生鲜仓储监测系统的设计与实现(附件)【字数：10123】
摘 要食品安全问题是人民大众普遍关注的热点问题，食品的生产加工、运输贮藏、包装销售过程都隐藏安全隐患，其中生鲜食品的储存由于储存条件要求高，食材易腐烂的特性极易引发食品安全事故。市场上基数较大的仓储系统主要是小型生鲜仓库，货物管理依赖人工记录，没有严格系统的管理，容易造成食品原材料的堆积浪费，进而导致临期或过期食品流入市场。因此本设计选用时下流行的微服务与物联网技术搭建一套系统以改善上述状况。仓储监测管理软件系统基于Java语言，系统可分为监测模块和管理模块监测模块负责将仓库内温湿度条件、烟雾、火灾等状况配合前端数据可视化技术实时呈现，用户可手动设置报警阈值，警报将同时在客户端与硬件端提示；管理模块负责货物管理、物品射频信息读取、出入库管理、人员管理等功能，物品信息和人员信息存储于MySQL数据库。仓储检测硬件系统包含单片机控制器、环境信息采集模块、WIFI通信模块、射频识别模块与声音报警模块，使用TCP协议上传采集信息。软硬件协同工作最终形成一套完整可靠的物联网仓储系统。该系统旨在为中小型仓库提供完整可靠具有实用价值的监测管理系统，研究微服务与物联网在生产环境中的便利性，改善传统的人工管理模式，提高食品储存环节的安全性，为企业带来便利的同时保障人民群众的基本饮食安全。
目 录
第1章 前言 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国内研究现状 1
1.2.2国外研究现状 2
1.3可行性分析 2
1.3.1理论可行性 2
1.3.2实际可行性 3
1.4全文结构 3
第2章 整体系统架构 4
2.1硬件系统整体结构 4
2.1.1单片机主控制器 4
2.1.2 传感器 4
2.1.3 通信系统 5
2.1.4 硬件整体架构 5
2.2软件系统结构设计 6
2.2.1前端结构设计 6
2.2.2后台框架设计 6
2.2.3数据库设计 7
第3章 硬件系统设计 9
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3.1信息采集模块 9
3.2射频识别模块 10
3.3通信系统 10
第4章 软件系统设计 12
4.1前端设计实现 12
4.1.1登录界面 12
4.1.2 主界面 12
4.2服务端功能实现 14
4.2.1 登录功能 14
4.2.2数据可视化功能 14
4.2.3出库入库功能 15
4.2.4员工管理功能 15
4.2.5日志记录功能 16
第5章 系统测试与调优 18
5.1软硬件功能联合测试 18
5.1.1 图表显示测试 18
5.1.2 管理功能测试 18
5.1.3 硬件系统独立测试 19
5.2误差干扰与解决方案 19
第6章 总结与展望 20
附 录 A 21
附 录 B 22
参 考 文 献 24
致 谢 25
第1章 前言
1.1研究背景及意义
生鲜食品的仓储是影响食品质量的重要环节，物联网技术发展和普及迅速，传统仓储行业迫切需要物联网技术改善生产力。该设计将实现基于物联网的生鲜仓储监测系统，各类传感器模块实时采集数据，单片机收集采集的数据通过TCP协议上传至服务器，后端程序接收数据并实现各类业务逻辑，通过无线射频信号保存物品信息。以上过程将研究底层的计算机网络基础和嵌入式原理，具有很好的理论研究意义。设计上综合考虑了物联网应用广泛且与生活联系密切，大部分小型仓储系统还未享受到物联网带来的便利。生鲜仓储监测系统实现了温湿度实时监控，火灾烟雾报警，货物出入库记录等功能，融合了硬件开发与软件开发，实现数据可视化，为管理人员带来便利。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内研究现状
