基于RFID與WSN技術(shù)的倉儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[圖]

0 引言

隨著市場(chǎng)的國(guó)際化和物流業(yè)的不斷發(fā)展，倉儲(chǔ)業(yè)作為物流管理中重要組成成分的地位愈顯舉足輕重。

射頻識(shí)別(RFID)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，利用射頻信號(hào)及其空間耦合、傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的自動(dòng)識(shí)別。RFID由于采用電子標(biāo)簽(tag)作為信息載體，具有信息容量大、非可視識(shí)別、快速讀寫等優(yōu)勢(shì)，識(shí)別過程無需人工干預(yù)，抗干擾能力強(qiáng)。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。

將RFID與WSN技術(shù)應(yīng)用于倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集與存儲(chǔ)，可以及時(shí)更新倉儲(chǔ)物資信息，監(jiān)視設(shè)備所處的環(huán)境情況，保證物資安全。

1 倉儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要包括兩大部分：RFID系統(tǒng)和WSN系統(tǒng)，如圖1所示。

1．1 RFID系統(tǒng)

電子標(biāo)簽附著在設(shè)備上，記錄設(shè)備的基本屬性：設(shè)備標(biāo)簽編碼、名稱、維修記錄、生產(chǎn)運(yùn)輸過程中的相關(guān)信息。讀寫器可通過串口與上位機(jī)連接，亦可作為有源標(biāo)簽，通過無線網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)連接。

工作過程：讀寫器通過天線發(fā)送一定頻率的超高頻信號(hào)，當(dāng)tag進(jìn)入有效工作區(qū)域時(shí)被激活，將自身存儲(chǔ)的信息通過內(nèi)置天線發(fā)送出去，讀寫器接收到調(diào)制信號(hào)，經(jīng)解調(diào)與編碼后送到倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)軟件處理。

電子標(biāo)簽：共有三個(gè)存儲(chǔ)塊：EPC(電子產(chǎn)品編碼)、TID(標(biāo)簽標(biāo)識(shí))、用戶區(qū)。EPC采用十六進(jìn)制842l編碼，共96位(如圖2)，為世界每個(gè)對(duì)象提供一個(gè)唯一的編碼。用戶區(qū)是為用戶預(yù)留的一段空間，用戶可根據(jù)實(shí)際情況自行寫入信息。

1．2 WSN系統(tǒng)

在倉庫的四周隨機(jī)布置傳感器節(jié)點(diǎn)，采集設(shè)備所處的環(huán)境信息(如溫度、濕度)。Sink節(jié)點(diǎn)是具有路由功能的傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議之間的通信轉(zhuǎn)換。

工作過程：分布在倉庫周圍的傳感器節(jié)點(diǎn)自組織形成網(wǎng)絡(luò)，通過多跳中繼將設(shè)備的環(huán)境信息逐級(jí)傳至sink節(jié)點(diǎn)，sink節(jié)點(diǎn)通過無線讀寫器將數(shù)據(jù)傳輸給Tinyos管理中心進(jìn)行處理并保存到Tinydb數(shù)據(jù)庫。

協(xié)議轉(zhuǎn)換：由于WSN采用的IEEE 802．1 5．4是短程無線通信協(xié)議，Internet是TCP／IP有線協(xié)議，為了將數(shù)據(jù)傳送到SOL數(shù)據(jù)庫中，需要通過路由器將Tinydb轉(zhuǎn)換為SOL的數(shù)據(jù)格式與有線傳輸協(xié)議，附加到SOL數(shù)據(jù)庫表的屬性中。

1．3 將RFID與WSN技術(shù)相融合

WSN系統(tǒng)采集設(shè)備的環(huán)境信息，RFID系統(tǒng)采集設(shè)備的基本屬性信息，兩者結(jié)合，完整實(shí)時(shí)地記錄了設(shè)備的全部信息。

2 倉管系統(tǒng)的主要功能

(1)出入庫管理：采用人工檢查和自動(dòng)化辦公雙重管理。設(shè)備出入庫與數(shù)據(jù)庫的出入庫操作同步，大大減少工作量。

(2)環(huán)境管理：WSN通過傳感器節(jié)點(diǎn)采集設(shè)備所處的溫度、濕度、聲音等環(huán)境信息。實(shí)時(shí)監(jiān)管倉庫設(shè)備所處的各種環(huán)境。

(3)設(shè)備盤點(diǎn)：系統(tǒng)配置了移動(dòng)讀寫器，工作人員手持讀寫器在倉庫中環(huán)視一圈，即可完成定期盤點(diǎn)與核對(duì)數(shù)量。

(4)查詢統(tǒng)計(jì)：工作人員在何時(shí)何地都可通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)倉庫進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和查詢，進(jìn)行可視化網(wǎng)絡(luò)管理，方便高效。

