引 言
消防關乎國家穩定、基于社會安定和人民生命財產安全，物聯網是消防系統我國公共安全相關工作以及救援防災體系的重要組成部分，國家對于消防工作越來越重視，為了落實消防裝備建設要求，推動消防工作建設，消防裝備在種類和數量上都呈現飛躍式增長。傳統的信息系統管理方式需要大量人工采集官兵、車輛、裝備、物資等動態信息，整個過程費時、費力、操作繁瑣、缺少動態便捷的管理手段，導致數據采集錄入審批不暢、裝備數據記錄不準確。在裝備維修、丟失、報廢等情況下，無法動態更新裝備狀態，容易導致管理漏洞。在進行跨區域作戰時，由于各部門裝備信息的實時性、共享性不強，對聯合作戰中的裝備調派工作造成了很大困擾。因此，如何對消防裝備物資倉儲進行有效管理，并保障消防裝備的維護是消防部隊面臨的重大問題。
隨著物聯網技術的發展，物聯網技術 [1] 已在全球范圍改變了供應鏈管理模式，尤其在倉儲管理環節，基于物聯網技術的智能倉儲系統在各行業得到了廣泛應用。物資倉儲管理模式已較為成熟，普遍實現了智能倉儲管理信息化覆蓋。以RFID 技術和二維碼技術 [2] 為代表的物聯網技術具有對物品進行唯一標識、非接觸、信息可靠、移動識別的特性，通過與信息技術的融合應用，記錄物資從入庫、存儲、盤點到出庫環節的物流信息。本文以物聯網技術為基礎構建消防智能倉儲系統，實現智能倉儲管理，提高消防倉儲自動化水平，有效降低人力資源和運作成本，提升消防管理部門的倉儲管理效率。
1 總體設計架構
消防部門裝備物資無論在種類還是數量上都呈現飛躍式增長態勢，裝備管理方面存在的難題日漸突出。針對消防部門倉儲管理難的問題，采用物聯網和信息技術，擬設計智能倉儲管理系統。智能倉儲管理系統總體設計架構主要由展現層、業務系統、感知層、作業層組成。
1.1 展現層
展現層中設計有手機、PC 和工控機等終端設備，便于實時顯示消防倉儲裝備信息。展現層主要用于顯示消防倉儲系統存儲裝備物資的情況。例如，倉儲系統采用RFID 技術采集裝備物資信息，通過多種通信傳輸方式將采集到的信息傳輸至工控機，工控機收到采集器的數據后，對數據進行分析， 主要分析裝備物資出庫、入庫、移庫、盤點等情況，同時倉儲系統會生成相應的報表明細單，根據業務情況做相應處理。
1.2 業務系統
業務系統中設計有倉儲管理、作業監控和接口管理。在倉儲管理中，包含倉庫管理、入庫管理、保養管理、庫存管理、盤點管理、出庫管理、策略管理、庫存分析和統計管理。
在倉庫管理中，需要對倉庫以及庫位進行分類并粘貼相應的標簽，以便對裝備物資分類。
入庫管理用于將裝備物資根據其標簽信息存儲到相應庫位中，便于管理。
保養管理用于保養某些長期使用或者久存于倉庫的裝備物資。
盤點管理用于記錄庫存中對應裝備物資的出入庫數量， 以及預警記錄哪些物資處于缺貨狀態。
統計管理用于統計裝備物資的分類情況、裝備報廢、退役、借入、維修的百分比，及裝備的新增、退役數目，裝備的出入庫統計等。
作業監控設計包含任務監控、優化調度和權限管理，用于監控消防任務和資源的合理調度。接口管理設計有裝備的管理接口、接口定制以及接口規范。消防智能倉儲管理系統架構如圖 1 所示。
1.3 感知層
感知層設計有條形碼識別、LPWAN、AGV 系統、通信系統、配套系統，主要用于消防倉儲硬件設計，便于快速、準確識別裝備物資信息和信息傳輸功能。消防物資裝備在出入庫之前，需攜帶有特定的RFID 標簽，通過RFID 讀寫器將信息存儲在標簽中，移動掃描器掃描二維碼，對庫房包括低值易耗品在內的所有物資裝備信息進行采集管理，再通過網絡通信系統將采集到的信息傳輸至感知層的工控機。
1.4 作業層