近些年来，人们对食品质量的要求不断提高，不仅要求食品符合国家的相关标准，而且还在不断追求品质好、营养丰富和环保新鲜的食材，为了满足日益增长的民众需求，许多食品行业的先进技术和理念越来越频繁得出现在我们的生活当中，食品仓储也越来越受到人们的关注。早期大部分食品仓库采用落后的储存方式，时常由于储存不当造成食品资源的损失，通常一条食品物流链由多个不同的环节组成，各个环节之间联系较为松散，管理者不能从整体上对每个环节进行有力掌控，一旦在某一环节出现问题就会产生严重的食品安全问题。临期食品的监管是食品行业的一大困境，大型电商平台也曾出现未标明的临期商品售卖情况[1]。伴随着社会发展，政府部门开始重视食品仓储环节的专业化，开始兴建大量现代化食品仓库。温湿度是影响贮藏质量的首要因素，温湿度检测技术大规模应用出现在70年代，也是最早出现的环境监测技术。另一方面冷链仓库由于压缩机等大功率电器的存在，潮湿封闭的环境易诱发用电安全和火灾事故且难以及时发现，我国《建筑设计防火规范》表明仓储防火要求为丙级防火 [2]。R2868火焰传感器在粮库中的应用案例表明这是一种可行的方案，配合ZigBee协议实现了火灾报警[3]。另一种智能仓库方案使用了HIS07离子烟雾传感器，方便及时发现火情[4]。如今的生鲜仓储行业规模较小，现代化技术和设备水平低，作为食品仓储企业应在不断提高物流质量的同时，增加对物流过程的监管，结合自身优劣提高整体素质。在提倡利益信息透明化的现在社会，物联网的应用已屡见不鲜，而物联网应用在食品仓储领域更是必然趋势。在实际应用领域中，物联网将近场通信、数据可视化和传感器技术相结合，辅以互联网技术、云计算、大数据等，通过构建信息监控系统和数据库系统可以极大提高仓储运营效率，提高食品质量和储存时间，因此建设物联网仓储系统是大势所趋。
物联网仓库通常使用无线射频识别技术保存物品信息，国际上通用标准为180006C。RFID是一种近场通信技术，存储容量达到了1KB左右，RFID标签相较于传统印刷条形码和二维码具有容量大、持久性强、通信距离长、安全性高、可重复使用的特点[5]。无线射频标签作为货品信息的传递媒介，使用数据库技术管理物品和人员的数据信息，后台管理平台读取RFID信息进行库存盘点、可以第一时间获得库存信息，对物品信息中的生产日期和保质期进行计算从而对商品的临期进行报警提示[6]。数据转换层的加入即通过WIFI通信技术，将采集的数据转换提取后发送到服务器端，无线通信设备和RFID中间件使得监管系统突破距离限制实现真正物联[7]。再后来随着微服务的兴起，高内聚低耦合的特点逐渐成为一种平台标准，web容器的敏捷性和可移植性可以减短出现故障后的恢复时间[8]。各个独立运行的系统将进行横向协同，实现多个业务系统整合[9]。综上，国内对生鲜食品的研究是在不断发展的，但前沿技术的应用大多进展缓慢，在小型冷链仓储的信息化和现代化方面一直没有很大突破。
目 录
第1章 前言 1
1.1研究背景及意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国内研究现状 1
1.2.2国外研究现状 2
1.3可行性分析 2
1.3.1理论可行性 2
1.3.2实际可行性 3
1.4全文结构 3
第2章 整体系统架构 4
2.1硬件系统整体结构 4
2.1.1单片机主控制器 4
2.1.2 传感器 4
2.1.3 通信系统 5
2.1.4 硬件整体架构 5
2.2软件系统结构设计 6
2.2.1前端结构设计 6
2.2.2后台框架设计 6
2.2.3数据库设计 7
第3章 硬件系统设计 9
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3.1信息采集模块 9
3.2射频识别模块 10
3.3通信系统 10
第4章 软件系统设计 12
4.1前端设计实现 12
4.1.1登录界面 12
4.1.2 主界面 12
4.2服务端功能实现 14
4.2.1 登录功能 14
4.2.2数据可视化功能 14
4.2.3出库入库功能 15
4.2.4员工管理功能 15
4.2.5日志记录功能 16
第5章 系统测试与调优 18
5.1软硬件功能联合测试 18
5.1.1 图表显示测试 18
5.1.2 管理功能测试 18
5.1.3 硬件系统独立测试 19
