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基于物联网的机场集成行李处理系统方案

 在机场集成行李处理中,行李分拣、定位、盯梢、监控在整个机场集成行李处理链中起着至关重要的作用,假如不能确保正确的分拣和定位操控及盯梢,将会直接导致处理费用的添加,效劳质量难以得到确保,然后影响企业的竞争力。传统行李分栋办法是旅客在登机前处理行李邮寄时,行李会被放到传送带上别离输送到所搭乘的飞机中。这种办法就是运用行李上贴着的条形码来进行辨认。可是,进步条形码的辨认精度很难,每个行李的提手方位都不相同,条形码也就不可能总是朝向共同,因而,需求在几个方向设置多个条形码读取器,即便如此,也有不能正确辨认的现象。例如,香港世界机场条形码的辨认精确率为80%,也就是每五个中就有一个不能被正确辨认,然后导致行李的误发、推迟、丢掉等发生率为20%左右,处理这些胶葛需求花费很多费用,给航空公司带来很大的丢掉。现在,标签中嵌入RFID标签,特别是能够远距离读取的Gen2标签将会大幅进步辨认率,并且相关于条形码来说,Gen2标签能够张贴在恣意方位。香港世界机场运用RFID标签后,辨认率升至97%。与以往的条形码比较,辨认失败率从20%降到了3%。 

  在国内外大型机场中,现在尽管运用了RFID电子标签技能来对行李进行分拣,但这些体系只针对行李分拣,没有很好地把这些行李信息与强壮的物联网相相关,没有运用到手机或无线PDA随时随地都能够定位和查询行李信息,使这种行李分拣体系的运用受到了限制。本文经过研讨依据物联网的机场集成行李处理计划,对原有的机场集成行李处理计划进行了必定的改善,并在实践项目中运用,取得了杰出的作用。 

  1 物联网及其作业原理 

  1.1 物联网的界说 

  物联网(Internetofthings)的界说是:经过射频辨认(RFID)、红外感应器、全球定位体系、激光扫描器等信息传感设备,按约好的协议,把任何物品与互联网衔接起来,进行信息交流和通讯,以完结智能化辨认、定位、盯梢、监控和处理的一种网络。 

  1.2 物联网在国内外的运用 

  现在,美国、欧盟、日本等国家都十分重视物联网的开展,并且现已作了很多研讨开发和运用作业。例如美国把它当成重振经济的法宝,非常重视物联网和互联网的开展。物联网的中心是运用信息通讯技能来改动美国未来工业开展办法和结构(金融、制作、消费和效劳等),改动政府、企业和人们的交互办法以进步功率、灵活性和响应速度。把感应器嵌入到全球每个旮旯,如电网、交通(铁路、公路、市内交通)等相关的物体上,并运用网络和设备搜集的很多数据经过云核算、数据仓库和人工智能技能作出剖析给出处理计划,把人类才智赋予万物,赋予地球。他们提出“才智地球、物联网和云核算”就是要作为新一轮IT技能革`命的领头羊的证明。 

  我国在物联网的发动和开展上与世界比较并不落后,我国中长期规划《新一代宽带移动无线通讯网》中有要点专项研讨开发“传感器及其网络”,国内不少城市和省份已很多选用传感网处理电力、交通、公安、农渔业中的“M2M”等信息通讯技能的效劳。在未来,物联网不只将渗透到智能交通、智能城市、环境保护、政府作业、公共安全、智能家居等范畴,还将极大地推进经济开展,被视为战略新兴工业和新的经济增长点。现在,物联网现已上升到国家战略的高度,各个城市都想捉住这个新的经济增长点。 

  1.3 物联网的作业流程 

  物联网的根本作业流程由四部分组成,即信息收集体系(RFID体系)、PML(physicalmarkuplanguage,实体描绘言语)信息效劳器、产品命名效劳器(objectnameservice,ONS)和运用处理体系。物联网的体系结构。


