基于RFID的智能仓储管理系统

PAGE物联网系统综合设计报告题目智能仓储系统的设计与实现考生姓名郭守昊 考号048614206001 单位常州纺织服装职业技术学院 专业物联网工程 二Ｏ一六年三月一日PAGEPAGE4目录1绪论 21.1WMS国内外研究及发展动态分析 21.1.1国外研究动态 21.1.2国内发展动态 21.2WMS的发展趋势 32系统总体设计 42.1网络架构 42.2系统流程 42.3系统组成 53系统详细设计 53.1基于RFID技术的库存管理流程设计 53.1.1总体流程 53.1.2收货入库流程 63.1.3库存盘点流程 73.1.4出库流程 84系统的实现 104.1RFID标签及读写器 104.2RFID中间件及数据过滤 104.3传感器、微处理器、通信芯片及协议 115总结与思考 11参考文献： 12监控中心随时了解仓储车间的情况，并及时处理。这样就在高效、准确、快捷的基础上，进一步提高了仓储管理的安全性。2.3系统组成结合上述分析，智能仓储物联网主要由仓储物品识别、信息采集处理、仓储物品监控、后台信息服务器、本地数据库服务器、业务系统六大模块组成。在仓储物品识别模块，系统采用EPC

代码作为物品的惟一标志码，为每个物品贴上一个具有EPC

的RFID

标签。标签由存入EPC

的硅芯片和天线组成，附在被标志物品上，EPC

代码内含一串数字代表物品ID、类别、名称、供应商、生产日期、产地、入库时间、货架号等信息，信息存储在后台EPC-IS

服务器的数据库中。同时，随着物品在仓库内外的转移或变化，这些数据可以得到实时地更新。在信息采集处理模块，通过RFID

数据采集接口获取物品的详细信息从而进行处理。当物品通过仓储车间入口时，由设置在仓库入口的物品标签读写器读取物品的EPC

代码，然后根据物品的EPC

代码访问后台EPC-IS

服务器，获得物品的详细信息，并将相关信息保存到本地数据库，最后交由信息处理模块进行处理。仓储车间入口处可以安装多部读写器进行分类处理，还应为不可读标签提供手动编码区。在仓储物品监控模块，通过在仓储车间内外布置一系列的传感器，包括视频传感器、温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等，使其基本覆盖所有盲区，自组织构成一个无线传感器网络，通过该网络与Internet

及业务系统互联，使工作人员可以在监控中心随时了解仓储车间内外的各类情况，以便及时处理。后台信息服务器用于存储物品的详细信息，如物品ID、类别、名称、入库时间等，并能实时地响应远程应用程序的请求，允许通过物品的EPC

码对物品信息进行查询。本地数据库服务器用于存储信息采集处理模块所获得的物品信息，以便在业务系统中查询和维护。仓储工作人员可以通过无线设备或Web

客户端随时随地查询物品的当前状态。业务系统的功能除了出入库管理外主要就是在库管理，在库管理包括在库物品保管、在库物品查询、在库物品盘点等作业。在库物品查询、在库物品盘点作业过程中均采用RFID

