CN112990822B - 一种基于智慧托盘的物联网管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于智慧托盘的物联网管理系统，包括：信息获取模块，用于采集托盘上的RFID信息，并存储至存储模块，同时与ZigBee模块无线通讯，其中，所述存储模块可完成对未发送数据的掉电保护；数据分析模块，用于通过ZigBee模块接收所述信息获取模块采集的RFID信息；数据优化模块，用于对所述数据分析模块接收的RFID信息数据流进行二次数据清洗处理；应用管理模块，用于将二次数据清洗处理的RFID数据流进行业务逻辑处理，使数据变成可视化信息。本发明可以方便掌握货物存放的位置，提高减少货物流动的明确性，跟踪货物动向，提高工作效率的作用。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种基于智慧托盘的物联网管理系统。
背景技术
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。
物联网就是“物物相连的互联网”。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。
物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新版本是物联网发展的灵魂。
对于那些物流公司，货物的管理显得尤为重要。传统的管理模式无论从质量上还是效率上，都难以适应经营管理新形式的需要。
射频识别技术(RFID)技术作为一项先进的自动识别和数据采集技术，被公认为21世纪十大重要技术之一，已经成功应用到生产制造、物流管理、公共安全等各个领域。用含有芯片的不干胶纸质电子标签和远距离标签读写器，采集数据将更加方便。
目前，主要使用的管理系统多为登记类管理方式，人为因素决定系统的执行效果，自动化信息化水平不高，人工操作过多，因此急需改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于智慧托盘的物联网管理系统，可以方便掌握货物存放的位置，提高减少货物流动的明确性，跟踪货物动向，提高工作效率的作用，可以解决背景技术中的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供的基于智慧托盘的物联网管理系统的技术方案具体如下：
本发明实施例公开了一种基于智慧托盘的物联网管理系统，包括：
信息获取模块，用于采集托盘上的RFID信息，并存储至存储模块，同时与ZigBee模块无线通讯，其中，所述存储模块可完成对未发送数据的掉电保护；
数据分析模块，用于通过ZigBee模块接收所述信息获取模块采集的RFID信息；
数据优化模块，用于对所述数据分析模块接收的RFID信息数据流进行二次数据清洗处理；
应用管理模块，用于将二次数据清洗处理的RFID数据流进行业务逻辑处理，使数据变成可视化信息。
在上述任一方案中优选的是，所述信息获取模块有8个测量通道，可接入8路热电阻温度传感器、热电偶温度传感器或8路电流电压输入。
在上述任一方案中优选的是，所述信息获取模块在工作时，其工作步骤如下：
步骤1：进行ADC初始化操作，初始化成功后，对获取的RFID数据信息通过A/D进行转换；
步骤2：转换完成标志与DSP连接，对/>脉冲进行计数，每完成一组A/D转换，计数器累加1，初值为0；
步骤3：信息获取模块在等待20个时钟周期后，判断三组A/D是否全部转换完毕,若信息获取模块转换完毕，则DSP中断，开始读取数据；反之，则A/D工作不正常，发送复位信号，重新开始采样。
在上述任一方案中优选的是，所述数据分析模块包括控制模块，其用于根据所述数据采集模块采集的信息向数据优化模块提交数据。
在上述任一方案中优选的是，所述数据优化模块在工作时，其工作步骤如下：
步骤1：连接并控制数据分析模块，以实现控制数据采集模块RFID读写器的操作；
