基于RFID技術(shù)的應(yīng)急物資配送管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)_圖文

1、基于RFI D技術(shù)的應(yīng)急物資配送管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)楊純朵 李建國(guó)蘭州交通大學(xué)機(jī)電技術(shù)研究所 蘭州 730070摘 要:針對(duì)應(yīng)急物資配送管理系統(tǒng)對(duì)應(yīng)急物資信息實(shí)時(shí)采集、作業(yè)自動(dòng)化管理和在途物資實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控等的要求,在現(xiàn)有倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了以RF ID技術(shù)為讀寫手段的應(yīng)急物資配送管理系統(tǒng)。應(yīng)用該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急物資信息的自動(dòng)采集和匯總處理,有利于完成應(yīng)急物資出入庫(kù)、盤點(diǎn)的自動(dòng)化作業(yè)和運(yùn)輸過程的跟蹤監(jiān)控,提高了應(yīng)急物資配送效率,達(dá)到應(yīng)急目的。關(guān)鍵詞:應(yīng)急配送;R F I D;配送管理系統(tǒng);跟蹤運(yùn)輸;流程設(shè)計(jì)中圖分類號(hào):U169 61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1001-0785(201105-0

2、023-04Abstrac t:A i m i ng at requ ire m ent of e m e rgency m a terial distributi on m anage m ent syste m on rea l ti m e acqu i s ition o f e m ergency m ater i a l i nfor m ation,automa ti c ope ration m anag e m ent and rea l ti m e track i ng and m onitor i ng of ma teria l s i n tran s it,bas

3、ed on the ex i sti ng w arehouse managem ent sy stem,the paper desi gns an e m ergency m ate rial d istri buti on m anag e m ent syste m wh i ch takes RF ID techno logy as m eans to read and w r ite T he syste m can i m ple m ent autom ati c acquisiti on and su m m ary processi ng o f em ergency ma

4、teria l i nfor m a ti on,w hich he l ps auto m atic opera ti on o f i nto and out of w arehouse,i nventory and track i ng and m on itor i ng o f transpo rtati on,and i m proves t he distr i bution e ffi c iency for t he purpose o f e m ergency K eywords:e m ergency d istri buti on;RF ID;d i str i bu

5、tion m anag e m ent syste m;transporta ti on track i ng;process de s i gn0 引言當(dāng)災(zāi)害特別是特大災(zāi)害發(fā)生后,為了快速有效地?fù)尵群桶仓檬転?zāi)人員,達(dá)到時(shí)間效益最大化和災(zāi)害損失最小化,必要的救助設(shè)施設(shè)備、醫(yī)療藥品器械、生活用品等應(yīng)急物資必須及時(shí)運(yùn)送到災(zāi)區(qū)。如何將應(yīng)急物資以最短時(shí)間最有效地送至災(zāi)區(qū)的問題受到廣泛的關(guān)注1。近年來,RFI D技術(shù)在許多領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。在物流領(lǐng)域,特別是在應(yīng)急物資配送過程中,采用RFI D技術(shù)能夠自動(dòng)準(zhǔn)確地標(biāo)識(shí)和描述物資信息,不僅可以減少勞動(dòng)力,提高工作效率,還可以在各個(gè)環(huán)節(jié)跟蹤物資,實(shí)時(shí)掌握物資

6、的動(dòng)態(tài)資訊,為合理配送應(yīng)急物資發(fā)揮重要的作用2。1 RFI D在應(yīng)急物資配送中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)3目前,我國(guó)應(yīng)急物資配送管理系統(tǒng)較多使用條碼技術(shù)來標(biāo)識(shí)和采集物資信息,這雖然在一定程度上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和管理,但是,條碼技術(shù)自身存在不可克服的缺陷。例如,條碼標(biāo)簽暴露在外,易撕裂、污損甚至脫落,使用壽命短;存儲(chǔ)信息量少,不可重寫,保密性差;識(shí)讀受距離和角度的限制,易受干擾;條碼標(biāo)簽在物資出發(fā)后無法實(shí)時(shí)跟蹤在途物資的位置、狀態(tài)等信息,同時(shí)實(shí)際需求或路況發(fā)生變化時(shí)無法及時(shí)將在途物資重新調(diào)配。條碼技術(shù)不能滿足突發(fā)事件對(duì)應(yīng)急物資信息準(zhǔn)確、可靠、快速、高效傳輸、采集、處理和交換、動(dòng)態(tài)管理等的要求。RFI D技術(shù)