  它们的功用别离如下: 

  a)信息收集体系。 

  该体系包括RFID电子标签(tag)、阅读器(reader)以及数据交流和处理体系软件,首要完结产品的辨认和产品的EPC(electronicproductcode)码的收集和处理。 

  存储有EPC码的电子标签在经过读写感应区域时,产品的EPC码会主动被探测器捕获,然后完结主动化EPC信息收集;然后把所收集到的信息由衔接探测器的效劳器来处理,处理器装置有信息收集处理软件,该软件对收集到的信息作进一步的处理,如数据的解析、过滤、完整性查看等,这些处理过的数据保存到相应的数据库中,以供上层运用处理软件运用。 

  b)产品命名效劳器(ONS)。 

  该效劳器ONS首要完结的功用是在各个信息收集点与PML信息效劳器之间树立相关,完结从物品电子标签EPC码到产品PML描绘信息之间的映射。 

  c)PML信息效劳器。 

  该效劳器中的数据界说规矩由用户创立并保护,用户依据事前规矩的规矩对物品进行编码,并运用XML对物品信息进行具体描绘。在物联网中,PML效劳器首要用于以通用的办法供给对物品原始信息的规矩界说,以便于其他效劳器拜访。 

  d)事务处理体系。 

  该体系经过获取信息收集软件得到的EPC信息,并经过ONS找到物品的PML信息效劳器,然后能够Web的办法向Internet用户供给比方信息查询、盯梢等功用,用户也能够经过手机或无线PDA实时了解物品的状况。 

  2 机场集成行李处理体系规划 

  2.1 体系架构规划 

  依据物联网的机场集成行李处理选用了世界上最先进的无线射频身份辨认技能,每件行李的条形码都严厉对应传送带上行李小车的编号,它们将会主动辨认行李,不论行李走到哪里,只需输入小车的编号,就能够对行李进行盯梢和监控。别的,行李车间还可装置多个摄像头,根本覆盖了一切盲区,作业人员能够在监控中心随时调查行李的去向。即便行李走错途径,有了这个身份辨认体系,作业人员也能够操控小车让其回来正确途径,这样就根本上杜绝了行李丢掉或许拿错的状况。 

  依据物联网的机场集成行李处理体系的结构如图2所示。它首要由行李物品辨认、信息处理/行李操控/盯梢、PML效劳器、本地数据库效劳器、事务体系五大模块组成。


  它们的作用别离如下: 

  a)行李物品辨认。 

  该体系的中心是行李的编码和辨认。 

  由于每件行李的条形码都严厉对应传送带上行李小车的编号,它们将会主动辨认行李,不论行李走到哪里,只需输入小车的编号就能够对行李进行盯梢和监控。所以,在依据RFID标签的机场行李处理体系选用EPC码作为行李的专一标志码,标签由芯片和天线(antenna)组成,每个标签具有专一的产品电子码。EPC码(electronicproductcode)是Auto-ID研讨中心为每个物理方针分配的专一的可查询的标志码,其内含的一串数字可代表行李类别和旅客ID、登机日期和登机地、有用日期、应运往何地等信息。一起,跟着行李在机场内的搬运或改动,这些数据能够实时更新。一般,EPC码可存入硅芯片做成的电子标签内,并附在被标志行李上,以被信息处理软件辨认、传递和查询。 

  b)信息处理/行李操控/盯梢。 

  该模块是体系的中心功用模块,它经过数据收集接口、信息处理、行李盯梢和监控三个接口与其他功用模块进行交互,然后完结机场行李的主动处理。 

  信息处理/行李操控/盯梢事务处理逻辑如图3所示。当行李经过行李进口时,由设置在行李进口的行李标签探测器读取行李的EPC码,然后经过数据收集接口交由行李信息处理模块,机场行李进口处能够装置多部行李标签条形码信息分拣机,一部分用于国内飞翔,其他用于世界飞翔。行李分拣机还为不可读标签供给了手动编码区。例如,上海浦东机场行李分拣机体系,无论是世界航班仍是国内航班,抵达上海仍是在上海中转,都能够轻松地进行行李分拣。体系也供给了前期行李分拣功用,将经过核对的行李经过旋转式传送带送达适宜方位,然后能够在飞机起飞前就对其进行有序存储。  

