射頻識別的倉儲信息采集及管理系統(tǒng)設(shè)計

1、? 1994-2010 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. http:/射頻識別的倉儲信息采集及管理系統(tǒng)設(shè)計宋雪樺 , 陳麗蓮 , 陳景柱 , 夏鵬(江蘇大學(xué)計算機與通信工程學(xué)院,鎮(zhèn)江212013)摘要 :射頻識別技術(shù)(radio frequency identification , rf i d ) ,是一種非接觸式的自動識別技術(shù) 。它利用無線電磁波傳輸數(shù)據(jù),并可根據(jù)不同的場景使用低頻、 高頻 、 超高頻 、 微波等不同的頻率 ,發(fā)揮它們各自的優(yōu)點,實現(xiàn)信息快速采集的目的,此外rfi

2、 d 標(biāo)簽還具有不怕臟污與可重復(fù)使用等優(yōu)點, rf i d 技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。本文根據(jù)倉儲管理信息模型,設(shè)計了基于rf i d 技術(shù)的倉儲管理系統(tǒng),并對其子系統(tǒng)進行詳細(xì)分析,根據(jù)實際的倉儲環(huán)境確定閱讀器、 天線以及射頻標(biāo)簽的選用原則。通過在倉儲管理中引入rf i d 技術(shù) ,解決原有倉庫盤點工作作業(yè)量大 ,周期長 ,效率低下等不足,最后達到簡化作業(yè)流程、 改善盤點質(zhì)量、 降低運作成本的效果 。測試表明本系統(tǒng)既提高了倉儲信息的精度,又實現(xiàn)了倉儲管理的實時自動化,非常適合應(yīng)用于中小型倉庫的倉儲管理。關(guān)鍵詞 :射頻識別 ;標(biāo)簽 ;自動識別 ;倉儲管理中圖分類號 : tp315文獻標(biāo)識碼: a文章編

3、號 : 10032 8329(2010) 02200522 05design of rfid warehousi ng informati on collecti on and management syste ms o ng xue2 hua, chen l i2lian, chenj ing2zhu, x ia peng( depart m ent of com puterscience and telecomm un ication s eng in eer ing, j iangsu un iversity, zhen jiang 212013, ch ina)abstract: ra

4、dio frequency identification, is a non - contact automatic identification technol ogy .ittrans mits data by using wireless electronic magnetic wave which uses low - frequency, high - fre2quency, ultra - frequency, microwave etc under different condition, taking the advantagesof the m,acco mp lishing

5、 them ission of rapid data - collection. moreover, as it is dirty - resistible and reus 2able, rf i d technology is seen to bemore andmore popular.the thesisbasedon themodel of ware2housemanage ment information, designs thewarehousemanage ment syste m basedon rf i d and con2ducts a detailed analysis

6、 of its subsyste m s . based on actual warehousing environment to deter minethe rules of choosingreader, antennaandrf tags .in thispaper, by introducingrf i d technol ogy inthewarehousemanage ment technology to s olve thework of a large quantity of inventory operations,cycle length, and extre mely l

7、ow efficiency in the existing warehouse,and to achieve the results ofsi mplifying work processes, improving inventory quality and reducingoperation costs . the test showsthat this systemnot only improved theprecision of the st orage information, but also realized the realtime automatic warehousemana

8、ge ment.it is very suitable for medium and s mall warehousemanage2ment.key words: rf i d; tag; automatic identification; warehousemanage ment25無線通信技術(shù)2010年第2期3基金項目:鎮(zhèn)江市08年雙新基金項目支助( zj mj2008335 )。作者簡介:宋雪樺( 1971 - ) ,女,江蘇無錫人,副教授,研究方向:數(shù)字信號處理。? 1994-2010 china academic journal electronic publishing house

9、. all rights reserved. http:/1 引 言從 1994年首次在國內(nèi)得到應(yīng)用至今十余年來,rf i d技術(shù)憑借其可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽,操作快捷方便, 無接觸讀取,信息實時動態(tài)更新,高度真實可靠等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于門禁、 物流 、 跟蹤 、 監(jiān)控 、 防偽 、 身份識別、 安全 、 軍事 、 醫(yī)療等各個領(lǐng)域,具有廣闊的發(fā)展前景 1, 2 。倉儲管理系統(tǒng) 3是一個實時的計算機軟件系統(tǒng) ,它能按照物流運作的規(guī)則和運算法則,對信息 、資源 、 行為 、 存貨和分銷運作進行優(yōu)化,使其最大化滿足有效產(chǎn)出和精確管理的要求。 wms提供了企業(yè)級采購 、 制造計劃 、 制造

