基于RFID技术的仓储管理系统设计

　　1 引言

　　仓储是物流系统的一部分,是在原产地、消费地,或者在这两地之间存储包括原材料、在制品、成品等仓储物品,并且向管理者提供有关存储仓储物品的状态、条件和处理情况等信息。目前在我国,仓储管理基本处于人工管理或半自动化管理状态,效率不高,且其通讯方式大多数以有线通讯为主,存在一定的弊端,还不能完全实现无纸作业。
 
　　射频识别(RFID)技术是一种无接触自动识别技术,其基本原理是利用射频信号及其空间耦合、传输特性,实现对静止的或移动中的待识别物品的自动机器识别。射频识别系统一般由两个部分组成,即电子标签和阅读器。

　　电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合,在耦合通道内,根据时序关系,实现能量的传递、数据的交换。电子标签是时下最为先进的非接触感应技术,电子标签的防冲撞性、封装任意性、使用寿命长、可重复利用等特点,使电子标签仓储管理技术成为仓储管理设计的新宠。用电子标签支持现今的仓储管理系统的优势在于:有效管理货物装箱作业;信息收集自动化;产品来源之核对;可更改电子标签上的资料,而无须更改产品包装;有效管理装货(减少丢失);自动化结果更有效品质监督;可以全程跟踪库存货物的物流情况,将损失和失误降低到最低点。RFID 技术同时也是实现物流过程实施货品跟踪的一种非常有效的技术。

　　虽然电子标签技术在国外已成功应用于物流业，大大提高了仓储物流作业效率，但在国内的应用还处于起步阶段，目前在仓储物流还没有较大规模的应用案例[4]。本文在分析仓储管理流程的基础上，提出了仓储管理系统的总体设计、功能设计并论述了RFID 定位计算方法与通讯，最后给出了系统的应用实例。

　　2 仓储管理系统的工作流程

　　基于RFID 技术的仓储管理系统的核心是:每件货物都附加了RFID 应答器,相应地在仓库各入口的通道处设置RFID阅读器。货物在通过阅读器时,阅读器即可通过货物上的应答器获得货物的信息。库内各货架中间和出库通道也设置一定数量的RFID 手持终端或者无线车载数据终端,以追踪货物在库内的信息和出库时的信息,实现仓储管理系统对货物从入库开始的自动识别、定位、输送、存取、出库等全部作业过程的信息化管理。

　　基于RFID 技术的仓储管理系统的具体工作流程如下:

　　2.1 入库作业流程

　　入库口处的阅读器读取标签中的信息，系统将实际入库信息与预入库信息进行比较，若出现错误,则由系统输出提示信息,由工作人员解决，若无误系统按最佳的储存方式，自动分配库位，并把库位号下载到无线数据终端通知叉车司机。叉车司机运送货物到指定库位，用手持式阅读器读取库位标签信息，核对位置无误后把货物送入库位，改写库位标签内容，最后无线数据终端把入库实况发送回计算机，及时更新库存数据库。

　　2.2 出库作业流程

　　首先根据出库计划编制出库单，出库单被下载到数据手持终端（或叉车车载终端），通知叉车司机。叉车司机按数据终端提示，到达指定库位，然后用手持读写器读取库位标签，系统确认为正确库位后，从库位上取出指定的货物，改写库位标签内容。货物运送到出库口处，通过门口的读写器将信息传入管理系统并与出库单进行对比，若无误，则顺利出库，库存量相应减除，若出现错误，则由仓库管理系统输出提示信息。

　　2.3 库存盘点作业流程

　　2.3.1 自动盘点
　　通过远距离大面积固定读写器，可在任一时刻将库房内指定范围的或所有的货物信息全部读取出来，读取出来的数据由读写器通过客户机或无线网络传送到后台管理系统。可以实现无人工干预的全自动实时、分区盘点，并保证盘点操作的快速进行和盘点数据的准确。

　　2.3.2 人工盘点
　　仓库管理员根据实际情况，可选择盘库的范围，一是盘存所有货物，二是通过查询，按照一定条件查询出货物，最后生成盘库单。仓库管理员将盘库单信息下载到手持机中，利用手持机对所选货物进行清点。首先扫描库位标签然后扫描货物标签，如果不对应产生报警提示，进行相应操作。清点完毕后，将手持机中的数据上传至仓库管理系统系统核对货物的实物数量和账面数量。

