射频识别的仓储信息采集及管理系统设计

    摘要:射频识别技术(RadioFrequencyIdentification,RFID),是一种非接触式的自动识别技术。它利用无线电磁波传输数据,并可根据不同的场景使用低频、高频、超高频、微波等不同的频率,发挥它们各自的优点,实现信息快速采集的目的,此外RFID标签还具有不怕脏污与可重复使用等优点,RFID技术应用越来越广泛。本文根据仓储管理信息模型,设计了基于RFID技术的仓储管理系统,并对其子系统进行详细分析,根据实际的仓储环境确定阅读器、天线以及射频标签的选用原则。通过在仓储管理中引入RFID技术,解决原有仓库盘点工作作业量大,周期长,效率低下等不足,最后达到简化作业流程、改善盘点质量、降低运作成本的效果。测试表明本系统既提高了仓储信息的精度,又实现了仓储管理的实时自动化,非常适合应用于中小型仓库的仓储管理。

 

    关键词:射频识别;标签;自动识别;仓储管理

 

    1引言

 

    从1994年首次在国内得到应用至今十余年来,RFID技术凭借其可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便,无接触读取,信息实时动态更新,高度真实可靠等优点广泛应用于门禁、物流、跟踪、监控、防伪、身份识别、安全、军事、医疗等各个领域,具有广阔的发展前景[1,2]。

 

    仓储管理系统[3]是一个实时的计算机软件系统,它能按照物流运作的规则和运算法则,对信息、资源、行为、存货和分销运作进行优化,使其最大化满足有效产出和精确管理的要求。WMS提供了企业级采购、制造计划、制造执行、客户服务系统与仓库或配送中心的桥梁。通过对库存实时可见性和仓库作业流程的支持,仓库管理系统能够有效地组织人员、空间和设备进行收货、存储、拣货和运输;组织运送原材料和部件到生产企业,运送成品到批发商、分销商和最终客户手中。

 

    近年来虽然电子标签技术在国外已成功应用于物流业,大大提高了仓储物流作业效率,但在国内的应用还处于起步阶段,目前在仓储物流还没有较大规模的应用案例[4]。本文在分析仓储管理流程的基础上,提出了基于RFID技术的仓储管理系统总体设计及其各子系统的功能设计,以及后台控制服务和相关函数的设计说明。

 

    2设计思路、设计原则及软硬件支持

 

    2.1设计思路

 

    本仓储管理系统的整体设计思路是,采用RFID花型标签、ALR-9800阅读器、ALR-9610天线及相关网络设备作为硬件基础,以达到快速识别物资信息,实时更新管理系统记录。所有设备通过无线局域网在仓库内部实现互联,如图1所示。基本工作流程如图2所示[5]。

 

    

    2.2系统设计原则

 

    实用性原则:本项目研发的全方位射频识别智能仓储管理信息系统,针对江苏捷诚车载电子信息系统按照实用性原则、安全性原则、可扩展性原工程有限公司库存材料/产品种类多、库存管理困难

 

    则和先进性原则进行设计[6]。的现状,引入RFID技术改善管理效率,具有出/入 库产品品质管理、快速产品查找、快速产品统计等特点,不仅可在电子行业相关企业推广,也可在同类型具有多种类产品的企业推广。

 

    安全性原则:通过RFID加密技术,本系统考虑捷诚车载电子信息工程有限公司的实际情况,采用限制射频标签与阅读器之间传输距离的方法,降低非法接近和阅读射频标签的风险,保证数据安全、准确。

 

    可扩展性原则:采用模块化设计,便于系统升级和扩展。

 

    先进性原则:采用先进、成熟的数据编码与时隙ALOHA防冲突技术[7]和方案,保证系统的先进性和稳定性。

 

    2.3硬件支持

 

    根据以上设计思路和捷诚车载仓库的具体要求,分别对RFID阅读器、电子标签和天线进行选型。

 

    本智能仓储管理系统采用型号ALR-9800的阅读器。ALR-9800是一款应用于供应链管理的高性能RFID读写设备,基于改进的DSP处理器及第二代配套软件使产品更具优越性。主要特点有多协议读写器,支持EPCGen2;高性能的RFID能力;企业级的伸缩能力,可升级的体系结构;密集读写器管理和冲突缓解;可与ALR-9780向下兼容;本系统采用的协议是ISO18000-6c;有4个端口接天线;最大功率45W;通信接口:RS-232;LAN接口:

 

    LANTCPI/IP。

 

    天线是ALR-9610系列的UHF天线(见图1)。ALR-9610-A系列UHF天线频率在902MHz

 

    -928MHz范围内,与频率是902.75MHz-927.

 

    25MHz的ALR-9800读写器配合使用达到最佳效果。ALR-9610又分为ALR-9610-AL和ALR9610-BC两种:ALR-9610-AL线性极化天线可以集中最大的电波在单一的方向上,使天线有最大的读取距离和穿透能力;ALR-9610-BC圆形极化的天线使用圆形的极化方式在对称的方向上均匀分布UHF的能量,降低了标签读取时对方向的依赖性。

 

    标签采用UHF花型标签(见图1)。一般系统可选择三种标签:花型标签,M型标签,2x2英寸标签。这三种标签都是全球通用标签,频率均为860-960MHz,与ALR-9800读写器和ALR-9610-A系列UHF天线频率匹配,不同之处在于M型标签特别适合塑料,托盘的可重用资产管理等;2x2英寸标签主要针对航空包裹和服装行业;而花型标签是高性价比EPCClass1Gen2标签,是RFID包装的通用解决方案,在大多数包装(包括金属和水的包装)上具有高性能,考虑到江苏捷诚车载公司的产品主要为金属配件的实际环境,本系统最后选定花型标签。