7、可克服條碼技術(shù)的缺點(diǎn):它將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在芯片中,數(shù)據(jù)的讀取無需接觸光源,可穿透包裝 感知 閱讀;存儲(chǔ)信息多且更改自如,密碼保護(hù)安全性高;包裝封閉性好,防水、防磁、耐高溫、使用壽命長(zhǎng),因此對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),能適應(yīng)諸如灰塵、油污、振動(dòng)以及存在其他遮擋物的環(huán)境;讀取距離遠(yuǎn)、速度快,可對(duì)高速物體進(jìn)行識(shí)別甚至可同時(shí)識(shí)別多個(gè)物體;物資運(yùn)輸過程中可實(shí)時(shí)跟蹤。RFI D技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化,滿足應(yīng)急物流對(duì)種類多、流量大的信息的快速收集與處理的需求。采用RFI D技術(shù)取代條碼技術(shù),與信息系統(tǒng)(計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等集成,不僅可以提高應(yīng)急物資信息數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理的快速性和準(zhǔn)確性,還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急

8、物資的可視化實(shí)時(shí)跟蹤,提高應(yīng)急物資配送的靈活性和安全性。RF I D技術(shù)簡(jiǎn)化了應(yīng)急物資配送的中間環(huán)節(jié),節(jié)省時(shí)間、人力,提高了應(yīng)急物資配送管理的效率,達(dá)到應(yīng)急的目的。2 RFI D應(yīng)急物資配送管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)針對(duì)目前應(yīng)急物資配送中普遍存在的工作效率較低、物資配送不合理、物資出入庫(kù)管理混亂等問題,在現(xiàn)有物資配送倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,充分利用RFI D的技術(shù)優(yōu)勢(shì),構(gòu)建了基于RFI D技術(shù)的應(yīng)急物資配送管理系統(tǒng)(E MDM S。2 1 系統(tǒng)總體框架的設(shè)計(jì)基于RFI D的應(yīng)急物資配送管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用3層架構(gòu)(如圖1:數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備層、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)中心管理層。數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備層主要包括標(biāo)識(shí)庫(kù)位、物資

9、和托盤的各類RFI D標(biāo)簽,分布在倉(cāng)庫(kù)不同位置的RFI D天線,固定式RFI D讀寫器,無線手持式RFI D讀寫器,叉車、巷道堆垛機(jī)和運(yùn)輸車的車載天線及車載電腦,運(yùn)輸車輛車載GPS及RFI D讀寫器等。其主要功能是采集應(yīng)急物資信息、應(yīng)急物資在庫(kù)貨位信息、應(yīng)急物資在途信息等。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)層主要包括覆蓋整個(gè)配送中心倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)的無線域網(wǎng)絡(luò)和路由器等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及運(yùn)輸監(jiān)控用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)。其主要功能是傳輸、匯總和過濾各數(shù)據(jù)采集終端所收集的信息至數(shù)據(jù)庫(kù),以供數(shù)據(jù)中心管理層調(diào)用。數(shù)據(jù)中心管理層主要由RFI D數(shù)據(jù)庫(kù)、GPS數(shù)據(jù)庫(kù)、E MDM S服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、各種控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)及客戶端組成。其主要

