智能港口物流倉儲解決方案

智能港口物流倉儲解決

方案Themanuscriptwasrevisedontheeveningof2021智能港口物流倉儲解決方案目錄、方案綜述建設背景市場競爭日益激烈，提高港口物流智能化對于企業(yè)來說至關重要，智能化港口物流與倉儲管理，可以提高港口的作業(yè)能力，為企業(yè)節(jié)約人力物力，從而獲得更好的經濟效益。倉儲管理及精確定位在企業(yè)的整個管理流程中起著非常重要的作用，如果不能保證及時準確的進貨、庫存控制和發(fā)貨，將會給企業(yè)帶來巨大損失，這不僅表現為企業(yè)各項管理費用的增加，而且會導致客戶服務質量難以得到保證，最終影響企業(yè)的市場競爭力。目前，倉儲管理系統(tǒng)通常使用條碼標簽或是人工倉儲管理單據等方式支持自有的倉儲管理。但是條碼的易復制、不防污、不防潮等特點，和人工書寫單據的繁瑣性，容易造成人為損失，使得現在國內的倉儲管理始終存在著缺陷。隨著無線射頻電子標簽、GPS、AIS信息、無線網絡的應用，形成了物聯網的核心，可以從根本上解決上述的問題。本方案基于無線網絡和射頻識別RFID技術，根據港口碼頭倉儲管理中的實際情況和需求，提出智能港口物流倉儲解決方案。本方案應用中，安裝AIS基站可以監(jiān)控靠舶船只相關信息，以利于卸船時間安排。同時在作業(yè)車輛裝上帶監(jiān)控的GPS定位器，可實現貨物轉倉、入倉取證。將電子標簽封成卡狀，貼在每個貨物的包裝上或托盤上，在標簽中寫入貨物的具體資料、存放位置、送達方資料等信息。在倉庫、出入庫口、中轉機械等設置固定式或手提式卡片閱讀機，能辨識、偵測貨物流通，實現貨物出入庫自動化。建設目標現代化的倉儲管理系統(tǒng)主要針對傳統(tǒng)的倉儲管理中所面臨的諸多問題結合港口碼頭出入庫的運作，采用RFID射頻識別技術、計算機技術、互聯網應用技術等信息化技術，對倉庫物資的管理實現自動化識別、庫存準確定位、倉儲物資調撥管理、自動化/半自動化盤點、實時報表輸出等一系列自動化操作。主要目標：船舶到貨提醒；車輛作業(yè)監(jiān)控；倉儲物資在調撥實時管理；現倉儲物資數據的網絡實時共享和管理；提高盤點的準確性和操作效率；貨物的安全監(jiān)控。方案特點1、AIS數據獲取方便，只需在碼頭安裝一個AIS基站就能接收碼頭周邊20海里的船舶信息，為以后項目擴建帶來更多數據量。2、內部作業(yè)車輛上應用GPS定位、無線傳輸、語音提示等技術，結合業(yè)務作業(yè)情況，做到車輛管理作業(yè)環(huán)節(jié)清晰可控，異常停車、違規(guī)行駛、在非授權堆場作業(yè)實時發(fā)現及時發(fā)現報警，留存關鍵信息用于取證、處罰，實現港區(qū)作業(yè)實時全過程監(jiān)控，異常自動報警。3、用RFID進行讀取識別，數據的讀取無需光源，甚至可以透過外包裝來進行。有效識別距離更長，其無線電通信方式，使其可以應用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過印刷的條形碼；傳統(tǒng)條形碼的載體是紙張，因此容易受到污染，但RFID對水、油和化學藥品等物質具有很強抵抗性。4、將整個倉庫管理與射頻識別技術相結合，能夠高效地完成各種業(yè)務操作，改進倉儲管理，提升效率及價值。5、縮減盤點周期，提高數據實時性，實時動態(tài)掌握庫存情況，實現對庫存物品的可視化管理。方案原則此方案嚴格遵循該項目中所涉及的各項技術規(guī)范。最大限度地利用現有計算機的最先進技術。遵循實時性、整體性、穩(wěn)定性、先進性和可擴充性的原則，建立經濟合理、資源優(yōu)化的系統(tǒng)設計方案。1、實時性：此系統(tǒng)采用目前最先進的高速無線網絡技術，使得倉庫的所有計劃、操作、調度、控制和管理全部具有實時性，大大提高倉庫現有設備和人員的效率，實現物流管理的最大效益。2、整體性：此系統(tǒng)涉及無線手持設備、無線接收設備、數據庫前臺以及后臺的數據庫服務器。雖然它們之間在物理上是相互分離的，但均有各自的系統(tǒng)支持。為了使各個部分能夠統(tǒng)一協調的工作，在設計時必須確保它們之間整體的一致性。3、穩(wěn)定性：此系統(tǒng)是為倉庫管理、現場作業(yè)服務的生產信息系統(tǒng)。為此在系統(tǒng)設計時對系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性進行了優(yōu)化處理，使系統(tǒng)在保證速度的同時確保了穩(wěn)定性。4、先進性：此系統(tǒng)是集計算機軟硬件技術、無線網絡技術、互聯網絡技術、條碼自動識別技術和數據庫技術為一體的智能化的系統(tǒng)。二、方案思路在方案設計中，主要是船舶車輛管理、倉庫管理和數據中心的監(jiān)控及報表輸出。根據用戶的具體要求，可能會細分到各個環(huán)節(jié)中。但基本的系統(tǒng)描述如下。系統(tǒng)結構港口碼頭船舶車輛、倉庫管理系統(tǒng)結構圖如圖（1）。在船舶管理中，主要采用AIS固定基站收集碼頭附近的船舶信息，如需要擴建實現內河、沿海船舶監(jiān)控，需要在沿岸建設AIS基站或接入衛(wèi)星信號。在車輛管理中，主要采用帶攝像頭GPS定位器對車輛作業(yè)進行跟蹤，實際應用中，車輛在那個倉庫或堆場作業(yè)，車隊管理員或倉儲管理員，可以通過系統(tǒng)預先綁定的車輛，進行作業(yè)地點和軌跡查詢，同時通過圖片查詢驗證運輸過程中是否出現貨損。在倉儲管理中，主要采用可移動的RFID手持機和固定式讀寫器來完成實現對倉庫物資（貼有電子標簽）進行倉儲管理。在實際應用中，除了倉儲的倉庫管理外，還會涉及貨物調撥及實時貨物的信息查詢情況，以便對物資進行跟蹤。如果采用手持機對物資進行盤點效驗等，其基本的操作是：用手持機掃描貼放在物資上的電子標簽，手持機通過無線方式（wifi無線通信或GPRS數據通信）與后臺數據庫進行數據交互，并完成相應的數據服務請求。如果采用固定式讀寫器對物資進庫、出庫等進行管理，其基本的操作是：物資搬運時，通過裝有固定式讀寫器射頻覆蓋區(qū)域，讀寫器讀取到貼放在物資上的電子標簽信息。＜Ahref=〃〃＞手持終端＜/A＞固定式讀寫器通過COM□/以太網口等通信，將數據上傳到倉庫工作站的PC機上，終端PC機通過網絡與后臺數據庫完成數據的交互，終端PC可同時完成各種的服務請求。

