第 3 章 基于物联网的物流信息系统设计
3.1 需求分析。
随着物联网的出现和发展，人们对智能生活的要求也逐渐提高。智能家居、智慧城市、智能交通和智能医疗等已经开始成为市场上活跃的概念。而智能物流相较于智能家居、智慧城市等的起步较晚、较慢。随着电子商务的普及，处于供应链下游的生产服务性行业--物流行业必须提高服务品质，向用户提高更加透明化、具体化的物流信息。
当用户的一箱珍贵的红酒通过物流在运输的路上时，人们会想知道红酒所处于的温度、湿度以及是否被撞击等信息，因为温度、适度、撞击等因素会影响红酒的品质；当用户在电子商务网站提交一个订单后，用户可以实时追踪产品的具体位置、物流足迹，当货物接近派送时间时，合理的安排自己的接收时间。这些都是智能物流可以提供给用户的服务。而且，随着大数据时代的来临，智能物流的信息系统需要解决大数据的存储和处理的问题。
为了实现上述需求，本文设计了一种基于物联网的物流信息系统，用户通过注册、登录该信息系统，可以查询用户需要的物流信息，包括物流货物详细信息、货物位置、货物足迹以及货物所处环境的温、湿度等。
3.2 系统架构。
为了实现 3.1 中的基于物联网的物流信息系统，本文设计了如下图 3.1 所示的系统架构。
运输的货车上的每个货箱装有一个传感器节点，所有的传感器节点与货车的协调器节点形成无线传感器网络，即物联网。物联网的通信依靠 RF 射频技术。传感器节点将货箱的温度、湿度等信息实时上传给货车的协调器节点。协调器节点通过与卫星的通信，获取位置信息。协调器节点将传感器节点上传的数据和卫星的位置信息通过GPRS 实时上传给物流信息系统的服务器，服务器对数据进行处理后存储到数据库服务器中。用户可以利用手机、PC 机、平板电脑或者笔记本电脑通过 Internet 互联网远程访问 B/S 架构的物联网物流信息系统的服务器。服务器根据用户的请求访问数据库服务器获取数据，返回给用户，这样用户就可以获取物流的实时信息了。
3.2.1 B/S 架构。
目前，主流的系统架构有：C/S,B/S.针对不同的应用场景，可以采用不同的架构。
本文的系统为了让所有的用户能够随时、随地地追踪到物流信息，避免客户端下载，保持用户的信息安全，采用 B/S 架构。B/S 架构如下图 3.2 所示。它是浏览器/服务器架构，用户只需要浏览器和通信网络便可以访问基于物联网的物流系统。浏览器通过访问基于物联网的物流系统的 Web 服务器，Web 服务器再请求数据库服务器获取需要的信息。
这样可以省去用户下载物联网物流系统客户端的麻烦，也可以把用户数据封装在 Web服务器端，避免用户信息泄露。随着智能手机、平板电脑、笔记本电脑和 PC 机的普及，移动互联网的迅速发展，浏览器对于用户来说是最便利的工具，所以本文采用 B/S 架构更加适合。
3.2.2 Web Service.
在图 3.2 中，Web 服务器、应用程序服务器和数据库服务器形成了一个 Web Service架构。它们分别对应表示层、业务逻辑层和数据层。在 Web 服务器与数据库服务器之间增添应用程序服务器的目的是将服务与实现分离。Web 服务器上只存有页面的静态部分，不同用户返回的不同数据需要应用程序服务器来提供。这样能够实现静态与动态分离，加快用户页面的反应速度，提高用户体验。同时，Web 服务器不能直接访问数据库服务器，加强了基于物联网的物流系统的安全性能，只有通过应用程序服务器访问数据库才能够获取数据。而一般的用户只能访问到 Web 服务器，所以提高了系统的安全性，也进一步保障了用户信息的安全性。Web Service 的框架。
3.2.3 分布式存储。
物联网是大数据的重要来源之一，本文的基于物联网的物流信息系统需要存储物联网上传的实时数据。这些实时数据的存储和处理面临着挑战。本文采用分布式的数据存储方式。
将所有的数据库服务器构成分布式存储系统，大大提高了数据存储的容量和数据查询的速度。
在数据进行分布式数据存储的同时，可以对数据进行容灾备份处理。定期定时对数据库中的数据备份到备份数据库中，这样就可以在数据遭遇灾难时及时恢复数据，迅速恢复系统。
3.3 系统设计。
在基于物联网的物流信息系统的整体设计中，本文设计了用户模块、订单模块、货运模块和车辆模块，通过以上四个模块可以实现用户登录、注册、修改个人信息、查询信息等功能，其中查询功能包括历史订单查询和未验收订单查询。未验收订单查询包括订单信息查询、物品状态查询、物品足迹查询和所在车辆信息查询。订单信息查询可以获得订单的寄件人和收件人的姓名、联系电话、地址和邮编等，以及货运物品的种类、重量等。物品状态查询可以让用户实时的跟踪物品所处环境的温度、湿度和是否发生撞击。物品足迹查询可以跟踪物品从出发到验收的整个实时动态的行迹位置查询。所在车辆查询可以查询未验收订单当前所在车辆的信息，如车牌号，车辆行驶状态。通过上述系统设计可以让用户通过数据来掌握和跟踪个人的物流信息，而不是仅限于单纯的通过单号来查询一个订单的信息，又避免了要记住单号和输入单号的麻烦。
