采用無線射頻自動識別技術的倉庫管理系統(tǒng)設計方案

1 引言

我國倉庫管理的現(xiàn)狀不容樂觀，大多數(shù)倉庫還停留在比較原始的人工管理階段，需要投入大量人力成本來對倉庫中貨物和進出倉庫的車輛、集裝箱的信息進行登記管理，這樣不但造成人力資源的浪費，而且有較高的出錯率。 倉庫管理是物流管理中很重要的一個環(huán)節(jié)。

　　近年來，一些先進的現(xiàn)代化管理技術被引入到國內(nèi)，如建立數(shù)據(jù)庫來保存貨物信息，被動式的電子標簽也被嘗試應用于貨物信息登記之中。但是上述技術還是需要較多的人工操作，特別是信息的采集過程，需要通過一些手持式設備，來進行貨物和車輛的信息登記。

　　無線射頻自動識別技術(Radio FrequencyIdentification，俗稱電子標簽)是全球物流領域最新的應用技術，把RFID本身的技術優(yōu)點與倉庫管理的需求相結(jié)合，可以很好地解決目前倉庫管理中的問題，提高工作效率。本文結(jié)合有源RFID 技術，通過對倉庫環(huán)境的實地考察，設計了從硬件到軟件的架構(gòu)系統(tǒng)，利用RFID 和無線網(wǎng)絡，實現(xiàn)了一套具有實際使用價值、高效且低成本的倉庫管理系統(tǒng)。

2 RFID技術概述

　　RFID 技術利用無線射頻方式在射頻讀寫器和射頻標簽之間進行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸以達到目標識別和數(shù)據(jù)交換的目的。識別工作無須人工干預，反應速度快，抗干擾能力強，可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽。具有快速自動掃描、體積小、信息容量大、耐久性強、可重復使用、安全保密性高、便于攜帶等特點。

　　根據(jù)實現(xiàn)的方式不同，RFID 可分為兩類：有源RFID和無源RFID。無源RFID 的電子標簽上不帶電池，其工作所需要的全部電源都依靠轉(zhuǎn)換接收到的閱讀器發(fā)送的電磁波而獲得，所以其閱讀器的發(fā)射功率一般較大。與之相反，有源RFID 的電子標簽自身具備電池，可提供全部器件工作的電源，因而相應閱讀器的發(fā)射功率要求不高，而且有效閱讀距離也較前者有所增加。本文提出的倉庫管理系統(tǒng)，考慮到有源RFID的上述優(yōu)點，基于此技術實現(xiàn)。

3 倉庫管理系統(tǒng)

3．1倉庫管理概述

　　目前的倉庫管理主要分成三部分：一是進出貨物信息的記錄和管理：二是進出車輛(集裝箱)的相關信息的記錄；三是倉庫內(nèi)集裝箱的定位。對于前兩部分的需求，目前絕大多數(shù)的倉庫還是采用人工記錄的方法，造成人力成本和出錯率高等問題。本文所提出的基于有源RFID 的倉庫管理系統(tǒng)主要用于滿足第一、第二部分的需求，可以有效地提高倉庫管理的效率。

3．2系統(tǒng)架構(gòu)

　　整個倉庫管理系統(tǒng)如圖11所示。倉庫內(nèi)的貨物都是由貨車裝載，通過倉庫大門運入倉庫內(nèi)的。貨物有時放置在集裝箱內(nèi)，因此，本系統(tǒng)中的RFID移動節(jié)點，即標簽，通常安裝在貨車(集裝箱)內(nèi)。由于任何貨物進出倉庫都必須經(jīng)過大門，因此RFID固定節(jié)點，即讀卡器，被安裝在倉庫大門上，它與客戶端PC機通過USB線相連接。同時，PC客戶端又通過覆蓋整個倉庫的2．4G無線局域網(wǎng)與作為服務器端的PC機相連接，而作為服務器端的PC 機是整個系統(tǒng)的總控制臺。讀卡器收到的信息通過PC客戶端最終返回給PC控制臺。

3．3硬件設計

　　節(jié)點的硬件框圖如圖2。其中控制芯片和射頻芯片分別選用Silicon C8051 F31 0 和ChipconCCI 1 O0。其中RFID 移動節(jié)點安裝了FreescaleMMA726O加速度傳感器，用來獲取貨車(或集裝箱)當前的運動狀態(tài)。移動節(jié)點還利用MCU 內(nèi)部1 6KB大小的Flash儲存貨物信息。同時，RFID固定節(jié)點安裝了FT232串口轉(zhuǎn)USB芯片，用于和控制臺通過USB接口通訊。電源方面，移動節(jié)點采用11 00mA手機電池供電，固定節(jié)點采用外接電源供電。

　　本系統(tǒng)中RFID讀卡器和標簽之間的通訊頻率設置在433MHz，而是常見的2．4GHz。采用433MHz作為射頻芯片通訊頻率，基于以下考慮：433MHz頻率對傳輸環(huán)境要求較低，由于本系統(tǒng)是在倉庫中使用，考慮到倉庫有大量的貨物堆放，和移動節(jié)點可能被安裝在車輛(或集裝箱)內(nèi)，因此對于傳輸?shù)拇┩感砸筝^高。相比之下，2。4GHz更適合在空曠地點傳輸。另外，本系統(tǒng)對于傳輸?shù)木嚯x(1 00米左右)和速率的要求都不高，經(jīng)過實際測量后433MHz頻率完全可以勝任。

4 軟件設計

4．1軟件體系結(jié)構(gòu)

　　RFID節(jié)點的軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。這里引入無線傳感器網(wǎng)絡(wSN)中物理層和介質(zhì)訪問控~J(MAC)層的概念，是將WSN技術與RFID技術的一種融合。通過構(gòu)建這兩層協(xié)議棧，可以使RFI D系統(tǒng)具有更清晰的軟件體系結(jié)構(gòu)。