如果使用手持機對物資調撥等環(huán)節(jié)進行實時的跟蹤和數據服務請求的處理，其基本的操作是：手持機掃描調撥物資的屬性信息（掃描電子標簽），物資信息通過移動通信網絡的GPRS數據服務上傳到后臺服務器，后臺服務器對數據進行處理后，將處理結果返回到手持機上。同時倉庫或堆場設有視頻監(jiān)控，可以監(jiān)控倉庫或堆場的作業(yè)將情況，同時起到防盜取證作用。Web服務器視頻服務器數據服務器r主干網絡物資調撥圖（1）系統(tǒng)軟件設計Web服務器視頻服務器數據服務器r主干網絡物資調撥圖（1）系統(tǒng)軟件主要由船舶車輛管理服務端系統(tǒng)、倉儲管理服務端系統(tǒng)、倉儲管理客戶端系統(tǒng)、手持機業(yè)務系統(tǒng)、固定式讀寫器業(yè)務系統(tǒng)、資產數據庫系統(tǒng)等幾部分組成。下圖（2）是基于港口物流倉儲管理系統(tǒng)軟件邏輯圖。應用終端層：主要是指貨物到港、貨物運輸、倉儲管理的設備終端；UI層（用戶界面層）：展現給電信的后臺管理頁面；核心業(yè)務層：實現船舶物資管理系統(tǒng)的核心業(yè)務功能；功能層：為系統(tǒng)的基礎功能模塊；數據庫層：為系統(tǒng)的底層數據存儲，包括業(yè)務數據和系統(tǒng)數據。

AIS基站固定式讀寫器AIS基站手持終端讀寫器視頻監(jiān)控顯示器標簽打印機應用終端車輛定位器物資入庫功能層數據庫層業(yè)務層圖（2）系統(tǒng)管理功能權限管理功能>業(yè)務數據庫主要功能模塊AIS基站固定式讀寫器AIS基站手持終端讀寫器視頻監(jiān)控顯示器標簽打印機應用終端車輛定位器物資入庫功能層數據庫層業(yè)務層圖（2）系統(tǒng)管理功能權限管理功能>業(yè)務數據庫本方案主要功能模塊包括：船舶車輛跟蹤、標簽發(fā)放管理、物料入庫管理、物料出庫管理、＜Ahref=〃〃＞手持機＜/A＞物料盤點、物料查詢、物料調撥管理、異常監(jiān)控報警、系統(tǒng)管理。如圖（3）

