论文总字数：30581字

摘 要

随着仓储容量的增加，仓储设备在仓储物流系统中逐渐替代了人工操作，成为了越来越重要的工具，也因此，仓储设备的工作效率对仓储物流系统的高效运行影响重大。近些年来，物联网技术的发展和普及，推进了仓储设备智能化、自动化的进程。将物联网技术应用于仓储设备的远程监控和故障检测，使仓储设备更高效、智能的工作，这对仓储物流系统有着重大的意义。

本文以仓储物流系统中应用较多的叉车为研究对象，在现有的软硬件开发环境中，对原有的嵌入式软硬件——物联终端进行升级。

在嵌入式硬件开发方面，本文首先对目前常见的物联网技术进行了充分调研，选取了NB-IoT通信技术作为远程通信方式，之后对不同公司的NB-IoT模块进行对比，选择了有人物联网公司的WH-NB73模块，设计了通信部分的硬件电路并实现。

在嵌入式软件开发方面，本文调研了常见嵌入式操作系统的优缺点，根据硬件微控制器的型号选择了适合STM32F107VCT6微控制器的μC/OS-II操作系统，并将代码进行了裁剪移植。

在最后的测试阶段，由于中国电信的NB网络已经大范围覆盖并且可以商用，因此采用中国电信的NB网络进行通信测试，本文设计的NB-IoT通信模块能够完成数据的收发功能。

关键词：NB-IoT，搬运设备，物联网，终端

Abstract

With the increase of warehousing capacity, warehousing equipment has gradually replaced manual operation in warehousing and logistics systems and has become an increasingly important tool. Therefore, the efficiency of warehousing equipment has a significant impact on the efficient operation of warehousing and logistics systems. In recent years, the development and popularization of Internet of Things technology has advanced the intelligentization and automation of storage equipment. The application of the Internet of Things technology to the remote monitoring and fault detection of warehousing equipment enables the warehousing equipment to work more efficiently and intelligently. This has great significance for the warehousing and logistics system.

In this paper, taking the forklifts used in warehousing logistics system as the research object, in the existing software and hardware development environment, IOT terminals have been upgraded on the basis of the original.

In the field of embedded hardware development, after thorough investigation of common IoT technologies, NB-IoT communication technology was selected as a remote communication method.

After comparing the NB-IoT modules of different companies, the WH-NB73 module of the character networking company was applied to the circuit of the data communication part.

In the aspect of embedded software development, after investigating the advantages and disadvantages of common embedded operating systems, the μC/OS-II operating system suitable for the STM32F107VCT6 microcontroller was selected based on the model of the hardware microcontroller, and the code was cut and transplanted.

In the final test phase, because China Telecom's NB network has been widely covered and commercially available, China Telecom's NB network is used for communications testing. The NB-IoT communications module designed in this paper can complete the data sending and receiving functions.

KEY WORDS: NB-IoT, Transport equipment, Internet of Things, Terminal

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 仓储设备物联终端的研究背景 1

1.1.1 仓储设备物联终端的发展历史 1

1.1.2 仓储设备物联终端的国内外研究现状 1

1.2 物联网的发展背景 2

1.3 项目意义 2

1.4 课题主要工作及论文结构 3

第二章 仓储设备物联终端的总体设计 4

2.1 物联终端的需求分析 4

2.2 物联终端的网络通信方式 5

2.2.1 GPRS通信 5

2.2.2 3G/4G通信 6

2.2.3 WIFI通信 6

2.2.4 ZigBee通信 6

2.2.5 NB-IoT通信 6

2.2.6 LoRa通信 7

2.3 物联终端的总体设计方案 8

2.3.1 物联终端的硬件设计方案 8

2.3.2 物联终端的软件设计方案 10

2.4 本章小结 11

第三章 物联终端的硬件设计 12

3.1 系统模块的电路设计 12

3.2 NB-IoT通信模块的电路设计 15

3.2.1 WH-NB73模块介绍 16

3.2.2 WH-NB73模块外围电路设计 18

3.3 本章小结 20

第四章 物联终端的软件设计 21

4.1 物联终端软件主程序设计 21

4.2 数据通信程序设计 22

4.3 嵌入式操作系统移植 25

4.3.1 常见嵌入式操作系统 25

4.3.2 嵌入式操作系统的移植 26

4.4 故障诊断判断逻辑 27

4.5 本章小结 30

第五章 物联终端的测试 31

第六章 总结与展望 37

6.1 总结 37

6.2 展望 37

致 谢 39

参考文献 40

绪论

仓储设备物联终端的研究背景

仓储设备物联终端的发展历史

随着计算机技术和互联网技术的不断发展，电商平台遍地开花，仓储需求不断加大，高效率、低成本的仓储设备普遍受到企业的青睐。由于原始人工搬运的方式效率低下、成本昂贵，目前大部分企业的物料搬运逐渐使用以叉车为主的仓储搬运设备。仓储搬运设备作为仓储物流系统中重要的组成部分，它是否能正常运转，影响着仓储物流系统的工作效率。一般情况下，传统的人工售后服务，是在设备出现故障、不能正常工作时，由使用者给制造商打电话，再由制造商派人赶到现场进行维修。这样人工的诊断和维修严重影响了搬运设备的工作效率，因此，智能化的对仓储搬运设备进行监测与故障诊断就显得尤为重要，仓储设备的物联终端正是在这样的背景下应运而生。

机械设备的状态监测和故障诊断大体上可以分为三个阶段：单机监测诊断系统、分布式监测诊断系统、远程监测诊断系统。第一阶段的单机检测诊断系统是一个封闭式的系统，这种系统主要针对某一种特定的机器，每一种不同的设备都需要设计一个自己的系统。第二阶段的分布式监测诊断系统，是在单机监测诊断系统的基础上优化而来，随着工业计算机网络的发展，分布式检测诊断系统基于工业局域网实现了分散监测、集中管理诊断，从而提高了监测诊断的效率，减少了人力和物力成本。但是随着因特网的蓬勃发展，第三个阶段，基于因特网远程监测诊断系统已经逐步被实现，尤其是近年来物联网技术的出现，使得远程监测诊断终端与监控中心通过无线网络相连，推动了仓储设备终端向智能化的进一步发展^[1]。

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