送信息的集成控制，采用ADG3301设计双向电平转换电路，根据上述设计，得到本文的物流配送信息传输系统的信息采集模块硬件设计如图3所示。

通信模块的射频芯片选择具有低功耗特性的TRF7960与上位机进行接口通信，进行物流配送信息传输中，在手持识读器的射频前端集成PCI时钟总线，满足RFID 12.4 MHz的采样需求。根据上述分析，得到物流配送信息传输系统通信模块的设计要点为：

（1） 应用程序加载，DSP与PCI通信，把存储在网络通信设备FLASH中的采样数据通过PCI总线调入到RAM中运行；

（2） 设定物流配送信息的采样率、采样通道数，通过PCI桥接芯片模拟信号预处理机动态控制码，并与PC机进行通信，由PLC控制D/A转换器，实现人机对话；

（3） 在上位机通信电路中进行自动增益控制，输出高、低电压至继电器，构造动态增益控制码，通信信号经过预处理机放大、滤波后，输出放大的通信信号。

由此设计得到通信模块硬件结构如图4所示。

根据上述硬件设计，在DSP中进行物流配送控制信息处理，RFID电子标签接收控制软件指令，在PC机中通过DSP和有源RFID读取物流标签信息，采用MSP430处理器设计物流配送信息的有源RFID讀写器，采用低功耗的STM32F101xx芯片作为控制系统的嵌入式内核[7]，进行物流配送信息智能传输系统的集成开发和软件设计。

3 软件设计

在硬件设计的基础上，进行物流配送信息传输系统的软件开发，设计配送信息传输系统的中间件模块、网络模块以及接口模块，在Linux内核中进行物流配送信息的进程管理，采用集中式拓扑和分布式拓扑相结合的方式进行物流智能信息处理，在网络层中进行信息融合和数据加工，采用IPv6传感节点和IPv6路由组件物流配送的物联网络，使用ASN.1规则进行物流配送信息的集中式控制，得到控制列表的字段结构见表1。

在数据传输层利用UDP协议构建物流配送信息传输的知识规则库，主要分为用户代理模型库、知识规则库、配送管理的最优路径优选库、仿真库以及其他规则库。在应用层输出SIP消息，由终端软件、网关进行配送信息的上位机通信，在配送信息传输中，建立会话请求，采用请求起始行=方法，请求URI SIP进行链路通信，SIP协议定义了选择（OPTIONS）和注册（REGISTER两种交叉编译方法进行数据读写，SIP消息由一个起始行（Start?Line）、一个或多个状态码组成。路由配送信息传输的通信协议的消息体为：

Entidgrty?header

genc?meshgvre=start?line

*mhvreage?herfgrr

CRLCF

[messgvrhge?bgthdy]

SIP消息格式为：请求消息=请求起始行

结合消息头构成，采用统一资源定位符SIP URI进行配送信息的地理位置定位，在Linux内核中进行物流配送信息的进程管理，进行物流配送信息传输和调度，软件开发的实现流程如图5所示。

在软件开发中，电子标签（Tag）、 阅读器（Reader）等硬件设备通过启动引导程序实现硬件平台的移植，在嵌入式系统中构建统一的系统调用接口，首先安装VirtualBox虚拟机，设计C++编译器G++，通过串口进行物流配送信息调度和传输设计，做完移植工作后，输入“#make zImage”命令编译内核映像文件，根据表2给出的控制信令进行物流配送信息传输系统的编码和传输控制。

4 系统测试分析

在软件开发完成后，将应用程序下载到硬件电路的目标板中，参数配置完成后，在Linux内核中进行物流配送信息智能传输进程管理，编辑init.d目录下的rcS文件，分别运行make和mknod console c函数驱动目标程序，执行程序编译，进行物流配送信息传输的性能测试分析，并测试信息传输系统的信息保真水平，结合传统的传输系统进行性能对比，得到的结果如图6所示。分析图6得知，采用本文方法进行物流配送信息智能传输调度的准确性较好，保真度较高，性能可靠稳定。

5 结 语

本文研究了物流配送信息智能传输系统优化设计方法，提出一种基于无源RFID电子标签识别和物联网技术的物流配送信息智能传输系统设计方案。系统建立在感知层、网络层和应用层的三层结构体系下，主要对信息采集模块、通信模块、中间件模块、网络模块以及接口模块进行详细设计描述，在网络层中进行信息融合和数据加工，在Linux内核中进行物流配送信息的进程管理，在统一的系统调用接口下进行物流配送信息传输和调度。在嵌入式环境下实现物流配送信息智能传输系统应用程序开发和软件设计。系统测试结果表明，本系统进行物流配送信息传输的准确调度性能较好，信息传输的保真度较好，具有一定的应用价值。

参考文献

[1] 陈春霞.基于复杂网络的应急物流网络抗毁性研究[J].计算机应用研究，2012，29（4）：1260?1262.

[2] 熊杰，冯春，张怡.基于复杂网络的灾难救援物流网络鲁棒性分析[J].系统仿真学报，2013，25（7）：1639?1645.

[3] 黄孝平，林雯.基于计算机视觉图像的物流编号智能识别技术[J].物流技术，2013，32（3）：449?451.

[4] 杨俭.云计算在现代物流中的应用[J].物流技术，2012，31（11）：415?416.

[5] 莫绍强，刘江林.基于图像识别技术的物流信息采集系统的设计[J].物流技术，2012，31（9）：400?401.

[6] 蒋欣，程博，张伟栋，等.基于FC总线协议和FTP协议的通用化FPGA配置方法[J].现代电子技术，2015，38（11）：57?60.

[7] 蒋本立，张小平.大数据网络的均衡调度平台设计与改进[J].现代电子技术，2016，39（6）：62?65.