基于RFID的棉種倉庫信息采集系統(tǒng)的研究

陳金成等

摘要：針對棉種倉庫傳統(tǒng)管理方式信息采集效率低、管理繁瑣等問題，提出了一種基于射頻識別（radio frequency identification，RFID）技術(shù)的棉種倉庫信息采集系統(tǒng)，保證了貨物信息管理高效性和準確性，確保企業(yè)及時準確地掌握庫存的真實數(shù)據(jù)，合理保持和控制企業(yè)庫存。借助RFID技術(shù)和信息采集技術(shù)對倉庫的管理，不僅能夠高效率完成倉庫的各種操作，而且也是企業(yè)核心競爭力的所在。

關(guān)鍵詞：RFID；棉種；倉庫；信息采集

中圖分類號： TP274+.2文獻標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2015）02-0409-03

收稿日期：2014-03-24

基金項目：國家科技支撐計劃（編號：2012BAF07B04）。

作者簡介：陳金成（1986—），男，河南商丘人，碩士，研究方向為智能檢測技術(shù)與裝置。E-mail：chenjincheng2009@sina.com。

通信作者：馬本學(xué)，教授，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測技術(shù)與裝備。E-mail：mbx_shz@163.com。倉庫管理在物流管理中占據(jù)著核心的地位，如果不能及時保證準確的進貨、出貨、庫存盤點等倉儲管理工作，將會給企業(yè)帶來巨大的損失[1]。雖然已有部分企業(yè)開始結(jié)合電腦實現(xiàn)倉庫的半自動化管理，其自動化程度較傳統(tǒng)的手工操作有很大的提高，但仍然需要耗費大量的人工來進行管理[2]，且不能滿足當(dāng)今物流行業(yè)“快速準確”的要求。針對上述問題，本研究在相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合棉種企業(yè)實際項目為背景，提出1種基于射頻識別（radio frequency identification，RFID）的棉種倉庫管理方案，能很好地解決現(xiàn)在大部分棉種企業(yè)倉庫管理存在的問題。

1RFID技術(shù)概述

RFID技術(shù)是通過無線射頻方式進行非接觸式的全雙工數(shù)據(jù)通信，以實現(xiàn)對實物目標(biāo)的自動識別。具有防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、方便快捷、專一性強、保密性高、批量處理、存儲信息更改自如等優(yōu)點[3-5]。RFID系統(tǒng)主要由閱讀器（或讀寫器）、電子標(biāo)簽、天線3個部分組成。

在此系統(tǒng)中，識別信息存儲在電子標(biāo)簽中，標(biāo)簽里的信息可由閱讀器通過天線發(fā)出一定功率的電磁波，根據(jù)相關(guān)空中接口協(xié)議進行讀?。欢鴮τ诰哂凶x寫功能的讀寫器不僅可以讀取所需的信息，而且可以向電子標(biāo)簽中寫入所需要的信息。

2基于RFID的棉種倉庫信息采集系統(tǒng)的分析

棉種倉庫信息的采集主要有棉種信息采集和倉庫環(huán)境信息采集，在進行棉種信息采集時，應(yīng)用頻率為915 MHz的超高頻（UHF）RFID讀寫器，讀取距離為1～3 m，并根據(jù)倉庫面積合理劃定4個區(qū)域，分別為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)，根據(jù)不同品種棉種的生產(chǎn)總量，在每個區(qū)設(shè)有不同的存貨架，每個貨架都有相同的層，由于倉庫面積較大，需要多個RFID裝置分別合理布置在A、B、C、D每個區(qū)域，把安裝RFID裝置的位置稱為節(jié)點（如圖1中的D1至D8），對于棉種信息的采集就是通過對各個節(jié)點采集的信息經(jīng)過RFID中間件匯聚、過濾、整合，最終得到?jīng)]有冗余、準確的信息存入管理服務(wù)器中。倉庫管理中心具體布局如圖1所示，采用符合EPCC1G2協(xié)議具有96位EPC編碼存儲區(qū)的電子標(biāo)簽，存儲棉種信息對應(yīng)的編號，其規(guī)定的編碼方式見表1，EPC編碼是產(chǎn)品的唯一標(biāo)志，由棉種廠商在進入倉庫前寫入，并可以加密，在進行入庫時用RFID閱讀器進行讀取。

棉種信息的采集主要由入庫信息采集、出庫信息采集、倉儲信息盤點3大模塊組成；棉種環(huán)境信息采集模塊主要是對倉庫溫濕度的信息采集。整個系統(tǒng)應(yīng)用信息服務(wù)器、固定式閱讀器、手持式閱讀器、路由器和電子標(biāo)簽進行設(shè)計實現(xiàn)。

