冷庫RFID自動控制及庫存管理集成系統(tǒng)分析

當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的推廣應(yīng)用方興未艾。伴隨著國家節(jié)能減排戰(zhàn)略和食品安全保障戰(zhàn)略的深入實施，中國冷鏈物流體系的建設(shè)進(jìn)入了一個關(guān)鍵階段，有關(guān)生產(chǎn)商、物流商、經(jīng)銷商開始聯(lián)手打造冷鏈物流鏈，以冷庫為主體的冷鏈物流模式將成為其中一種重要的模式。在模式整合的過程中，多種資源、多種技術(shù)的集成應(yīng)用必將成為該行業(yè)的主流發(fā)展趨勢。

1、大型冷庫建設(shè)及管理現(xiàn)狀

冷庫是冷藏業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，到2009年底，中國大概擁有冷庫接近三萬座，冷庫總量已經(jīng)接近1500萬噸，但是與超過13億的人口相比，中國冷庫目前遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足龐大的人口對冷藏冷凍食品的需求。而且，大部分現(xiàn)有冷庫都存在自動化控制程度低、制冷系統(tǒng)維修不力、設(shè)施設(shè)備老化嚴(yán)重、節(jié)能措施未引起足夠重視等問題。因此，冷藏鏈的發(fā)展前景將十分廣闊，冷庫未來需求巨大，冷庫行業(yè)將會在較長時間內(nèi)保持一定速度的增長。

冷庫建設(shè)的規(guī)模擴大可以有效的節(jié)約成本，隨著倉儲物流行業(yè)的發(fā)展，大型的綜合的公共冷庫，已經(jīng)成為中國冷庫發(fā)展的一個必然趨勢，而且，大部分新建的冷庫其功能將從“低溫倉儲”型向“冷鏈物流配送”型發(fā)展。

從冷庫的管理與控制來看，冷庫設(shè)計更加趨于優(yōu)化，冷庫制冷系統(tǒng)的智能化控制已經(jīng)普遍應(yīng)用，大、中型冷庫基本上都實現(xiàn)了對庫溫、制冷系統(tǒng)壓力、設(shè)備運行狀態(tài)等的實時顯示和自動記錄，并設(shè)有較完善的安全保護(hù)裝置。另一方面，隨著網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，冷庫的管理軟件也在原先簡單的出入庫控制的基礎(chǔ)上添加了財務(wù)結(jié)算、客戶關(guān)系管理、庫存質(zhì)量管理等功能模塊，并實現(xiàn)了Internet環(huán)境下的遠(yuǎn)程應(yīng)用。

但是，在實踐中，將冷庫倉儲管理與自動控制的在軟硬件配置上統(tǒng)籌考慮，并結(jié)合新興的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將冷庫環(huán)境監(jiān)測、安全管理、節(jié)能控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理、電子商務(wù)以及整個冷鏈物流的信息集成等拓展應(yīng)用都融入一個整體解決方案的，還很少見。

2、方案總體思路

本方案基于多種成熟技術(shù)的集成應(yīng)用，著眼于整個冷鏈物流中冷庫存儲環(huán)節(jié)之質(zhì)量控制，以大型集群冷庫及同一網(wǎng)絡(luò)異地分布的冷庫群為應(yīng)用對象。

本方案將冷庫倉儲信息管理（冷間、庫容及貨位管理、出入庫及移庫管理、批次與數(shù)量管理、存儲要求與時間控制管理、客戶關(guān)系管理及財務(wù)結(jié)算管理等）和冷庫環(huán)境自動控制（制冷設(shè)備安全控制、庫溫控制、濕度控制、預(yù)警控制等）結(jié)合在一起，在軟硬件配置上實現(xiàn)一體化集成，統(tǒng)籌考慮庫存質(zhì)量控制（歷史數(shù)據(jù)存儲、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)曲線與實時曲線差異分析等），并綜合運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（基于RFID技術(shù)完成庫存管理及與整個冷鏈物流的集成）、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（電子商務(wù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理）和相關(guān)節(jié)能技術(shù)，為客戶提供大型集群冷庫的集中與分散控制以及異地分布冷庫群的統(tǒng)一管理。

整個系統(tǒng)由下列子系統(tǒng)或環(huán)節(jié)構(gòu)成：

1）冷庫管理信息系統(tǒng)

2）冷庫全自動控制系統(tǒng)

3）冷庫環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控管理及調(diào)試診斷系統(tǒng)

4）冷庫RFID射頻識別管理系統(tǒng)

