rfid無線射頻技術(shù)-基于RFID無線倉庫管理信息系統(tǒng)的分析與設(shè)計

1、rfid無線射頻技術(shù)-基于RFID無線倉庫管理信息系統(tǒng)的分析與設(shè)計    畢業(yè)論文    摘 要：本文分析了我國倉庫管理業(yè)滯后的現(xiàn)狀，提出1種基于RFID技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的系統(tǒng)開發(fā)方案，并在對系統(tǒng)進行需求分析的基礎(chǔ)上，靈活應(yīng)用UML提供的豐富的可視化表達(dá)元素，構(gòu)建系統(tǒng)的用戶需求模型、靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型、動態(tài)行為模型以及部署模型。目前，在此模型的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的RFID-WWMS已經(jīng)成功地運行在合肥工業(yè)大學(xué)倉庫模擬平臺上。關(guān)鍵詞：無線射頻識別；無線技術(shù)；統(tǒng)1建模語言；三層體系結(jié)構(gòu)Analysis and Design

2、 of Wireless Warehouse Management System Based on RFIDDING Shuai 1，YANG ShanLin 2 (1。 College of Computer and Information，HeFei University of Technology，HeFei Anhui 230009;2。 College of Manage， HeFei University of Technology，HeFei Anhui 230009)Abstracts：This article analyses the lagging situation of

3、 China's warehouse management system， and proposes a system developing scheme based on RFID technology and wireless network communicating technology。Beginning with the requirement analysis，several models like requirement model、static structure model、dynamic behavior model and deploy model are bu

4、ilt by visual elements of UML。Now，RFID-WWMS is developed on this model，and successful run on the warehouse simulator of HeFei University of Technology。Key words： Radio Frequency Identification; Wireless technology; Unified Modeling Language;The three-tier structure引言 畢業(yè)論文 論文網(wǎng)隨著我國市場對外的不斷開放，越來越多的企業(yè)感受到

5、來自國際競爭的壓力。盡管國內(nèi)1部分大型企業(yè)實施了ERP企業(yè)資源管理系統(tǒng)，但在建設(shè)現(xiàn)代化的物流管理體系方面還存在許多不足，尤其在倉儲模式的建立和倉儲管理方面仍停留在人工操作管理階段。落后的倉儲管理模式和設(shè)施對于企業(yè)日益增長的貨物配送需求愈發(fā)難以適應(yīng)。因此，引入新技術(shù)加速倉儲管理信息化進程，已經(jīng)成為我國企業(yè)亟待解決的問題。為了開發(fā)復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，我們從不同角度抽象出目標(biāo)系統(tǒng)的特性，使用精確的表示方法構(gòu)造系統(tǒng)的模型，驗證模型是否滿足用戶的需求，并在設(shè)計過程中把與實現(xiàn)有關(guān)的細(xì)節(jié)加入模型中，直至最終用程序?qū)崿F(xiàn)模型。所以本文將重點闡述我們使用統(tǒng)1模型語言UML（Unified Modeling Langu

6、age）對該本系統(tǒng)面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計的建模過程。1 應(yīng)用RFID技術(shù)和無線技術(shù)的系統(tǒng)開發(fā)方案無線射頻識別（radio frequency identification，RFID）技術(shù)是目前國際國內(nèi)最熱門的自動識別技術(shù)，其非接觸、非光學(xué)可視、可群讀、反應(yīng)快（<100ms）且可以在非常惡劣的條件下自由讀取等優(yōu)異的自身條件決定了它是條形碼的最有利的替代者。包括美國軍方和WalMart在內(nèi)的眾多國際巨頭都要求其頂級商品供應(yīng)商在其包裝盒或托盤上使用RFID標(biāo)簽。1，2作為國家863計劃2006年度的重大項目，RFID技術(shù)也得到了我國政府的足夠重視。種種這些內(nèi)在和外在的條件都預(yù)示了RFID技術(shù)在物流