2.1入庫信息采集模塊

棉種進行打包入庫時，放置在倉庫入口處的RFID閱讀器讀取貼于棉種包裝袋上的電子標(biāo)簽信息，系統(tǒng)根據(jù)讀取出的EPC編碼信息，對入庫的棉種進行倉位配置，例如讀取的編碼為86 659001H 000001 000000000，此時將讀取的編碼與系統(tǒng)棉種品種數(shù)據(jù)庫進行比對查詢，數(shù)據(jù)庫中的每個棉種都對應(yīng)著唯一的品種代號和相應(yīng)放置的倉庫區(qū)域，如000001對應(yīng)的是A區(qū)，并可以在數(shù)據(jù)庫已有棉種數(shù)量的基礎(chǔ)上對序列號進行加一，然后寫入電子標(biāo)簽對應(yīng)的序列號位置，根據(jù)棉種存儲的貨架和層次的編號，系統(tǒng)可以自動為棉種分配庫位，同時有警示燈提示，通知叉車人員進行棉種歸位。在叉車進行棉種歸位時，所在區(qū)域節(jié)點的RFID讀寫器再次讀取棉種電子標(biāo)簽信息，記錄棉種的入庫位置。

2.2出庫信息采集模塊

在進行棉種出庫時，企業(yè)管理系統(tǒng)下達的出庫單到達棉種倉庫管理系統(tǒng)，倉庫管理系統(tǒng)根據(jù)下達的訂單，查詢與之匹配的棉種信息，此時系統(tǒng)自動提示操作人員，對相應(yīng)位置的棉種進行出庫。由于棉種加工存入倉庫期間需要進行發(fā)芽率的測試，對于不達標(biāo)的棉種進行出庫時，待出庫口閱讀器識別相關(guān)信息時將發(fā)出報警提示 提醒管理人員對于不達標(biāo)的棉種

不能出庫。利用此系統(tǒng)可以阻止一些不達標(biāo)的棉種流入市場，從而提高了棉種企業(yè)的信譽，同時也有助于企業(yè)的管理。待出庫完成，入庫管理模塊將出庫的棉種信息存入歷史信息系統(tǒng)，有助于企業(yè)對棉種出庫的歷史查詢。出入庫的信息采集流程如圖2所示。

2.3倉庫盤點管理

為了確保倉庫所存貨物信息與系統(tǒng)中信息的一致性，需要對倉庫存儲的貨物進行定期盤點。在進行倉庫盤點時，我們只須用手持式讀寫器對庫區(qū)托盤上的電子標(biāo)簽進行讀取，將獲取的信息再與數(shù)據(jù)庫信息進行比對，就可以知道在貨物入/出庫時有沒有出錯，同時可以及時得知企業(yè)倉儲的情況，這樣有利于企業(yè)進行定量生產(chǎn)而不至于造成不必要的損失，且相對于傳統(tǒng)的盤點效率更高。

2.4倉庫溫濕度采集模塊endprint

根據(jù)棉種儲存的要求，如：防蟲防霉、維持生活力、低溫干燥、提高凈度等[6]，倉庫內(nèi)溫度與濕度對于棉種質(zhì)量都有一定的影響，只有倉庫的溫濕度控制在一定的范圍內(nèi)，才能保證棉種質(zhì)量，所以對于倉庫溫濕度實時監(jiān)控是很有必要的，當(dāng)倉庫內(nèi)溫度或濕度達到界定值時就會啟動自動報警功能，通知管理人員進行相應(yīng)的處理。

結(jié)合市場上技術(shù)比較成熟且價格低廉的AT89C51單片機作為主要控制單元，以SHT11作為溫濕度采集傳感器進行設(shè)計。管理人員可以通過電子顯示屏LCD1和LCD2實時了解倉庫溫濕度的情況，LS1可進行報警，其中可以通過D1～D5警示燈提醒相關(guān)人員倉庫的信息情況，并對倉庫進行相應(yīng)的管理，其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3開發(fā)平臺

本系統(tǒng)采用基于WEB的B/S 3層體系結(jié)構(gòu)。選用 Windows XP/Win7操作系統(tǒng)平臺，SQL Server 2008網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和Visual C#.NET編程語言，整個平臺采用多層分布式體系結(jié)構(gòu)，分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)訪問層、數(shù)據(jù)庫4個層次[7]。數(shù)據(jù)訪問層是1個公共層，用于所有業(yè)務(wù)層與數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)管理，由1個數(shù)據(jù)訪問組件和1個數(shù)據(jù)庫連接組件構(gòu)成業(yè)務(wù)層，根據(jù)不同的管理對象建立不同的業(yè)務(wù)組件，如用戶注冊管理組件、信息采集組件等，還可根據(jù)實際需求的變化方便地增改組件，易于系統(tǒng)的維護和升級。

4結(jié)語

本研究在分析RFID工作原理及技術(shù)特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合棉種業(yè)務(wù)管理的實際流程和需求，設(shè)計了基于RFID技術(shù)的棉種倉庫信息采集系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的功能模塊進行了詳細的介紹。RFID技術(shù)在倉庫信息采集的應(yīng)用，保證了貨物管理各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的時效性和準確性，確保企業(yè)及時準確地掌握庫存的真實數(shù)據(jù)，合理保持和控制企業(yè)庫存。利用系統(tǒng)的自動定位功能，能夠及時準確地掌握貨物當(dāng)前位置，有利于提高倉庫信息采集的工作效率?；赗FID技術(shù)的倉庫信息采集系統(tǒng)的設(shè)計，是RFID技術(shù)的1個新的應(yīng)用，隨著RFID技術(shù)的不斷發(fā)展，相信在不久的將來，這將為倉庫管理帶來更大的方便，從而產(chǎn)生更加積極的社會效益。

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