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基于 RFID 的车辆器材仓储管理系统开发
作者：高伟韬，贾宪锋，张建峰，章月强
来源：RFID世界网
日期：2009-12-01 09:07:16
摘要：构建了车辆器材仓储管理系统的框架，分析了系统业务流程，设计了系统架构及数据库，探讨了RFID在车辆器材仓储管理中应用的方法和意义，最后结合器材仓库实际确定标签的选用。研究表明：基于RFID的车辆器材仓储管理系统，实现了器材的高效管理，在我军后方仓库中具有更广阔的应用前景。
1 概述
射频识别技术(Radio Frequency identification，RFID)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。相对与条码识别技术，RFID显著优点是数据量大、非接触式读写、多标签同时读写、加密防伪等。
车辆器材仓库采用基于RFID的仓储管理系统，能够提高器材出入库的识别率、缩减盘库周期、优化库存结构，能够实现对库存器材的可视化、精确化管理。因此，基于RFID技术的车辆器材仓储管理系统的开发成为当前研究的重点。
2 基于RFID的车辆器材仓储管理系统组成
RFID中电子标签按供电方式分为有源和无源两种。有源标签具有标签信号强、定位精确、可被读取距离远、通讯速度快、可存储信息多等优点。本文是研究基于有源RFID的车辆器材仓储管理系统。该系统是通过射频电子标签对仓库内器材和库位进行标记，通过计算机和射频标签读写器实现仓库的库存管理，包括仓储管理系统和RFID系统两大组成部分，RFID系统翻一般由标签、阅读器、编程器、天线几部分组成，其结构如图1所示。
RFID系统与仓储管理系统之间互相通信，对标签管理信息、发行标签和标签信息采集等数据转换并保存到仓储管理系统的数据库中进行处理。仓储管理系统主要由计划管理模块、人库作业管理模块、库存管理模块、出库作业管理模块和其它功能模块五部分组成。计划管理模块是车材仓库用于仓储规划设计和需保存的接收业务和发放业务管理的基础。入库作业管理模块是根据器材入库单列出入库信息，经过审核确认后，依据器材存放原则选择仓库，并根据仓位占用信息进行仓位的分配，同时修改仓库信息，完成实际入库操作，生成入库器材明细通知。库存管理模块负责器材的进销存管理，实时处理出入库作业管理系统提供的数据，随时更新库存信息以反映库存的动态变化。出库作业管理模块生成出库货物明细，并对器材调拨单进行审核，保证出库货物的正确无误。
3 基于RFID的车辆器材仓储管理系统分析设计
3．1 作业流程
器材接收时，用编码器向射频卡中写入设备器材的属性数据，包括编码、名称、型号、出厂日期、封存截止期、类别、货位、件数等信息，将射频卡贴在器材或托盘上。
器材入库时，读写器通过主控计算机向读写器发出指令，读写器读取射频卡响应的内容并核对器材的来源，将实际入库信息与入库计划进行比较，如核对正确，则准许入库并更新库存信息，如果出现错误，则由系统输出提示信息，由工作人员解决；同时检测货位信息，以确定货物被放置在仓储管理系统经过优选选定的货位。经过检验正确后按要求对数据进行处理，进而实现盘点应答、器材定位等功能。
调拨单到达仓库后，仓储管理系统根据发放要求合理安排，在系统内生成拣货方案。工作人员根据系统指定的货位、拣选数量提货。系统通过读写器监控器材的发放，确认拣选正确后，器材顺利出库，同时更新库存信息；若出现错误，则由仓库管理系统输出提示信息。如图2所示。
本系统体系结构为B／S模式的三层体系结构。表示层由浏览器和Web服务器的动态页面组成，提供用户对相应功能进行访问的用户界面。应用层由仓储管理系统中的功能模块构威，处理过程中会使用数据库层的服务来得到必要信息或存储、修改相应的数据。数据库层对应于数据库服务器，数据库服务器实现对数据库的管理和库中数据的访问与修改。
系统处理负载分布在WEB服务、应用服务器和数据库服务器上。当用户数量增多时性能不会明显下降。业务处理在应用服务器上，更新维护只需在应用服务器端做修改即可，从而减少维护工作量，降低维护费用，提高数据访问的安全性。数据库采用SQL Server 2000，服务器操作系统为WindowsXP SP3，开发语言为ASP．NET。
3．3 数据库的设计
器材的状态和信息数据存储在系统数据库中，数据库的设计应该符合其应用逻辑关系。数据库结构要能充分满足各种器材数据信息的输入、保存和输出，能反映出物流仓库中货物进、销、存等数据信息，包括：
器材信息：编号、名称、规格型号、类别、数量和生产厂商等：
仓库信息：仓库编号、仓库名称、货位编号、货位规格和货位性质等；
任务信息：有入库单编号、调拨单编号、入库日期、出库日期、数量和位置等。
图3为仓库管理的数据模型，反映了各数据表之间的关系。
4.1 库存可视化