10、執(zhí)行、 客戶服務(wù)系統(tǒng)與倉庫或配送中心的橋梁。通過對庫存實時可見性和倉庫作業(yè)流程的支持,倉庫管理系統(tǒng)能夠有效地組織人員 、 空間和設(shè)備進行收貨、 存儲 、 揀貨和運輸;組織運送原材料和部件到生產(chǎn)企業(yè),運送成品到批發(fā)商、分銷商和最終客戶手中。近年來雖然電子標(biāo)簽技術(shù)在國外已成功應(yīng)用于物流業(yè) ,大大提高了倉儲物流作業(yè)效率,但在國內(nèi)的應(yīng)用還處于起步階段,目前在倉儲物流還沒有較大規(guī)模的應(yīng)用案例 4。本文在分析倉儲管理流程的基礎(chǔ)上 ,提出了基于rf i d 技術(shù)的倉儲管理系統(tǒng)總體設(shè)計及其各子系統(tǒng)的功能設(shè)計,以及后臺控制服務(wù)和相關(guān)函數(shù)的設(shè)計說明。2 設(shè)計思路 、 設(shè)計原則及軟硬件支持2. 1 設(shè)計思路本倉儲管

11、理系統(tǒng)的整體設(shè)計思路是,采用rf i d花型標(biāo)簽、 alr - 9800閱讀器 、 alr - 9610天線及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備作為硬件基礎(chǔ),以達到快速識別物資信息 ,實時更新管理系統(tǒng)記錄。所有設(shè)備通過無線局域網(wǎng)在倉庫內(nèi)部實現(xiàn)互聯(lián),如圖1所示 ?；竟ぷ髁鞒倘鐖D2所示 5。2. 2 系統(tǒng)設(shè)計原則系統(tǒng)按照實用性原則、 安全性原則、 可擴展性原則和先進性原則進行設(shè)計 6。實用性原則: 本項目研發(fā)的全方位射頻識別智能倉儲管理信息系統(tǒng),針對江蘇捷誠車載電子信息工程有限公司庫存材料/產(chǎn)品種類多 、 庫存管理困難的現(xiàn)狀 ,引入rf i d 技術(shù)改善管理效率,具有出/入35無線通信技術(shù)2010年第2期? 1994

12、-2010 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. http:/庫產(chǎn)品品質(zhì)管理、 快速產(chǎn)品查找、 快速產(chǎn)品統(tǒng)計等特點 ,不僅可在電子行業(yè)相關(guān)企業(yè)推廣,也可在同類型具有多種類產(chǎn)品的企業(yè)推廣。安全性原則:通過rf i d 加密技術(shù),本系統(tǒng)考慮捷誠車載電子信息工程有限公司的實際情況,采用限制射頻標(biāo)簽與閱讀器之間傳輸距離的方法,降低非法接近和閱讀射頻標(biāo)簽的風(fēng)險,保證數(shù)據(jù)安全、 準(zhǔn)確 ?？蓴U展性原則:采用模塊化設(shè)計,便于系統(tǒng)升級和擴展 。先進性原則:采用先進 、 成熟的數(shù)據(jù)編碼與時隙aloha 防沖

13、突技術(shù) 7和方案 ,保證系統(tǒng)的先進性和穩(wěn)定性 。2. 3 硬件支持根據(jù)以上設(shè)計思路和捷誠車載倉庫的具體要求 ,分別對rfi d 閱讀器 、 電子標(biāo)簽和天線進行選型 。本智能倉儲管理系統(tǒng)采用型號alr - 9800的閱讀器 。 alr - 9800是一款應(yīng)用于供應(yīng)鏈管理的高性能rf i d 讀寫設(shè)備,基于改進的dsp處理器及第二代配套軟件使產(chǎn)品更具優(yōu)越性。主要特點有多協(xié)議讀寫器,支持epc gen2;高性能的rf i d 能力 ;企業(yè)級的伸縮能力,可升級的體系結(jié)構(gòu);密集讀寫器管理和沖突緩解;可與 alr - 9780向下兼容;本系統(tǒng)采用的協(xié)議是is o 18000 - 6c;有 4個端口接天線

14、;最大功率45w;通信接口: rs - 232; lan 接口 :lan tcpi/ ip 。天線是alr - 9610 系列的uhf 天線(見圖1)。alr - 9610 - a 系列 uhf 天線頻率在902mhz- 928mhz 范 圍 內(nèi) , 與 頻 率 是902 . 75mhz - 927 .25mhz 的 alr - 9800讀寫器配合使用達到最佳效果 。alr - 9610又分為alr - 9610 - al 和 alr -9610 - bc兩種 : alr - 9610 - al 線性極化天線可以集中最大的電波在單一的方向上,使天線有最大的讀取距離和穿透能力; alr - 96

