基于RFID技术的应急物资配送管理系统设计

0 引言

当灾害特别是特大灾害发生后，为了快速有效地抢救和安置受灾人员，达到时间效益最大化和灾害损失最小化，必要的救助设施设备、医疗药品器械、生活用品等应急物资必须及时运送到灾区。如何将应急物资以最短时间最有效地送至灾区的问题受到广泛的关注。

近年来，RFID技术在许多领域已得到广泛应用。在物流领域，特别是在应急物资配送过程中，采用RFID技术能够自动准确地标识和描述物资信息，不仅可以减少劳动力，提高工作效率，还可以在各个环节跟踪物资，实时掌握物资的动态资讯，为合理配送应急物资发挥重要的作用。

1 RFID在应急物资配送中的应用优势

目前，我国应急物资配送管理系统较多使用条码技术来标识和采集物资信息，这虽然在一定程度上实现了数据的自动采集和管理，但是，条码技术自身存在不可克服的缺陷。例如，条码标签暴露在外，易撕裂、污损甚至脱落，使用寿命短；存储信息量少，不可重写，保密性差；识读受距离和角度的限制，易受干扰；条码标签在物资出发后无法实时跟踪在途物资的位置、状态等信息，同时实际需求或路况发生变化时无法及时将在途物资重新调配。条码技术不能满足突发事件对应急物资信息准确、可靠、快速、高效传输、采集、处理和交换、动态管理等的要求。

RFID技术可克服条码技术的缺点：它将数据存储在芯片中，数据的读取无需接触光源，可穿透包装“感知”阅读；存储信息多且更改自如，密码保护安全性高；包装封闭性好，防水、防磁、耐高温、使用寿命长，因此对环境适应能力强，能适应诸如灰尘、油污、振动以及存在其他遮挡物的环境；读取距离远、速度快，可对高速物体进行识别甚至可同时识别多个物体；物资运输过程中可实时跟踪。RFID技术易于实现自动化、智能化，满足应急物流对种类多、流量大的信息的快速收集与处理的需求。采用RFID技术取代条码技术，与信息系统（计算机技术、网络技术、数据库技术等）集成，不仅可以提高应急物资信息数据采集、传输、树立的快速性和准确性，还可以实现对应急物资的可视化实施跟踪，提高应急物资配送的灵活性和安全性。RFID技术简化了应急物资配送的中间环节，节省时间、人力，提高了应急物资配送管理的效率，达到应急的目的。

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2 RFID应急物资配送管理系统设计

针对目前应急物资配送中普遍存在的工作效率较低、物资配送不合理、物资出入库管理混乱等问题，在现有物资配送仓库管理系统的基础上，充分利用RFID的技术优势，构建了基于RFID技术的应急物资配送管理系统（EMDMS）。

2.1 系统总体框架的设计

基于RFID的应急物资配送管理系统设计采用3层架构（如图1）：数据采集终端设备层、数据传输网络层和数据中心管理层。数据采集终端设备层主要包括标识库位、物资和托盘的各类RFID标签，分布在仓库不同位置的RFID天线，固定式RFID读写器，无限手持式RFID读写器，叉车、巷道推垛机和运输车的车载天线及车载电脑，运输车辆车载GPS及RFID读写器等。其主要功能是采集应急物资信息、应急物资在库货位信息、应急物资在途信息等。数据传输网络层主要包括覆盖整个配送中心仓库区的无限域网络和路由器等相关网络设备以及运输监控用GPRS无线网络。其主要功能是传输、汇总和过滤各数据采集终端所收集的信息至数据库，以供数据中心管理层调用。数据中心管理层主要由RFID数据库、GPS数据库、EMDMS服务器、数据中心服务器、各种控制系统计算机及客户端组成。其主要功能是用于RFID数据及GPS数据的存储和交换，与EMDMS数据集成来完成整个系统的监控管理，并提供外部访问入口，以供外部人员查询监管。由于此设计方案遵循RFID产品电子代码EPC标准，可进行扩展，与EPC物资网络对接，用于构建基于EPC物联网的EPC信息存储服务器（EPC-IS），完成应急物资与互联网的相互连接，实现供应链的上游与下游的信息共享与数据交换，以及智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

图1 应急物资配送管理系统总体框架

2.2 系统的硬件平台

1）RFID标签

RFID标签是应急物资信息的载体。在应急物流中，应根据应急物资重要程度和特殊需求来选择不同性能参数的RFID标签，如标签的读写距离、应急物资保密程度、标签表面印刷等要求。

2）RFID数据采集终端设备及通信方式

RFID数据采集终端设备按应用场合不同，采用固定式读写器和无线手持式读写器等。固定式读写器可单独使用，也可模块与系统集成使用，同时可接连不同区域或角度的多个天线，分时描述RFID标签，通过通信接口与相关设备连接。采用RS-485串口通信电路和TCP/IP网络通信接口电路与PC即进行通信。无线手持式读写器单独使用，便于采集RFID标签的信息，通过无线局域网将信息传至RFID信息数据库，以便于系统数据中心调用，完成验货、盘点、出入库操作等。另外，在应急物资运输环节中，采用GPRS无线网络来传输运输车辆的GPS数据及车载应急物资的RFID信息，实现应急物资在途跟踪的可视化监控。

2.3 系统软件设计

2.3.1 应急物资配送的基本业务流程

应急物资配送流程如图2所示，应急物资指挥调度中心根据应急需求点反馈的需求信息，通过各种方式（动用储备物资、物资征收征用、社会捐赠和组织生产）筹措应急物资来补充应急物资储备中心的物资需求。当筹集的应急物资送至应急物资储备中心仓库时，与应急物资指挥调度中心下达的补货单进行核对、验收、入库储存，并定期或不定期进行盘点。需要补货时，将补货需求反馈给应急物资指挥调度中心请求补货。

