基于RFID的棉種倉(cāng)庫(kù)信息采集系統(tǒng)的研究

陳金成等

摘要：針對(duì)棉種倉(cāng)庫(kù)傳統(tǒng)管理方式信息采集效率低、管理繁瑣等問(wèn)題，提出了一種基于射頻識(shí)別（radio frequency identification，RFID）技術(shù)的棉種倉(cāng)庫(kù)信息采集系統(tǒng)，保證了貨物信息管理高效性和準(zhǔn)確性，確保企業(yè)及時(shí)準(zhǔn)確地掌握庫(kù)存的真實(shí)數(shù)據(jù)，合理保持和控制企業(yè)庫(kù)存。借助RFID技術(shù)和信息采集技術(shù)對(duì)倉(cāng)庫(kù)的管理，不僅能夠高效率完成倉(cāng)庫(kù)的各種操作，而且也是企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的所在。

關(guān)鍵詞：RFID；棉種；倉(cāng)庫(kù)；信息采集

中圖分類(lèi)號(hào)： TP274+.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2015）02-0409-03

收稿日期：2014-03-24

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃（編號(hào)：2012BAF07B04）。

作者簡(jiǎn)介：陳金成（1986—），男，河南商丘人，碩士，研究方向?yàn)橹悄軝z測(cè)技術(shù)與裝置。E-mail：chenjincheng2009@sina.com。

通信作者：馬本學(xué)，教授，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)與裝備。E-mail：mbx_shz@163.com。倉(cāng)庫(kù)管理在物流管理中占據(jù)著核心的地位，如果不能及時(shí)保證準(zhǔn)確的進(jìn)貨、出貨、庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)等倉(cāng)儲(chǔ)管理工作，將會(huì)給企業(yè)帶來(lái)巨大的損失[1]。雖然已有部分企業(yè)開(kāi)始結(jié)合電腦實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的半自動(dòng)化管理，其自動(dòng)化程度較傳統(tǒng)的手工操作有很大的提高，但仍然需要耗費(fèi)大量的人工來(lái)進(jìn)行管理[2]，且不能滿足當(dāng)今物流行業(yè)“快速準(zhǔn)確”的要求。針對(duì)上述問(wèn)題，本研究在相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合棉種企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目為背景，提出1種基于射頻識(shí)別（radio frequency identification，RFID）的棉種倉(cāng)庫(kù)管理方案，能很好地解決現(xiàn)在大部分棉種企業(yè)倉(cāng)庫(kù)管理存在的問(wèn)題。

1RFID技術(shù)概述

RFID技術(shù)是通過(guò)無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸式的全雙工數(shù)據(jù)通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)物目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別。具有防水、防磁、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量更大、方便快捷、專(zhuān)一性強(qiáng)、保密性高、批量處理、存儲(chǔ)信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)[3-5]。RFID系統(tǒng)主要由閱讀器（或讀寫(xiě)器）、電子標(biāo)簽、天線3個(gè)部分組成。

在此系統(tǒng)中，識(shí)別信息存儲(chǔ)在電子標(biāo)簽中，標(biāo)簽里的信息可由閱讀器通過(guò)天線發(fā)出一定功率的電磁波，根據(jù)相關(guān)空中接口協(xié)議進(jìn)行讀取；而對(duì)于具有讀寫(xiě)功能的讀寫(xiě)器不僅可以讀取所需的信息，而且可以向電子標(biāo)簽中寫(xiě)入所需要的信息。

