文摘

随着物联网的发展(物联网)技术,特别是促进感知层无线射频识别(RFID)技术和无线传感器网络(WSN),资产管理提供了新的思维方式。应用资产管理技术是一种有效的方式来实现智能资产管理。本文提出了一种智能网络应用于基于无线传感器网络的一个资产管理系统和射频识别技术。整个智能资产管理分为四层根据功能结构。从表层向下,层管理和调度中心、通信网络、智能网关、数据采集层。与此同时,每一层的功能和硬件组成。数据采集的屠户的传感终端是整个智能资产管理网络。RFID智能节点是其关键设备收集数据和遥感数据实现智能传感能力的资产。本文使用MSP430控制芯片、MFRC522射频读写芯片,CC2425无线通信芯片,温度传感器,数据内存和稳压芯片设计中的智能节点系统的工作原理和细节智能节点和网络系统的过程。新设计的智能资产管理网络可以部署在资产管理或独立可以集成到现有的资产管理系统的技术设计。 The management scheduling also collects and manages the RFID and sensing information of the area through the data collection layer, which improves the intelligent construction of the assets.

1。介绍

相应的工作参与资产管理是乏味的,这个过程是相对固定的。它涉及各种与工作相关的设备存储、设备查询、设备监控、设备维护、设备变更和资产损失分析(1]。在传统的资产管理,很多日常管理工作都是在传统的手工方式,如固定资产定期进行库存检查,登记相关的资产与纸质材料和设备收集的数据,然后这些数据输入到计算机内存文件后手动排序。固定资产用于企业的特点是广泛的类型,高值,和大量的人处理,很长的生命周期,广泛分布的位置(2]。传统的管理方式常常会导致问题,如不完整的注册信息,数据未能及时更新,方便信息查询,信息难以整合孤立。通过部署和控制各种基站和定位器,可以知道资产的位置和分布一定的室内和室外附属资产卡片,记录其历史位置信息(3]。管理员可以实时查询指定的资产的实时位置和马克电子地图系统。资产的分布在每个存款可以实时问道,和一定的详细资产信息分布可以查看(4]。它可以查询和回放的历史运动跟踪资产和历史数据报告。

本文开展的研究工作,如理解和分析固定资产和设备管理技术中存在的企业,使用先进的面向对象的技术手段来分析和模型资产管理的需要,将射频识别技术应用于跟踪和定位的重要设备,并使用智能手机作为工具来管理资产信息及时和方便的方式。射频识别技术(RFID)逐渐成为一个热门研究领域关心的当前的信息技术,和各种不同的应用程序基于此技术是新兴5]。射频识别技术(RFID)是在一个非常不同的方式从传统的方法,它使用一个非接触方式自动获取和识别所需的数据。由于射频识别技术并不受限于物理位置,可以同时与多个对象,它已被广泛推广与位置相关的各种应用程序。使用各种技术资产管理是组织良好实现信息和标准化管理的资产(6]。资产管理系统主要功能,如资产登记、数据查询、变更管理、资产评估、资产清单、资产统计和报表打印。开发这个系统的关键问题是网络安全访问权限的设置,数据查询的多样性,系统的性能优化,二维码生成和打印报告,等。本文采用企业固定资产管理系统的方案与WSN和RFID,充分考虑减少体力劳动强度,提高管理水平和效率7]。方案的选择和射频识别技术程序,利用其技术优势的实时定位监控有价值的固定资产,可以有效地防止宝贵的资产损失和损害企业和提高资产和设备的安全性和效率。

分离系统操作和维护人员的基本操作和维护人员减少了文化和操作需求的基本操作和维护人员,降低了系统的日常运行和维护的要求,从而节省高端操作和维护人力成本。本文提出应用无线传感器网络和RFID智能资产管理系统融合技术,设计融合无线传感器网络节点和RFID电子标签状态监测,本文的主要内容和相关的章节安排如下(8]。第一章分析本文的背景,详细研究的现实意义,介绍了本文的研究工作。第二章分析了各种智能资产管理系统的研究现状和国内外状态监测设备,解释了RFID技术与网络技术相结合的优势,总结了现有研究成果的优点和缺点,并提出本文的研究方向和目标。第三章分析了基于无线传感器网络的智能资产管理系统和射频识别技术。资产管理提出了一种新型智能网络,主要由一个状态监测IED融合WSN节点和RFID标签和主IED融合聚合节点和读者之间的数据通信模式,重点分析状态监测IED和主IED。RFID技术优先级策略和RFID和无线个域网通信技术切换算法设计的智能资产管理网络。第四章分析了本文的研究,测试智能资产管理网络模型和系统构建本文和总结测试结果。第五章总结和展望,总结了本文所做的工作和研究成果,分析了缺陷仍然存在在系统设计和实现,并提出了进一步的研究改进这些缺点的解决方案。