10、功能是用于RFI D數(shù)據(jù)及GPS數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和交換,與E MDM S數(shù)據(jù)集成來完成整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控管理,并提供外部訪問入口,以供外部人員查詢監(jiān)管。由于此設(shè)計(jì)方案遵循RFI D產(chǎn)品電子代碼EPC標(biāo)準(zhǔn),可進(jìn)行擴(kuò)展,與EPC物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對(duì)接,用于構(gòu)建基于EPC物聯(lián)網(wǎng)的EPC信息存儲(chǔ)服務(wù)器(EPC-I S,完成應(yīng)急物資與互聯(lián)網(wǎng)的相互連接,實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的上游與下游的信息共享與數(shù)據(jù)交換,以及智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。圖1 應(yīng)急物資配送管理系統(tǒng)總體框架2 2 系統(tǒng)的硬件平臺(tái)1RFI D標(biāo)簽RFI D標(biāo)簽是應(yīng)急物資信息的載體。在應(yīng)急物流中,應(yīng)根據(jù)應(yīng)急物資重要程度和特殊需求來選擇不同性能參數(shù)的RFI D標(biāo)簽,如

11、標(biāo)簽的讀寫距離、應(yīng)急物資保密程度、標(biāo)簽表面印刷等要求。2RFI D數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備及通信方式RFI D數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備按應(yīng)用場(chǎng)合不同,采用固定式讀寫器和無線手持式讀寫器等。固定式讀寫器可單獨(dú)使用,也可模塊與系統(tǒng)集成使用,同時(shí)可連接不同區(qū)域或角度的多個(gè)天線,分時(shí)掃描RFI D標(biāo)簽,通過通信接口與相關(guān)設(shè)備連接。采用RS-485串口通信電路和TCP/I P網(wǎng)絡(luò)通信接口電路與PC機(jī)進(jìn)行通信。無線手持式讀寫器單獨(dú)使用,便于采集RFI D標(biāo)簽的信息,通過無線局域網(wǎng)將信息傳至RFI D信息數(shù)據(jù)庫(kù),以便于系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心調(diào)用,完成驗(yàn)貨、盤點(diǎn)、出入庫(kù)操作等。另外,在應(yīng)急物資運(yùn)輸環(huán)節(jié)中,采用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)來傳輸運(yùn)輸

12、車輛的GPS數(shù)據(jù)及車載應(yīng)急物資的RFI D信息,實(shí)現(xiàn)應(yīng)急物資在途跟蹤的可視化監(jiān)控。2 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2 3 1 應(yīng)急物資配送的基本業(yè)務(wù)流程應(yīng)急物資配送的基本業(yè)務(wù)流程如圖2所示,應(yīng)急物資指揮調(diào)度中心根據(jù)應(yīng)急需求點(diǎn)反饋的需求信息,通過各種方式(動(dòng)用儲(chǔ)備物資、物資征收征用、社會(huì)捐贈(zèng)和組織生產(chǎn)籌措應(yīng)急物資來補(bǔ)充應(yīng)急物資儲(chǔ)備中心的物資需求。當(dāng)籌集的應(yīng)急物資送至應(yīng)急物資儲(chǔ)備中心倉(cāng)庫(kù)時(shí),與應(yīng)急物資指揮調(diào)度中心下達(dá)的補(bǔ)貨單進(jìn)行核對(duì)、驗(yàn)收、入庫(kù)儲(chǔ)存,并定期或不定期進(jìn)行盤點(diǎn)。需要補(bǔ)貨 時(shí),將補(bǔ)貨需求反饋給應(yīng)急物資指揮調(diào)度中心請(qǐng)求補(bǔ)貨。 圖2 應(yīng)急物資配送基本業(yè)務(wù)流程圖 應(yīng)急物資指揮調(diào)度中心根據(jù)應(yīng)急需求點(diǎn)反饋回來