步骤2：接收数据分析模块处理过的RFID数据流，并对RFID数据流进行去冗余、格式化数据及数据分组，并将优化好的数据存入存储模块；
步骤3：通过TCP/IP协议与应用管理模块对接，接收应用管理模块请求指令，发送应用管理模块请求的数据。
在上述任一方案中优选的是，所述应用管理模块用于提供管理人员通过浏览器远程查看管理托盘，并可对所述数据采集模块进行工作参数和接口参数的配置。
在上述任一方案中优选的是，所述的基于智慧托盘的物联网管理系统，还包括数据加密模块，所述数据加密模块与数据分析模块和数据采集模块连接，其所述数据加密模块在工作时，其工作步骤如下：
步骤1：创建一个数据库，控制终端输入一个主密钥并保存在加密装置里；
步骤2：若控制终端有加密需求,调用加密算法,并根据控制终端的需要设置参数；
步骤3：判断控制终端是否有新的加密要求,若有,将加密要求记录在加密字典中；
步骤4：加密系统管理程序通过查询加密字典判断数据是否需要加密处理，若不需要，转步骤6；
步骤5：数据库加/解密引擎获得密钥后对所指定的数据进行加解密处理；
步骤6：将命令提交给数据库管理系统；
步骤7：根据不同要求将返回结果进行适当处理后提交给控制终端。
在上述任一方案中优选的是，所述加密算法的计算方式包括以下步骤：
步骤1：将明文映射到状态矩阵，进行初始密钥加运算；
步骤2：进行Nr次轮运算，各轮都由字节替换、行移位、列混淆、轮密钥加4个置换来实现，在第Nr轮不做列混淆；
步骤3：将状态矩阵映射为密文。
在上述任一方案中优选的是，若在信息的传递过程中，所述数据采集模块将采集到的数据输送至数据分析模块，数据分析模块需产生关于RSA的公钥和私钥，公钥发送至数据采集模块处，用作数据加密，私钥由数据分析模块自行保留，用于数据解密。
在上述任一方案中优选的是，所述的基于智慧托盘的物联网管理系统，还包括通过分组加密网络对通信数据进行换代计算，输出动态密文后再进行加密，直到数据密钥流选择充入结束，利用乘积方式的密码转换，在完成网络通信数据优化分配后的传输信道内，分散处理网络数据，完成网络通信数据加密。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
通过信息获取模块，可以采集托盘上的RFID信息，并存储至存储模块，同时与ZigBee模块无线通讯，其中，所述存储模块可完成对未发送数据的掉电保护；
通过数据分析模块，可以通过ZigBee模块接收所述信息获取模块采集的RFID信息；
通过数据优化模块，可以对所述数据分析模块接收的RFID信息数据流进行二次数据清洗处理；
通过应用管理模块，可以将二次数据清洗处理的RFID数据流进行业务逻辑处理，使数据变成可视化信息可以方便掌握货物存放的位置，提高减少货物流动的明确性，跟踪货物动向，提高工作效率的作用。
附图说明
附图用于对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1是按照本发明基于智慧托盘的物联网管理系统的天球示意图。
图2是按照本发明基于智慧托盘的物联网管理系统的数据优化模块在工作时，其工作步骤示意图。
图3是按照本发明基于智慧托盘的物联网管理系统的加密算法的计算步骤示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图及具体实施方式对本发明技术方案进行详细说明。
实施例：
如图1所示，本发明实施例公开了一种基于智慧托盘的物联网管理系统，包括：
信息获取模块，用于采集托盘上的RFID信息，并存储至存储模块，同时与ZigBee模块无线通讯；
数据分析模块，用于通过ZigBee模块接收所述信息获取模块采集的RFID信息；
数据优化模块，用于对所述数据分析模块接收的RFID信息数据流进行二次数据清洗处理；
应用管理模块，用于将二次数据清洗处理的RFID数据流进行业务逻辑处理，使数据变成可视化信息。