基于物联网的机场集成行李处理系统方案

  c)PML效劳器。 

  该效劳器首要是由航空公司创立并保护的旅客信息效劳器,它以规范的XML为根底,供给行李的具体信息,如行李类别和旅客ID、登机日期和登机地、有用日期、应运往何地等信息,并答应经过行李的EPC码对行李信息进行查询。PML效劳架构在一个Web效劳器之上,效劳处理程序将数据存储单元中的行李数据转换成规范的XML格局,并经过SOAP引擎向客户端供给效劳,PML效劳器屏蔽了数据存储的异构性,以一致的格局向接口恳求端供给信息效劳。PML效劳器的作业原理如图4所示。 


  d)本地数据库效劳器。 

  该效劳器首要用于存储数据收集和处理接口取得的行李信息,以便在事务体系中查询和保护。 

  例如,用户能够经过手机或无线PDA或Web客户端随时随地查询行李的当时状况。 

  依据物联网的机场行李集成处理体系首要经过RFID电子标签完结行李的主动辨认和发运,运用物联网获取旅客的原始信息并主动生成旅客行李清单,然后极大地进步了机场行李的主动化分拣和智能化水平。 

  2.2 体系开发渠道 

  该体系运用Internet环境,选用B/S办法进行开发。体系效劳器端操作体系选用WindowsServer2008,开发工具为Eclipse,首要技能为JavaEE和运用Java言语编程,数据库体系选用Oracle11g,分拣机选用FKILogistexS-3000E翻碟式分拣机。在该体系中,其间一套用于国内飞翔,两套用于世界飞翔。 

  S-3000E翻碟式分拣机的另一重要特色是,为处理不可读标签供给了手动编码区。FKILogistex体系具有极强的处理才能和极高的灵活性,因而无论是世界航班仍是国内航班,抵达上海仍是在上海中转,都能够轻松地进行行李分拣。 

  3 机场集成行李处理体系完结 

  3.1 体系完结的要害技能 

  机场集成行李处理体系中行李链条上每个参加目标都是处理体系的要害点,一旦产品呈现问题,是否能够查找到具体的问题来历和正确施行行李收回取决于参加目标的记载是否健全。 

  为确保机场集成行李处理的完整性,行李链条上每个参加目标都进行了专一编码。编码由2位行李类别码和18位旅客ID码、10位登机日期码和3位登机地码、3位意图地码及4位序列号组成。在旅客登机邮寄行李前,为每一位旅客的行李上贴一个RFID卡,每张RFID卡专一对应一位旅客的行李。RFID卡能快速精确地为行李分拣机供给主动辨认功用,操作便利便利,一起在机场的恶劣环境中即便RFID卡部分磨损也不会影响分拣机的辨认作用。RFID电子标签编码组成如图5所示。 


  3.2 RFID读写器效劳组件的规划 

  在本体系中将每个读写器模块的长途办法调用封装为一个处理组件(MBean)作为JMX效劳器的实例注册到JMX效劳器中。JMX(Javamanagementextensions,Java处理扩展)是一个为运用程序、设备、体系等植入处理功用的结构。在JMX规范中,处理组件是一个能代表处理资源的Java目标,遵照必定的规划办法,完结该规范界说的特定的接口。该界说确保了一切的处理组件以一种规范的办法来表明被处理资源。处理接口就是被处理资源暴露出的一些信息,经过对这些信息的修正就能操控被处理资源。处理接口包括能被触摸的特色值、能够履行的操作、能宣布的告诉事情等。 