13、的需求信息向最近的應(yīng)急物資儲(chǔ)備中心下達(dá)出貨單,該應(yīng)急物資儲(chǔ)備中心的應(yīng)急物資配送管理系統(tǒng)根據(jù)此出貨單查出所需物資的存放位置,進(jìn)行揀貨、出庫(kù),然后裝車運(yùn)送到相應(yīng)的應(yīng)急物資需求點(diǎn)。在應(yīng)急物資運(yùn)輸途中,應(yīng)急物資指揮調(diào)度中心實(shí)時(shí)監(jiān)控應(yīng)急物資的運(yùn)輸情況。應(yīng)急物資配送過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)快速、準(zhǔn)確,且需具備可跟蹤性、可控制性和可協(xié)調(diào)性。2 3 2 主要業(yè)務(wù)流程模塊設(shè)計(jì)及功能所設(shè)計(jì)的應(yīng)急物流配送管理系統(tǒng)采用RFI D 技術(shù),其業(yè)務(wù)流程與傳統(tǒng)流程相比4,5,可降低人工參與的程度,系統(tǒng)運(yùn)行更簡(jiǎn)捷、高效,可充分滿足應(yīng)急物流配送對(duì)時(shí)間效益最大化的要求。1入庫(kù) 應(yīng)急物資入庫(kù)業(yè)務(wù)包含補(bǔ)貨單確認(rèn),貨物分揀、貼標(biāo)簽、裝盤,貨

14、物搬運(yùn)上架,更新貨架信息4個(gè)主要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的管理手段在這4個(gè)環(huán)節(jié)都須人工進(jìn)行干預(yù)監(jiān)控,容易出錯(cuò),且一旦出錯(cuò)往往無法及時(shí)糾正,造成在突發(fā)事件發(fā)生時(shí),降低了應(yīng)急物資配送效率,影響應(yīng)急物資的應(yīng)急效果。本系統(tǒng)基于RFI D 技術(shù)對(duì)應(yīng)急物資入庫(kù)流程進(jìn)行梳理,使各環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè),無需人工參與,保證了信息準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)更新,提高了應(yīng)急物資入庫(kù)管理效率,達(dá)到應(yīng)急的目的。應(yīng)急物資入庫(kù)業(yè)務(wù)流程如圖3所示,當(dāng)籌集的應(yīng)急物資送達(dá)應(yīng)急物資儲(chǔ)備中心倉(cāng)庫(kù)時(shí),首先倉(cāng)庫(kù)管理人員對(duì)補(bǔ)貨單進(jìn)行確認(rèn),確認(rèn)無誤后放行貨車入庫(kù),否則進(jìn)行異常處理。由于籌集的應(yīng)急物資多數(shù)沒有貼RFI D 標(biāo)簽,所以需要進(jìn)行分揀、貼RFI D 標(biāo)簽。根據(jù)應(yīng)

15、急物資的重要程度和特殊需求選擇性能合適的RFI D 標(biāo)簽,寫入應(yīng)急物資的名稱、數(shù)量、屬性、生產(chǎn)日期、有效期、入庫(kù)時(shí)間、生產(chǎn)廠等相關(guān)的信息數(shù)據(jù),以便于標(biāo)識(shí)、追蹤和管理應(yīng)急物資。然后應(yīng)急物資配送管理系統(tǒng)根據(jù)對(duì)物資數(shù)量的分貨計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行分貨裝盤,RFI D 閱讀器讀取托盤標(biāo)簽,將托盤I D 與其上的應(yīng)急物資進(jìn)行關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)將根據(jù)入庫(kù)原則、關(guān)聯(lián)信息以及物資的屬性、庫(kù)位使用情況等信息進(jìn)行上架計(jì)算,確定該托盤的存放位置并將分配的儲(chǔ)位信息傳輸至叉車車載電腦、巷道堆垛機(jī)等設(shè)備,叉車將物資送至巷道堆垛機(jī),完成上架操作。安裝在堆垛機(jī)上的RFI D 讀寫器掃描貨位信息并將信息傳送至入庫(kù)管理子系統(tǒng),系統(tǒng)自動(dòng)更新數(shù)據(jù)庫(kù)