15、10 - bc 圓形極化的天線使用圓形的極化方式在對稱的方向上均勻分布 uhf 的能量 ,降低了標(biāo)簽讀取時對方向的依賴性 。標(biāo)簽采用uhf 花型標(biāo)簽(見圖1)。一般系統(tǒng)可選擇三種標(biāo)簽:花型標(biāo)簽,m 型標(biāo)簽, 2x2英寸標(biāo)簽 。這三種標(biāo)簽都是全球通用標(biāo)簽,頻率均為860- 960 mhz, 與 alr - 9800讀寫器和alr - 9610 - a系列 uhf 天線頻率匹配,不同之處在于m 型標(biāo)簽特別適合塑料,托盤的可重用資產(chǎn)管理等; 2x2英寸標(biāo)簽主要針對航空包裹和服裝行業(yè);而花型標(biāo)簽是高性價比epc class 1 gen 2標(biāo)簽 ,是 rf i d 包裝的通用解決方案,在大多數(shù)包裝(包括

16、金屬和水的包裝 )上具有高性能,考慮到江蘇捷誠車載公司的產(chǎn)品主要為金屬配件的實際環(huán)境,本系統(tǒng)最后選定花型標(biāo)簽 。2 . 4 軟件支持與功能實現(xiàn)智能倉儲管理系統(tǒng)的主要功能模塊為:閱讀器控制 、 出庫管理設(shè)備控制、 入庫管理設(shè)備控制、 數(shù)據(jù)采集設(shè)備控制、 外部接口模塊、 數(shù)據(jù)分析瀏覽模塊和系統(tǒng)監(jiān)視模塊。如圖3所示 。閱讀器控制模塊主要包括rf i d 閱讀器控制、信息接收功能,出庫管理設(shè)備控制模塊主要提供出45無線通信技術(shù)2010年第2期? 1994-2010 china academic journal electronic publishing house. all rights reserv

17、ed. http:/庫管理設(shè)備控制、 信息接收 、 信息顯示等功能,入庫管理模塊主要實現(xiàn)入庫過程中的業(yè)務(wù)邏輯功能,數(shù)據(jù)采集設(shè)備控制模塊主要提供數(shù)據(jù)采集設(shè)備控制、信息接收 、 信息顯示等功能,外部接口模塊主要提供與生產(chǎn)管理系統(tǒng)和庫存管理系統(tǒng)的功能接口,數(shù)據(jù)分析瀏覽模塊主要提供庫存管理中各種信息的記錄查詢 、 分析以及打印等功能,系統(tǒng)監(jiān)視模塊主要提供倉庫中各種設(shè)備的狀態(tài)檢查、 監(jiān)視功能 。數(shù)據(jù)分析瀏覽模塊包括連機檢測、 記錄查詢 、 報表打印 、 設(shè)置維護等輔助功能模塊。如圖4所示 。 (1)連機檢測此模塊包括閱讀器型號、 閱讀器相關(guān)屬性和連接參數(shù)等 。連接參數(shù)里面首先包括連接方式,有以太網(wǎng)和串口

18、兩種:若是選擇以太網(wǎng),就必須設(shè)定ip和網(wǎng) 關(guān) ; 若 是 選 擇 串 口 ,必 須 選 擇 串 口com1/com2,奇校驗/偶校驗 ,波特率等。此外 ,本模塊還有查看數(shù)據(jù),修改數(shù)據(jù),刪除數(shù)據(jù),整體入庫和整體出庫模塊,這些模塊分別借助后臺服務(wù)控制以及數(shù)據(jù)庫的連接實現(xiàn)。 (2) 記錄查詢這里使用了兩組查詢條件,這兩組查詢條件自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同,但它們兩組之間的關(guān)系可以有 、 并且 及 或者 三種情況 :第一種情況是 ,即僅使用前一組查詢條件,不需要后一組查詢條件;第二種情況是并且 ,即必須同時滿足前、 后兩組查詢條件 ;第三種情況是或者 ,即滿足這兩組查詢條件的檢測數(shù)據(jù)記錄都要列出。 (3) 報表

