基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能倉儲原型系統(tǒng)

1、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能倉儲原型系統(tǒng) 3.1智能倉儲原型系統(tǒng)設(shè)計 3.2.入庫子系統(tǒng) 3.3.庫存盤點(diǎn)子系統(tǒng) 3.3.1智能貨架子系統(tǒng) 3.3.2智能盤點(diǎn)小車子系統(tǒng) 3.3.3手持機(jī)盤點(diǎn)子系統(tǒng) 3.4環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng) 3.5可視化監(jiān)控子系統(tǒng) 3.6出庫子系統(tǒng) 3.1智能倉儲原型系統(tǒng)設(shè)計 倉儲系統(tǒng)是一個集軟硬件結(jié)合的復(fù)雜系統(tǒng)，需要對倉儲中軟硬件及貨物進(jìn)行統(tǒng)一的管理，實(shí)現(xiàn)倉儲管理的合理化。 智能倉儲原型系統(tǒng)主要包括出入庫子系統(tǒng)，在庫盤點(diǎn)子系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)和可視化監(jiān)控子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)之間要完成銜接有序的工作，離不開信息流的快速處理與傳遞，以支持和滿足倉儲系統(tǒng)上層業(yè)務(wù)的需求。 以下是智能倉儲原型系統(tǒng)圖

2、:3.1智能倉儲原型系統(tǒng)設(shè)計智能倉儲原型系統(tǒng)圖智能倉儲原型系統(tǒng)圖3.1智能倉儲原型系統(tǒng)設(shè)計 針對傳統(tǒng)倉庫中入庫環(huán)節(jié)繁瑣，庫內(nèi)盤點(diǎn)效率低下，貨物的定位信息不準(zhǔn)確，環(huán)境信息無法獲取和人員監(jiān)督缺失等問題,為了提升倉儲環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)效率,提高倉儲內(nèi)部的信息化水平，進(jìn)一步完善倉儲管理的信息化管理與智能化管理。 倉儲內(nèi)部作業(yè)流程圖3.2.入庫子系統(tǒng) 對于入庫子系統(tǒng)而言,主要采用了 RFID技術(shù)，串口通信技術(shù)。硬件設(shè)施主要包括RFID標(biāo)簽，RFID天線、(Reader)閱讀器，上位機(jī)和門禁通道，保證貨物數(shù)據(jù)信息的獲取和快速傳遞。 射頻識別技術(shù)(RFID, Radio Frequency identificati

3、on)是一項利用射頻信號通過空間藕合(交變磁場或電磁場)實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識別目的的技術(shù). 基本的REID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、天線、閱讀器等組成。(1)電子標(biāo)簽(Tag)。由藕合元件及芯片組成,，每個電子標(biāo)簽具有全球的識別號(ID)，無法修改和仿造，提供了安全性。電子標(biāo)簽都要附著在物體上以標(biāo)示目標(biāo)對象。電子標(biāo)簽中一般保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)，如保存了待識別物體的種類、生產(chǎn)批次、數(shù)量以及所在貨架的庫位編號等信息。 (2)天線(Antenna)。在標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號，即標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息和閱讀器發(fā)出的命令信息。 (3)閱讀器(Reader)。讀取或?qū)懭腚娮訕?biāo)簽信息的設(shè)備，包括

4、手持式和固定式。閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標(biāo)簽中所保存的電子數(shù)據(jù),，從而達(dá)到自動識別物體的目的。并與計算機(jī)相連，對所讀取的標(biāo)簽信息進(jìn)行處理。3.2.入庫子系統(tǒng) 入庫硬件部署示意圖3.2.入庫子系統(tǒng) 通道兩側(cè)為RFID天線，用于讀取從通道經(jīng)過的入庫貨物RFID標(biāo)簽信息，并與上位機(jī)進(jìn)行串口通訊，串口線采用RS232接口，波特率是19200波特。能夠?qū)崿F(xiàn)快速獲取標(biāo)簽內(nèi)的存儲信息，用于上層上位機(jī)上業(yè)務(wù)運(yùn)作的應(yīng)用支持。 3.2.入庫子系統(tǒng) 入庫業(yè)務(wù)流程圖3.2.入庫子系統(tǒng) 在業(yè)務(wù)流程上，貨物經(jīng)過裝箱、貼標(biāo)等環(huán)節(jié)。經(jīng)門禁通道RFID天線掃描以后,會將貨物的ID信息以及所攜帶的供應(yīng)商、數(shù)量、規(guī)格等信息經(jīng)

