射頻識(shí)別的倉(cāng)儲(chǔ)信息采集及管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、? 1994-2010 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. http:/射頻識(shí)別的倉(cāng)儲(chǔ)信息采集及管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)宋雪樺 , 陳麗蓮 , 陳景柱 , 夏鵬(江蘇大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院,鎮(zhèn)江212013)摘要 :射頻識(shí)別技術(shù)(radio frequency identification , rf i d ) ,是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 。它利用無(wú)線電磁波傳輸數(shù)據(jù),并可根據(jù)不同的場(chǎng)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(diǎn),實(shí)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(diǎn), rf i d 技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文根據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)管理信息模型,設(shè)計(jì)了基于rf i d 技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng),并對(duì)其子系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析,根據(jù)實(shí)際的倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境確定閱讀器、 天線以及射頻標(biāo)簽的選用原則。通過(guò)在倉(cāng)儲(chǔ)管理中引入rf i d 技術(shù) ,解決原有倉(cāng)庫(kù)盤(pán)點(diǎn)工作作業(yè)量大 ,周期長(zhǎng) ,效率低下等不足,最后達(dá)到簡(jiǎn)化作業(yè)流程、 改善盤(pán)點(diǎn)質(zhì)量、 降低運(yùn)作成本的效果 。測(cè)試表明本系統(tǒng)既提高了倉(cāng)儲(chǔ)信息的精度,又實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)儲(chǔ)管理的實(shí)時(shí)自動(dòng)化,非常適合應(yīng)用于中小型倉(cāng)庫(kù)的倉(cāng)儲(chǔ)管理。關(guān)鍵詞 :射頻識(shí)別 ;標(biāo)簽 ;自動(dòng)識(shí)別 ;倉(cāng)儲(chǔ)管理中圖分類(lèi)號(hào) : tp315文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: a文章編

3、號(hào) : 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(wú)線通信技術(shù)2010年第2期3基金項(xiàng)目:鎮(zhèn)江市08年雙新基金項(xiàng)目支助( zj mj2008335 )。作者簡(jiǎn)介:宋雪樺( 1971 - ) ,女,江蘇無(wú)錫人,副教授,研究方向:數(shù)字信號(hào)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(guó)內(nèi)得到應(yīng)用至今十余年來(lái),rf i d技術(shù)憑借其可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽,操作快捷方便, 無(wú)接觸讀取,信息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新,高度真實(shí)可靠等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于門(mén)禁、 物流 、 跟蹤 、 監(jiān)控 、 防偽 、 身份識(shí)別、 安全 、 軍事 、 醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域,具有廣闊的發(fā)展前景 1, 2 。倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng) 3是一個(gè)實(shí)時(shí)的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) ,它能按照物流運(yùn)作的規(guī)則和運(yùn)算法則,對(duì)信息 、資源 、 行為 、 存貨和分銷(xiāo)運(yùn)作進(jìn)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(jí)采購(gòu) 、 制造計(jì)劃 、 制造

10、執(zhí)行、 客戶服務(wù)系統(tǒng)與倉(cāng)庫(kù)或配送中心的橋梁。通過(guò)對(duì)庫(kù)存實(shí)時(shí)可見(jiàn)性和倉(cāng)庫(kù)作業(yè)流程的支持,倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)能夠有效地組織人員 、 空間和設(shè)備進(jìn)行收貨、 存儲(chǔ) 、 揀貨和運(yùn)輸;組織運(yùn)送原材料和部件到生產(chǎn)企業(yè),運(yùn)送成品到批發(fā)商、分銷(xiāo)商和最終客戶手中。近年來(lái)雖然電子標(biāo)簽技術(shù)在國(guó)外已成功應(yīng)用于物流業(yè) ,大大提高了倉(cāng)儲(chǔ)物流作業(yè)效率,但在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用還處于起步階段,目前在倉(cāng)儲(chǔ)物流還沒(méi)有較大規(guī)模的應(yīng)用案例 4。本文在分析倉(cāng)儲(chǔ)管理流程的基礎(chǔ)上 ,提出了基于rf i d 技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及其各子系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì),以及后臺(tái)控制服務(wù)和相關(guān)函數(shù)的設(shè)計(jì)說(shuō)明。2 設(shè)計(jì)思路 、 設(shè)計(jì)原則及軟硬件支持2. 1 設(shè)計(jì)思路本倉(cāng)儲(chǔ)管

