基于RFID的智能工具柜系統設計

田 智，任志強，周正文，高 華

（武漢中車四方維保中心有限公司，湖北 武漢 430083）

0 引 言

在制造業尤其是高鐵維保企業中，工具種類多、數量大且管理復雜，傳統的工具管理方式為人工管理，車間班組從企業的工具室領用后放置在車間的普通工具柜中，每天領用或歸還工具時都需要在紙單上簽字登記，但不能直觀地知道工具是否被借出，導致其他作業人員在借用同一工具時需要花費較多時間找工具，工作效率低。此外，傳統的工具管理方式繁瑣，信息化程度低，工具盤點及查詢也不方便，增加了管理難度，易造成工具丟失而不容易發現的現象。鑒于上述情況，本文研發了一種智能工具柜系統，實現工具的智能管理，降低管理強度，提高工作效率。

1 系統總體結構

智能工具柜系統由工具柜機械本體和工具柜管理系統組成，其結構如圖1所示。

圖1 智能工具柜結構

工具柜由若干層組成，每一層隔板上安裝RFID天線用于讀取該層內帶有RFID標簽工具的信息。為防止串讀標簽，工具柜每層空間制作成獨立的電磁屏蔽空間，每層柜門通過電磁鎖控制柜門開關，門腔上裝有微動開關，用以感應門的開關狀態，此外每層內有抽屜方便工具取出和放置[1]。

智能工具柜上層為控制單元，其內布置有工控機、觸控顯示屏、多通道RFID讀寫器、IO控制器、身份識別的IC卡讀卡器以及指靜脈識別模塊等，每層柜門裝有電磁鎖及相應的門狀態感應開關，同時工具柜頂部裝有監控攝像頭及聲光報警器。智能工具柜控制系統結構示意如圖2所示。

圖2 智能工具柜控制系統結構示意圖

2 上位機程序設計

智能工具柜用于存放貼有FRID芯片標簽的工具，通過身份辨識后即可打開柜門，進行工具領用或歸還操作。借助FRID射頻技術，管理系統可自動確定抽屜內的工具是否取用或歸還，實現工具自動盤點等，同時可以通過系統監控模塊實時監測柜門的開關狀態，當出現門異常開啟時啟動報警功能模塊進行報警。

2.1 用戶登錄模塊

登錄模塊采用賬號密碼登錄、刷卡（員工IC卡）以及指靜脈登錄3種方式。賬號登錄方式通過將用戶輸入的有效賬號和密碼發送給系統數據庫，由數據庫進行查詢匹配，匹配成功后即可登錄系統，指靜脈登錄是由現場實時采集操作人員的指靜脈信息與存儲在數據庫中的信息進行匹配，匹配成功后即可登錄系統，刷卡登錄則是通過卡內的賬號實現和用戶賬號的匹配然后進行登錄。

新零售徹底顛覆了傳統零售的經營理念，轉變了人們的生活方式。傳統零售出售的是實體商品，新零售則是向市場輸出消費體驗和生活方式。新零售的本質就是從商品屬性到經營內容，都進行了一次徹底的轉變。在新零售模式下，企業可以通過大數據分析，對消費者及商品信息進行提取并精準分析，使各方面合作過程中的流通損耗不斷降低，從而對傳統零售的價值鏈進行徹底變革。新零售不但是本行業適應經濟新常態的一次業態創新，更是實現各行業有效供給的重要橋梁，對實現我國供給側結構性改革具有重大意義。

2.2 工具功能模塊

用戶登錄系統后即可進行工具瀏覽，查詢工具柜所有的工具狀態，查看個人用戶的工具領用情況，查詢需要檢修的工具，實現工具跟蹤檢查，進行工具領用或歸還操作，在完成操作后系統進行核對此次用戶對工具的操作結果，并將其記錄到數據庫。同時，系統還可以完成工具的盤點和匯總統計等。圖3為工具領用/歸還操作界面。

圖3 工具領用/歸還操作界面

2.3 通信模塊

系統運行過程中涉及大量數據交互，數據的CRUD操作由數據庫系統支持，上位機程序通過對象關系映射層（ORM）與數據庫通信，無需直接編寫傳統SQL代碼，在降低了系統開發復雜度的同時又增加程序的柔性，支持后期按需切換不同數據庫系統。圖4為數據庫通信結構。

圖4 數據庫通信結構

3 數據庫設計

工具柜系統主要實現對人員與工具的智能化管理，數據庫的設計也圍繞這兩個方面展開[2]。根據企業管理實際需求，數據庫由工具信息（Tool）、工人信息（Worker）、班組信息（Team）、工具領還記錄（LogWorkerTool）以及用戶操作記錄（LogWorkerAction）等組成，主要結構如圖5所示。

圖5 系統數據庫結構

4 結 論

本文研究的智能工具柜系統結合RFID技術和數據庫技術實現對工具柜內工具的實時監測，進行工具的全自動追蹤，有效提高了工具管理的精準性和效率。下一步可以將系統連接到企業信息網絡，實現企業工具的全信息化智能化管理。