在本发明实施例所述的基于智慧托盘的物联网管理系统中，所述信息获取模块有8个测量通道，可以接入8路热电阻温度传感器、热电偶温度传感器或8路电流电压输入。信息获取模块的CPU选用单片机AT89S52芯片，利用AT89S52的P0.4～P0.7口控制三片多路模拟开关，从而选中相应的传感器测量通道，该芯片具有高功能，低功耗等特点，可集成多个模块，前端传感器将采集的模拟量经过模数转换后送往单片机处理，然后经过ZigBee模块送往数据分析模块，从而实现远程无线数据采集的功能，其中，单片机是终端的微控中心，存储模块完成对未发送数据的掉电保护。
在本发明实施例所述的基于智慧托盘的物联网管理系统中，所述信息获取模块的处理方法包括以下步骤：
步骤1：进行ADC初始化操作，初始化成功后，对获取的RFID数据信息通过A/D进行转换；
步骤2：转换完成标志与DSP连接，对/>脉冲进行计数，每完成一组A/D转换，计数器累加1(初值设为0)；
步骤3：信息获取模块在等待20个时钟周期后，判断三组A/D是否全部转换完毕(即是否有3个脉冲),若信息获取模块转换完毕，则DSP中断，开始读取数据；反之，说明A/D工作不正常，则发送复位信号，重新开始采样，可保证检测的准确性。
在本发明实施例所述的基于智慧托盘的物联网管理系统中，ZigBee模块技术是一种应用于短距离范围内、低传输数据速率下的无线通信技术在通信状态下,终端节点耗电只有几十毫瓦左右,工作几个月只需要一节干电池,可见低功耗是ZigBee技术的显著特点。
在本发明实施例所述的基于智慧托盘的物联网管理系统中，所述数据分析模块包括控制模块，其用于根据所述信息获取模块采集的信息向数据优化模块提交数据，如操作数据库、向信息采集端发送控制指令、控制LED显示等。
如图2所示，在本发明实施例所述的基于智慧托盘的物联网管理系统中，所述数据优化模块的清洗方法包括以下步骤：
步骤1：连接并控制数据分析模块，进而控制信息获取模块RFID读写器的操作；
步骤2：接收数据分析模块处理过的RFID数据流，并对这些数据进行去冗余、格式化数据及数据分组，并将优化好的数据存入存储模块；
步骤3：通过TCP/IP协议与应用管理模块对接，接收应用管理模块请求指令，发送应用管理模块请求的数据。
在本发明实施例所述的基于智慧托盘的物联网管理系统中，所述应用管理模块主要功能是方便管理人员通过浏览器远程查看管理托盘，并可对所述信息获取模块进行工作参数和接口参数的配置。所述应用管理模块主要是应用程序服务器的搭建，应用程序服务器上的控制台采用的是J2EE系统架构，服务器的开发使用的是MyEclipse开发软件，该软件上自带服务器软件ApacheTomcat6.0，服务器上的数据库采用的开源软件MYSQL数据库，主要负责存储系统逻辑处理所需标签数据，所述应用管理模块采用B/S架构设计，这保证了系统较易维护和访问。
在本发明实施例所述的基于智慧托盘的物联网管理系统中，还包括数据加密模块，当使用时，其所述数据加密模块在工作时，包括以下步骤：
步骤1：当创建一个数据库时，由控制终端输入一个主密钥并保存在加密装置里；
步骤2：如果控制终端有加密需求,调用加密算法,并根据控制终端的需要设置参数；
步骤3：判断控制终端是否有新的加密要求,如果有,将加密要求记录在加密字典中；
步骤4：加密系统管理程序通过查询加密字典判断数据是否需要加密处理，如果不需要，转步骤6；
步骤5：数据库加/解密引擎获得密钥后对所指定的数据进行加解密处理；
步骤6：将命令提交给数据库管理系统；
步骤7：根据不同要求将返回结果进行适当处理后提交给控制终端。
如图3所示，在上述步骤2中，为了进一步提高安全性和降低加密时间，所述加密算法的计算方式包括以下步骤：
步骤1：将明文映射到状态矩阵(State)，进行初始密钥加运算；
步骤2：进行Nr次轮运算，各轮都由字节替换(ByteSub)、行移位(RowShift)、列混淆(MixColumn)、轮密钥加(Addroundkey)4个置换来实现，但第Nr轮不做列混淆；
步骤3：将状态矩阵映射为密文。