5）冷鏈物流中電子商務(wù)技術(shù)的應(yīng)用（冷鏈物流信息平臺）

6）冷庫安全管理及高效節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

3、主要子系統(tǒng)基本功能描述

（1）冷庫庫存管理及自動控制的集成應(yīng)用

目前的冷庫管理軟件一般是基于數(shù)據(jù)庫的C/S架構(gòu)或B/S架構(gòu)的管理信息系統(tǒng)，很少能集成遠(yuǎn)程訪問、電子商務(wù)等功能，偏重于管理信息自動化；而冷庫自控系統(tǒng)一般基于工控組態(tài)軟件開發(fā)，是集控制程序、上位機、人機界面、PLC、自控元器件以及制冷設(shè)備等于一體的軟硬件系統(tǒng)，偏重于生產(chǎn)過程自動化。這二者之間的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳遞、數(shù)據(jù)存儲和控制管理是分離的。

在我們的解決方案中，我們將從軟硬件配置上做整體考慮，實現(xiàn)兩套系統(tǒng)的無縫集成，達(dá)到管理和控制一體化，結(jié)合RFID技術(shù)，統(tǒng)籌考慮各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集/錄入、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計/分析、界面集成、模式切換等功能銜接，將冷庫的倉儲管理、交易、收費結(jié)算和物流配送與冷庫的自動控制與安全監(jiān)控結(jié)合在一起，再考慮冷庫的遠(yuǎn)程管理維護(hù)以及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換需求（著眼于冷鏈行業(yè)的信息共享和協(xié)同），形成一套完整的軟硬件解決方案。

（2）RFID射頻技術(shù)在冷庫管理中的集成應(yīng)用

冷鏈由冷凍加工、冷凍貯藏、冷藏運輸及配送、冷凍銷售四個方面構(gòu)成。冷鏈物流管理泛指溫度敏感性產(chǎn)品在生產(chǎn)、貯藏運輸、銷售，到消費前的各個環(huán)節(jié)中，始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下，以保證物品質(zhì)量，減少物流損耗的一項系統(tǒng)工程。是以冷凍工藝學(xué)為基礎(chǔ)、以制冷技術(shù)為手段的低溫物流過程。

冷鏈物流不但對時間長短的限制很高，而且對于恒定的溫、濕度也有著十分嚴(yán)格的要求。從原材料的采購一直到終端銷售，低溫冷凍食品都要求一個溫、濕度穩(wěn)定的環(huán)境。如何保證冷鏈物流運輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化運作，實現(xiàn)溫度的記錄與跟蹤、溫度設(shè)備的控制和商品驗收的檢測，是冷鏈物流必須解決的另一個大問題。

現(xiàn)階段我國還缺乏行之有效的冷鏈物流的管理方法，監(jiān)測手段滯后是最大的技術(shù)瓶頸，其主要癥結(jié)是：人工測量和紙面記錄；無統(tǒng)一數(shù)據(jù)系統(tǒng)支持；實時性差、監(jiān)管脫節(jié)；取證困難、無法確定責(zé)任；無法進(jìn)行預(yù)警、損失率大等。

RFID技術(shù)是解決冷鏈物流信息集成的最好手段。RFID射頻技術(shù)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。與條形碼技術(shù)相比，RFID可以節(jié)省更多的時間和人力、物力，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率。其優(yōu)點是不局限于視線，識別距離比光學(xué)系統(tǒng)遠(yuǎn)，射頻識別卡具有讀寫能力，可存儲大量數(shù)據(jù)，并具有一定的智能，難以偽造。

在我們的解決方案中，首先在冷庫倉儲環(huán)節(jié)全面應(yīng)用RFID技術(shù)，RFID系統(tǒng)的軟硬件可以和我們的庫存管理和自動控制實現(xiàn)集成，順暢的實現(xiàn)數(shù)據(jù)識別、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)交換及存儲，保證了倉儲環(huán)節(jié)對整個冷鏈的支撐。由RFID系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)錄入的自動化，可以減少大量的人力物力消耗，同時還可以對冷庫庫存實現(xiàn)動態(tài)實時的控制：

入庫、出庫及移庫的操作：當(dāng)貼有RFID標(biāo)簽的貨物進(jìn)出倉庫時，出人口處的讀寫器將自動識讀標(biāo)簽，不需人工掃描。根據(jù)得到的信息，管理系統(tǒng)會自動更新存貨清單，實現(xiàn)自動操作。結(jié)合庫管人員的手持終端設(shè)備與電腦及貨物RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)交互，可以實現(xiàn)貨物與庫位的精確對應(yīng)，從而實現(xiàn)完整的出入庫和移庫控制。

庫存盤點：盤點庫存時不需進(jìn)行人工檢查或掃描條形碼，因此庫存盤點時的工作量和不必要損耗的大大減少，而且通過RFID技術(shù)的跟蹤操作，使得確定貨物的位置更為精確具體。

