基于RFID的關口電能表智能倉儲系統

馬 俊，張 紅，王 莉，范巧成，趙 斌

（國網山東省電力公司電力科學研究院，山東 濟南 250003）

0 引言

隨著物聯網［1］和電網改造的深入發展，原有的人工抄錄電能表信息，人工檢表等管理方式已無法滿足現代化的用電需求。與此同時，為適應電能計量檢測信息化的要求，必須建立一套電能表智能化的管理系統［2-3］，實現電能表的檢定、存儲、配表的自動化、智能化管理。

關口電能表智能倉儲管理系統是結合國家電網有限公司《省級計量資產集約化管理建設方案》的具體工作要求，利用信息化手段，在省級計量中心建立的一套關口電能表全流程管理系統。

1 系統總體設計

關口電能表智能倉儲管理系統是軟硬件結合的一種便捷、準確、高效的自動化計量資產管理系統。系統采用密集柜、箱表架、流利架、控制模塊等構成標準庫房，通過辦公內網與電力營銷系統實現無縫連接。將關口電能表的資產號與該表的RFID標簽［4］編碼相關聯，通過掃描RFID標簽，實現對計量資產自動出入庫，并可完成定位統計查詢分析等功能，實現了關口電能表倉儲系統的自動化、定位化管理。

1.1 系統框架

關口電能表智能倉儲管理系統分為3個部分，如圖1所示。電力營銷系統負責下達出入庫指令；智能周轉柜系統為出入庫指令執行機構，二者通過二級智能表庫系統協調工作，完成關口電能表的自動化、智能化管控。

1.2 網絡架構

關口電能表智能倉儲管理系統硬件配置包括數據庫服務器、前置服務器、監控終端、工單處理機、出入庫操作終端等，向下通過智能表庫內部局域網對 PLC控制系統、RFID射頻門［5］和視頻監控設備進行控制和監視，向上通過電力專用網獲取出入庫工單信息，與電力營銷系統進行數據交互。接口網絡部分設置路由器和防火墻將營銷系統網絡和智能表庫內部局域網隔開，保證了關口電能表智能倉儲管理系統的網絡安全性［6］，具體網絡架構如圖2所示。

圖1 系統結構

1.3 功能架構

關口電能表智能倉儲管理系統的功能架構主要包括信息管理層、實時監控及調度層、工控設備層。信息管理層完成入庫、出庫、儲位等信息管理［7］。用戶可用瀏覽器查看，管理相應的數據，并可與營銷系統、生產調度系統接口進行數據交互。實時監控及調度層對系統內所有運行設備進行狀態監控，并可接收信息管理層的指令控制設備層。工控設備層為整個系統的最底層，管理PLC、傳輸線、機械手、傳感器等，可接受調度層的指令進行手動或自動操作，對貨位出入庫，系統功能架構如圖3所示。

圖3 系統功能架構

2 核心任務流程設計

關口電能表智能倉儲管理系統的核心任務主要為電能表的入庫、電能表的出庫、舊表的退庫管理3個環節。

2.1 入庫管理

關口表到貨后，首先掃描或者輸入工單號碼。工人將周轉箱以垛為單位從運輸車上卸載，并將周轉箱運送到傳輸系統，傳輸系統經RFID識別裝置讀取關口表資產等信息，傳輸到關口電能表智能倉儲管理系統的上位機［8］。機械手自動將表計存入相應的周轉箱貨柜貨格。上位機將入庫信息同時傳送至營銷系統，同時工作人員確認簽字，具體流程如圖4所示。

2.2 出庫管理

出庫環節同樣需要輸入工單號碼。系統自動查詢獲取需出庫的周轉箱所在位置信息。電動密集周轉柜開啟所要獲取的周轉箱所在的柜列，同時機械手取出相應的周轉箱，并將周轉箱送到傳輸系統上，RFID識別裝置獲取周轉箱的編碼信息，將出庫信息傳送給營銷系統，工作人員確認簽字，具體流程如圖5所示。

