物联网创意设计大赛设计文档模板.docx

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物联网创意设计大赛

设计作品名称

运用物联网技术的仓库管理自动化系统

学校名称：

团队名称：

第一导师：

姓名（职称）

队员1：

姓名

物联网创意设计大赛组委会

2016年3月

诚信承诺申明

本参赛队全体队员已认真阅读《“博世杯”物联网创意设计大赛章程》关于竞赛作品的知识产权之全部条款，郑重申明，在参加竞赛时所呈交的竞赛作品及作品设计文档均为参赛队员在指导教师指导下独立完成。

尽本参赛队所知，竞赛作品及作品设计文档中，除特别加以标注的部分外，不存在侵犯第三方知识产权的内容。

竞赛作品及作品设计文档并非由参加其他竞赛之作品及作品设计文档未经改动直接参赛；如作品确参加过其他竞赛的，本参赛队承诺参加本次比赛之作品已经有过较大改动。

团队负责人签名：

日期：

年月日

“博世杯”物联网创意设计大赛设计文档摘要

设计作品名称

摘要

基于RFID技术、蓝牙技术、红外发射机及接受技术、射频IC识别技术，构建基于无线传感网络的仓库管理自动化系统。

系统由上位机信息处理和下位机信息采集两大部分构成。

其中下位机由货柜信息模块、车载无线设备识别模块、小车行驶控制模块、蓝牙无线信号传输模块等构成，利用红外技术实现小车行驶控制，利用小车自动跟踪货柜信息并利用无线RFID技术采集货柜信息，并通过无线蓝牙技术将信息处理并上传。

上位机由信号接收模块、信息处理模块，并实现信息的存储、查询、校验等功能；另外可以通过上位机对智能小车进行信息采集控制。

本系统设计思路清晰，硬件结构简单，系统稳定性好，适用范围广。

关键词：

物联网RFID蓝牙技术无线传感网络

-II-

“博世杯”物联网创意设计大赛设计文档目录

目录

摘要 I

第一章 绪论 1

1.1 设计背景 1

1.1.1 概述 1

1.2 所涉技术发展现状 1

1.2.1 国内外技术发展 1

1.2.2 存在的技术问题 1

1.3 创新点 1

1.3.1 主要解决的问题 1

1.3.2 设计内容简介 2

1.3.3 文档框架 2

第二章 实现方案 3

2.1 二级标题 3

2.1.1 三级标题 3

2.1.2 三级标题 3

2.1.3 三级标题 3

参考文献 4

致谢 5

-IV-

“博世杯”物联网创意设计大赛设计文档第一章

第一章绪论

1.1设计背景

随着经济的迅猛发展，全世界范围内贸易量的不断加大，对企业的生产经营效率提出了更高的要求。

企业必须利用各种先进制作技术，在网络和信息技术的支持下，不断改进现有生产经营模式套路和组织结构，才能适应不断提高的生产节奏，赢得更多的市场份额。

仓储在企业的整个供应链中起着至关重要的作用，特别是如今随着经济的发展规模的扩大，全球化的趋势日益加深。

如果不能保证正确的进货和库存控制及发货，将会导致管理费用的增加，服务质量难以得到保证，从而影响企业的竞争力。

传统、简单与静态的仓储管理已无法保证企业各种资源的高效利用，仅靠人工记忆和手工录入，不但费时费力，而且容易出错，给企业带来巨大损失。

此项作品的出现恰好解决了此问题。

1.1.1三级标题

1.1.2三级标题

1.2所涉技术发展现状

1.2.1国内外技术发展

日本：

打造“无所不在”的便利社会 

  日本在2004年推出了基于物联网的国家信息化战略U-Japan。

“u”代指英文单词“ubiquitous”，意为“普遍存在的，无所不在的”。

该战略是希望催生新一代信息科技革命，实现无所不在的便利社会。

  U-Japan由日本信息通信产业的主管机关总务省提出，即物联网（泛在网）战略。

目标是到2010年把日本建成一个充满朝气的国家，使所有的日本人，特别是儿童和残疾人，都能积极地参与日本社会的活动。

通过无所不在的物联网，创建一个新的信息社会。

日本现在已经将物联网技术合理的运用到仓库系统管理上。

美国：

作为振兴经济的“新武器”

奥巴马总统就职后，积极回应了IBM公司提出的“智慧地球”的概念，并很快将物联网的计划升级为国家战略。

该战略一经提出，在全球范围内得到极大的响应，物联网荣升2009年最热门话题之一。

奥巴马将物联网作为振兴经济的两大武器之一，投入巨资深入研究物联网相关技术。

无论基础设施、技术水平还是产业链发展程度，美国都走在世界各国的前列，已经趋于完善的通信互联网络为物联网的发展创造了良好的先机。

美国《经济复苏和再投资法》提出，从能源、科技、医疗、教育等方面着手，通过政府投资、减税等措施来改善经济、增加就业机会，推动美国长期发展。

其中鼓励物联网技术发展政策主要体现在推动能源、宽带与医疗三大领域上。

例如，得克萨斯州的电网公司建立了智慧的数字电网。

这种数字电网可以在发生故障时自动感知和汇报故障位置，并且自动路由，10秒钟之内就能恢复供电。

该电网还可以接入风能、太阳能等新能源，有利于新能源产业的成长。

相配套的智能电表可以让用户通过手机控制家电，给居民提供便捷的服务。

1.2.2存在的技术问题

1.3创新点

1.3.1主要解决的问题

本项目设计的仓库管理自动化系统能够有效地实现企业产品管理的系统化、规范化和智能化，从而提高企业管理效率。

它可以完全取代原来一直人工检查校验仓库各项货物库存量的方式，避免由于工作人员的工作疏忽以及管理质量问题所造成的各种错误，为及时、准确、高效的完成仓库管理提供了强有力的工具和管理手段。