资产管理是企业管理不可缺少的一部分,和所有的公司越来越关注设备的资产。使用各种各样的先进技术,不断提高资产的管理和使用的效率,国内和外国企业减少懒惰的资产,尤其是有价值的资产的使用,避免各种损失(9]。Kinnunen等人的WSN节点和读者融合用于固定资产的安全监控。的WSN节点负责收集环境参数如温度、湿度、压力和固定资产的仓库存储和建立一个传输网络感知信息转给主机系统与固定资产信息同时读取RFID技术,从而实现实时掌握固定资产仓库信息。在WSN节点和读者的融合网络,读者可以加入WSN网络;然而,RFID标签仍只能通过射频识别技术与读者沟通,这限制了通信范围(10]。Andreacchio等人提出了监测传感器网络节点和RFID电子标签融合固定资产、信息存储在电子标签也被认为是一种传感数据,和无线个域网明星拓扑网络是用来传输的WSN节点的传感数据和RFID标签信息。通过实验证明了只有2.44 W - 2.5 W功率消耗被嵌入RFID标签为固定资产。在WSN节点的网络融合电子标签、数据传输主要依赖于WSN网络,但功耗WSN网络传输数据的高(11]。Ceken等人使用RFID标签和传感器融合,RFID电子标签可以感知环境信息;然而,融合射频识别标签传感器只能通过射频识别技术与读者单跳通信,不能加入WSN网络,通信距离短(12]。

Barcode-based资产管理系统通常用于管理资产的物理形式,描述一个资产条码标签,实现资产管理。然而,条形码不像射频识别技术有效,因为它们容易破损,只能读一个接一个13]。陈等人提出的基础结构和RFID收敛,其中包括精简sensor-reader分布结构,混合网络结构,网络结构和智能主动标签,并分析了这三个系统结构所面临的技术问题(14]。陈等人延长了融合网络的体系结构设计和改进的智能节点的网络有效地实现智能管理仓库的位置管理系统,采用一种自适应系统结构用于提高效率和可靠性的库存商品,这个系统具有灵活性和稳定性的特点(15]。李等人融合传感器节点和RFID标签,并把他们分成两种类型的标签,主动,被动,解决了协同工作机制的两个关键问题16]。有效融合的基础和RFID技术可以完全解决现有现有研究的缺陷,和无线射频识别设备可以工作在恶劣的环境中,有一个小的大小,对干扰,具有很强的渗透,可以快速识别移动对象,并且可以同时识别多个标签(17]。

上述研究表明,RFID和传感器网络技术已经广泛应用于各个领域,但这两种技术在煤炭行业的应用才刚刚开始,和应用前景是广阔的18]。射频识别系统集成了传感器网络无线通信的优势。与有线通信相比,方便传输和处理关键数据,节省宝贵的时间。便携式RFID阅读器可以进一步加速数据收集。从国内外的相关文献,所有上述应用程序相对单一,只有分别使用两种技术。RFID和传感器网络融合技术的研究并没有充分考虑RFID ZigBee无线传感器网络的干扰,RFID避碰算法,优化RFID智能定位和跟踪技术资产管理环境。这个项目将进一步研究RFID和传感器网络融合技术的关键理论,建立了定位模型,并扮演着重要的角色在补充智能资产管理的定位算法。由于需要长途阅读、资产管理通常使用超高频射频识别技术(19]。本文分析和研究了射频识别技术的体系结构组成和功能模块,研究了界面调用读者和功能之间的交互和两种客户机和手持终端。同时,由于资产分散在企业内部和外部,企业不希望RFID标签中的数据连接或安装在资产不被未经授权的用户(20.]。