整合人員進(jìn)出庫控制：系統(tǒng)將整合相關(guān)人員使用的RFID標(biāo)簽，在實現(xiàn)出入庫控制的同時，還可實現(xiàn)與貨件進(jìn)出庫時間相互比對等功能。

實時監(jiān)控貨物溫度變化：將溫度傳感器采集的溫度定時寫入RFID標(biāo)簽的芯片中，當(dāng)RFID標(biāo)簽接到RFID讀寫器天線信號時，將RFID芯片內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)上傳給RFID讀寫器，交由后端系統(tǒng)處理。此系統(tǒng)可實時監(jiān)控倉儲貨物的溫度變化，實現(xiàn)實時監(jiān)視、預(yù)警管理。

在我們的解決方案中，系統(tǒng)還可以通過消息中間件實現(xiàn)與其它信息系統(tǒng)的集成。

（3）RFID射頻技術(shù)在冷鏈物流中的集成應(yīng)用

除了在冷庫存儲環(huán)節(jié)，RFID射頻技術(shù)的應(yīng)用可以伴隨冷鏈物流延伸。

長途冷鏈物流，特別是國際物流時，我們需要一個由企業(yè)或聯(lián)盟建立覆蓋全冷鏈流程的冷鏈監(jiān)測中心數(shù)據(jù)平臺。

將RFID溫度監(jiān)測器放入物品包裝或貨箱中。監(jiān)控器按照系統(tǒng)預(yù)定的時間間隔周期性地記錄測量到的溫度，并將溫度數(shù)據(jù)傳送給安裝在倉庫、配送中心等各節(jié)點的讀寫器，各個溫度監(jiān)測接點的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)集中上傳至數(shù)據(jù)中心存儲和處理，最終匯總至中心數(shù)據(jù)平臺，系統(tǒng)也可以一次性讀取所有點對點的供應(yīng)鏈溫度數(shù)據(jù)，生成靜態(tài)的溫度變化圖表，完成對供應(yīng)鏈的溫度變化的監(jiān)管，實現(xiàn)對整個冷鏈物流的數(shù)據(jù)跟蹤及信息共享。

企業(yè)或聯(lián)盟成員通過口令訪問平臺獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對冷鏈溫度的全程、實時監(jiān)控和預(yù)警；普通消費者可以通過系統(tǒng)提供的的查詢手段，了解產(chǎn)品的安全溯源信息。RFID技術(shù)和食品安全解決方案相結(jié)合，勢必會給消費者提供讓人放心的食品和藥品，為人類福祉做出新的貢獻(xiàn)。

（4）冷庫管理及自動控制中節(jié)能技術(shù)的集成應(yīng)用

全自動化冷庫系統(tǒng)可以消除入工管理的冷庫所固有的作業(yè)效率低、設(shè)備和產(chǎn)品破損率高等不足之處，而且，多工質(zhì)不同系統(tǒng)的各類冷庫的廣泛應(yīng)用，為自動控制在冷庫節(jié)能中的應(yīng)用提供了廣闊的用武之地。

我們的解決方案將綜合超大型物流冷庫的特點，從節(jié)能的角度分析能夠產(chǎn)生節(jié)能效果的各個環(huán)節(jié)并加以優(yōu)化控制。采取的解決方法是：對冷庫的設(shè)計、設(shè)備選型、操作規(guī)程等方面進(jìn)行優(yōu)化，并且通過自動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)工藝流程控制，降低能源消耗。具體措施包括：保證冷凍間的保溫效果、根據(jù)實際環(huán)境選擇最經(jīng)濟的壓縮機（如用螺桿壓縮機配搭雙級系統(tǒng)既可以滿足多個溫度要求又能最大限度地提高系統(tǒng)的能效比）、在制冷系統(tǒng)中采取的節(jié)能措施（降低冷凝溫度、提高蒸發(fā)溫度、采用自動系統(tǒng)、能量綜合利用）、優(yōu)化設(shè)備使用（減少沖霜次數(shù)、減少冷間開門次數(shù)、采用最經(jīng)濟的開機方式、及時排除系統(tǒng)中油和不凝性氣體）等等。

（5）電子商務(wù)、遠(yuǎn)程控制等技術(shù)的拓展應(yīng)用

我們的市場目標(biāo)是集團(tuán)化企業(yè)的大型物流冷庫，除了一個或多個大型集群冷庫有集中和分散的控制模式外，還有一種情況是：客戶有多處大型冷庫分處異地需要實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，甚至要實現(xiàn)跨國管理，而且這些分散的冷庫群組成了龐大的物流網(wǎng)絡(luò)，需要有統(tǒng)一的平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

因此，我們的解決方案還集成了很多拓展用：