其中，在步骤2中，字节替换有正向字节替换和逆向字节替换，正向字节替换是一个简单的查表操作。高级加密标准(英语:AdvancedEncryptionStandard，缩写:AES，在密码学中又称Rijndael加密法)定义的S盒是由16×16个字节组成的矩阵，包含了8位值所能表达的256种可能的变换。State中每个字节按照如下的方式映射为一个新的字节：把该字节的高4位作为行值，低4位作为列值，取出S盒中对应行列的元素作为输出。
AES的S盒被设计成能防止已有的各种密码分析攻击，Rijndael开发者特别寻求输入位和输出位之间几乎没有相关性的设计，并且输出值不能通过利用一个简单的数学函数变换输入值所得到。当然，S盒必须是可逆的，但S盒不是自逆的。
在步骤2中，行移位是对状态阵列的行到行的变换，也就是将某个字节从一列移到另一列中，它的线性距离是4字节的倍数。在这里要注意到，行移位变换确保了某列的4字节被扩展到了4个不同的列。正向行移位变换，即State的第一行保持不变，把State的第2行循环左移一个字节，State的第3行循环左移2个字节，State的第4行循环左移3个字节。而逆向行移位变换则是将State中的第一行保持不变，后3行执行与正向行移位相反方向的移位操作。
在步骤2中，列混淆是对状态阵列的列到列的变换，它作用于状态阵列的每一列。正向列混淆变换对每列独立地进行操作，每列中的每个字节被映射为一个新值，此值由该列中的4个字节通过函数变换得到。
在步骤2中，轮密钥加是轮密钥与状态阵列中的对应字节按位异或的变换，轮密钥由密钥扩展得到。在正向轮密钥加变换中，128位的State按位与128位的密钥XOR把这个操作看成是基于State列的操作，即把State的一列中的4个字节与轮密钥的一个字进行异或。逆向轮密钥加变换与正向轮密钥加变换相同，因为异或操作是其本身的逆。也可以说由于AddroundKey只包括一个异或操作，所以InvAddRoundKey与AddroundKey变换一致。
在加密算法的计算方式中，通过分组加密网络对通信数据进行换代计算，输出动态密文后再进行加密，直到数据密钥流选择充入结束。利用乘积方式的密码转换，在完成网络通信数据优化分配后的传输信道内，分散处理网络数据，完成网络通信数据加密。网络通信数据加密计算形式为：
式中，φ代表异位，f是轮函数，Kg是第g轮计算机网络信息加密字秘钥，Ag和Ag-1分别代表第g轮和g-1轮计算机网络信息分组加密扩散组织，Bg和Bg-1分别代表第g轮和g-1轮计算机网络信息分组加密处理环节。
若在信息的传递过程中，如信息获取模块将采集到的数据输送至数据分析模块，数据在传输的过程中，为确保传输的稳定性，数据分析模块需要产生关于RSA的公钥和私钥，公钥发送至信息获取模块处，用作数据加密，私钥由数据分析模块自行保留，用于数据解密，RSA密钥生成步骤如下：
第一步：数据分析模块任意选取两个不一样的大素数o和q，并计算n＝oq，可把n值公开，但o和q的值必须严格保密；
第二步：计算n＝(o-)(q-1)，计算过程严格保密；
第三步：任意选择整数e∈P，使e满足0＜e＜n，gcd(e,n)＝1，gcd代表最大公约值，计算整数d∈P，使其满足ed＝1(modn)，且0＜d＜n；
第四步：数据分析模块需公开(e,n)，将其作为公钥传输至信息获取模块，把(d,n)值视为私密钥严格保密，用于接收网络通信数据并解密。RSA密钥生成后，信息获取模块将属于数据分析模块的公钥(e,n)中需要运输的明文数据M另行加密，获得密文C，即：C＝Me(modn)，信息获取模块将密文C再次传输至数据分析模块，数据分析模块接收到密文数据后，利用数据分析模块单独保保密的私钥(d,n)进行二次解密，获取初始化明文数据，即：M＝Ce(modn)，因此，在数据的传输过程中，可以起到加密的作用，使其信息传递更加准确。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于智慧托盘的物联网管理系统，其特征在于：包括：