技术。3系统详细设计3.1基于RFID技术的库存管理流程设计汽车将物料送至仓库门口，一般情况下，贷架上摆放多件箱体，每个货架和箱体都应该有自己的RFID标签(实际上现在很多低附加值的物品并没能完全做到，部分也是因为客广隐私的原因)。RFID阅读器则放置在仓库大门、传送带、堆放点和叉车臂上。通过阅读器读取到的标签信息，货架和架上箱体(container)在供应链上活动的一系列信息都可以被跟踪采集到。3.1.1总体流程现代库存营理的主要业务流程是基础资料管理、收货入库管理、库存盘点管理和拣货出库管理，系统流程图如图2所示。图2仓储管理整体业务流程图供应商接到采购部门发送来的订单后安排发货，经过一系列收验货程序，仓储部门安排入库，同时将入库单据发往财务部门。仓储部门需要定期盘点库存，将信息向财务部门报告。在销售过程中，销售部门将审核完毕的客户订单传往仓储部门，仓储部门根据订单安排货物出库配送。3.1.2收货入库流程收货入库流程如图3所示：1)仓储部门接收并核实供应商的发货通知单。2)根据入库货物的类型和数量，仓储管理系统对该批货物的存储区域和存储位置进行分配。3)仓库入口处RFID阅读器通过电子标签采集货物信息，并将信息与货单比对。4)仓库管理系统发出货位安排及相关指令，检测出空闰叉车供装载使用。5)叉车搬运货物，入库设备根据货住安排将货物上架。入库操作关键部分是读取标签信息：首先判断阅读器是否正常，如果正常则读取标签信息，读取标签信息正常时将阅读器读取代码等相关内容显示出来。简单的实现代码如下。privatevoidgetID(){TagInfot[]=newTagInfo[];StringstrTagList;inti;boo]eanbParseResult;if(Reader.IsConnected){strTagList=Reader.TagList;bParseResult=Reader.ParseTagList(strTagList，t);if(bParseResult){、txtField[0]=t[0].tagID;}else{JOptionPane.showMessageDialog(null,”NoTags”,”提示信息”,JOptionPane.ERROR_MESSAGE);}}else{JOptionPane.showMessageDialog(null,”notconnected”,”提示信息”,JOptionPane.ERROR_MESSAGE);}}图3收货入库业务流程图3.1.3库存盘点流程库存盘点是指对现有库存进行清点，并将实际库存状况与账面统计予以比对，业务流程如图4所示：图4库存清点业务流程图1)选择所要盘点的仓库及具体库区。2)生成盘点清单和盘点表。3)管理系统通过无线网络发送指令，堆垛机定位库区，接受系统指令控制阅读器读取数据。4)阅读器将盘点数据传送到后台管理系统。5)系统进行后期数据处理，核对统计仓库实际溢损数量。3.1.4出库流程出库流程主要根据货物出库单信息，对所需货物进行分拣处理，并进行出库管理，业务流程如图5所示。图5出库业务流程图1)仓储系统接收来自销售部门的客户订单及发货通知。2)库存控制系统计算出出库数据并发出出库指令。3)叉车或者堆垛机接到指令，到制定库位依次取货。4)手持阅读器或固定阅读器将操作结果传送至库存管理系统。5)分拣出的货物由分拣系统执行出库操作。6)在货物运动过程中，安装在自动分拣系统上的RFID自动识别装置阅读RFID标签，识别货物隶属于哪个订单。7)包装、封口、出库过程中，系统根据输入在仓库查找商品，自动查询对应的仓库号和库位ID，供工作人员进行出库操作安排。关键查找过程如下。publicvoidloadPosList(){ResultSetrs=statement.executeQuery(sql);while(rs.next){CombolPos.AddItem(rs.getString(“WarehouseName”));

}

rs．close();

}

private

void

addCombolPos(){

String

sql=”select

warehousePosIDWarehouseName

from

WarehouseTable

Where

Status

=

GoodsID”;

ResultSet

rs=statement.executeQuery(sql);

txtFields.Text=rs.getString(“WarehousePosID”);