  经过JMX结构对读写器进行监控和处理,使RFID中间件体系能供给处理、监控读写器的功用。JMX时刻效劳在指定的日期和时刻触发音讯,也能够在一个固定距离重复触发音讯。时刻效劳由一个MBean完结并能够处理,能够发送它指定的timerNotification类的音讯实例,而Java供给的接口javax. 

  management.NotificationListener由想要接纳告诉的目标来完结,完结办法handleNotification。关于定时告诉则运用固定推迟履行计划,如在timer中指定的那样。为了运用固定速率履行计划,要运用addNotification办法。 

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  3.3 RFID中间件的规划 

  依据前面研讨的标签ID表明办法以及savant中间件的界说,RFID中间件的功用模块应该包括如下几个功用模块: 

  Reader接口模块、逻辑驱动器映射模块、RFID数据过滤模块、事务规矩过滤模块、设备处理与装备模块、上层效劳接口模块,如图6所示。其间:reader接口用于中间件与RFID读写器的数据通讯,首要有获取RFID数据以及下达设备处理模块的读写器指令;设备处理装备模块用于调整RFID读写设备的作业状况,装备相应的reader接口参数等;逻辑读写器映射模块用于将多个物理读写器或许读写器的多条天线映射成为一个逻辑读写器。一个逻辑读写器代表了一个有具体意义的数据收集点(如机场1号航站楼),而不论该收集点在物理上由多少个读写器和天线组成。它屏蔽了数据收集点的具体完结办法,削减了数据过滤等上层模块与基层数据收集部分的软件耦合度。关于上层模块来说,可见的只要逻辑读写器,所以逻辑读写器映射模块对RFID数据有开始过滤的功用。


  3.4 RFID数据收集过滤办法规划 

  RFID收集的原始数据量非常大,在实践运用中,依据具体的装备不同,每台读写器每秒能够上报数个至数十个不等的电子标签数据,如重复屡次扫描同一个电子标签,但其间只要少部分是对用户有意义的、非重复性的数据,这样很多的数据假如不经曩昔冗等处理而直接上传,将会给整个RFID体系带来很大的担负。所以,对RFID收集的数据进行过滤处理。 

  RFID数据收集过滤办法规划首要分为以下几类: 

  a)树立数据收集事情列表类。 

  对每一个新到电子标签数据进行实时检测,假如是新扫描的电子标签,则参加到相应列表中;假如该标签在列表中已存在,则仅更新对应标签的时刻等状况数据,而不新建标签数据记载,以抵达铲除重复数据的意图。 

  b)数据收集事情编码类。 

  对电子标签状况的改动进行编码,界说标签呈现的状况编码为0,标签状况消失的编码为1,然后参加计时器机制,对计时器有用时刻内的同一标签的状况跳变进行疏忽,然后在状况界说和时刻维度两个方面对数据进行去重化。 

  上述这些算法均能够很好地消除冗余数据,削减上层体系的负荷。但在实践运用中,除了RFID数据的去冗化以外,对数据的过滤还有着其他的需求。比方,由于信号不安稳或其他搅扰要素,行李上的RFID标签并不能在每一个读写器周期中被检测到;或许当行李车从货架旁走过期,其行李车内已有的物品被机场进口内的读写器误读到。针对上述问题,规划了在不同运用场景下的适应性和有用性的过滤算法。试验渠道运用RS-232接口的单天线读写器,该读写器陈述周期为1s,每次陈述标签数为五个。算法完结选用Java言语,经过Java串口来进行串口通讯。 

  首先是为标签构建一个RTagReadEvent类,该类包括的要害参数和办法如下:  

基于物联网的机场集成行李处理系统方案

  当过滤模块主程序检测到一个新标签时,便为其树立一个RTagReadEvent类的目标newReadTag,并对各个要害字段赋初值,一起发动该目标内部的计时器线程:newThread(newRead-Tag)。start()。该计时器线程的作用是每个陈述周期对标签权值value进行查看并触发相应操作。每次查看后将标签权值currrentvalue减1,以完结当标签未被陈述时其权值的逐渐下降。当权值currentvalue减到0时,计时器线程中止,这时能够毁掉该目标。 