11、理系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)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(dá)到快速識(shí)別物資信息 ,實(shí)時(shí)更新管理系統(tǒng)記錄。所有設(shè)備通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部實(shí)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(jì)原則系統(tǒng)按照實(shí)用性原則、 安全性原則、 可擴(kuò)展性原則和先進(jìn)性原則進(jìn)行設(shè)計(jì) 6。實(shí)用性原則: 本項(xiàng)目研發(fā)的全方位射頻識(shí)別智能倉(cāng)儲(chǔ)管理信息系統(tǒng),針對(duì)江蘇捷誠(chéng)車(chē)載電子信息工程有限公司庫(kù)存材料/產(chǎn)品種類(lèi)多 、 庫(kù)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(wú)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(kù)產(chǎn)品品質(zhì)管理、 快速產(chǎn)品查找、 快速產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)等特點(diǎn) ,不僅可在電子行業(yè)相關(guān)企業(yè)推廣,也可在同類(lèi)型具有多種類(lèi)產(chǎn)品的企業(yè)推廣。安全性原則:通過(guò)rf i d 加密技術(shù),本系統(tǒng)考慮捷誠(chéng)車(chē)載電子信息工程有限公司的實(shí)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(xiǎn),保證數(shù)據(jù)安全、 準(zhǔn)確 ?？蓴U(kuò)展性原則:采用模塊化設(shè)計(jì),便于系統(tǒng)升級(jí)和擴(kuò)展 。先進(jìn)性原則:采用先進(jìn) 、 成熟的數(shù)據(jù)編碼與時(shí)隙aloha 防沖

13、突技術(shù) 7和方案 ,保證系統(tǒng)的先進(jìn)性和穩(wěn)定性 。2. 3 硬件支持根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路和捷誠(chéng)車(chē)載倉(cāng)庫(kù)的具體要求 ,分別對(duì)rfi d 閱讀器 、 電子標(biāo)簽和天線進(jìn)行選型 。本智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)采用型號(hào)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(xiě)設(shè)備,基于改進(jìn)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(diǎn)有多協(xié)議讀寫(xiě)器,支持epc gen2;高性能的rf i d 能力 ;企業(yè)級(jí)的伸縮能力,可升級(jí)的體系結(jié)構(gòu);密集讀寫(xiě)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(gè)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(jiàn)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(xiě)器配合使用達(dá)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(duì)稱(chēng)的方向上均勻分布 uhf 的能量 ,降低了標(biāo)簽讀取時(shí)對(duì)方向的依賴(lài)性 。標(biāo)簽采用uhf 花型標(biāo)簽(見(jiàn)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(xiě)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(pán)的可重用資產(chǎn)管理等; 2x2英寸標(biāo)簽主要針對(duì)航空包裹和服裝行業(yè);而花型標(biāo)簽是高性價(jià)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(chéng)車(chē)載公司的產(chǎn)品主要為金屬配件的實(shí)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(shí)現(xiàn)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的主要功能模塊為:閱讀器控制 、 出庫(kù)管理設(shè)備控制、 入庫(kù)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(kù)管理設(shè)備控制模塊主要提供出45無(wú)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(kù)管理設(shè)備控制、 信息接收 、 信息顯示等功能,入庫(kù)管理模塊主要實(shí)現(xiàn)入庫(kù)過(guò)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(kù)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(kù)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(cāng)庫(kù)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(jī)檢測(cè)、 記錄查詢 、 報(bào)表打印 、 設(shè)置維護(hù)等輔助功能模塊。如圖4所示 。 (1)連機(jī)檢測(cè)此模塊包括閱讀器型號(hào)、 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(yàn)/偶校驗(yàn) ,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(kù)和整體出庫(kù)模塊,這些模塊分別借助后臺(tái)服務(wù)控制以及數(shù)據(jù)庫(kù)的連接實(shí)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(shí)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(cè)數(shù)據(jù)記錄都要列出。 (3) 報(bào)表