rs．close();}4系统的实现4.1RFID标签及读写器在智能仓储物联网中，针对仓储物品识别和信息采集处理两个模块的应用需求，建议采用西门子研发的适用于物流、仓储和配送的智能无线射频识别系统——SIMATICRFID系统。该系统可以将数据直接存储到附在产品上的标签中，能够可靠、快速、经济地读写数据；而且MOBY系列标签通信速率快、抗干扰性强，具有不同存储容量、不同环境耐受条件的移动存储单元，有不同的读/写距离和数据传输速率，根据具体应用需求可选择配合不同的接口模块使用，可以以不同的通信方式和业务控制系统进行通信。具体应用中可以在仓库入口和出口处各定点安装2-4套SIMATICRF系列读写器，用于实现入/出库操作；在仓库内部再配置2-4套移动读写器，用于仓储盘点和物品拣选。4.2RFID中间件及数据过滤西门子SIMATICRF-MANAGER中间件为SIMATICRF600提供了一体化的软件解决方案，但并不适用于本系统物联网的物流仓储管理应用，因此需要设计一种针对系统实用的RFID中间件。中间件的功能模块包括：RFID读写器接口模块、逻辑读写器映射模块、RFID数据过滤模块、设备管理模块、业务系统接口模块，如图6所示。其中：RFID读写器接口用于中间件与RFID读写器的数据通信，主要有获取RFID数据以及下达设备管理模块的读写器指令；设备管理模块用于调整RFID读写设备的工作状态，配置相应的接口参数等；逻辑读写器映射模块用于将多个物理读写器或者读写器的多条天线映射成为一个逻辑读写器。一个逻辑读写器代表了一个有具体含义的数据采集点，而不管该采集点在物理上由多少个读写器和天线组成。它屏蔽了数据采集点的具体实现方式，减少了数据过滤等上层模块与下层数据采集部分的软件耦合度。对于上层业务系统来说，可见的只有逻辑读写器，所以逻辑读写器映射模块对RFID数据有初步过滤的功能。图6RFID中间件设计RFID采集的原始数据量非常大，在实际应用中，根据具体的配置不同，每台读写器每秒可以上报数个至数十个不等的电子标签数据，如重复多次扫描同一个电子标签，但其中只有少部分是对用户有意义的、非重复性的数据，这样大量的数据如果不经过去冗等处理而直接上传，将会给整个RFID系统带来很大的负担。因此，系统采用数据采集事件编码的方法对RFID采集的数据进行过滤处理。首先对电子标签状态的改变进行编码，定义标签出现的状态编码为0，标签状态消失的编码为1；然后加入计时器机制，对计时器有效时间内的同一标签的状态跳变进行忽略，从而在状态定义和时间维度两个方面对数据进行去重化。该方法能够很好地消除冗余数据，减少上层系统的负荷。4.3传感器、微处理器、通信芯片及协议在智能仓储物联网中，针对仓储物品监控模块的应用需求，采用Zigbee无线传感器网络和有线网络相结合并与局域网、互联网相连的设计思路实现整个仓储车间的物品监控。Zigbee技术具有功耗极低、系统简单、组网方式灵活、成本低、低等待时间等性质，适用于此类监控系统的设计。出于节能的考虑，仓储物品监控模块的数据采集应要求传感器体积小、低功耗、外围电路简单，最好采用不需要信号调理电路的数字式传感器。主控单元建议采用Atmel公司的Atmega16L单片机。无线通信模块建议采用CC1000芯片与微控器及一些外围无源元件一起构成。5总结与思考智能仓储物联网解决了传统仓储管理过程中物流信息处理效率低以及出入库盘点不准确等问题，系统在出入库、监控、盘点、拣货等方面具有快速、便捷、准确、高效及高度自动化等优点。在现代物流领域，物联网已经体现出其积极的促进作用。通过该系统的分析与实现，形成一种利用物联网进行物流仓储管理的新型实用的设计方法。可以结合本文的部分基础理论知识和具体系统架构方法进行深入研究和探讨，在切实理解物联网原理和技术特点的基础上，进一步促进其在诸多领域的更广应用和更大发展。随着物联网技术的不断发展和应用系统的推广普及，未来物联网技术在性能等各个方面都会有较大的提高。展望未来，物联网技术的发展将呈现如下趋势：1)标签产品多样化。未来用户个性化需求较强，单一产品不能适应未来发展和市场需求。芯片频率、容量、天线、封装材料等组合形成产品系列化，与其他高科技融合，如与传感器、GPS、生物识别结合将由单一识别向多功能识别发展。2)系统网络化。当RFID系统应用普及到一定程度时，每件产品通过电子标签赋予身份标识，与互联网、电子商务结合将是必然趋势，也必将改变人们传统的生活、工作和学习方式。3)系统的兼容性更好。随着标准的统一，系统的兼容性将会得到更好的发挥。产品替代性更强。4)与其他产业融合。与其他IT产业一样，当标准和关键技术解决和突破之后，与其他产业如3C、3G网等融合将形成更大的产业集群，并得到更加广泛的应用，实现跨地区、跨行业应用。但是物联网RFID目前标准亟待统一，包括空中接口规范、物理特性、读写器协议、编码体系、测试规范、应用规范、数据管理、信息安全等。由于产业界对于RFID的应用前景大都持乐观的期待，最理想的情况是借由标准的制定与技术的突破，加速降低成本，提升技术成熟度，满足各种应用环境的需求。参考文献：[1]SONGHSH,WANGGQ.Thehighperformancecarlicenseplaterecognitionsystemanditscoretechniques[C].ProceedingsofIEEEInternationalConferenceonVehicularElectronicsandSafety,2005:42-45.[2]ZHENGDN,ZHAOYN,WANGJX.Anefficientmethodoflicenseplatelocation[J].PatternRecognition[3]InternationalTelecommunicationUnion,InternetReports2005:TheInternetofthings.Geneva:ITU,2005.[4]ITUNGN-GSIRapporteurGroup.RequirementsforsupportofUSNapplicationsandservicesinNGNenvironment.Geneva:InternationalTelecommunicationUnion(ITU),2007.[5]袁宝明,于万波,魏小鹏.汽车牌照定位综述[J].大连大学学报,2002,23(2):6-12.[6]曾丽华,李超,熊璋.基于边缘与颜色信息的车牌精确定位算法[J].北京航空航天大学学报,2007,33(9):3110-3115.[7]赵兵,鲁敏,匡纲要,于慧颖.基于混合特征的车牌定位算法[J].计算机工程与设计,2007,28(23):5668-5670.[8]李庆庆,张燕平.基于模糊边缘检测算法的车牌定位[J].计算机技术与发展,2006,16(12):7-9.[9]刘云浩.从普适计算、GPS到物联网:下一代互联网的视界.中国计算机学会通讯,2009,5(12):66−69.[10]王保云.物联网技术研究综述.电子测量与仪器学报,2009,23(12):1−7.[11]孙其博,刘杰,黎羴,范春晓,孙娟娟.物联网:概念、架构与关键技术研究综述.北京邮电大学学报,2010,33(3):1−9.[12]范苏彬,范曲立,宗平,毛燕琴,黄维.物联网的体系结构与相关技术研究.南京邮电大学学报,2009,29(6):1−11.[13]刘强,崔莉,陈海明.物联网关键技术与应用.计算机科学,2010,37(6