5、過(串口通訊技術(shù))RS232串口線上傳至上位機(jī)軟件，上位機(jī)將信息獲取到以后,將信息上傳到入庫子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中與原來的供應(yīng)商提供的入庫訂單信息核對，及時更新貨物的最新在庫狀態(tài)，并將信息及時與智能倉儲系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫進(jìn)行實(shí)時同步與更新，完成入庫操作。3.3庫存盤點(diǎn)子系統(tǒng) 庫存盤點(diǎn)子系統(tǒng)主要針對于貨物在庫內(nèi)的管理,以縮短貨物的盤點(diǎn)時間，達(dá)到實(shí)時掌握貨物的數(shù)量動態(tài)和位置動態(tài)為目的,便于實(shí)現(xiàn)倉儲內(nèi)貨物的可視化管理。 在庫盤點(diǎn)子系統(tǒng)功能分析:是指貨物到達(dá)倉儲內(nèi)部指定的貨位上，將貨物與相應(yīng)的貨位信息綁定，在貨物在倉儲管理的過程中，每次移動，位置更改都要完成在架貨物與貨位的綁定，并通過智能貨架或者智能盤點(diǎn)小車、PD

6、A掃描器等迅速獲取到貨物的RFID標(biāo)簽ID，從而能夠保證實(shí)現(xiàn)對貨物位置的準(zhǔn)確掌控，迅速定位。同時能夠通過RFID天線的掃描實(shí)時的掌握貨架上的貨物數(shù)量信息和動態(tài)變化，避免因為庫存不足和庫存過多帶來的經(jīng)濟(jì)損失。實(shí)現(xiàn)了貨物的準(zhǔn)確定位和快速盤點(diǎn)，節(jié)約了揀選,查詢,盤點(diǎn)等信息傳遞時間，提高了倉儲內(nèi)部貨物實(shí)體的流轉(zhuǎn)效率。3.3.1 智能貨架子系統(tǒng) 庫存盤點(diǎn)子系統(tǒng)主要包括智能貨架子系統(tǒng)，智能盤點(diǎn)小車子系統(tǒng)，手持機(jī)PDA盤點(diǎn)子系統(tǒng)。 智能貨架上的功能模塊，主要包括貨物掃描上架管理、貨位管理、貨物數(shù)量管理和下架管理。整個業(yè)務(wù)信息邏輯處理以貨架業(yè)務(wù)操作事件為起點(diǎn)，信息感知數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，無線網(wǎng)絡(luò)為媒介，智能貨架管理系

7、統(tǒng)為信息處理和指令控制中心。為了把整個貨架上的功能模塊信息流串聯(lián)起來,借助了RFID技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了無需人工干預(yù)的信息傳遞和信息審核比對、判定，使信息的流通更加及時、準(zhǔn)確和暢通。3.3.1 智能貨架子系統(tǒng) 智能貨架部署圖13.3.1 智能貨架子系統(tǒng) 其設(shè)計是在常規(guī)貨架的每個貨格中放一個讀寫器天線，每八個天線通過一個天線轉(zhuǎn)接器與讀寫器相連接。根據(jù)不同貨品擺放的需要，可將天線布局在貨格中的底面、上面。通過使用一個讀寫器連接八個天線的方案，減少讀寫器的個數(shù)，從而降低讀寫器的部署成本。主控制器通過控制天線的工作狀態(tài)來檢測不同貨格中的物品放置個數(shù)、是否放入貨格、是否從貨格中拿出等狀態(tài)信息，做到自動

8、化的檢測貨格中貨物的狀態(tài)。做到自動化庫存管理的功能。3.3.1 智能貨架子系統(tǒng) 智能貨架部署圖23.3.1 智能貨架子系統(tǒng) 考慮成本問題，每個貨格放一個讀寫器天線，成本太高，造成管理復(fù)雜性提高，進(jìn)行了一定的改進(jìn)，充分考慮到了智能貨架硬件結(jié)構(gòu)部署中貨架本身空間和感知設(shè)備部署位置以及能耗和讀取效率、信息采集廣泛程度。貨架系統(tǒng)采用超高頻915M遠(yuǎn)距離讀寫器和無源標(biāo)簽，讀寫器天線部署于每一層貨架的底部，既實(shí)現(xiàn)可以讀取單個的標(biāo)簽又可以一次性讀取多個標(biāo)簽，能夠?qū)崿F(xiàn)對貨物的單個管理或者批量管理。讀寫器由分支器進(jìn)行管理，分支器可接8個讀寫器，每一個讀寫器最多可接8根天線，實(shí)現(xiàn)了天線的集中式管理和信息的集中傳輸