港口碼頭物流倉儲主要功能模塊圖（3）港口碼頭物流倉儲主要功能模塊1、船舶車輛跟蹤由于船舶AIS基站數據與網絡平臺對接，所以可以查看船舶到港的信息如圖（4）。＜Ahref=〃〃＞手持終端機＜/A＞車隊管理員作業(yè)前要把車輛監(jiān)控設備唯一識別號與車輛綁定錄入系統(tǒng)，根據船舶到港時間安排車輛貨物中轉、入庫等作業(yè)計劃，在車輛作業(yè)過程中，在系統(tǒng)輸入原綁定的識別號可以查詢車輛的當前狀態(tài)，如位置、軌跡、圖片、作業(yè)時間、報表等都可以實時查詢如圖（5）泄前器?■一閏芹垂川S泄前器?■一閏芹垂川S葉M:e療斥:23-05.6B9NMMSI:413407040輕成:113-26.B22E1/1:1Q船首向:未如罷型：引砌砌向:折遷：:,GT強：目Mtft:HONGKONG-X:9.1117:0241米fijswra:2014-09-0117:51:221定反］1定制J[■近|lM瑞君屈海關報室蝴界面上廠」二圖（5）報室蝴界面上廠」二2、標簽發(fā)放管理管理電子標簽作為倉儲物資（如托盤垛位、紙箱物資、單獨設備等）的身份標識，在標簽貼放到物資前，完成對電子標簽的編碼、物資屬性信息的錄入等操作。將標簽的ID信息與物資的屬性信息（名稱、數量、質量、生產廠家、生產日期、保質期限、倉庫堆放位置等），通過標簽發(fā)放管理軟件進行關聯后，上傳到后臺數據庫中，以便日后進行管理。標簽貼標模塊的操作包括：統(tǒng)計貼標物資的全部屬性，并錄入標簽發(fā)放管理系統(tǒng)內；讀寫器讀取標簽的ID信息，上傳到系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動關聯兩者信息；讀寫器將關鍵信息寫入電子標簽的存儲器中；按照規(guī)定，將標簽貼放到物資制定的位置通過標簽發(fā)放軟件操作后，標簽里記錄了物資的關鍵基本屬性信息，也即完成了標簽ID與物資屬性的綁定，在隨后的操作中，這一信息將唯一存在。3、物料入庫管理當物資進入倉庫大門時，貼放在物資的電子標簽被固定式讀寫器讀取到標信息，物資的信息顯示在倉庫工作站（PC）的倉庫管理系統(tǒng)上，由倉管人員確認入庫信息后上傳到后臺數據庫中，并完成物資入庫信息錄入操作。如果采用手持機對入庫進行管理，則類似于固定式式讀寫器的操作流程：倉管員用手持機讀取物資上的電子標簽，標簽信息，倉管員確認物資與信息相符后，通過無線通信鏈路將數據上傳到后臺操作系統(tǒng)。倉庫的進、出動作的判斷，可以使用紅外對射、地感觸發(fā)等技術進行自動判別，也可以通過倉管員的手動操作確認進出來獲得。根據現場的應用環(huán)境可以靈活的處理。軟件處理上對入庫動作的設計也會由應用情況的不同。4、物料出庫管理與物資入庫管理類似，出庫屬性與入庫信息會有不同，但基本的思路相同這里不再遨述。5、物料盤點倉儲物資的盤點是指：工作人員佩戴RFID手持機逐一掃描倉庫內的物資標簽，當掃描到貼放在設備上的電子標簽時，電子標簽內的設備信息顯示在RFID手持機顯示屏上。工作人員核對電子標簽信息與實際物資吻合無誤后，實時或者在規(guī)定時間，將巡檢的結果上傳到后臺服務器進行處理。手持機主要通過無線通信（wifi或GPRS）的方式與倉儲管理后臺數據庫進行數據交互。后臺數據庫服務器在接收到前端工作人員巡檢采集的數據后，生成當日倉庫巡檢清單，以便形成當日資產盤點表，供資產管理中心的管理員審核。6、物料查詢作為物資管理，往往會遇到這樣的情況，倉管員需要知道某批次的特定物資存放的區(qū)域、物資屬性、物資的存放情況等，以便補充物資或者調撥出庫該類物資，實現高效、自動化的物資管理。同樣，對于現有物資存放的垛位、貨架信息等，可以通過系統(tǒng)信息快速有效的定位出來，以便人工核查與處理?？蓚洳樵兊膫}儲物資主要通過關鍵信息的檢索來獲取，比如物資的產品固件屬性信息等等。應用系統(tǒng)可以通過關鍵信息的組合檢索功能，快速準確的檢索出查詢的信息，定位相關目標物資到垛位、貨架位置等方位上。查詢結束后，將查詢結果遞交給操作員，等待處理。7、物料調撥管理物資在調撥中，除了始發(fā)點的出庫信息和目的地的入庫信息，還要對物資的運輸過程、轉手情況進行實時的，可尋跡的查詢和追蹤。通過手持機及其GPRS實時數據的交互功能就可以完成對物資調撥的追蹤管理，結合GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)等，就可以實現隨時隨地全流程的物資調撥追蹤管理。8、異常監(jiān)控報警由于RFID技術采用非接觸的射頻自動識別技術，而超高頻RFID技術又能遠距離自動識別。因此，防盜報警方面也具有相當的應用價值，防止物資在使用過程中出現調換、丟失等現象的出現。這里，物資的非法進出庫主要包括：沒有安裝電子標簽的物資被非法人員進出庫；裝有非法電子標簽的物資被非法進出庫。沒有安裝電子標簽的物資進出庫的報警主要通過紅外對射防盜器或熱探測器等來處理。裝有防盜報警功能的RFID資產管理系統(tǒng)，裝有電子標簽的物資在經過讀寫器識別區(qū)域內時，電子標簽被讀寫器讀取到，報警后臺系統(tǒng)通過判斷，得知此物資為非法出庫物資，隨即發(fā)出報警指令。同時倉庫、堆場有安裝監(jiān)控攝像頭，事后有視頻進行取證。9、系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理主要完成系統(tǒng)運行參數進行校正，維護等。完成權限分配、數據表單的增加、修改、刪除等操作。三、硬件布局AIS基站設備通過AIS基站網絡，可接收到相關的船舶信息，這些信息一方面作為及時信息處理判斷的數據源，另一方面可將其保存于數據庫中，以備應用系統(tǒng)進行相關數據分析，AIS基站與目前海事系統(tǒng)的AIS標準基站及AIS船載設備不發(fā)生任何沖突；支持靜默功能，可在位置較好的敏感地區(qū)設置，大大降低了基站選址的難度；采用RS232或485接口，數據輸出穩(wěn)定可靠?；静贾煤徒邮沾靶畔⒌耐ㄐ旁砣鐖D（6）