2.1。多路径路由方法视频流在无线多媒体传感器网络基于优化的蚁群算法
2.1.1。一般智能资产管理系统的分析

通过资产管理系统的功能和业务逻辑分析,深入系统的需求分析设计和实现本文。总结了该系统的四个主要功能模块包括系统管理功能、资产管理功能、资产查询功能,和报告管理功能。用户权限分为以下类型:系统管理员、部门资产管理公司和一般用户。系统管理员拥有所有系统的权限,可以执行以下四个功能操作:系统管理、资产管理、资产调查和报告管理。部门资产管理有三个功能的权利:资产管理、资产调查和报告管理。普通用户只有两个基本功能特权:资产管理调查和报告。

我们设置了二维码包含一个UUID(通用唯一标识代码)和一个信息部分,对应的功能如表所示1。

表1
组成二维码编码。

智能标记是RFID标签和无线传感器节点的融合在一起。其主要结构分为一个标签模块、处理器模块、传感器模块、无线通信模块、存储电路、电源、稳压电路等标签不仅能够通过标签天线与射频识别阅读器,也能够通过节点相互通信天线和其他节点。由RFID智能标签和射频读写设备之间的数据传输标准智能标记的WSN协议的网络通信。智能标记包括独特的电子代码之间的数据转发信息和监测环境的动态信息。

监控和调度中心是整个监测网络的最高部门,监控和显示平台可以查询和监控所有射频识别和遥感数据在当前网络;连锁反应机制可以迅速执行以消除故障。通信网络的硬件设施是主要用于信号塔和相关的网络通讯设备,和它的直接目的是传输数据收集的智能网关监控和调度中心安全、可靠,同时监控和调度中心通常部署在中西部资产管理或综合监控系统管理平台根据轨道交通的实际情况。在数据采集层,每个节点将监测大量的原始数据,这是一个不小的任务节点处理器和每个智能节点之间的数据传输由于大规模和可怜的准确性。在一些场合,常常只监视事件的结果而言,而不是数据本身。因此,在本部分中,数据融合技术需要而设计的。数据融合技术在数据采集层可以组合,减少传输的数据量,节省了能量开销,或网关和应用程序层。

在通信模式下,当CC2425发送数据时,它首先写数据到发送缓冲区时,开始数据传输无线信道是免费的。接收数据时,首先存储在相同的数据接收缓冲区,和接收的数据的状态输出通过FEFO FEFOP港口。流程图的初始化、发送和接收数据的通信模块如图1。MF RC522 ISO14443A支持所有层,传输速度是424 kbps。内部发射机部分可以直接驱动短途天线没有添加一个活跃的电路。接收部分提供了坚实有效的解调和译码电路接收ISO14443A兼容的响应信号。


图1
CC2425程序流程图。
2.2。基于无线传感器网络的智能模型建设和射频识别技术

摘要三维的信标节点预计安排在一个水平面,提出一种改进的定位算法,使用传统的RSSI三边测量算法,结合传感器网络的融合技术和RFID。盲目区域的定位和不完整的报道射频信号无效地补偿,和射频覆盖和运动轨迹的定位精度得到了改善。

本地化的格式矢量在定位算法设计(标签、节点ID , ),在标签表示电子标签由矿工和有一个独特的EPC代码,节点ID表示信标节点的ID号,鞑靼人表示资产的时候首先是监控范围内的信标节点,而且往往表示资产的时候是去年监控的明灯。时最后一次监控资产的信标节点,和定位向量组排序如表所示2。

表2
表定位向量。

假设未知节点的当前位置并不是任何范围内的信标节点的信号,让未知节点通过信标节点 , ,和 与信号半径 , ,和 ,和未知节点 在信号范围边界 , 在信号范围边界 ,和 在信号范围边界 。目前已知位置 和未知节点。最后时刻都在监控 是 ,在方程(1)。未知节点到信标节点的距离N1可以得到方程(1)。

最后监控时刻往往未知的节点 是 ,在方程(2)。从方程(2),未知节点到信标节点的距离 。

那一刻 当进入 第一次是监控吗 ,在方程(3)。从方程(3),距离未知节点 是获得。

基于以上三个假设,那么传统的三边测量算法改进方程(4)。

未知节点的智能节点的范围内 ,然后 。联合三次方程系统可以计算坐标 未知的节点,见方程(5)。

传感标签的使用寿命可以通过方程计算(6), 是电池容量, 责任周期,单片机显示国家工作时“0”和“1”时睡觉,和“0”和“1”的概率是一样的0.5。的责任周期 。