9、。 3.3.1 智能貨架子系統(tǒng) 為了解決讀寫器讀取的實(shí)際距離有限以及標(biāo)簽之間存在的相互干擾的問題，以確保貨物標(biāo)簽數(shù)量和環(huán)境數(shù)據(jù)的讀取精度，實(shí)現(xiàn)貨物精確定位和貨物狀態(tài)監(jiān)控。智能貨架層與層之間距離保持在23cm-30cm之間，天線需要定制并且將天線裝置在貨架的承重板上并實(shí)時的開啟數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，以保證天線讀取貨物的時效性。每層的天線下面設(shè)有信號屏蔽板。以屏蔽不同層的射頻信號，綜合考慮屏蔽效果、安裝方便和成本三者之間最優(yōu)。信號屏蔽板采用鋁制屏蔽板。3.3.1 智能貨架子系統(tǒng) 智能貨架設(shè)備應(yīng)具有以下功能：1)智能貨架終端設(shè)備能夠顯示倉庫貨架上每個貨位所存貨物的名稱、屬性、數(shù)量；2)作業(yè)者從貨位取貨，每取

10、一個單位數(shù)量的貨物,智能貨架終端設(shè)備自動感知作業(yè)者取貨狀態(tài)；3)作業(yè)者向貨位補(bǔ)貨，每補(bǔ)充一個單位數(shù)量的貨物,智能貨架終端設(shè)備自動感知作業(yè)者補(bǔ)貨狀態(tài)；4)智能貨架終端設(shè)備能夠?qū)⒆鳂I(yè)信息傳送到倉庫管理服務(wù)器，修改倉庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容。 整個信息流的傳遞實(shí)現(xiàn)了無需人為干預(yù)，且做到實(shí)時、高效、精確、通暢，數(shù)據(jù)自動更新，滿足了高層立體式貨架的需求，實(shí)現(xiàn)了實(shí)體流與信息流的協(xié)調(diào)一致性，解決了貨架上貨物實(shí)體流和信息流在時間上不同步問題，提高了整個過程的作業(yè)效率。3.3.2智能盤點(diǎn)小車子系統(tǒng) 但由于天線的成本太高，又提出了集成移動式的盤點(diǎn)設(shè)備，智能盤點(diǎn)小車設(shè)備主要有控制裝置，供電裝置、讀寫裝(RFID、讀寫器

11、、天線)和上位機(jī)組成。 供電裝置主要為小車的運(yùn)行提供能量，保證車能夠在盤點(diǎn)過程中正常的運(yùn)行；控制裝置主要控制小車的運(yùn)行速度和方向，保證小車能夠準(zhǔn)確的定位和到達(dá)。讀寫裝置用于盤點(diǎn)時進(jìn)行上下移動控制讀取貨架上分層貨物的RFID標(biāo)簽信息，完成倉庫內(nèi)貨架上不同層之間貨物的自動盤點(diǎn)功能；上位機(jī)也可以對盤點(diǎn)小車進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，保證智能盤點(diǎn)小牟能在上位機(jī)的遠(yuǎn)程控制下正常的運(yùn)行。小車的示意圖如下：3.3.2智能盤點(diǎn)小車子系統(tǒng) 智能盤點(diǎn)小車示意圖3.3.2智能盤點(diǎn)小車子系統(tǒng) 工作原理；采用智能盤點(diǎn)小車上的移動式天線定時對貨物標(biāo)簽進(jìn)行掃描以獲取智能貨架上商品的位置和貨態(tài)信息。貨架上的每一個貨物都貼有RFID標(biāo)簽，標(biāo)

12、簽朝外放置，保證能讓巷道內(nèi)的天線讀取到。貨架與貨架之間的巷道安裝有移動式天線，可在人工操作下沿貨架方向移動，獲取到貨物標(biāo)簽信息。也可以在巷道上鋪有移動天線的軌道，對天線進(jìn)行自動控制，定時在巷道內(nèi)移動，做到整個過程無需人工千預(yù)的效果。盤點(diǎn)業(yè)務(wù)操作示意圖如下；3.3.2智能盤點(diǎn)小車子系統(tǒng) 智能盤點(diǎn)小車工作示意圖3.3.2智能盤點(diǎn)小車子系統(tǒng) 智能盤點(diǎn)小車接受來自系統(tǒng)的盤點(diǎn)指令，并按照盤點(diǎn)指令首先去識別貨架上的ID，若與指令中的貨架ID匹配，則在對該貨架上指定的貨位ID的貨物進(jìn)行盤點(diǎn)，若不匹配則繼續(xù)匹配貨架ID盤點(diǎn)業(yè)務(wù)流程如下：智能盤點(diǎn)小車業(yè)務(wù)盤點(diǎn)流程圖3.3.3手持機(jī)盤點(diǎn)子系統(tǒng) 手持機(jī)盤點(diǎn)子系統(tǒng)以其