 

    2.4软件支持与功能实现

 

    智能仓储管理系统的主要功能模块为:阅读器控制、出库管理设备控制、入库管理设备控制、数据采集设备控制、外部接口模块、数据分析浏览模块和系统监视模块。如图3所示。

 

    阅读器控制模块主要包括RFID阅读器控制、信息接收功能,出库管理设备控制模块主要提供出库管理设备控制、信息接收、信息显示等功能,入库管理模块主要实现入库过程中的业务逻辑功能,数据采集设备控制模块主要提供数据采集设备控制、信息接收、信息显示等功能,外部接口模块主要提供与生产管理系统和库存管理系统的功能接口,数据分析浏览模块主要提供库存管理中各种信息的记录查询、分析以及打印等功能,系统监视模块主要提供仓库中各种设备的状态检查、监视功能。数据分析浏览模块包括连机检测、记录查询、报表打印、设置维护等辅助功能模块。如图4所示。

 

    (1)连机检测

 

    此模块包括阅读器型号、阅读器相关属性和连接参数等。连接参数里面首先包括连接方式,有以太网和串口两种:若是选择以太网,就必须设定IP和网关;若是选择串口,必须选择串口COM1/COM2,奇校验/偶校验,波特率等。此外,本模块还有查看数据,修改数据,删除数据,整体入库和整体出库模块,这些模块分别借助后台服务控制以及数据库的连接实现。(2)记录查询

 

    这里使用了两组查询条件,这两组查询条件自

 

    身内部结构相同,但它们两组之间的关系可以有""、"并且"及"或者"三种情况:第一种情况是"",即仅使用前一组查询条件,不需要后一组查询条件;第二种情况是"并且",即必须同时满足前、后两组查询条件;第三种情况是"或者",即满足这两组查询条件的检测数据记录都要列出。

 

    (3)报表打印

 

    本系统具有报表打印功能。根据需要,可以打印某日、某型号的仓储管理综合性能测试记录。

 

    (4)设置维护

 

    该模块有"产品型号/判定条件"、"测试人员"、"记录维护"和"检测校准"四个菜单项。有管理权限的用户进入该模块后,主要是维护测试产品的型号及判定是否合格的条件,维护产品测试人员的名单,对需要作特殊修改的测试数据进行修改,对需要作校准的测试项目进行校准。

 

    在"产品型号/判定条件"库中记录了各种常用的产品型号及其相对应的判定条件。与本系统使用通常的数据库一样,对此库中的记录可以实现上页、下页、首页、末页以及转到某一页的功能,并且可以进行添加、删除、修改等操作,以满足连机检测的需要。连机之后,在"运行检测数据"框中显示的就是实时测量的产品数据。对照标准测量值,如果这里的某一示值有偏差,则需要校准。

 

    3后台控制服务

 

    系统采用VB语言编程,通过调用MyProjec.tResources.Designer.vb.dll动态库文件实现管理系统与阅读器的通讯,其中的主要接口函数功能如表

 

    1所示。

 

    表1主要接口函数功能表

 

    操作函数参数返回值

 

    IP地址,网关,

 

    连接sqlcon.

 

    UserID:用户ID号,

 

    数据库ConnectionString

 

    Password:用户密码无

 

    连接并IP地址,网关,

 

    m_Reader.

 

    登陆UserID:用户ID号,

 

    ConnectAndLogin

 

    阅读器Password:用户密码无

 

    读标签m_Reader.

 

    TagList()Tag_ID:标签ID数组

 

    断开连接m_Reader.

 

    Disconnect()无无

 

    打开数据库sqlcon.Open()无无

 

    关闭数据库sqlcon.Close()无无

 

    填充数据库sqladapte.r

 

    Fill()dr:数据表数组

 

    数据库更新sqladapte.r

 

    Update()ds:商品信息数组

 

    4系统测试

 

    智能仓储管理系统选取的测试环境是江苏捷诚车载电子信息工程有限公司的仓库,此仓库库存材料/产品种类多、库存管理困难(入库/出库/盘点均采用手工操作),图5是系统在该仓库的测试结果。系统选取的阅读器型号为ALR-9800;从图5中可以看出,此时处于连机检测模块,当前连接状态:已连接;频率为902.75MHz-927.25MHz;最大功率为45W;连接方式选择以太网;IP:192.168.0.23;网关:192.168.0.11。DataGridView中显示的表是本系统检测到的一部分产品信息,包括ID号,名称,分类,相关信息以及读取次数等。动化设备的采用代替了原有的手工作业,不仅提高了捷诚车载电子信息工程有限公司仓库管理效率,还能够有效地降低仓库人力资源成本。

 

    图5测试结果

 

    5结论

 

    本系统通过在江苏捷诚车载电子信息工程有限公司仓储管理中引入RFID技术,阅读器读取标签的速度可达人工登记速度的100倍以上,条码扫描的20倍以上,同时由于RFID+WLAN设备的使用,处理的数据能够实时与后台数据库同步,确保了操作的准确性。采用RFID实现实时盘点,提高了库存信息的准确性和可靠性,解决该仓库原有的盘点[5]工作作业量大,周期长,每次全库盘点都需要停止收发业务十天左右,效率极其低下等不足。

    参考文献：

    [1]   “射频识别(RFID)技术与应用”规划研讨会在京召开[J]. 信息与电脑. 2006(05)

  
    注:本文由笔耕文化传播（www.bigengculture.com)整理，文章版权归原作者所有，转载请注明出处！