服務器圖（6）車輛監(jiān)控定位器由于港口碼的頭自卸車、中轉車、叉車采用的主電源都為DC24V供電，所以在車輛上加裝GPS定位器非常方便，但主機必須選擇穩(wěn)定性、隱蔽性好的位置固定，以免影響機器對車輛信息的收集。設備安裝位置示意如圖（7）圖（7）

標簽貼放在倉儲管理中，主要采用托盤級管理，即一個托盤上的貨物作為一個單位來完成入庫、出庫、盤點等操作。標準托盤的大小為120cm*100cm*15cm如圖（8）示意圖。因此，一般在貼放標簽時，一個托盤貼放一張標簽來標識，貼放的位置，根據具體的托盤貨物堆放方式來確定。通常，貨物在托盤上的堆放高度不大于80cm,也即托盤與貨物一起堆放的最大高度不大于。下面以托盤的倉儲方式為例，來分析標簽的貼放方式。圖（8）電子標簽貼放在貨物正面，距離托盤底部80cm左右如圖（9）圖（9）電子標簽貼放在貨物頂部，距離托盤底部左右如圖（10）電子標簽圖（10）

分體式讀寫器設計分體式讀寫器有多個天線接口，天線的大小可以根據需要來適當選擇，一般情況下，選擇8dBi的圓極化天線作為倉儲管理系統(tǒng)的讀寫器適配天線，天線與讀寫器之間的射頻信號傳輸通過饋線來傳輸。饋線的優(yōu)劣也直接影響到信號的傳輸質量，一般好的天線衰減因數為：小于10m。在倉儲管理系統(tǒng)中饋線長度一般不會超過10m，也即讀寫器與天線之間的走線長度不會超過10m。以下是分體式讀寫器的系統(tǒng)設計方案如圖（11）。圖（11）如果為露天堆場安裝，讀寫器或者讀寫器天線固定安裝在支架或吊架上，則支架吊架的安裝需要注意以下問題。1）支吊架安裝時，應拉線對齊、校正，確保支架垂直、整齊牢固、不傾斜，當讀寫器固定在支架上是，天線的角度和位置能準確的確定下來，一般天線面朝向電子標簽的安裝位置。2）橋架安裝時用鋼鋸、鉆空機進行三通、四通等連接件的預制，不允許用氣割、電焊施工，如果橋架及蓋板表