载波频率将增长从810兆赫到950兆赫5 MHz的步骤。读者天线放置的距离 从传感标签天线( ),和读者传递的力量 。灵敏度的传感标签可以通过方程(7), 表示的最小功率,可以激活RFID标签。 以的最大传感标签天线增益为1.8 dBi, , 是波长,β是读者天线的极化损耗系数和传感标签天线。

超高频射频识别标签的读写距离测试标签的性能的一个重要指标。的最大读/写距离传感标签计算方程(8)。评价移动终端设备的位置进入定位区域和确定的范围的区域等待节点可以存在,当输入的射频识别阅读器识别RFID标签的射频领域,读者的相关数据本身。

之间切换的主要基础RFID和无线个域网技术的优点和缺点是沟通两种技术的条件,和通信条件检测提出了循环。通信条件检测循环包括两个检测任务检测RFID和无线个域网之间的实时通信条件,和两个检测任务被定义为RFID_test_loop()和ZigBee_test_loop ()。首先,RFID_test_loop()是用于检测射频识别通信条件,如果RFID通信环境很好,状态监测IED和主IED使用射频识别技术交流,如果RFID测试任务RFID_test_loop0检测射频识别技术不能满足通信需求,然后使用无线个域网技术。如果状态监测IED和主IED不能交流,即使他们试图使用无线个域网技术,那么它们之间的通信失败和循环将进行下一个测试任务。

2.3。智能资产管理系统设计和实现

资产管理系统实现了业务管理模块,信息查询和分析,系统设置,手机应用程序。在运行系统,之前执行初始设置时,和一些必要的基本信息输入后,系统可以正常运行21,22]。使用系统,必须由用户的身份登录,并给出功能交互界面根据用户的权限。在登录之后,您输入的操作接口资产管理系统,其中包括系统设置模块、业务处理模块、管理模块和系统消息。

智能网关的无线个域网协调员负责信息收集的数据采集层。因此,它需要负责网络智能节点与网关。然后后成功的网络,每个节点负责其任务的管理下的操作系统。网络的无线个域网协议有一个明确的过程系统的过程。首先,协调器模块扫描并选择所有可用的2.4 GHz乐队在协议栈配置。然后,低噪音的乐队是选择构建网络,或跳过这一步如果有礼物。协调分配一个网络地址数据包容量有限的每个智能节点加入网络。网络形成过程的流程图的智能网关和智能节点的网络入口过程如图所示2。


图2
网络形成的流程图。

最外层组织的可追溯系统是应用程序层,它负责管理,存储和显示的数据。负责数据收集和存储,数据库和网络服务器负责业务逻辑处理和数据报告。系统设计与MySQL数据库B / S模式,Nginx web服务器,Python + Django框架为开发语言,和引导+ Jquery前端开发,和应用程序层的设计主要包括编码设计、数据库设计和逻辑设计的网站。

数据传输模块主要负责收集、整理和上传数据。这个模块主要由传感节点收集的数据上传到数据库通过数据传输模块。系统与大量的数据采集节点,适当使用无线传感器网络作为数据传输介质和收集。无线传感器网络是高度集成,涉及各种各样的先进的科学和技术。网络本身包含多个文具或移动传感节点协作信息收集和处理数据。因为他们简单的数据传输,它们需要低带宽,但低延迟和功耗。极低的功耗可以大大延长工作时间的节点。和无线个域网具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本;因此,本文利用ZigBee无线传感器网络作为数据传输介质。ZigBee无线传感器网络有三个主要的逻辑设备类型:协调员(协调)路由器(路由器),和终端设备。 Usually, a ZigBee network consists of a coordinator as well as multiple routers and end devices. The functions of each part in the ZigBee network composition are shown in Table3。

表3
无线个域网网络中的每个节点的函数。

3所示。分析的结果

3.1。智能模型分析

比较本文改进的定位算法和传统的定位算法,改进的定位算法的覆盖率接近95%时定位信标节点的半径逐渐增加。在传统的定位算法中,本地化的覆盖率只有70%当信标节点通信半径短因为信标节点安排对定位精度有很大的影响,但随着信标节点通信半径的增加,传统的覆盖算法和改进算法收敛。从图3,它可以表明,改进算法的覆盖率可以显著高于传统的算法。