　　3 系统的结构和功能设计

　　3.1 系统总体结构设计

　　仓储管理系统总体结构如图1 所示。

图1 系统总体结构

　　①主控系统。包括主控计算机、网络控制器、出入库门的识读器及相应的识别天线、无线网络连接器等。主控计算机连接网络控制器，通过数据线与无线网络连接器、出/入库门的识读器及识别天线进行连接。

　　②车载单元。包括车载控制计算机、显示器、无线网络连接器、识读器及识别天线、写有货车识别电子码的车载电子标签等。车载单元通过无线网络连接器与主控系统进行连接。

　　③手持单元。包括集成移动手持设备、写有手持设备识别电子码的手持电子标签。手持单元通过无线网络访问主控计算机。

　　④仓库设施。仓库内将被划分为具有相应识别电子码的不同货位，其中包括所处仓库、货区、货架及每个独立货品存放区。管理人员将货位电子码写入货位识别电子标签中。整个仓库内及各库门附近都将由无限局域网覆盖，以实现信息共享。

　　3.2 系统功能

　　系统的功能模块如图2 所示。

图2 系统功能模块图

　　①系统维护。包括用户权限管理、密码设置、操作日志、数据备份、打印设置。

　　②基础信息管理。主要实现对系统的基本信息资料的管理和初期数据的设置。包括仓库定义、地区信息、货品信息、供应商信息、客户信息、员工信息、出入库信息及类别信息。

　　③仓库作业管理。主要实现对仓储基本业务的管理，是整个仓储管理的核心。包括货品入库、货品出库、货位管理、盘点管理、移位管理、调拨管理、预警管理、包装管理、质检管理。

　　④查询统计、报表。包括入库单、出库、报损、移位、盘点等的查询统计，出库计划、调拨单、调拨申请、客户指令等的查询及各种报表输出。

　　⑤射频标签维护。主要用于维护射频电子标签。包括标签数据的读写、发放等。

　　⑥其他。其他辅助项目和终端程序接口等。

　　4 RFID 标签定位与通讯

　　4.1 RFID 标签定位

图3 标签定位原理图

　　通过三角测量（圆周定位）原理[4]，事先设置好每个阅读器的位置，就可以确定出标签的位置。定位的过程有两步，描述如下：

　　参数：?x 阅读器x 发出信号的频率；vx 阅读器x 发出信号的波长；(χx,уx) 阅读器x 的位置；(χo,Уo) 标签位置（叉车）；dx,o 标签和阅读器x 之间的距离；Px 阅读器发送信号的时间间隔；Cx 阅读器发送信号间隔内接收到的标签的个数

 

　　4.2 管理系统与标签读写器通讯实现

　　电子标签采用了GT&T Engineering 公司的GTag-WI830B。频率为868MHz，最大通讯距离为100m，通信数据速率为512000 bps，具备防冲突机制并提供了数据完整性校验及数据加密保障数据的安全性。读写器采用美国GT&T Engineering 公司的GLink 读写器。该读写器支持串口及标准网口通信。读写距离最大能达到100m。系统采用C＃语言编程，通过调用API: GConnect.dll动态库文件实现管理系统与读写器的通讯，其中的主要接口函数功能如表1 所示。

　　数据读取代码片段：
　　GController gcInst = new GController();
　　gcInst.SendGetTagData(txtTagId.Text,
　　txtTagPwd.Text, ++index);
　　ArrayList frames = gcInst.GetResponseFrames();
　　string strTagData;
　　foreach (byte[] frame in frames) {
　　if (GController.GetTagData(frame, out rssi, out
　　addr, out blk, out tagData)) {
　　strTagData = tagData
　　gcInst.CloseSerialPort();
　　标签维护界面如图4：

图4 标签维护界面

　　5 结论

　　基于RFID 技术的仓储管理系统从根本上保障了仓储信息的准确统一,提高了仓储运作和管理的工作效率,大幅度减少了现有模式中查找货位信息的时间,大大加快了出、入库单的流转速度,增强了仓储系统的处理能力。并且提高了人员的利用率,减少了不必要的耗费。因此,基于RFID 技术的仓储管理系统可以满足现代物流管理模式下仓储管理系统的需求。