图2 应急物资配送基本业务流程图

应急物资指挥调度中心根据应急需求点反馈回来的需求信息向最近的应急物资储备中心下达出货单，该应急物资储备中心的应急物资配送管理系统根据此出货单查出所需物资的存放位置，进行拣货、出库，然后装车运送到相应的应急物资需求点。在应急物资运输途中，应急物资指挥调度中心实时监控应急物资的运输情况。应急物资配送过程中的每个环节都应快速、准确，且需具备可跟踪性、可控制性和可协调性。

2.3.2 主要业务流程模块设计及功能

所设计的应急物流配送管理系统采用RFID技术，其业务流程与传统流程相比，可降低人工参与的程度，系统运行更简捷、高效，可充分满足应急物流配送对时间效益最大化的要求。

1）入库

应急物资入库业务包含补货单确认，货物分拣、贴标签、装盘，货物搬运上架，更新货架信息4个主要环节。传统的管理手段在这4个环节都须人工进行干预监控，容易出错，且一旦出错往往无法及时纠正，造成在突发事件发生时，降低了应急物资配送效率，影响应急物资的应急效果。本系统基于RFID技术对应急物资入库流程进行梳理，使各环节实现自动化作业，无需人工参与，保证了信息准确性和实时更新，提高了应急物资入库管理效率，达到应急的目的。

应急物资入库业务流程如图3所示，当筹集的应急物资送达应急物资储备中心仓库时，首先仓库管理人员对补货单进行确认，确认无误后放行货车入库，否则进行异常处理。由于筹集的应急物资多数没有贴RFID标签，所以需要进行分拣、贴RFID标签。根据应急物资的重要程度和特殊需求选择性能合适的RFID标签，写入应急物资的名称、数量、属性、生产日期、有效期、入库时间、生产厂等相关的信息数据，以便于标识、追踪和管理应急物资。然后应急物资配送管理系统根据对物资数量的分货计算的结果进行分货装盘，RFID阅读器读取托盘标签，将托盘ID与其上的应急物资进行关联。系统将根据入库原则、关联信息以及物资的属性、库位使用情况等信息进行上架计算，确定该托盘的存放位置并将分配的储位信息传输至叉车车载电脑、巷道堆垛机等设备，叉车将物资送至巷道堆垛机，完成上架操作。安装在堆垛机上的RFID读写器扫描货位信息并将信息传送至入库管理子系统，系统自动更新数据库的库存信息，确认物资入库。至此应急物资入库业务完成。

图3 应急物资入库业务流程

2）出库

应急物资出库业务是应急物资入库业务的逆过程，一般包含出货通知、下架、出库物资核对、库存更新4个主要环节，其业务流程如图4所示。

图4 应急物资出库业务流程

当应急物资配送管理系统接到应急物资指挥调度中心的出库命令时，系统根据货品关联信息，生成物资下架命令传给巷道堆垛机和叉车车载电脑，完成物资的下架与搬运。出库物资被搬运至分货区后，进行出库物资信息与出货单核对，若有误，则进行异常处理，否则将物资装车，此时系统自动更新库存信息。运输车辆在离开仓库时，仓库通道口RFID阅读器自动读取车载物资信息，并将车辆和车载物资信息存储到系统数据中心，确认出库，此时系统自动记录运输车辆出车的时间、驾驶员等信息。与传统应急物资出库作业相比，采用RFID技术，各环节实现了自动化作业，节省时间、人力，提高了准确率和效率。

3）盘点

传统的应急物资库存盘点作业不仅需要人工录入，而且盘点报告需等到所有盘点操作结束和信息汇总后给出，这对需要动态管理的应急物资配送中心十分不利。而利用RFID技术，通过应急物资仓库中的RFID读写器对应急物资进行定期或不定期的扫描，可以迅速得到库存情况的准确信息，并生成盘点报告。能及时发现并解决问题，如对过期的物资进行清除处理，对库存不足物资提出补货请求，实现快速补货。省去了传统应急物资盘点作业中繁琐的清点、记录等工作，实现了快速自动化操作，节约了人力和时间。

4）跟踪运输

应急物资跟踪运输业务流程如图5所示，车载GPS终端接收GPS卫星测定的当前车辆位置信息与车载终端采集系统采集的诸如行驶速度、油量等当前车辆状态信息，通过GPRS通信上传到以GIS为平台的应急物流跟踪运输系统，由跟踪运输系统将接收到的当前车辆位置信息和与之匹配的状态属性信息显示在电子地图上，同时提供外部访问入口，以便查询车辆和应急物资的状态。车载RFID阅读器定时读取应急物资韵信息，通过GPRS通信上传至RFID数据库，与应急物资出货单进行核对，如发现物资信息有误，则发出报警，从而防止应急物资丢失或被盗。在整个应急物资运输过程中，跟踪运输系统实时显示车辆的实际位置，并提供实时查询车辆和物资状态的服务，实现可视化监控、实时查询和实时动态管理，及时合理地调度，将应急物资快速、高效地运送至需求点。达到应急的目的。

图5 应急物资跟踪运输业务流程

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3 结束语

本文介绍了RFID技术在应急物资配送管理系统中的应用优势，设计了基于RFID技术的应急物资配送管理系统。该系统充分体现了RFID技术在物资的验收、盘点、分拣、跟踪等环节相对传统物流操作方式更快速、准确、高效的优势，实现了应急物资配送的时间效益最大化和灾害损失最小化的目标。一随着我国加快推进应急物流的全面建设，本系统将得到广泛的应用。