16、的庫(kù)存信息,確認(rèn)物資入庫(kù)。至此應(yīng)急物資入庫(kù)業(yè)務(wù)完成。圖3 應(yīng)急物資入庫(kù)業(yè)務(wù)流程2出庫(kù)應(yīng)急物資出庫(kù)業(yè)務(wù)是應(yīng)急物資入庫(kù)業(yè)務(wù)的逆過程,一般包含出貨通知、下架、出庫(kù)物資核對(duì)、庫(kù)存更新4個(gè)主要環(huán)節(jié),其業(yè)務(wù)流程如圖4所示。圖4 應(yīng)急物資出庫(kù)業(yè)務(wù)流程當(dāng)應(yīng)急物資配送管理系統(tǒng)接到應(yīng)急物資指揮調(diào)度中心的出庫(kù)命令時(shí),系統(tǒng)根據(jù)貨品關(guān)聯(lián)信息,生成物資下架命令傳給巷道堆垛機(jī)和叉車車載電腦,完成物資的下架與搬運(yùn)。出庫(kù)物資被搬運(yùn)至分貨區(qū)后,進(jìn)行出庫(kù)物資信息與出貨單核對(duì),若有誤,則進(jìn)行異常處理,否則將物資裝車,此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)更新庫(kù)存信息。運(yùn)輸車輛在離開倉(cāng)庫(kù)時(shí),倉(cāng)庫(kù)通道口RFI D閱讀器自動(dòng)讀取車載物資信息,并將車輛和車載物資信息

17、存儲(chǔ)到系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心,確認(rèn)出庫(kù),此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)記錄運(yùn)輸車輛出車的時(shí)間、駕駛員等信息。與傳統(tǒng)應(yīng)急物資出庫(kù)作業(yè)相比,采用RF I D技術(shù),各環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化作業(yè),節(jié)省時(shí)間、人力,提高了準(zhǔn)確率和效率。3盤點(diǎn)傳統(tǒng)的應(yīng)急物資庫(kù)存盤點(diǎn)作業(yè)不僅需要人工錄入,而且盤點(diǎn)報(bào)告需等到所有盤點(diǎn)操作結(jié)束和信息匯總后給出,這對(duì)需要?jiǎng)討B(tài)管理的應(yīng)急物資配送中心十分不利。而利用RFI D技術(shù),通過應(yīng)急物資倉(cāng)庫(kù)中的RFI D讀寫器對(duì)應(yīng)急物資進(jìn)行定期或不定期的掃描,可以迅速得到庫(kù)存情況的準(zhǔn)確信息,并生成盤點(diǎn)報(bào)告。能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問題,如對(duì)過期的物資進(jìn)行清除處理,對(duì)庫(kù)存不足物資提出補(bǔ)貨請(qǐng)求,實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)貨。省去了傳統(tǒng)應(yīng)急物資盤點(diǎn)作業(yè)中繁瑣

18、的清點(diǎn)、記錄等工作,實(shí)現(xiàn)了快速自動(dòng)化操作,節(jié)約了人力和時(shí)間。4跟蹤運(yùn)輸應(yīng)急物資跟蹤運(yùn)輸業(yè)務(wù)流程如圖5所示,車載GPS終端接收GPS衛(wèi)星測(cè)定的當(dāng)前車輛位置信息與車載終端采集系統(tǒng)采集的諸如行駛速度、油量等當(dāng)前車輛狀態(tài)信息,通過GPRS通信上傳到以GIS為平臺(tái)的應(yīng)急物流跟蹤運(yùn)輸系統(tǒng),由跟蹤運(yùn)輸系統(tǒng)將接收到的當(dāng)前車輛位置信息和與之匹配的狀態(tài)屬性信息顯示在電子地圖上,同時(shí)提供外部訪問入口,以便查詢車輛和應(yīng)急物資的狀態(tài)。車載RFI D閱讀器定時(shí)讀取應(yīng)急物資的信息,通過GPRS通信上傳至RFI D數(shù)據(jù)庫(kù),與應(yīng)急物資出貨單進(jìn)行核對(duì),如發(fā)現(xiàn)物資信息有誤,則發(fā)出報(bào)警,從而防止應(yīng)急物資丟失或被盜。在整個(gè)應(yīng)急物資運(yùn)輸過程中,跟蹤運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示車輛的實(shí)際位置,并提供實(shí)時(shí)查詢車輛和物資狀態(tài)的服務(wù),實(shí)現(xiàn)可視化監(jiān)控、實(shí)時(shí)查詢和實(shí)時(shí)動(dòng)