圖4 入庫流程

2.3 舊表退庫

1）裝表人員將拆回的表計放到入庫緩存區，工作人員登錄系統進行舊表信息登記并從營銷系統獲取相應的舊表退庫工單。

2）工作人員在工作站上錄入工單號碼信息，并將周轉箱置于傳輸系統。

3）RFID識別裝置將關口電能表信息與周轉箱進行關聯，關聯信息被傳輸到系統中，并為該周轉箱指定相應的儲位信息。智能感應箱柜機對關聯好的周轉箱進行堆垛。

4）控制系統控制機械手到智能感應箱柜機取周轉箱，同時被指定位置的打開，機械手將周轉箱存放到指定位置。

5）循環執行步驟3）和4），直至全部舊表退庫，二級表庫系統將退庫信息發送至營銷系統，機械手回歸指定位置，電動密集周轉柜所有列閉合，具體流程如圖6所示。

3 軟件功能模塊

關口電能表智能倉儲管理系統軟件部分設計有工單管理、檔案信息管理等13個模塊。

3.1 工單管理模塊

工單管理模塊設計有制、發、簽單等功能，并可滿足不同用戶間的協調配合。工單管理包括查詢工單、生成新工單、配送出庫和配送入庫等功能。

3.2 檔案信息管理模塊

檔案管理模塊主要包括檔案查詢和檔案審核。檔案審核是處理由檔案同步過來的數據的確認審核工作，數據通過審核后進行資產入庫的操作流程。

3.3 庫房信息管理模塊

庫房管理模塊設計有庫房信息管理、庫區信息管理、密集周轉柜信息管理、儲位信息管理、庫房預警信息查詢和庫房預警信息設置等。庫房管理員可以查看當前庫房的詳細信息列表，也可以通過庫房名稱查詢相關庫房信息。也可以根據所屬機構、機構級別、庫房分類、庫房級別、運轉方式、庫房建筑面積、庫房面積、庫容面積、管理單位、狀態等新增或者修改庫房相關內容。

3.4 資產管理模塊

資產管理模塊負責在庫資產管理和出庫資產查詢。在庫資產管理是對目前倉儲系統中存放的關口電能表進行資產管理。出庫資產管理是對從該倉儲系統出庫的關口電能表進行管理，以便管理人員更好地查詢和跟蹤資產的全壽命周期。

3.5 舊表管理模塊

舊表管理模塊是對已入庫的舊表進行相關數據查詢，包括舊表的基本信息、原安裝位置、圖片數量等信息，并可提示報廢日期。

3.6 庫存盤點模塊

庫存盤點模塊可指導開展庫存盤點工作，核查并調整不匹配的資產信息。定期的庫存盤點可以避免因關口電能表收發頻繁等導致的倉儲系統與臺賬信息不一致問題。并且，系統可自動生成盤點報告，幫助工作人員輕松完成庫存盤點工作。

3.7 超期告警模塊

系統可根據校驗日期自動計算出表計的校驗天數，在打開系統時自動彈出超期的表計報警信息。工作人員可以根據報警信息對出現問題的關口電能表進行后續處理。

3.8 報表統計模塊

報表統計模塊含入庫關口電能表統計、出庫關口電能表統計、合格在庫關口電能表統計、周轉箱統計、庫存盤點數據統計等，所有統計結果可直接打印或可導出為Excel，Word等電子文檔格式，便于查看和存檔。

系統管理模塊負責進行運行參數的設置、系統使用用戶的管理，以及系統運行日志的查看、管理等。

3.9 網絡狀態監控模塊

網絡狀態監控模塊通過系統內部的網絡監控功能，監控智能倉儲管理系統的私網內部狀況，和接口的網絡情況，當出現異常時及時報警。

3.10 智能引導模塊

智能引導模塊可在表庫設備入庫時，依據入庫設備類型、體積、表庫儲位的空置情況自動判斷需把入庫設備放在表庫的何處，可大幅提高智能倉儲系統的利用率，降低空置率。在表庫設備出庫時，依據出庫請求設備的類型、數量以及表庫內該類型設備在表庫儲位的分布情況自動引導設備出庫，以方便后續設備的入庫。

3.11 儲位狀態監控模塊

系統儲位的感應器能自動識別和統計貨位數量及位置，自動將這些信息傳給智能倉儲管理系統，進而可依據這些實時信息在監控界面上動態顯示整個表庫的儲位狀態［9］。

3.12 遠程升級模塊

關口電能表智能倉儲管理系統的升級設有本地安裝和遠程更新兩種方式。本地安裝即直接在本地所用的電腦上直接安裝新的程序更新即可；遠程更新的更新程序會發布在Internet網絡上或指定的數據服務器，在系統重啟后自動下載更新文件更新。

3.13 系統接口模塊

關口電能表智能倉儲系統采用HTTP協議、Message Queue協議等，調用營銷系統、生產調度系統的接口向其上傳、下載指定的數據。

4 結語

關口電能表智能倉儲管理系統實現了關口電能表的自動化、智能化、標準化管理，為深入貫徹國家電網有限公司“規范計量管理”的要求，全面梳理關口電能表管理現狀，規范關口電能表庫房的管理模式，全面實現關口電能表的全壽命周期管理［10］提供了有力的技術支撐。