物联网技术在航空物流管理中的应用研究

引言

物联网(Internet of Things，IoT)成为继计算机、互联 网和移动通信后的第四次信息化革命，是实现物物联系的一门 高新技术。物联网技术主要包括感知技术、RFID技术、网络 和通信技术、信息处理技术四个方面，随着这些技术的高速 发展，物联网技术逐步走向成熟，并且应用领域也在快速增加。 物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”，是继 通信网之后的另一个万亿级市场。现在提起物联网应用，很 多都集中于智能家居或环境监测，将它应用在航空物流管理， 做基于物联网的货运物品全流程状态的定位和跟踪尚属首次。

近年来，我国航空物流发展迅速，各种配套设施不断优 化完善，但在信息化建设方面还存在较多问题，主要表现如下:

缺少行业级、一站式的航空物流信息平台。虽然目 前几乎所有的大中型航空物流企业都弓I进或自行开发了物流信 息管理系统，但都还处于相对独立的状态，彼此间缺少互联 互通，无法实现货物全流程信息交互与资源共享，信息孤岛 现象严重，很难实现对货物全流程状态的定位、跟踪、监控、 管理。

先进的信息技术和业务模式未得到广泛应用。与世 界发达国家相比，国内航空物流在管理手段和管理方法以及 信息化基础方面上还有很大差距，远不能适应航空物流的快 速增长。

国内航空物流相关企业现有的系统大都是传统的、单点 的信息系统，缺少新技术的支持，在相当大的程度上制约着 企业运营效率的提高和服务质量的改善，而且很多业务环节依 赖人工操作和管理，效率低，质量差，安全隐患多，缺乏人工智能/专家系统、通信、条码和扫描等先进信息技术的应用， 使企业无法全面、准确的把握各方物流信息，无法实现内、外 部物流一体化以寻求物流系统的最优化和合理化，这些方面 都远远落后于国际水平。建设航空货运信息系统，提升我们 物流企业的服务范围和能力已经是刻不容缓的任务。因此, 设计和实现一个智能化、信息化的航空物流管理系统是非常 新颖和必要的。提出RFID技术应用在物流管理中, 提出物联网技术应用在物流企业智能仓储管理，提出RFID和GPS技术应用在物流管理。本文提出结合 ZigBee、RFID、数据库等物联网核心技术应用在航空物流管 理系统中，并采用网站技术完成航空物流管理系统。随着国 家对物联网的重视和物联网的高速发展，该系统有良好的应 用前景，并可以很大程度上节省航空物流管理成本和提高工作 效率，更能提高我国航空物流管理信息化进程。

1系统原理

通过给货箱或旅客行李贴上RFID标签，在机场柜台、 行李传送带、安检处、货仓处等地方分别安装RFID读写器, 利用RFID读写器获取RFID标签信息，利用ZigBee无线 通讯的自定义传输协议传输数据，完成了对航空货物的查询与 管理，了解货物的状态、位置及配送地方，并实时、准确的 定位跟踪。并且进入货仓后，针对某些特别重要的物品可以绑 定ZigBee终端，直接通过将ZigBee终端传输协议自定义为 唯一的编码方式，直接通过ZigBee终端设备将物品的信息传 递给服务器，实现多方式对货物的定位跟踪，更加实时与精确。 服务器、数据库和航空物流管理系统之间数据交互通过局域 网进行，采用UDP网络编程进行数据传输。

2系统设计与实现

航空物流管理系统的设计由硬件设计、软件设计和网站

设计三部分组成，采用模块化化设计思想，完成整体方案设计。

 2.1京更件设计与实现

随着RFID传感器技术的普及率的提高，RFID标签廉 价并可重复使用。数据传输方便，并且可以基于用户的要求处 理自定义加密算法。本系统RFID-ZigBee主从节点模块包 括RFID标签、RFID读写器和ZlgBee无线网络。其中RFID 读写器射频模块采用的TI公司生产的TRF7970A,并将 900M天线连接到读写器天线端口，微处理器采用的是超低功 耗MSP430F2370,微处理器通过SPI总线接口方式连接射频 模块，并通过RS232连接到ZigBee终端模块。ZigBee无线 网络模块微处理器采用的是TI公司生产的CC2530,它符合 2.4GHz IEEE 802.15.4标准的第二代片上系统，提供一流的选 择性、共存性、出色的链路预算、高达125。C的工作温度和 低压工作性能，ZigBee采用自组织网实现数据传输通信， CC2530的接口电路如图1所示。

图1 CC2530接口电路图

2.2软件设计与实现

RFID协议设计是在IAR嵌入式工作平台Kickstart环 境下完成的，Kickstart是一种集成开发环境(IDE),用于为 MSP430微控制器构建和调试嵌入式应用。调试器完全集成, 用于源和反汇编级调试，支持复杂代码和数据断点。RFID 读写器功能是在Visual Studio 2008集成开发环境下，采用 MFC (Microsoft Foundation Classes，微软基础类库)提供的 基于对话框的应用程序框架进行程序开发。RFID读写器根据 ISO15693标准规范协议和指令实现寻卡、读写、锁定、复位 等功能，RFID读写器与PC通过RS232连接，操作界面如图 2所示。

图2 RFID读写器操作界面

ZigBee无线射频模块数据通信软件设计用IAR Embedded Workbench工具开发的，IAR软件是一套用于对汇 编、C语言或是C++语言程序编写能进行编译、调试并完成 下载的嵌入式开发软件。协调器的组网，终端设备和路由设 备发现网络以及加入网络。协调器：给予ZDO层网络形成反 馈信息，发送网络启动事件到ZDApp层，接着转到ZDApp_ event_loop()函数，启动网络事件；终端器和路由器：当发 现有网络存在时，网络层将给予ZDO层发现网络反馈信息。 然后由网络层发起加入网络请求，如加入网络成功，贝悯络层 将给予ZDO层加入网络反馈。

数据库可在Microsoft SQL Sever 2005开发环境下，根据 设计需求完成建立，主要对象有客户(Customer)，订单(Order)， 代理人(Agent),机场(Airport)，航班(Flight)，其关系如图 3所示。

2.3网站设计与实现

网站是在Visual Studio 2010集成开发环境下，采用 Visual C#中的ASP.NET Web应用程序进行开发设计，采用 ADO.NET的数据访问技术来实现网站与数据库数据的交互。

图3数据库对象关系

为保证系统软件的灵活性，软件核心与网页应尽量分离。 航空物流管理系统主要使用者是物流客户、代理人和机场， 网站主要功能有登陆、注册、代理人管理和机场管理，(如图 4所示)。网站首页用于客户查询、用户登陆及注册，机场管 理员页面可以查看所有通过自己机场的货物信息，选择是否 通过安检，并对物品进行定位跟踪管理，代理人管理员页面 可以根据日期、客户和订单号查询自己代理的货物信息，并且 有添加客户货物信息的功能。

3系统测试

经过测试，系统能基本满足设计要求。对错误信息的处 理方面，在网页中用语言来提醒用户该输入何种信息，并在后 台程序中规定信息的格式并在误输后弹岀提示信息直到输入 正确，具有一定容错能力。

4结语

本文提出了物联网技术应用于航空物流管理系统，并通 过RFID读写器读写标签信息，经过ZigBee无线网络传输, 再通过RS232将数据传输到服务器，服务器、数据库和航空 物流管理系统之间通过局域网进行数据交互，航空物流管理 网站通过网络对夕卜发布的具体方法。同时提出对重要物品单独 绑定ZigBee终端，实现更加精确的多方式定位追踪，然后利 用网站技术进行显示，从而实现对航空货物进行可视化管理。

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