信息获取模块，用于采集托盘上的RFID信息，并存储至存储模块，同时与ZigBee模块无线通讯，其中，所述存储模块可完成对未发送数据的掉电保护；
数据分析模块，用于通过ZigBee模块接收所述信息获取模块采集的RFID信息；
数据优化模块，用于对所述数据分析模块接收的RFID信息数据流进行二次数据清洗处理；
应用管理模块，用于将二次数据清洗处理的RFID数据流进行业务逻辑处理，使数据变成可视化信息；
所述信息获取模块有8个测量通道，可接入8路热电阻温度传感器、热电偶温度传感器或8路电流电压输入；
所述信息获取模块在工作时，其工作步骤如下，
步骤1：进行ADC初始化操作，初始化成功后，对获取的RFID数据信息通过A/D进行转换；
步骤2：转换完成标志与DSP连接，对/>脉冲进行计数，每完成一组A/D转换，计数器累加1，初值为0；
步骤3：信息获取模块在等待20个时钟周期后，判断三组A/D是否全部转换完毕,若信息获取模块转换完毕，则DSP中断，开始读取数据；反之，则A/D工作不正常，发送复位信号，重新开始采样；
还包括数据加密模块，所述数据加密模块与数据分析模块和数据采集模块连接，其所述数据加密模块在工作时，其工作步骤如下，
步骤1：创建一个数据库，控制终端输入一个主密钥并保存在加密装置里；
步骤2：若控制终端有加密需求,调用加密算法,并根据控制终端的需要设置参数；
步骤3：判断控制终端是否有新的加密要求,若有,将加密要求记录在加密字典中；
步骤4：加密系统管理程序通过查询加密字典判断数据是否需要加密处理，若不需要，转步骤6；
步骤5：数据库加/解密引擎获得密钥后对所指定的数据进行加解密处理；
步骤6：将命令提交给数据库管理系统；
步骤7：根据不同要求将返回结果进行适当处理后提交给控制终端；
所述加密算法的计算方式包括以下步骤，
步骤1：将明文映射到状态矩阵，进行初始密钥加运算；
步骤2：进行Nr次轮运算，各轮都由字节替换、行移位、列混淆、轮密钥加4个置换来实现，在第Nr轮不做列混淆；
步骤3：将状态矩阵映射为密文；
若在信息的传递过程中，所述数据采集模块将采集到的数据输送至数据分析模块，数据分析模块需产生关于RSA的公钥和私钥，公钥发送至数据采集模块处，用作数据加密，私钥由数据分析模块自行保留，用于数据解密；
还包括通过分组加密网络对通信数据进行换代计算，输出动态密文后再进行加密，直到数据密钥流选择充入结束，利用乘积方式的密码转换，在完成网络通信数据优化分配后的传输信道内，分散处理网络数据，完成网络通信数据加密；
所述网络通信数据加密计算形式为：
式中，φ代表异位，f是轮函数，Kg是第g轮计算机网络信息加密字秘钥，Ag和Ag-1分别代表第g轮和g-1轮计算机网络信息分组加密扩散组织，Bg和Bg-1分别代表第g轮和g-1轮计算机网络信息分组加密处理环节。
2.根据权利要求1所述的基于智慧托盘的物联网管理系统，其特征在于：所述数据分析模块包括控制模块，其用于根据所述数据采集模块采集的信息向数据优化模块提交数据。
3.根据权利要求2所述的基于智慧托盘的物联网管理系统，其特征在于：所述数据优化模块在工作时，其工作步骤如下：
步骤1：连接并控制数据分析模块，以实现控制数据采集模块RFID读写器的操作；
步骤2：接收数据分析模块处理过的RFID数据流，并对RFID数据流进行去冗余、格式化数据及数据分组，并将优化好的数据存入存储模块；
步骤3：通过TCP/IP协议与应用管理模块对接，接收应用管理模块请求指令，发送应用管理模块请求的数据。
4.根据权利要求3所述的基于智慧托盘的物联网管理系统，其特征在于：所述应用管理模块用于提供管理人员通过浏览器远程查看管理托盘，并可对所述数据采集模块进行工作参数和接口参数的配置。
Priority Applications (1)
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