2基于RFID的棉種倉(cāng)庫(kù)信息采集系統(tǒng)的分析

棉種倉(cāng)庫(kù)信息的采集主要有棉種信息采集和倉(cāng)庫(kù)環(huán)境信息采集，在進(jìn)行棉種信息采集時(shí)，應(yīng)用頻率為915 MHz的超高頻（UHF）RFID讀寫(xiě)器，讀取距離為1～3 m，并根據(jù)倉(cāng)庫(kù)面積合理劃定4個(gè)區(qū)域，分別為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)，根據(jù)不同品種棉種的生產(chǎn)總量，在每個(gè)區(qū)設(shè)有不同的存貨架，每個(gè)貨架都有相同的層，由于倉(cāng)庫(kù)面積較大，需要多個(gè)RFID裝置分別合理布置在A、B、C、D每個(gè)區(qū)域，把安裝RFID裝置的位置稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)（如圖1中的D1至D8），對(duì)于棉種信息的采集就是通過(guò)對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)采集的信息經(jīng)過(guò)RFID中間件匯聚、過(guò)濾、整合，最終得到?jīng)]有冗余、準(zhǔn)確的信息存入管理服務(wù)器中。倉(cāng)庫(kù)管理中心具體布局如圖1所示，采用符合EPCC1G2協(xié)議具有96位EPC編碼存儲(chǔ)區(qū)的電子標(biāo)簽，存儲(chǔ)棉種信息對(duì)應(yīng)的編號(hào)，其規(guī)定的編碼方式見(jiàn)表1，EPC編碼是產(chǎn)品的唯一標(biāo)志，由棉種廠商在進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)前寫(xiě)入，并可以加密，在進(jìn)行入庫(kù)時(shí)用RFID閱讀器進(jìn)行讀取。

棉種信息的采集主要由入庫(kù)信息采集、出庫(kù)信息采集、倉(cāng)儲(chǔ)信息盤(pán)點(diǎn)3大模塊組成；棉種環(huán)境信息采集模塊主要是對(duì)倉(cāng)庫(kù)溫濕度的信息采集。整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用信息服務(wù)器、固定式閱讀器、手持式閱讀器、路由器和電子標(biāo)簽進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

2.1入庫(kù)信息采集模塊

棉種進(jìn)行打包入庫(kù)時(shí)，放置在倉(cāng)庫(kù)入口處的RFID閱讀器讀取貼于棉種包裝袋上的電子標(biāo)簽信息，系統(tǒng)根據(jù)讀取出的EPC編碼信息，對(duì)入庫(kù)的棉種進(jìn)行倉(cāng)位配置，例如讀取的編碼為86 659001H 000001 000000000，此時(shí)將讀取的編碼與系統(tǒng)棉種品種數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)查詢，數(shù)據(jù)庫(kù)中的每個(gè)棉種都對(duì)應(yīng)著唯一的品種代號(hào)和相應(yīng)放置的倉(cāng)庫(kù)區(qū)域，如000001對(duì)應(yīng)的是A區(qū)，并可以在數(shù)據(jù)庫(kù)已有棉種數(shù)量的基礎(chǔ)上對(duì)序列號(hào)進(jìn)行加一，然后寫(xiě)入電子標(biāo)簽對(duì)應(yīng)的序列號(hào)位置，根據(jù)棉種存儲(chǔ)的貨架和層次的編號(hào)，系統(tǒng)可以自動(dòng)為棉種分配庫(kù)位，同時(shí)有警示燈提示，通知叉車(chē)人員進(jìn)行棉種歸位。在叉車(chē)進(jìn)行棉種歸位時(shí)，所在區(qū)域節(jié)點(diǎn)的RFID讀寫(xiě)器再次讀取棉種電子標(biāo)簽信息，記錄棉種的入庫(kù)位置。

2.2出庫(kù)信息采集模塊

在進(jìn)行棉種出庫(kù)時(shí)，企業(yè)管理系統(tǒng)下達(dá)的出庫(kù)單到達(dá)棉種倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)根據(jù)下達(dá)的訂單，查詢與之匹配的棉種信息，此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)提示操作人員，對(duì)相應(yīng)位置的棉種進(jìn)行出庫(kù)。由于棉種加工存入倉(cāng)庫(kù)期間需要進(jìn)行發(fā)芽率的測(cè)試，對(duì)于不達(dá)標(biāo)的棉種進(jìn)行出庫(kù)時(shí)，待出庫(kù)口閱讀器識(shí)別相關(guān)信息時(shí)將發(fā)出報(bào)警提示 提醒管理人員對(duì)于不達(dá)標(biāo)的棉種

不能出庫(kù)。利用此系統(tǒng)可以阻止一些不達(dá)標(biāo)的棉種流入市場(chǎng)，從而提高了棉種企業(yè)的信譽(yù)，同時(shí)也有助于企業(yè)的管理。待出庫(kù)完成，入庫(kù)管理模塊將出庫(kù)的棉種信息存入歷史信息系統(tǒng)，有助于企業(yè)對(duì)棉種出庫(kù)的歷史查詢。出入庫(kù)的信息采集流程如圖2所示。

