RFID技術(shù)在智能物流系統(tǒng)的應(yīng)用

摘要：本文提出了一種基于RFID技術(shù)的智能物流系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案．并對(duì)物流倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)節(jié)做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)包含了物流倉(cāng)儲(chǔ)模塊和車(chē)載運(yùn)輸模塊的智能物流平臺(tái)。將電子標(biāo)簽與貨物相結(jié)合利用電子標(biāo)簽作為貨物識(shí)別手段，利用3G通信技術(shù)，GPS定位將運(yùn)輸車(chē)輛數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳監(jiān)控中心。實(shí)現(xiàn)了物流系統(tǒng)的人性化，智能化，促進(jìn)了物流管理的智能化，對(duì)智能物流技術(shù)的發(fā)展有著重要的意義。

關(guān)鍵字：RFID

智能物流

倉(cāng)儲(chǔ)管理

0引言

隨著世界經(jīng)濟(jì)一體化和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代物流進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的階段，物流被認(rèn)為是企業(yè)的“第三利潤(rùn)源”，因?yàn)樗梢越档驼麄€(gè)供應(yīng)鏈的成本，提高運(yùn)作效率和綜合服務(wù)水平。但是我國(guó)的物流發(fā)展水平與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在著一定的差距。

在《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》中，中央強(qiáng)調(diào)要大力發(fā)展現(xiàn)代物流業(yè)，而倉(cāng)儲(chǔ)作為現(xiàn)代物流業(yè)運(yùn)作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在企業(yè)的整個(gè)供應(yīng)鏈中占據(jù)著舉足輕重的地位。如今，人工智能領(lǐng)域在不斷地?cái)U(kuò)大，智能物流成為了未來(lái)物流的發(fā)展趨勢(shì)。在原有物流系統(tǒng)的模型下，引入RFID技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)化管理提高生產(chǎn)力，通過(guò)追蹤式的物流配送來(lái)提高配送效率，從而構(gòu)建出智能物流系統(tǒng)。通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)物流信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控從而提高了物流的效率和準(zhǔn)確率，降低了物流成本。

智能物流現(xiàn)狀

目前我國(guó)物流企業(yè)管理系統(tǒng)存在以下三種模式：第一種是基于人工的操作管理系統(tǒng)，由人工來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的倉(cāng)儲(chǔ)操作，但這種方式比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力，容易出現(xiàn)一些認(rèn)為錯(cuò)誤，造成物流效率低下；第二種模式是基于條碼技術(shù)的物流管理系統(tǒng)，這種模式在一定程度上提高了倉(cāng)儲(chǔ)管理的自動(dòng)化水平，但是因?yàn)闂l碼自身的特點(diǎn)如所含信息量少，易損使得它在物流的環(huán)節(jié)中操作效率較低，信息錄入不精確；第三種模式是基于RFID技術(shù)的自動(dòng)化程度較高的物流管理系統(tǒng)，這種模式在一定程度上提高了貨物查詢和盤(pán)點(diǎn)的精度，同時(shí)也提高了貨物出入庫(kù)的速度，但是由于電子標(biāo)簽價(jià)格較高，使得應(yīng)用系統(tǒng)的成本增加，因此這種模式?jīng)]有被廣泛的應(yīng)用。

而如今芯片制造技術(shù)，天線制造技術(shù)，讀寫(xiě)設(shè)備制造技術(shù)以及其他中間件制造和應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)等都有了成熟地發(fā)展，RFID技術(shù)成本有所下降，所以基于RFID技術(shù)的物流管理系統(tǒng)逐漸地被物流企業(yè)接受。

2總體架構(gòu)

RFID技術(shù)是一種無(wú)接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)及其空間耦合、傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止的或移動(dòng)中的帶識(shí)別物體的自動(dòng)機(jī)器識(shí)別。RFID系統(tǒng)的組成需要3個(gè)部分：電子標(biāo)簽(TAG)、閱讀器(READER)、數(shù)據(jù)管理中心。電子標(biāo)簽安裝在待識(shí)別物體上，當(dāng)帶有電子標(biāo)簽的物品進(jìn)入閱讀器的有效識(shí)別范圍內(nèi)時(shí)，閱讀器可以通過(guò)無(wú)線的方式對(duì)電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的自動(dòng)識(shí)別。