5.2误差干扰与解决方案 19
第6章 总结与展望 20
附 录 A 21
附 录 B 22
参 考 文 献 24
致 谢 25
第1章 前言
1.1研究背景及意义
生鲜食品的仓储是影响食品质量的重要环节，物联网技术发展和普及迅速，传统仓储行业迫切需要物联网技术改善生产力。该设计将实现基于物联网的生鲜仓储监测系统，各类传感器模块实时采集数据，单片机收集采集的数据通过TCP协议上传至服务器，后端程序接收数据并实现各类业务逻辑，通过无线射频信号保存物品信息。以上过程将研究底层的计算机网络基础和嵌入式原理，具有很好的理论研究意义。设计上综合考虑了物联网应用广泛且与生活联系密切，大部分小型仓储系统还未享受到物联网带来的便利。生鲜仓储监测系统实现了温湿度实时监控，火灾烟雾报警，货物出入库记录等功能，融合了硬件开发与软件开发，实现数据可视化，为管理人员带来便利。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内研究现状
近些年来，人们对食品质量的要求不断提高，不仅要求食品符合国家的相关标准，而且还在不断追求品质好、营养丰富和环保新鲜的食材，为了满足日益增长的民众需求，许多食品行业的先进技术和理念越来越频繁得出现在我们的生活当中，食品仓储也越来越受到人们的关注。早期大部分食品仓库采用落后的储存方式，时常由于储存不当造成食品资源的损失，通常一条食品物流链由多个不同的环节组成，各个环节之间联系较为松散，管理者不能从整体上对每个环节进行有力掌控，一旦在某一环节出现问题就会产生严重的食品安全问题。临期食品的监管是食品行业的一大困境，大型电商平台也曾出现未标明的临期商品售卖情况[1]。伴随着社会发展，政府部门开始重视食品仓储环节的专业化，开始兴建大量现代化食品仓库。温湿度是影响贮藏质量的首要因素，温湿度检测技术大规模应用出现在70年代，也是最早出现的环境监测技术。另一方面冷链仓库由于压缩机等大功率电器的存在，潮湿封闭的环境易诱发用电安全和火灾事故且难以及时发现，我国《建筑设计防火规范》表明仓储防火要求为丙级防火 [2]。R2868火焰传感器在粮库中的应用案例表明这是一种可行的方案，配合ZigBee协议实现了火灾报警[3]。另一种智能仓库方案使用了HIS07离子烟雾传感器，方便及时发现火情[4]。如今的生鲜仓储行业规模较小，现代化技术和设备水平低，作为食品仓储企业应在不断提高物流质量的同时，增加对物流过程的监管，结合自身优劣提高整体素质。在提倡利益信息透明化的现在社会，物联网的应用已屡见不鲜，而物联网应用在食品仓储领域更是必然趋势。在实际应用领域中，物联网将近场通信、数据可视化和传感器技术相结合，辅以互联网技术、云计算、大数据等，通过构建信息监控系统和数据库系统可以极大提高仓储运营效率，提高食品质量和储存时间，因此建设物联网仓储系统是大势所趋。
物联网仓库通常使用无线射频识别技术保存物品信息，国际上通用标准为180006C。RFID是一种近场通信技术，存储容量达到了1KB左右，RFID标签相较于传统印刷条形码和二维码具有容量大、持久性强、通信距离长、安全性高、可重复使用的特点[5]。无线射频标签作为货品信息的传递媒介，使用数据库技术管理物品和人员的数据信息，后台管理平台读取RFID信息进行库存盘点、可以第一时间获得库存信息，对物品信息中的生产日期和保质期进行计算从而对商品的临期进行报警提示[6]。数据转换层的加入即通过WIFI通信技术，将采集的数据转换提取后发送到服务器端，无线通信设备和RFID中间件使得监管系统突破距离限制实现真正物联[7]。再后来随着微服务的兴起，高内聚低耦合的特点逐渐成为一种平台标准，web容器的敏捷性和可移植性可以减短出现故障后的恢复时间[8]。各个独立运行的系统将进行横向协同，实现多个业务系统整合[9]。综上，国内对生鲜食品的研究是在不断发展的，但前沿技术的应用大多进展缓慢，在小型冷链仓储的信息化和现代化方面一直没有很大突破。
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