  当过滤算法主模块发现陈述的标签已存在时,对该标签目标的currentvalue值进行累加:  

基于物联网的机场集成行李处理系统方案

  其间,valueStep就是算法中界说的累加权值。假如权值currentvalue现已抵达阈值readTagmax,则将其坚持在该值,避免经过多个上报周期后标签权值过高,影响后继判别。 

  3.5 RFID数据收集仿真与完结 

  运用该算法对机场带读写器的行李架进行了模仿,当行李架读写器能安稳辨认放入的带标签的行李时,不会由于信号动摇而误报货品脱离信息,并对经过行李架的其他物品坚持较低的敏感度,在这种运用场景中,设置valueStep=5,tagmax=8,tagmin=0。当标签进入读写器规模后,经过8s左右的时刻过滤模块触发标签呈现操作,人为将标签屡次短时刻移出读写器规模,模仿信号搅扰和动摇的状况,并将另一标签从读写器规模内移过,读写器均未触发剩余的标签呈现和消失操作,读写器扫描标签数据。


  将图7周期中呈现的RFID标签编码标为1,未呈现的编码为0。这样,对每一个行李电子标签,其事情能够记载为一个01序的二进制串。对图6而言,tag1可编码为01001011,表明标签经过了读写器规模;tag2可编码为11011000,表明标签脱离了读写器规模;tag3可编码为00000011,表明标签进入并停留在读写器规模中。 

  3.6 事务体系的完结 

  依据上述的根本原理,本文依据JavaEE渠道下规划并完结了一个依据物联网的机场集成行李处理体系,该原型体系完结了信息收集体系行李物品辨认、信息处理/行李操控/盯梢、PML效劳器的保护、本地数据库的保护等。依据物联网的机场行李集成处理体系首要经过RFID电子标签完结行李的主动辨认和发运,运用物联网获取旅客的原始信息并主动生成旅客行李清单。其间,事务处理体系经过获取信息收集软件得到的EPC信息,并经过ONS找到物品的PML信息效劳器,以Web的办法向Internet用户供给比方信息查询、盯梢等功用的处理的界面如图8所示,用户经过手机或无线PDA实时了解物品的状况的界面。


  一般,旅客乘坐飞机都要将大件行李邮寄,但由于各种原因,有时不免会有单个行李不能跟从旅客的航班抵达意图地。 

  旅客鄙人飞机后找不到自己邮寄的行李,就会向坐落行李抵达厅内的行李查询部分反映状况,而行李查询的作业人员会记载下相关状况。以往假如旅客想知道自己的行李查找状况,只能经过拨打航空公司电话了解状况,不只要时难以拨通,并且对作业人员的解说也不太了解。经过本体系,旅客只需经过手机或网络登录物联网的机场集成行李处理体系输入相关材料,就能够看到自己丢掉行李的最新进展状况,如现已找到了,现已交付给旅客,或是正在查询中。一起,旅客也能够看到航空公司作业人员具体作业流程,如都给哪些航站拍发了电报,都向哪些地方进行了查找等,不只满意了旅客的知情权,更让旅客随时监督航空公司的作业。 

  4 总结 

  在机场集成行李处理中,最要害的问题是行李的辨认/监控和行李信息的获取/查询。本文针对传统的机场行李处理存在的问题,将电子标签与物联网结合,运用电子标签作为行李辨认的手法,运用物联网来监控和获取行李物品的信息,提出了依据物联网的机场集成行李处理体系,对其结构和功用进行了具体的剖析,并经过运用实例阐明晰该体系的优势和可行性。本文所提出的依据物联网的机场集成行李处理体系具有高度主动化的特色。现在依据该计划开发的机场集成行李处理体系现已在国内某些航空公司装置运用,往后将依据用户的反应持续完善。


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