2.1

RFID電子標(biāo)簽

RFID電子標(biāo)簽分為有源標(biāo)簽、無(wú)源標(biāo)簽（UHF

RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)、仿真及實(shí)踐2012.11）。無(wú)源標(biāo)簽也成為被動(dòng)式標(biāo)簽，是通常意義上的RFID標(biāo)簽，既由讀寫(xiě)器詢問(wèn)信號(hào)提供能量，標(biāo)簽通過(guò)反射方式進(jìn)行信號(hào)傳輸。無(wú)源RFID標(biāo)簽無(wú)須外加電池，當(dāng)其讀寫(xiě)器的有效讀取范圍內(nèi)時(shí)，讀寫(xiě)器產(chǎn)生的詢問(wèn)電磁波在RFID標(biāo)簽天線上產(chǎn)生的能量即可驅(qū)動(dòng)芯片完成解碼，解析，編碼及反向調(diào)制等功能。無(wú)源RFID標(biāo)簽體積小，成本低，壽命長(zhǎng)，但是由于標(biāo)簽不自帶電池，必須處于有效讀取范圍能才能工作，因此其讀寫(xiě)距離較短，約為1m—1.5m。

有源RFID標(biāo)簽也成為主動(dòng)式標(biāo)簽。標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，使用專用射頻芯片，一般具有較遠(yuǎn)讀寫(xiě)距離（>50m）,并定時(shí)主動(dòng)發(fā)送信號(hào)。有源RFID標(biāo)簽使用可靠，讀寫(xiě)次數(shù)多（>10000次），但是有源標(biāo)簽體比無(wú)源標(biāo)簽體積較大，成本高。

2.2

RFID讀寫(xiě)系統(tǒng)

RFID讀寫(xiě)系統(tǒng)是一種無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)天線與RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行無(wú)線通信，通過(guò)射頻識(shí)別信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.3數(shù)據(jù)管理中心

數(shù)據(jù)管理中心由管理軟件和數(shù)據(jù)服務(wù)器組成。管理軟件負(fù)責(zé)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理。數(shù)據(jù)服務(wù)器用來(lái)存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)并自動(dòng)備份。

3系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

3.1

物流中心服務(wù)器

服務(wù)器是一個(gè)管理資源并為用戶提供服務(wù)的高性能計(jì)算機(jī)，通常分為文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器和應(yīng)用程序服務(wù)器。

對(duì)于物流中心的服務(wù)器的性能要求有：實(shí)用性，可擴(kuò)充性，安全可靠性，網(wǎng)絡(luò)化，功能模塊化。

根據(jù)我們對(duì)物對(duì)物流公司的業(yè)務(wù)調(diào)查，我們認(rèn)為可使用一套具有較強(qiáng)擴(kuò)展性的松耦合服務(wù)器架構(gòu)。這種架構(gòu)可以保證在用戶數(shù)量不斷增多的環(huán)境下，通過(guò)添加硬件服務(wù)器來(lái)規(guī)避系統(tǒng)性能方面的缺陷。

3.2主機(jī)系統(tǒng)

主機(jī)系統(tǒng)是物流系統(tǒng)中承擔(dān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理的核心平臺(tái)。

基于主機(jī)系統(tǒng)的物流管理軟件用來(lái)對(duì)物流信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。物流管理軟件按功能分為：主控子系統(tǒng)，出入庫(kù)管理系統(tǒng)，庫(kù)存管理系統(tǒng)，配送管理系統(tǒng)，報(bào)警系統(tǒng)，賬務(wù)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)等。（我國(guó)物流軟件開(kāi)發(fā)探析，楊鵬強(qiáng)，）

系統(tǒng)與外部的接口可分為數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出兩部分，數(shù)據(jù)輸入由RFID讀寫(xiě)系統(tǒng)以及其他輸入設(shè)備完成。數(shù)據(jù)輸出是將軟件處理后的數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)以及顯示設(shè)備上。

3.3入庫(kù)管理系統(tǒng)

入庫(kù)管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)制作入庫(kù)訂單，制作RFID標(biāo)

簽，統(tǒng)計(jì)入庫(kù)信息。

入庫(kù)流程：

1、生產(chǎn)廠家聯(lián)系物流中心，發(fā)出貨品入庫(kù)申請(qǐng)(種類，數(shù)量)。

2、物流中心審批申請(qǐng)，在入庫(kù)管理系統(tǒng)中進(jìn)行登記，生成入庫(kù)單，生成電子標(biāo)簽。

3、庫(kù)管員申請(qǐng)使用手持RFID掃描設(shè)備進(jìn)行貨品入庫(kù)操作。

4、庫(kù)管員使用手持設(shè)備掃描員工卡進(jìn)行身份認(rèn)證，若操作員身份合法則系統(tǒng)激活該手持設(shè)備，開(kāi)始進(jìn)行入庫(kù)操作。