整个系统由硬件部分和上位机数据库软件两部分构成。

1.3.2设计内容简介

本设计可实现对仓库信息的快速、高效、省时、省力的检查校验。

在完成了一次全库检查之后，只需在终点处防止标志物车辆就可以自动掉头、停车并且进入空闲模式，在下次需要检查全库时，可通过上位机发送指令将其唤醒，便可进入正常运行，符合低功耗要求。

本设计程序思路清晰，硬件结构简单，系统稳定性高，适合大多数情况下的仓库信息管理。

1.3.3文档框架

本文共分为章，每章的主要内容如下：

第一章：

系统方案

第二章：

功能与指标

第三章：

实施原理及过程

第四章：

硬件框图

第五章：

调试与结果

第六章：

……

17

“博世杯”物联网创意设计大赛设计文档第二章

第二章系统方案

2.1系统方案结构

实验模拟环境为我们自行制作模拟的仓库环境，考虑到实际仓库中规模和具体环境上的差异，所以这里的方案只是一个大体流程。

根据不同仓库的不同环境，行车路线设计可能会

有所不同。

图1系统整体方案

由图1所示，循迹车通过红外蔽障模块识别路径，沿固定路线行驶做到遍历货物，行驶过程中当无线射频识别设备寻卡成功时，循迹车停车并读取卡中数据。

读取成功后，车辆启动继续行驶，同时将读取到的货物信息传送至上位机，当车辆检测至终点时可以自动停车，整个系统进入空闲状态以尽量减小功耗。

上位机收到的货物信息可以存入数据库中，并生成EXCEL格式报表，管理员可以在任意时刻阅览某一日期或者某一周的报表信息。

在货物进出存取时，运输工人可通过手持设备更改IC卡中的信息。

第三章功能与指标

3.1电源模块

系统需要统一的5幅的直流稳压电源，利用蓄电池提供7.2V直流电源，并利用LM2940稳压芯片和滤波电路，实现系统稳定的5V直流稳压电，为单片机、射频电路以及无线传输电路提供电源。

3.2蓝牙通讯模块

利用蓝牙技术实现对传统串口线的代替，室内50米范围内实现0误差信息传输，蓝牙核心模块不加任何外围电路（比如LED，MAX3232等），室内10米范围内，无明显隔离障碍（比如密封墙，金属墙），无强烈电磁干扰（比如超过100个蓝牙同时工作的环境），蓝牙模块与适配器频点标准一致（假设厂家的蓝牙适配器的频点是非常统一精准的情况下，一般正规的手机蓝牙以及正品的蓝牙适配器的蓝牙频点认为是符合标准的），蓝牙模块天线附近无吸收信号的走线、装置等（如天线下方PCB板有铺地的情况是不在测试范围内的）。

3.4非接触式读卡器

MFRC522可以随时对Mifare1型IC卡进行读写操作，在循迹车行驶时，经过存储着对应货物信息的IC卡时在50ms内读出相应数据，其数据格式为：

六位字符货物编号六位字符货物名称三位字符仓储量

3.5电机驱动模块

驱动芯片为L9110两通道推挽式功率放大专用集成电路器件，输入信号电流为150mA，最大输出电流为800mA。

微控制器与其信号端连接需加10k强上拉电阻，信号为PWM（脉冲宽度调制）信号，做到对小车行驶动作的控制。

3.6红外对管检测模块

可实时监控模块发射方向中物体的出现及消失，比较器参考电压可调节的特点使之可以改变其要监测的距离，信号为TTL电平。

3.7循迹车行驶控制

使车在不同的仓库环境中根据货物摆放有着不同的固定行驶路线，小车中线与车辆两端货柜的距离不超过10cm，以保证无线射频读写模块准确无误的读取IC卡内信息。

本设计中我们模拟的仓库环境如图所示。

货柜

货柜

货柜

货柜

图2行车线路

3.8软件

上位机可以将收到的数据保存到数据库中。

其后，为了方便管理，添加了一个可以生成报表的模块，即生成一个DATA.XLS文件。

然后，通过进一步的思考，我们认识，既然是做一个仓库管理系统，那么我们就应该可以准确的获取仓库库存量的信息，最终我们决定以时间为参考，基于每天的时间来对数据进行分开处理。

第四章实施原理及过程

4.1非接触式读卡技术

MCRC522是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度读写卡系列芯片中的一员，是NXP公司针对“三表”应用推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，是只能仪表和便携是手持设备研发的较好选择。

MCRC522利用了先进的调制和解调概念，完全集成了13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。

支持ISO1443A的多层应用。

其内部发送器部分可驱动读写器天线与ISO1443A/MIFARE卡和应答机的通信，无需其它的电路。

接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于处理ISO1443A兼容的应答器信号。

数字部分处理ISO1443A帧和错误检测（奇偶&CRC），此外，它还支持快速CRYPT01加密算法，用于验证MIFARE系列产品。

MFRC522支持MIFARE更高速的非接触式通信，双向数据传输速率高达424kbit/s。

作为13.56MHz高集成度读写卡系列芯片家族的新成员，MFRC522与MFRC500和MFRC530有不少相似之处，同时也具备诸多特点和差异，它与主机间的通信采用连线较少的串行通信，且可根据不同的用户需求选取SPI、I2C或串行UART模式之一，有利于减少连线，缩小PCB板体积，降低成本。

特性：

◆高集成度的调制解调电路；

◆采用少量外部器件，即可将输出驱动级接至天线；

◆支持I