7、倉儲行業(yè)應(yīng)用的非常廣闊的應(yīng)用前景。1999年9月，IEEE802工作組發(fā)布了802。11b“High Rate”協(xié)議，用來對802。11協(xié)議進行擴充，網(wǎng)絡(luò)吞吐速率得到很大的提升。這個基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)使得我們可以根據(jù)倉庫環(huán)境的需要，選擇合適的無線路由器、無線AP、無線網(wǎng)卡等設(shè)備，輕松實現(xiàn)倉庫內(nèi)信息的高速無線傳輸。應(yīng)用RFID技術(shù)和無線技術(shù)，必然給倉儲業(yè)帶來質(zhì)的飛躍，無線倉庫管理系統(tǒng)（以下簡稱WWMS）正是在這個基礎(chǔ)上提出來的，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 無線倉庫管理信息系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1。1 WWMS軟件部分整個系統(tǒng)的應(yīng)用程序?qū)⒂扇糠纸M成：應(yīng)用服務(wù)器端程序、固定客戶端程序和PDA客戶端應(yīng)用程序。應(yīng)用

8、服務(wù)器程序是在傳統(tǒng)的倉庫管理系統(tǒng)（WMS）服務(wù)器程序中添加PDA管理和電子標(biāo)簽管理等相關(guān)模塊。應(yīng)用服務(wù)器程序應(yīng)重點解決數(shù)據(jù)訪問安全性和多終端訪問防沖突等問題。固定客戶端程序是在WMS客戶端程序基礎(chǔ)上，添加具有與PDA通信、電子標(biāo)簽信息維護等功能的應(yīng)用程序。而PDA客戶端程序是在PDA移動終端上使用的，具有可以通過和應(yīng)用服務(wù)器端相應(yīng)模塊進行信息交互，完成出入庫、退貨、查詢等操作的功能。    1。2 硬件部分固定客戶端硬件設(shè)備包括臺式機、串口RFID讀寫器（由于考慮倉庫管理中環(huán)境惡劣、讀取距離需求遠(yuǎn)等特點，本系統(tǒng)中將統(tǒng)1選擇使用符合ISO180003標(biāo)準(zhǔn)的

9、超高頻RFID設(shè)備及標(biāo)簽）以及相關(guān)打印設(shè)備。移動客戶端設(shè)備包括支持無線功能的PDA和CF卡型RFID讀寫器。根據(jù)倉庫實際需要，使用支持802。11b協(xié)議的無線路由器和無線AP在倉庫內(nèi)建立無線局域網(wǎng)。應(yīng)用以上的技術(shù)方案，可以很好的解決目前倉庫管理中存在的問題，與傳統(tǒng)的倉庫管理信息系統(tǒng)相比，具有絕對的優(yōu)勢： 由于使用了移動管理終端，且應(yīng)用服務(wù)程序位于1個獨立的位置，適當(dāng)增加PDA終端的數(shù)量即可滿足倉庫擴充的需求，克服了傳統(tǒng)系統(tǒng)中固定終端難擴充的缺點； 由于使用RFID標(biāo)簽進行管理，貨物出入庫、盤點的速度提高了數(shù)倍，且標(biāo)簽自身材質(zhì)的特點決定了其信息讀取可靠性大大提高； 傳統(tǒng)模式下，出入庫階段表單多是

10、通過人工紙張傳送，造成實時性差錯誤率高；現(xiàn)在通過無線網(wǎng)絡(luò)實時交互信息，保證數(shù)據(jù)庫信息的實時性需求。2 基于UML的WWMS的建模UML是由對象管理組（OMG）于1997年底標(biāo)準(zhǔn)化的1種通用的、面向?qū)ο蟮慕ＵZ言，主要是用來幫助軟件開發(fā)人員對系統(tǒng)進行面向?qū)ο蟮拿枋龊徒＃岣哕浖梢暬?、文檔化的程度，其強大的表示能力使它可以用于各種復(fù)雜類型的軟件系統(tǒng)的建模3。本文下面將詳細(xì)分析基于UML的WWMS的建模過程包括系統(tǒng)需求分析、靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型設(shè)計、動態(tài)行為模型設(shè)計以及系統(tǒng)部署。2。1 系統(tǒng)需求分析2。1。1定義需求根據(jù)前面提出的技術(shù)方案和分析企業(yè)用戶需求，WWMS所需實現(xiàn)的基本功能可以歸結(jié)為： 系統(tǒng)是