作業層設計有立體貨架、模塊存儲、傳輸系統、存儲系統和分揀系統。設計立體貨架有助于提高倉庫空間利用率和節約資源。消防裝備物資在入庫時，經過 RFID 掃描，倉儲系統獲取裝備物資信息，由貨物分揀系統應用AGV 技術將裝備運送到相應的倉庫庫位上。
消防倉儲管理系統各層框架之間相互依賴，相輔相成， 共同完成智能倉儲的消防任務。
2 采集方案設計
由于傳統的消防裝備物資管理的信息采集方式缺乏準確性、動態性、實時性和共享性，無法滿足消防部隊對設備物資管理的需求。而以 RFID 射頻識別和二維碼作為代表的物聯網技術能夠非接觸、唯一標識物品，并且信息可靠，因此智能倉儲的消防裝備信息采集方案設計采用RFID 技術和二維碼技術。
2.1RFID技術
采用RFID 技術[3,4] 的信息采集方案可分為有源方案和無源方案。二者都以移動互聯網和物聯網為基礎，應用了 2.4G RFID 自動識別技術、智能手機終端技術、大數據等多種先進技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，同時可完成實時性數據傳送。
有源 RFID 技術主要應用于倉儲管理領域， 應用有源RFID 技術可以跟蹤或監控進出倉庫的托盤、包裝箱及貨物的出貨量。裝備物資在入庫時，貨物可能已經有了 RFID 標簽， 也可能需要先初始化標簽，錄入貨物信息，然后將RFID 標簽粘貼到貨物上。在進行倉儲業務時，可使用固定式 RFID 讀寫 器，也可以使用手持式 RFID 手持數據終端，還有叉車式移動 讀寫器，在進行入庫和出庫、盤點、揀貨等關鍵業務時，系統 可以自動記錄與 RFID 標簽相關聯的貨物，并將采集到的信息 實時傳送到數據中心管理平臺。RFID 系統結構如圖 2 所示。
有源方案由三防有源 RFID 電子標識卡、二維碼標簽、RFID電子標識卡采集器、移動掃描器、倉庫專用觸屏式工控機、有源電子標識卡發卡器、高增益全向天線和車載系統軟件平臺組成。RFID 電子標識卡的唯一ID 號或用戶編寫的編碼可對貨物進行標識。每一個電子標識卡的信息都包含了該貨位或貨箱里的全部裝備信息。
RFID 電子標識卡采集器可自動采集標識卡信息，以多種傳輸方式（RS-232、以太網、WiFi 或GPRS 等）將采集到的信息傳輸至工控機，工控機收到采集器的數據后，對數據進行分析，從而判斷裝備物資出庫、入庫、移庫、盤點等流程， 同時生成相應的報表明細單，并在系統中做相應處理。
有源方案通過有源 RFID電子標識卡識別整個庫房的重點裝備信息，進行單件采集管理，對低值易耗品進行批量采集管理。RFID電子標識卡采集器自動采集覆蓋范圍內的電子標識卡，再通過網絡將采集的信息傳輸至后臺工控機。其主要優勢在于有源 RFID閱讀器被放置在倉庫內需要監控和追蹤貨物的區域，可以根據現場環境按照射頻規劃部署有源式讀寫器，保證覆蓋范圍和信號強度。有源 RFID標簽可以設定不同的信號發射周期，按照指定的時間和規則，若標簽擅自移動或出庫會自動報警。對于庫存盤點，標簽可以自動喚醒，同時，也可以實現自動化一鍵式盤點及移動掃描器掃碼出入庫。鑒于有源 RFID技術在倉儲管理領域的優勢，本系統采用有源 RFID技術[5] 方案對消防設備物資進行有效管理。
2.2 二維碼技術
二維碼又稱 Quick Response Code（QR），是近幾年移動設備中非常流行的編碼方式，它比傳統的Bar Code 條形碼能存儲更多的信息，表示更多的數據類型。