美军针对海湾战争中存在“对装备零部件跟踪不力”的问题，提出“国防部全资产可视性计划”。到1997年2月，美军全资产可见能力已达6o％，目前已经达到100％f31。“全资产可见”其中就包括库存可见性，自动识别技术是实现“全资产可见”的技术手段之一。
有源标签应用于仓储信息系统，在功能上要实现盘点应答、异常报警和货物定位。其中，异常报警包括环境状态异常报警和标签异常报警。
以车材仓库为例，有些器材对于装备保障是至关重要的。仅仅知道这些器材存放在哪里是不够的，有些时候对这些器材的状况的监控可能更为重要。如某型设备需储存在特殊的箱子内以避免受到外界环境的影响，它可能在箱子内已经存放了几年时间了，对它在箱子里的状况进行监控才能保证该设备在需要时状况良好。目前一些带传感器的有源RFID标签，就能够在箱子内的环境发生问题或者箱子遭到破坏时能够进行异常报警。某些应急设备，不仅要知道他们被安放的位置，还要对其状况不断地更新。我们需要知道其中的器材是否齐全，状况是否良好，上次检验的时间等。在这些设备上贴上有源RFID标签，能够在更短的时问内满足上述要求。
基于有源RFID的车辆器材仓储管理系统利用电子标签对每一个需要管理的器材进行标记管理，实时了解掌控每件器材的性质、状态、位置、历史变化等信息，并根据这些信息采取相应的管理对策和措施，达到库存器材实时“可视”的目的。
4．2 产品的选用
根据现代军事仓储管理需要，采用低成本、低功耗、阅读距离长及距离可调的有源RFID是切合现阶段我军车辆与器材保障建设发展实际的。
(1)基于RFID的车材仓储管理系统，用于标识器材的标签使用量很大，标签的价格对系统的整体造价具有决定性作用。有源RFID相比无源RFID成本要高一些，如果价格差别较大，不利于应用推广。
(2)有源标签的使用寿命与电池有关，因卡的使用次数及环境不同，有些卡使用时间并不理想，低于厂商理想指标7～10年。选用采用低能耗技术的标签，可以有效延长电池工作寿命。如采用休眠工作方式的半无源射频标签，其标签内的电池供电仅对要求供电维持数据的电路所需电压进行辅助支持，标签未进入工作状态时，一直处于休眠状态，当标签受到读写器发出的信号激励时，进入工作状态。
(3)选择高接收灵敏度芯片可以达到增加传输距离的效果，距离可调则更能适应军队车材仓库规模各异的情况。经过同类产品的多次比较，最终选用的是广州某公司生产的最新一代2．4G远距离标准型有源射频卡。该标签具有功耗非常低，抗干扰能力超强，保密性高，通讯距离远，尺寸小等特点。具有多通道高速识别能力，快速防冲突性能；采用抽屉式双电池设计，可换电池，属经济型标签，单价低于30元／张。
射频识别技术(Radio Frequency identification，RFID)是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。相对与条码识别技术，RFID显著优点是数据量大、非接触式读写、多标签同时读写、加密防伪等。
车辆器材仓库采用基于RFID的仓储管理系统，能够提高器材出入库的识别率、缩减盘库周期、优化库存结构，能够实现对库存器材的可视化、精确化管理。因此，基于RFID技术的车辆器材仓储管理系统的开发成为当前研究的重点。
2 基于RFID的车辆器材仓储管理系统组成
RFID中电子标签按供电方式分为有源和无源两种。有源标签具有标签信号强、定位精确、可被读取距离远、通讯速度快、可存储信息多等优点。本文是研究基于有源RFID的车辆器材仓储管理系统。该系统是通过射频电子标签对仓库内器材和库位进行标记，通过计算机和射频标签读写器实现仓库的库存管理，包括仓储管理系统和RFID系统两大组成部分，RFID系统翻一般由标签、阅读器、编程器、天线几部分组成，其结构如图1所示。
图1 基于有源RFID的仓储管理系统结构
RFID系统与仓储管理系统之间互相通信，对标签管理信息、发行标签和标签信息采集等数据转换并保存到仓储管理系统的数据库中进行处理。仓储管理系统主要由计划管理模块、人库作业管理模块、库存管理模块、出库作业管理模块和其它功能模块五部分组成。计划管理模块是车材仓库用于仓储规划设计和需保存的接收业务和发放业务管理的基础。入库作业管理模块是根据器材入库单列出入库信息，经过审核确认后，依据器材存放原则选择仓库，并根据仓位占用信息进行仓位的分配，同时修改仓库信息，完成实际入库操作，生成入库器材明细通知。库存管理模块负责器材的进销存管理，实时处理出入库作业管理系统提供的数据，随时更新库存信息以反映库存的动态变化。出库作业管理模块生成出库货物明细，并对器材调拨单进行审核，保证出库货物的正确无误。
3 基于RFID的车辆器材仓储管理系统分析设计
3．1 作业流程
器材接收时，用编码器向射频卡中写入设备器材的属性数据，包括编码、名称、型号、出厂日期、封存截止期、类别、货位、件数等信息，将射频卡贴在器材或托盘上。