对基于物联网的物流信息系统的系统设计结构。
上图中的新用户可以直接选择注册物联网物流信息系统，已经注册过的用户可以直接进行登录。用户登录成功后，可以对用户的个人信息进行修改，也可以获取用户的个人历史订单列表，查看与用户相关（寄件人或者收件人是用户本文）的所有订单信息。
还可以获取所有与用户相关的未验收订单的相关信息：订单信息、物品状态、物品足迹和所在车辆信息。订单信息包括详细的订单数据：寄件人的姓名、联系电话、地址、邮编、收件人的姓名、联系电话、地址、邮编、物品类别、物品重量。物品状态包括未验收订单在整个物流运送过程中所处的温度、湿度和是否撞击的信息。这些信息是物品所在物流运送过程中实时动态的由物联网传感器节点获取的温湿度数据和重力数据。物品足迹是物品在整个运送过程中实时动态的位置信息，它是车内协调器与卫星定位系统进行通信后获取的位置信息。所在车辆信息是物品在整个物流运送过程中所在的车辆信息，包括车牌号、车辆行驶情况等。
3.4 登录模块。
登录模块是已经注册过的用户进入物联网物流系统的首个模块。该模块是物联网物流信息系统的身份验证模块。登录模块最重要的是用户安全问题。用户通过输入用户名（或者手机号）、密码进行登录。首次登录失败的用户，再次登录时，除了需要输入用户名和密码，还要输入验证码。这是为了保护用户的安全，防止黑客恶意登录，破解用户密码。用户名可以是用户注册时输入的用户名称，该名称是每个人唯一的。用户名也可以是用户的手机号码，因为手机号码是唯一的，所以也可以采用用户注册时输入的手机号码登录。为了加强用户的信息安全，密码不是明文的，而是采用 Discuz 算法加密过的。Discuz 算法的实质就是二次 MD5.通过密码加密，可以一定程度上保护用户安全。
本文的基于物联网的物流信息系统的登录模块如下图 3.7 所示。浏览器通过互联网向物联网信息系统服务器提交用户名和密码。系统服务器向数据库服务器请求该用户的密码，然后系统服务器在获得数据库服务器返回的密码后对用户身份进行验证，最后返回浏览器登录结果页面。
3.5 注册模块。
注册模块是首次使用信息系统的用户需要进入的模块。用户只有注册之后，才能使用物联网物流信息系统。用户必须通过手机号进行注册。手机号码可以唯一代表一个用户。接下来用户可以通过系统查询寄件人或者收件人的手机号是自己的订单的动态信息。为了达到快捷注册的目的，减少用户注册的时间，在注册模块中，用户只需要输入手机号、用户名和密码，并通过手机的动态验证码进行注册。本文的基于物联网的物流信息系统的注册模块如下图 3.8 所示。在图 3.8 中，用户首先输入手机号码，并通过短信获取手机验证码，然后输入用户名和密码。全部输入完成后，浏览器将数据通过互联网提交给服务器，服务器进行验证后，将用户信息存入数据服务器，最后服务器向浏览器返回注册结果页面。
3.6 修改用户信息模块。
修改用户信息模块可以随时修改用户的登录密码和更新用户的基本信息。用户密码长度必须是 6 至 30 位的英文字符或者数字。用户首先输入修改密码，然后输入同样的密码进行确认，最后上传服务器进行修改。在注册模块，为了快捷注册，所以用户只需要手机号、用户名和密码就可以注册。为了更好的服务用户，在修改用户信息模块，用户可以更新更详细的用户的信息，包括：性别、真实姓名、地址和邮箱。以上信息用户可以选择性更新。更多的用户信息是为了更好的服务用户，比如，在大数据的基础上更好的将用户分类，向用户推荐更符合用户兴趣的信息。本文的基于物联网的物流信息系统的修改用户信息模块。
3.7 历史订单查询模块。
为了让用户可以随时查询自己的历史订单，历史订单模块显示用户的历史订单列表。
历史订单列表信息包括：寄件人姓名、收件人姓名、和收货时间。点击列表中单条物流信息，可以显示该条信息的详情。详情包括：寄件人姓名、寄件人电话、寄件人地址、收件人姓名、收件人电话、收件人地址、发货时间、收货时间。该模块可以让用户对自己的物流情况有一个纵向的时间上的掌握。当用户想要联系某一次物流的寄件人或者收件人，用户可以查询自己的历史订单信息，点击该次物流，获取详细信息；当用户想要知道从 A 地到 B 地的物流一般需要的物流时间，用户可以查询自己的历史订单信息，看看是否有相同的寄件地址到收件地址的发货时间和收货时间的差值；当用户想要知道某一段时间自己寄出或收到多少物流货物，可以查询历史订单信息，找到某一时间段的历史订单列表，进行查看。对于用户的历史订单列表，采用分页的形式进行显示，这样可以更好的方便用户查阅。本文基于物联网的物流信息系统的历史订单查询模块。