19、打印本系統(tǒng)具有報表打印功能。根據(jù)需要,可以打印某日 、 某型號的倉儲管理綜合性能測試記錄。 (4)設(shè)置維護該 模 塊 有 產(chǎn) 品 型 號 /判 定 條 件 、 測 試 人員 、 記錄維護和 檢測校準(zhǔn)四個菜單項。有管理權(quán)限的用戶進入該模塊后,主要是維護測試產(chǎn)品的型號及判定是否合格的條件,維護產(chǎn)品測試人員的名單 ,對需要作特殊修改的測試數(shù)據(jù)進行修改,對需要作校準(zhǔn)的測試項目進行校準(zhǔn)。在 產(chǎn)品型號/判定條件庫中記錄了各種常用的產(chǎn)品型號及其相對應(yīng)的判定條件。與本系統(tǒng)使用通常的數(shù)據(jù)庫一樣,對此庫中的記錄可以實現(xiàn)上頁、下頁 、 首頁 、 末頁以及轉(zhuǎn)到某一頁的功能,并且可以進行添加 、 刪除 、 修改等操作,

20、以滿足連機檢測的需要 。連機之后 ,在 運行檢測數(shù)據(jù)框中顯示的就是實時測量的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。對照標(biāo)準(zhǔn)測量值,如果這里的某一示值有偏差,則需要校準(zhǔn)。3后臺控制服務(wù)系統(tǒng)采用vb 語言編程,通過調(diào)用my project.res ources . designer . vb. dll 動態(tài)庫文件實現(xiàn)管理系統(tǒng)與閱讀器的通訊,其中的主要接口函數(shù)功能如表1所示 。表1 主要接口函數(shù)功能表操作函數(shù)參數(shù)返回值連接數(shù)據(jù)庫sqlcon .connectionstringip地址,網(wǎng)關(guān),u ser id:用戶i d號,pass word:用戶密碼無連接并登陸閱讀器m_reader.connecta ndloginip地址,

21、網(wǎng)關(guān),u ser id:用戶i d號,pass word:用戶密碼無讀標(biāo)簽m_reader.tagl ist()tag_id:標(biāo)簽id數(shù)組斷開連接m_reader.d isconnect( )無無打開數(shù)據(jù)庫sqlcon. open( )無無關(guān)閉數(shù)據(jù)庫sqlcon. close ( )無無填充數(shù)據(jù)庫sqladapter.fill ( )dr:數(shù)據(jù)表數(shù)組數(shù)據(jù)庫更新sqladapter.update ( )ds:商品信息數(shù)組4系統(tǒng)測試智能倉儲管理系統(tǒng)選取的測試環(huán)境是江蘇捷誠車載電子信息工程有限公司的倉庫,此倉庫庫存材料 /產(chǎn)品種類多、 庫存管理困難(入庫 /出庫 /盤點均采用手工操作) ,圖 5是系

22、統(tǒng)在該倉庫的測試結(jié)果。系統(tǒng)選取的閱讀器型號為alr - 9800;從圖5中可以看出 ,此時處于連機檢測模塊,當(dāng)前連接狀態(tài):已連接 ;頻率為902. 75mhz - 927 . 25mhz; 最大功率為45 w ;連接方式選擇以太網(wǎng); ip: 192 . 168. 0. 23;網(wǎng)關(guān) : 192. 168 . 0. 11。 datagridview 中顯示的表是本系統(tǒng)檢測到的一部分產(chǎn)品信息,包括i d 號 ,名稱 ,分類 ,相關(guān)信息以及讀取次數(shù)等。55無線通信技術(shù)2010年第2期? 1994-2010 china academic journal electronic publishing hou

23、se. all rights reserved. http:/圖5測試結(jié)果5 結(jié) 論本系統(tǒng)通過在江蘇捷誠車載電子信息工程有限公司倉儲管理中引入rf i d 技術(shù) ,閱讀器讀取標(biāo)簽的速度可達人工登記速度的100倍以上,條碼掃描的 20倍以上 ,同時由于rf i d +wlan 設(shè)備的使用,處理的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r與后臺數(shù)據(jù)庫同步,確保了操作的準(zhǔn)確性。采用rf i d 實現(xiàn)實時盤點,提高了庫存信息的準(zhǔn)確性和可靠性,解決該倉庫原有的盤點工作作業(yè)量大,周期長 ,每次全庫盤點都需要停止收發(fā)業(yè)務(wù)十天左右,效率極其低下等不足。大量的自動化設(shè)備的采用代替了原有的手工作業(yè),不僅提高了捷誠車載電子信息工程有限公司倉庫管理效率,還能夠有效地降低倉庫人力資源成本。參考文獻 1 p. bemardi,f. gandino, f. lamberti, and etc. .an anti- counterfeit m echanismforthe applicati on layerinlow - cost rf id device c .proc.ieee iccsc,2006,pp. 227 - 231. 2 yangxiao, xuem in shen, bo sun and l in cai.securityand privacyin rf