19、打印本系統(tǒng)具有報(bào)表打印功能。根據(jù)需要,可以打印某日 、 某型號(hào)的倉(cāng)儲(chǔ)管理綜合性能測(cè)試記錄。 (4)設(shè)置維護(hù)該 模 塊 有 產(chǎn) 品 型 號(hào) /判 定 條 件 、 測(cè) 試 人員 、 記錄維護(hù)和 檢測(cè)校準(zhǔn)四個(gè)菜單項(xiàng)。有管理權(quán)限的用戶進(jìn)入該模塊后,主要是維護(hù)測(cè)試產(chǎn)品的型號(hào)及判定是否合格的條件,維護(hù)產(chǎn)品測(cè)試人員的名單 ,對(duì)需要作特殊修改的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行修改,對(duì)需要作校準(zhǔn)的測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行校準(zhǔn)。在 產(chǎn)品型號(hào)/判定條件庫(kù)中記錄了各種常用的產(chǎn)品型號(hào)及其相對(duì)應(yīng)的判定條件。與本系統(tǒng)使用通常的數(shù)據(jù)庫(kù)一樣,對(duì)此庫(kù)中的記錄可以實(shí)現(xiàn)上頁(yè)、下頁(yè) 、 首頁(yè) 、 末頁(yè)以及轉(zhuǎn)到某一頁(yè)的功能,并且可以進(jìn)行添加 、 刪除 、 修改等操作,

20、以滿足連機(jī)檢測(cè)的需要 。連機(jī)之后 ,在 運(yùn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)框中顯示的就是實(shí)時(shí)測(cè)量的產(chǎn)品數(shù)據(jù)。對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量值,如果這里的某一示值有偏差,則需要校準(zhǔn)。3后臺(tái)控制服務(wù)系統(tǒng)采用vb 語(yǔ)言編程,通過(guò)調(diào)用my project.res ources . designer . vb. dll 動(dòng)態(tài)庫(kù)文件實(shí)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(kù)sqlcon .connectionstringip地址,網(wǎng)關(guān),u ser id:用戶i d號(hào),pass word:用戶密碼無(wú)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(hào),pass word:用戶密碼無(wú)讀標(biāo)簽m_reader.tagl ist()tag_id:標(biāo)簽id數(shù)組斷開(kāi)連接m_reader.d isconnect( )無(wú)無(wú)打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)sqlcon. open( )無(wú)無(wú)關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)sqlcon. close ( )無(wú)無(wú)填充數(shù)據(jù)庫(kù)sqladapter.fill ( )dr:數(shù)據(jù)表數(shù)組數(shù)據(jù)庫(kù)更新sqladapter.update ( )ds:商品信息數(shù)組4系統(tǒng)測(cè)試智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)選取的測(cè)試環(huán)境是江蘇捷誠(chéng)車(chē)載電子信息工程有限公司的倉(cāng)庫(kù),此倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存材料 /產(chǎn)品種類(lèi)多、 庫(kù)存管理困難(入庫(kù) /出庫(kù) /盤(pán)點(diǎn)均采用手工操作) ,圖 5是系

22、統(tǒng)在該倉(cāng)庫(kù)的測(cè)試結(jié)果。系統(tǒng)選取的閱讀器型號(hào)為alr - 9800;從圖5中可以看出 ,此時(shí)處于連機(jī)檢測(cè)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(cè)到的一部分產(chǎn)品信息,包括i d 號(hào) ,名稱(chēng) ,分類(lèi) ,相關(guān)信息以及讀取次數(shù)等。55無(wú)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(cè)試結(jié)果5 結(jié) 論本系統(tǒng)通過(guò)在江蘇捷誠(chéng)車(chē)載電子信息工程有限公司倉(cāng)儲(chǔ)管理中引入rf i d 技術(shù) ,閱讀器讀取標(biāo)簽的速度可達(dá)人工登記速度的100倍以上,條碼掃描的 20倍以上 ,同時(shí)由于rf i d +wlan 設(shè)備的使用,處理的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)同步,確保了操作的準(zhǔn)確性。采用rf i d 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)盤(pán)點(diǎn),提高了庫(kù)存信息的準(zhǔn)確性和可靠性,解決該倉(cāng)庫(kù)原有的盤(pán)點(diǎn)工作作業(yè)量大,周期長(zhǎng) ,每次全庫(kù)盤(pán)點(diǎn)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(dòng)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(chéng)車(chē)載電子信息工程有限公司倉(cāng)庫(kù)管理效率,還能夠有效地降低倉(cāng)庫(kù)人力資源成本。參考文獻(xiàn) 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