11、分布式的，跨平臺運行（windows 2000/xp和windows ce）； 系統(tǒng)應(yīng)采用三層體系結(jié)構(gòu)，將業(yè)務(wù)邏輯放在應(yīng)用服務(wù)層，應(yīng)用服務(wù)層接受客戶端的業(yè)務(wù)請求，根據(jù)訪問數(shù)據(jù)庫，做相關(guān)處理，將處理結(jié)果返回客戶端； 倉庫內(nèi)固定和移動客戶端都可以獨立完成倉庫內(nèi)部基本事務(wù)的處理，包括貨物出入庫、庫存盤點、信息查詢以及退貨等； 各終端之間消息通信以XML格式通過UDP方式傳送； 為滿足日益擴大的倉庫管理需要，必然需要增加移動終端數(shù)量，為保證數(shù)據(jù)性，應(yīng)用服務(wù)器端事務(wù)處理的相應(yīng)模塊應(yīng)具有防沖突機制。2。1。2用例建模在需求階段，用例模型把系統(tǒng)看作1個黑箱，并且將actor和系統(tǒng)之間的交互描述為敘述性的用戶

12、輸入和系統(tǒng)響應(yīng)。每1個用例都在未揭示系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下，定義系統(tǒng)某些方面的行為。在以后的靜態(tài)建模中，可以確定參與到每個用例中的對象。3系統(tǒng)完整的用例圖如圖2所示。圖2 無線倉庫管理信息系統(tǒng)用例圖通過這張用例圖，我們可以清楚的表述WWMS的整體需求以及主要的功能模塊，也為軟件系統(tǒng)的實際開發(fā)指明了方向。2。1。3細(xì)化用例¬用例規(guī)格說明為了詳細(xì)說明用例圖中每個用例的事件發(fā)生過程，我們對每個用例進行詳細(xì)的規(guī)格說明。由于篇幅有限，下面僅以系統(tǒng)的1個核心用例“PDA入庫”為例。用例名稱：PDA入庫 畢業(yè)論文 論文網(wǎng)說明：接到固定終端發(fā)出的入庫通知，開始貨物入庫流程操作；前置條件：PDA狀態(tài)為閑

13、；輸入：根據(jù)需要，填寫預(yù)入庫通知單；輸出：入庫操作結(jié)束提示；基本事件流： PDA接收到固定終端的入庫通知后，立即前往入口處進行貨物入庫操作，并設(shè)置自身狀態(tài)為忙； PDA管理員填寫預(yù)入庫通知單，并調(diào)用服務(wù)器端中的庫位管理模塊，獲取貨物最優(yōu)放置位置； PDA根據(jù)反饋的位置信息，跟車入庫； 將貨物放置到指定位置后，PDA管理員反饋確認(rèn)入庫完成，并設(shè)置自身狀態(tài)為閑； 服務(wù)器端根據(jù)所填寫的預(yù)入庫通知單，自動生成完整入庫通知單并更新數(shù)據(jù)庫信息；     結(jié)束；后置條件：確認(rèn)入庫完成，數(shù)據(jù)庫信息得到更新2。2 靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型設(shè)計靜態(tài)視圖（Static Diagram）用

14、于對應(yīng)用領(lǐng)域中的概念以及系統(tǒng)實現(xiàn)有關(guān)的內(nèi)部概念建模，它將行為實體描述成離散的模型元素，但不描述與時間有關(guān)的系統(tǒng)行為。4靜態(tài)視圖包括類圖，對象圖和包圖。其中類圖用來描述系統(tǒng)中類的靜態(tài)結(jié)構(gòu)。構(gòu)建類圖是分析和設(shè)計階段最關(guān)鍵的部分，通過分析客戶需求和用例模型提煉出所有合適有用的類，為后期應(yīng)用程序的編碼實現(xiàn)提供極大的支持，且由于我們選用Rational Rose建模工具進行模型設(shè)計，其自帶的代碼生產(chǎn)功能可以根據(jù)類圖生成有用的初級代碼，5所以我們在類圖構(gòu)建過程中，需要詳細(xì)設(shè)計類的屬性和方法。本系統(tǒng)可以分割成人員信息包、事務(wù)包、接口包三個獨立的部分，其中事務(wù)包又分為PDA事務(wù)包和固定終端事務(wù)包兩個子包。下面