2.3倉(cāng)庫(kù)盤(pán)點(diǎn)管理

為了確保倉(cāng)庫(kù)所存貨物信息與系統(tǒng)中信息的一致性，需要對(duì)倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)的貨物進(jìn)行定期盤(pán)點(diǎn)。在進(jìn)行倉(cāng)庫(kù)盤(pán)點(diǎn)時(shí)，我們只須用手持式讀寫(xiě)器對(duì)庫(kù)區(qū)托盤(pán)上的電子標(biāo)簽進(jìn)行讀取，將獲取的信息再與數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行比對(duì)，就可以知道在貨物入/出庫(kù)時(shí)有沒(méi)有出錯(cuò)，同時(shí)可以及時(shí)得知企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)的情況，這樣有利于企業(yè)進(jìn)行定量生產(chǎn)而不至于造成不必要的損失，且相對(duì)于傳統(tǒng)的盤(pán)點(diǎn)效率更高。

2.4倉(cāng)庫(kù)溫濕度采集模塊endprint

根據(jù)棉種儲(chǔ)存的要求，如：防蟲(chóng)防霉、維持生活力、低溫干燥、提高凈度等[6]，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度與濕度對(duì)于棉種質(zhì)量都有一定的影響，只有倉(cāng)庫(kù)的溫濕度控制在一定的范圍內(nèi)，才能保證棉種質(zhì)量，所以對(duì)于倉(cāng)庫(kù)溫濕度實(shí)時(shí)監(jiān)控是很有必要的，當(dāng)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度或濕度達(dá)到界定值時(shí)就會(huì)啟動(dòng)自動(dòng)報(bào)警功能，通知管理人員進(jìn)行相應(yīng)的處理。

結(jié)合市場(chǎng)上技術(shù)比較成熟且價(jià)格低廉的AT89C51單片機(jī)作為主要控制單元，以SHT11作為溫濕度采集傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)。管理人員可以通過(guò)電子顯示屏LCD1和LCD2實(shí)時(shí)了解倉(cāng)庫(kù)溫濕度的情況，LS1可進(jìn)行報(bào)警，其中可以通過(guò)D1～D5警示燈提醒相關(guān)人員倉(cāng)庫(kù)的信息情況，并對(duì)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行相應(yīng)的管理，其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3開(kāi)發(fā)平臺(tái)

本系統(tǒng)采用基于WEB的B/S 3層體系結(jié)構(gòu)。選用 Windows XP/Win7操作系統(tǒng)平臺(tái)，SQL Server 2008網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和Visual C#.NET編程語(yǔ)言，整個(gè)平臺(tái)采用多層分布式體系結(jié)構(gòu)，分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、數(shù)據(jù)庫(kù)4個(gè)層次[7]。數(shù)據(jù)訪問(wèn)層是1個(gè)公共層，用于所有業(yè)務(wù)層與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的數(shù)據(jù)管理，由1個(gè)數(shù)據(jù)訪問(wèn)組件和1個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接組件構(gòu)成業(yè)務(wù)層，根據(jù)不同的管理對(duì)象建立不同的業(yè)務(wù)組件，如用戶注冊(cè)管理組件、信息采集組件等，還可根據(jù)實(shí)際需求的變化方便地增改組件，易于系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)。

4結(jié)語(yǔ)

本研究在分析RFID工作原理及技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合棉種業(yè)務(wù)管理的實(shí)際流程和需求，設(shè)計(jì)了基于RFID技術(shù)的棉種倉(cāng)庫(kù)信息采集系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)的功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。RFID技術(shù)在倉(cāng)庫(kù)信息采集的應(yīng)用，保證了貨物管理各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，確保企業(yè)及時(shí)準(zhǔn)確地掌握庫(kù)存的真實(shí)數(shù)據(jù)，合理保持和控制企業(yè)庫(kù)存。利用系統(tǒng)的自動(dòng)定位功能，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地掌握貨物當(dāng)前位置，有利于提高倉(cāng)庫(kù)信息采集的工作效率?；赗FID技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是RFID技術(shù)的1個(gè)新的應(yīng)用，隨著RFID技術(shù)的不斷發(fā)展，相信在不久的將來(lái)，這將為倉(cāng)庫(kù)管理帶來(lái)更大的方便，從而產(chǎn)生更加積極的社會(huì)效益。

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