3 倉管系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

倉儲(chǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用界面是由ASP．NET技術(shù)開發(fā)的網(wǎng)站，網(wǎng)站與后臺(tái)SOL Server數(shù)據(jù)庫連接，當(dāng)對(duì)網(wǎng)站上的某個(gè)功能模塊進(jìn)行操作時(shí)，標(biāo)簽數(shù)據(jù)就會(huì)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫。

3．1 SQL Server數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

后臺(tái)數(shù)據(jù)庫微軟公司發(fā)布的數(shù)據(jù)庫引擎：Microsoft SQL Server 2005。該數(shù)據(jù)庫存放所有的倉庫設(shè)備信息和環(huán)境信息。數(shù)據(jù)表包括設(shè)備入庫、出庫、借出、歸還、庫存、盤點(diǎn)表；倉庫、供應(yīng)商、讀寫器、用戶信息表；設(shè)備類型表。每個(gè)表中都包含了由RFID系統(tǒng)傳輸?shù)腅PC編碼以及用戶存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的附加信息，WSN系統(tǒng)傳輸?shù)沫h(huán)境信息。圖3是庫存設(shè)備表的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3．2 應(yīng)用界面功能模塊設(shè)計(jì)

網(wǎng)站的集成開發(fā)環(huán)境為：Visual Studio 2010。配置環(huán)境如下：IIS 5．0(Internet信息服務(wù)器)、Windows XP Professional(帶有SP3)操作系統(tǒng)。系統(tǒng)采用C語言開發(fā)。

網(wǎng)站主要分為五大功能模塊：設(shè)備管理模塊、查詢統(tǒng)計(jì)模塊、基本信息模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)管理模塊。每個(gè)模塊包括若干子模塊。倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)主要功能模塊如圖4所示。

4 倉管系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

4．1 讀寫器與PC機(jī)串行通訊

讀寫器設(shè)置：使用RS232／485連接讀寫器與上位機(jī)，串口通訊軟件Tera Term對(duì)讀寫器進(jìn)行控制：串口設(shè)為COM1，波特率設(shè)為115200，頻率為860-960MHz，成功登錄后為讀寫器設(shè)置靜態(tài)IP地址：config network ip static<210．44．9．158>，遠(yuǎn)程登錄：使用瀏覽器遠(yuǎn)程登錄讀寫器http：／／speedwav-10-04-ld．local／，成功登錄后可演示屬性狀態(tài)查詢以及標(biāo)簽的讀寫。圖5為查詢讀寫器狀態(tài)顯示結(jié)果：

程序設(shè)計(jì)：將讀寫器底層協(xié)議LLRP.dll，Impinj．LLRP.dll，開發(fā)包動(dòng)態(tài)鏈接庫文件Impinj．OctaneSdk．dll導(dǎo)入到開發(fā)項(xiàng)目中，程序核心代碼為：

在VS2010開發(fā)環(huán)境中啟動(dòng)調(diào)試程序，運(yùn)行結(jié)果如圖6所示：

通過讀寫器與上位機(jī)串行通信程序調(diào)試可得到標(biāo)簽的EPC編碼以及用戶區(qū)信息，之后將EPC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中即可

4．2 應(yīng)用界面窗口實(shí)現(xiàn)

應(yīng)用界面窗口不同于普通的本地Windows窗體，而是采用了Visual Studio 2010平臺(tái)開發(fā)的網(wǎng)站，優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制，而不是簡(jiǎn)單的本地操作。

系統(tǒng)用戶分為三個(gè)角色：超級(jí)管理員、倉庫管理員、普通用戶。超級(jí)管理員管理維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)，可以進(jìn)行所有的相關(guān)操作可行使倉庫管理員的權(quán)利；倉庫管理員只能對(duì)自己所屬的倉庫進(jìn)行入庫、出庫等操作；而普通用戶只能進(jìn)行查詢，不能對(duì)設(shè)備的入庫、出庫等進(jìn)行操作。

用戶首先進(jìn)入倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的登錄頁面：Logiraspx，根據(jù)自己的用戶角色填寫用戶名、密碼、登錄類別進(jìn)行登錄。登錄成功后進(jìn)入系統(tǒng)主頁面：Main．a(chǎn)spx。主頁面最左側(cè)有五大功能模塊的導(dǎo)航菜單，點(diǎn)擊可進(jìn)入相應(yīng)頁面進(jìn)行相關(guān)操作。圖7為倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)備查詢頁面：DeviceLook．a(chǎn)spx

5 結(jié)論

基于RFID技術(shù)與WSN技術(shù)的可視化倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，充分結(jié)合了ASP．NET 2．0技術(shù)和SQL Server技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)倉管系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，加快了出、入庫操作速度，提高了人員利用率，減少了不必要的耗費(fèi)。

作者：李腆腆 楊濟(jì)民 劉 婷 來源：現(xiàn)代電子技術(shù)

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