二維碼采用某種特定的幾何圖形，按一定規律在平面（二維方向上）上分布的黑白相間的圖形上記錄數據符號信息，在代碼編制上巧妙利用構成計算機內部邏輯基礎的 0 1 比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，通過圖像輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理。它具有條碼技術的一些共性，每種碼制都有其特定的字符集，且每個字符都占有一定的寬度，并具有一定的校驗功能。同時還具有對不同行的信息自動識別及處理圖形旋轉變化點的功能。
由于二維碼具有儲存量大、保密性高、追蹤性強、成本低等特性，特別適用于表單、安全保密、追蹤、證照、存貨盤點、資料備援等方面。因此，消防智能倉儲管理系統采用二維碼技術 [6]，每個消防裝備物資都粘貼帶有二維碼的標簽，碼中含有裝備物資名稱、重量、投入順序、裝備物資號碼等信息， 更加方便消防部門對裝備物資的有效管理。
3 系統設計
消防智能倉儲管理系統設計的目的是實現倉儲智能化管理。根據業務需求，消防倉儲管理員進行裝備物資入庫時， 需要對倉庫的裝備物資進行比對，判斷倉庫是否有相同的裝備物資，判斷已有的庫存是否有標簽，完成入庫操作時要保證物資裝備存儲在正確的庫存區，且裝備物資都要有特定的標簽標識。同時需要向上級部門寫入庫申請（采購入庫申請、調撥入庫申請、維修入庫申請），經過入庫驗收后，可用有源 RFID 掃描帶有屬性、規則信息的裝備物資，也可以對比庫存臺賬信息進行相應的盈虧處理，通過RFID 掃描盤點，進行庫存臺賬登記。入庫成功后，進行庫存臺賬登記。通過庫存臺賬模塊可以查看庫存明細賬目和貨位裝備的詳細信息。裝備物資出庫，如對退役或者報廢的裝備，需要向上級部門寫出庫申請，如調撥出庫申請、報廢出庫申請、損耗出庫申請、保養及維修出庫申請，經有源 RFID 掃描出庫。對于成功出庫的裝備物資可以進行相應的信息核對，也可以進行庫存臺賬登記，同時，實時動態了解庫存各項裝備信息，通過 RFID 掃描盤點進行庫存臺賬登記。該系統的倉儲出入庫流程如圖 3 所示。
圖 3 出入庫設計流程圖
應用效果
以廣東省消防裝備物資管理業務為背景，測試基于物聯網的消防智能倉儲系統。消防智能倉儲系統采用RFID 射頻識別、二維碼等物聯網技術和互聯網信息技術，系統實現了廣東省市級消防支隊當前的全部物資裝備、庫存、執勤、維修、借出、借入、退役以及報廢的數目情況，實現了消防車輛按類別、按支隊的數量統計，滅火器材按類別、按支隊的數量統計，以及滅火器材按年度計算的滅火劑消耗量、庫存量的統計。其整體應用效果如圖 4 所示。
4 應用效果
以廣東省消防裝備物資管理業務為背景，測試基于物聯 網的消防智能倉儲系統。消防智能倉儲系統采用 RFID 射頻 識別、二維碼等物聯網技術和互聯網信息技術，系統實現了 廣東省市級消防支隊當前的全部物資裝備、庫存、執勤、維修、 借出、借入、退役以及報廢的數目情況，實現了消防車輛按類 別、按支隊的數量統計，滅火器材按類別、按支隊的數量統 計，以及滅火器材按年度計算的滅火劑消耗量、庫存量的統計。 其整體應用效果如圖 4 所示。
圖 4 消防智能倉儲管理系統效果圖
5 結 語
智能倉儲系統的設計與實現，是以目前國內外物聯網技術在倉儲管理中的應用現狀為出發點，應用RFID、二維碼等物聯網技術和信息技術，分析目標倉儲管理的各項實際需求， 依照需求進行系統架構設計，最終完成整個基于物聯網的消防倉儲管理系統。系統優勢在于可根據不同的裝備和不同的倉儲場所特點，應用不同的物聯網技術，因地制宜。系統管理界面人性化設計、簡潔友好，對于整個倉儲管理能夠進行實時動態監管，給使用方發送及時、準確的信息報告，大大減少了時間、人力和成本投入，大幅度提升了倉儲管理工作效率。因此，研究基于物聯網的消防智能倉儲系統具有很大的現實意義，值得應用和推廣。