13、相對低廉的價格，目前在國內(nèi)的許多大型倉儲企業(yè)己經(jīng)得到應(yīng)用，系統(tǒng)采用摩托羅拉讀寫器,提供RFID和條形碼兩種識讀模式，工作頻率為920 924MHZ，讀標(biāo)簽距離可達(dá)5米，寫標(biāo)簽距離可達(dá)2米；具備GSM/GPRS語音通訊和數(shù)據(jù)通訊、無線藍(lán)牙，輸入/輸出支持RS232和USB標(biāo)準(zhǔn)接口，支持TCP/IP接口協(xié)議傳輸，也可以通過無線傳輸方式進(jìn)行操作管理，手持機(jī)盤點(diǎn)簡化了傳統(tǒng)盤點(diǎn)操作的繁雜性和不規(guī)整性，使得整個過程能夠擺脫對紙張的依賴，可視化與可讀性強(qiáng),完成盤點(diǎn)結(jié)果的實(shí)時更新與確認(rèn)。提高盤點(diǎn)過程的實(shí)時化程度和信息化水平。3.4環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng) 環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)主要采用了ZigBee（雙向無線通訊）技術(shù)、串口通

14、信技術(shù)、WSN（wireless sensor networ無線傳感網(wǎng)）技術(shù)。是針對倉儲中對外界環(huán)境有嚴(yán)格要求的貨物的功能實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)貨架上貨物溫濕度、光照強(qiáng)度和煙霧濃度等信息的實(shí)時采集，及時的反映出貨物是否處于適宜的保管環(huán)境中，避免因保管因素考慮不周帶來的貨物屬性變化，影響貨物的固有功能，同時能夠及時的采集每一個倉儲位置的煙霧濃度，可以及時的應(yīng)對異常情況的發(fā)生。3.4環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng) 環(huán)境節(jié)點(diǎn)部署圖3.4環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng) 終端節(jié)點(diǎn)部署于倉儲庫區(qū)的貨架附近，可以根據(jù)節(jié)點(diǎn)的采集屬性來布置節(jié)點(diǎn)，一般布置在貨架底層中間位置，匯聚節(jié)點(diǎn)能夠與終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，將終端節(jié)點(diǎn)采集的信息集合，通過網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一發(fā)送到通

15、信節(jié)點(diǎn)，由通信節(jié)點(diǎn)通過串口線與上位機(jī)進(jìn)行信息通信,實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息的快速上傳，為上層業(yè)務(wù)管理應(yīng)用提供信息支持。3.5可視化監(jiān)控子系統(tǒng) 可視化監(jiān)控子系統(tǒng)主要為了實(shí)現(xiàn)各個倉庫內(nèi)部管理的簡單化，智能化與可視化。其硬件設(shè)施主要包括網(wǎng)絡(luò)攝像頭，LED顯示屏和語音播報音響等設(shè)備。通過網(wǎng)絡(luò)攝像頭部署于倉庫中可以準(zhǔn)確監(jiān)控到整個內(nèi)部作業(yè)的位置，可以清晰的實(shí)現(xiàn)對倉庫內(nèi)部整體工作場所的監(jiān)控，而且可以做到對倉庫內(nèi)部人員作業(yè)流程的監(jiān)管(比如不安全的操作習(xí)慣、貨物丟失的查證)，都起到很好的監(jiān)督作用；LED顯示屏可以將環(huán)境監(jiān)控的信息進(jìn)行實(shí)時的顯示，供內(nèi)部操作人員的查看，同時可以作為倉庫內(nèi)部操作流程的看板，實(shí)時顯示操作人員的下一

16、步操作任務(wù),提升操作人員的執(zhí)行效率，做到倉庫內(nèi)部信息傳遞的載體，有效提高信息傳遞速度；語音播報可以以聲音的形式提醒倉庫管理者倉庫內(nèi)部的監(jiān)控信息，完成環(huán)境信息的自動推送功能。 三種信息形式可以通過倉庫管理員的計算機(jī)經(jīng)有線網(wǎng)絡(luò)上傳至本地監(jiān)控端,也可以由無線網(wǎng)絡(luò)上傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控端,便于管理部門的遠(yuǎn)程監(jiān)控。做到遠(yuǎn)程監(jiān)督、管理和控制的目的。3.5可視化監(jiān)控子系統(tǒng) 環(huán)境節(jié)點(diǎn)布置圖3.6出庫子系統(tǒng) 出庫子系統(tǒng)大大提高了貨物出庫的效率和準(zhǔn)確程度，不僅能夠做到出庫信息的實(shí)時共享,便于對倉儲物資的實(shí)時管理，緩解因出庫信息反饋滯后導(dǎo)致的庫存過多過少問題，還能夠減少庫存費(fèi)用節(jié)約成本。同時也為供應(yīng)鏈一體化中倉儲業(yè)務(wù)后端的運(yùn)輸監(jiān)控環(huán)節(jié)提供了信息保障，對于倉儲部門與運(yùn)輸部門的業(yè)務(wù)對接起到了至關(guān)重要的