图3
定位覆盖率地图。

在这项实验中,通信半径设置为10米,和马尔可夫链有效地用于定位轨迹预测,使用定位坐标已知的时间预测下一个未知的时刻,的定位坐标。实验将使用相同的50倍运行数据,取其平均值。定位误差的实验如图4(a)使用相同的方法,预测的平均误差50,70年和100年的运动轨迹进行比较,如图4(b),从图4,就可以获得的 - - - - - -轴和 - - - - - -轴坐标的定位坐标是稳定在100米的范围,和错误值更稳定。然而,在随后的时间段的预测误差值逐渐增加。发现这是由于马尔可夫链本身的误差积累。在实际应用中,定位算法和本文的预测算法可以有效地减少预测误差。


图4
比较预测的预测位置局部位置和整体定位误差分析。

根据图5,可以看出本文改进算法显著降低了定位误差当有更少的节点与传统算法相比。这是因为当参考节点相对较少,环境对系统定位误差的影响系数较大,和RSSI过滤模型,以及位置过滤,只是减少了环境因素对定位的影响。随着参考节点数量的增加,改进算法和传统算法改善不准确。这一现象的原因是,算法结束时采用几何平均,这样环境误差不影响最终的定位结果。


图5
平均定位误差。
3.2。资产管理系统的智能分析

无线传感器网络的仿真实验使用5-hop二叉树静态拓扑。在实际应用中,无线传感器网络的拓扑结构通常是不规则和改变。在本文中,一个典型的5-hop二叉树静态拓扑用于研究的能源消耗RFID射频唤醒机制,IEEE802.16.4 MAC协议和C-MAC协议。能源消耗的RFID射频唤醒机制,IEEE802.16.4 MAC协议和C-MAC协议时 设置为50年代如图6。从图6的能源消耗最低的RFID射频唤醒机制,和能源消耗的三个协议是独立于啤酒花的数量。最低功耗的RFID射频唤醒机制达到0.53,和的最大功耗IEEE802.15.4达到2.71 MAC协议。


图6
比较3协议的能耗。

图7显示系统的仿真和测试结果天线回波损耗;如图7测试结果非常接近,模拟结果。测试结果表明,该天线中心频率为600 MHz,和S11最低约为-14.91分贝。仿真结果表明,该天线中心频率为900 MHz,和S11最低约为-14.54分贝。RFID标签天线设计的合理性取决于,天线阻抗和芯片阻抗是否达到一个完美的匹配,天线阻抗,和芯片实现匹配阻抗可以提高电源效率和读写标签天线的距离。天线的输入阻抗应设计成通用标签芯片的阻抗,达到最大的能量转移。


图7
系统天线回波损耗。

固定资产设备的性能测试系统,因为系统可能由多个用户同时使用,模拟多个用户进行随机存取操作每个服务器系统的同时,相应的每个服务器处理时间操作记录、测试结果的性能评估和比较。设计测试场景如下:最初进入数据库基本数据,超过10000,超过200用户提供不同的角色模拟并发访问固定资产设备管理系统和随机测试访问时间是由随机存取这些用户(图进行测试8)。


图8
资产系统性能测试图。

4所示。结论

基于射频识别技术的讨论和传感器网络技术,本文发现,射频识别技术和网络技术是两个功能互补的技术,因此考虑射频识别技术的融合和网络技术。智能资产管理系统架构提出了基于RFID和传感器网络融合技术,分为信息传感层、数据通信层,信息融合层、集成应用程序层,每一层的功能实现作了详细介绍。本文系统分析和设计,完成开发工作,在这个设计实现过程中,资产系统的发展现状和背景介绍。相应的应用软件开发技术。它也遵循了软件程序设计概念,如系统可以永久运行,系统安全性能可靠,用户操作方便,系统具有较强的可扩展性,和其他程序开发设计理论。实现的主要功能模块是通过分析资产系统的要求。例如,系统管理、资产管理、资产查询和报告管理模块最终实现整个系统的前端界面的后台逻辑代码编写。系统开发完成后,固定资产管理系统的功能和性能测试进行了根据常见的测试方法和系统的理论原则。结果充分证明发达资产系统是安全可靠的,可以确保资产的有效管理。智能资产管理提出了网络,不进行全面、详细的分析,和相关硬件设计只设计方法的引入,这是不相关的。 In the design of an intelligent asset management system, a reasonable hardware scheme should be adopted according to the demand. Especially sensor module, RF read/write module, the choice of different locations has great variability.

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称他们没有竞争的经济利益或个人关系可能出现影响工作报告。

确认

这项研究得到了国家社会科学基金:研究协调货币政策和宏观审慎政策从操作的角度(13 bjy165)的工具。