器材入库时，读写器通过主控计算机向读写器发出指令，读写器读取射频卡响应的内容并核对器材的来源，将实际入库信息与入库计划进行比较，如核对正确，则准许入库并更新库存信息，如果出现错误，则由系统输出提示信息，由工作人员解决；同时检测货位信息，以确定货物被放置在仓储管理系统经过优选选定的货位。经过检验正确后按要求对数据进行处理，进而实现盘点应答、器材定位等功能。
调拨单到达仓库后，仓储管理系统根据发放要求合理安排，在系统内生成拣货方案。工作人员根据系统指定的货位、拣选数量提货。系统通过读写器监控器材的发放，确认拣选正确后，器材顺利出库，同时更新库存信息；若出现错误，则由仓库管理系统输出提示信息。如图2所示。
图2 收货入库业务流程图
本系统体系结构为B／S模式的三层体系结构。表示层由浏览器和Web服务器的动态页面组成，提供用户对相应功能进行访问的用户界面。应用层由仓储管理系统中的功能模块构威，处理过程中会使用数据库层的服务来得到必要信息或存储、修改相应的数据。数据库层对应于数据库服务器，数据库服务器实现对数据库的管理和库中数据的访问与修改。
系统处理负载分布在WEB服务、应用服务器和数据库服务器上。当用户数量增多时性能不会明显下降。业务处理在应用服务器上，更新维护只需在应用服务器端做修改即可，从而减少维护工作量，降低维护费用，提高数据访问的安全性。数据库采用SQL Server 2000，服务器操作系统为WindowsXP SP3，开发语言为ASP．NET。
3．3 数据库的设计
器材的状态和信息数据存储在系统数据库中，数据库的设计应该符合其应用逻辑关系。数据库结构要能充分满足各种器材数据信息的输入、保存和输出，能反映出物流仓库中货物进、销、存等数据信息，包括：
器材信息：编号、名称、规格型号、类别、数量和生产厂商等：
仓库信息：仓库编号、仓库名称、货位编号、货位规格和货位性质等；
任务信息：有入库单编号、调拨单编号、入库日期、出库日期、数量和位置等。
图3为仓库管理的数据模型，反映了各数据表之间的关系。
图3 仓库数据模型图
4.1 库存可视化
美军针对海湾战争中存在“对装备零部件跟踪不力”的问题，提出“国防部全资产可视性计划”。到1997年2月，美军全资产可见能力已达6o％，目前已经达到100％f31。“全资产可见”其中就包括库存可见性，自动识别技术是实现“全资产可见”的技术手段之一。
有源标签应用于仓储信息系统，在功能上要实现盘点应答、异常报警和货物定位。其中，异常报警包括环境状态异常报警和标签异常报警。
以车材仓库为例，有些器材对于装备保障是至关重要的。仅仅知道这些器材存放在哪里是不够的，有些时候对这些器材的状况的监控可能更为重要。如某型设备需储存在特殊的箱子内以避免受到外界环境的影响，它可能在箱子内已经存放了几年时间了，对它在箱子里的状况进行监控才能保证该设备在需要时状况良好。目前一些带传感器的有源RFID标签，就能够在箱子内的环境发生问题或者箱子遭到破坏时能够进行异常报警。某些应急设备，不仅要知道他们被安放的位置，还要对其状况不断地更新。我们需要知道其中的器材是否齐全，状况是否良好，上次检验的时间等。在这些设备上贴上有源RFID标签，能够在更短的时问内满足上述要求。
基于有源RFID的车辆器材仓储管理系统利用电子标签对每一个需要管理的器材进行标记管理，实时了解掌控每件器材的性质、状态、位置、历史变化等信息，并根据这些信息采取相应的管理对策和措施，达到库存器材实时“可视”的目的。
4．2 产品的选用
根据现代军事仓储管理需要，采用低成本、低功耗、阅读距离长及距离可调的有源RFID是切合现阶段我军车辆与器材保障建设发展实际的。
(1)基于RFID的车材仓储管理系统，用于标识器材的标签使用量很大，标签的价格对系统的整体造价具有决定性作用。有源RFID相比无源RFID成本要高一些，如果价格差别较大，不利于应用推广。
(2)有源标签的使用寿命与电池有关，因卡的使用次数及环境不同，有些卡使用时间并不理想，低于厂商理想指标7～10年。选用采用低能耗技术的标签，可以有效延长电池工作寿命。如采用休眠工作方式的半无源射频标签，其标签内的电池供电仅对要求供电维持数据的电路所需电压进行辅助支持，标签未进入工作状态时，一直处于休眠状态，当标签受到读写器发出的信号激励时，进入工作状态。
(3)选择高接收灵敏度芯片可以达到增加传输距离的效果，距离可调则更能适应军队车材仓库规模各异的情况。经过同类产品的多次比较，最终选用的是广州某公司生产的最新一代2．4G远距离标准型有源射频卡。该标签具有功耗非常低，抗干扰能力超强，保密性高，通讯距离远，尺寸小等特点。具有多通道高速识别能力，快速防冲突性能；采用抽屉式双电池设计，可换电池，属经济型标签，单价低于30元／张。
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