15、我們就以移動客戶端中的PDA事務(wù)包為例，詳細(xì)分析類及類圖的創(chuàng)建過程。PDA客戶端主要具有日常事務(wù)管理（出入庫、盤點、移位以及查詢等）、信息維護、倉庫現(xiàn)場監(jiān)測等功能，通過分析我們知道PDA客戶端應(yīng)用程序的核心模塊（CoreModule）包括RFID標(biāo)簽信息采集和過濾、數(shù)據(jù)分發(fā)、消息通訊和事務(wù)處理幾部分。62。2。1 RFID標(biāo)簽信息采集和過濾UHF卡型RFID閱讀器具有遠(yuǎn)距離、快速、群讀標(biāo)簽功能，且RFID標(biāo)簽內(nèi)存儲信息量大，所以當(dāng)移動客戶端需要讀取RFID標(biāo)簽信息時，在短時間內(nèi)會獲得大量的數(shù)據(jù)，我們需要從中過濾出對上層應(yīng)用程序有用的信息。這時我們需要建立信息過濾類（MessageFilter）

16、，其中提供所有的信息過濾方法如DeleRepeated（去重）、TagId（只留標(biāo)簽號）、IdMessage（給定標(biāo)簽號內(nèi)所有信息）、TagCount（提供標(biāo)簽數(shù)）等。建立RFID讀寫器管理（ReaderControl）提供對讀寫器開、關(guān)、讀的控制。2。2。2數(shù)據(jù)分發(fā)在實際生成操作中，所獲得的數(shù)據(jù)并不1定僅僅提供給某1個應(yīng)用程序來使用，它可能被多個應(yīng)用程序使用，且每個應(yīng)用程序可能需要數(shù)據(jù)的不同集合，所以我們就得考慮數(shù)據(jù)分發(fā)的問題。由此建立1個數(shù)據(jù)分發(fā)類（DataEmit）用以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分發(fā)功能。2。2。3 消息通訊移動終端在處理日常事務(wù)時，幾乎都需要與應(yīng)用服務(wù)器端或其他客戶端進行信息交互，所以

17、消息通訊模塊中類的提煉非常關(guān)鍵，包括XMLTranslate（XML格式轉(zhuǎn)換類）、MessageControl（消息發(fā)送和接收控制類）、Link（連接類）、MessageBroadcast(消息廣播類)、QueueControl（隊列控制類）等。2。2。4 事務(wù)處理在使用PDA客戶端進行日常事務(wù)處理時，企業(yè)必然已經(jīng)形成1些固定的業(yè)務(wù)邏輯，所以我們應(yīng)該相對應(yīng)的設(shè)計出1些功能類以提供事務(wù)處理的邏輯支持。InOutWareLogic（出入庫邏輯類）、SearchLogic（查詢邏輯類）、CheckLogic（盤點邏輯類）等。除此之外，消息類（Message）、標(biāo)簽信息類（TagInfo）、人員信息類（Person）等基礎(chǔ)類和GUI類（GUIPanel）、數(shù)據(jù)存儲格式類（DataType）等外圍支持類的設(shè)計也很重要。2。3 動態(tài)行為模型設(shè)計在建立好系統(tǒng)靜態(tài)模型的基礎(chǔ)上，接下來需要分析和設(shè)計系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)，并且建立相應(yīng)的動態(tài)模型。動態(tài)模型描述了系統(tǒng)隨時間變化的行為，這些行為是從靜態(tài)視圖中抽取的系統(tǒng)的瞬間值的變化來描述的。在UML的表現(xiàn)上，動態(tài)模型主