5、庫(kù)管員根據(jù)入庫(kù)單對(duì)貨品進(jìn)行登記，貼電子標(biāo)簽。當(dāng)貼有電子標(biāo)簽的物品和托盤(pán)經(jīng)過(guò)裝有讀寫(xiě)器的大門(mén)時(shí)，數(shù)據(jù)將全被自動(dòng)采集，并傳回主系統(tǒng)，根據(jù)預(yù)先分配好的存放位置擺放，同時(shí)刷新貨架上的電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)。（貼標(biāo)簽時(shí)需要再用手持設(shè)備激活一次，用于記錄入庫(kù)信息，并確認(rèn)入庫(kù)）

6、手持設(shè)備自動(dòng)將設(shè)備上的入庫(kù)操作信息傳送給入庫(kù)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)將入庫(kù)信息上傳至主機(jī)系統(tǒng)，最終入庫(kù)信息將會(huì)保存在物流中心服務(wù)器中。

7、員工注銷登錄并歸還手持設(shè)備。

3.4出庫(kù)管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)庫(kù)存生成出庫(kù)信息，制作出庫(kù)單。

貨品出庫(kù)流程為：

1、生產(chǎn)廠家聯(lián)系物流中心，發(fā)出貨物出庫(kù)申請(qǐng)（種類，數(shù)量）。

2、物流中心審批申請(qǐng)，在出庫(kù)管理系統(tǒng)中進(jìn)行登記，生成出庫(kù)單，根據(jù)物流中心服務(wù)器中電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)生成出庫(kù)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送至配送管理系統(tǒng)。

3、庫(kù)管員申請(qǐng)使用手持設(shè)備進(jìn)行貨品出庫(kù)操作。

4、庫(kù)管員使用手持設(shè)備掃描員工卡進(jìn)行身份認(rèn)證，掃描出庫(kù)單獲取待出庫(kù)貨品電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)。

5、對(duì)分揀好的貨品進(jìn)行出庫(kù)操作。當(dāng)貼有電子標(biāo)簽的貨品經(jīng)過(guò)裝有讀寫(xiě)器的大門(mén)時(shí)，讀寫(xiě)器自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)，由系統(tǒng)將貨品與任務(wù)單進(jìn)行對(duì)比進(jìn)行確認(rèn)，如有錯(cuò)誤，發(fā)出報(bào)警（聲音，手持設(shè)備提示），如核對(duì)后無(wú)誤，則系統(tǒng)自動(dòng)跟新貨品庫(kù)存信息以及貨架預(yù)錄入信息。

6、裝車(chē)，由庫(kù)管員監(jiān)督裝車(chē)。

7、員工注銷登錄并歸還設(shè)備。

3.5配送管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)出庫(kù)貨品進(jìn)行分揀、對(duì)運(yùn)輸過(guò)程進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)管。

貨物配送流程：

1、配送管理系統(tǒng)獲得出庫(kù)單，根據(jù)出庫(kù)單對(duì)貨品進(jìn)行分揀。

2、根據(jù)出庫(kù)信息安排運(yùn)輸車(chē)輛。

3、對(duì)貨品運(yùn)輸信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管。

3.6通信系統(tǒng)

通信方式：有線通信(雙絞線)、無(wú)線通信(WIFI)、3G通信

有線通信使用雙絞線進(jìn)行通信，雙絞線的傳輸距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)，傳輸速率快，抗干擾能力強(qiáng)，布線方便因此在主機(jī)之間通信，子系統(tǒng)之間通信都選擇該方式。

無(wú)線通信(WIFI)主要是與手持RFID電子標(biāo)簽掃描器進(jìn)行連接。該通信方式部署在倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)內(nèi)部因此所受外部干擾小，通信穩(wěn)定。

3G通信是一種高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通信技術(shù)，速率較快，通信穩(wěn)定。該通信主要用于配送管理系統(tǒng)與物流之間。

3.7

報(bào)警系統(tǒng)

我們?cè)谌霂?kù)、出庫(kù)以及貨品運(yùn)輸過(guò)程中加入了報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)貨物在存儲(chǔ)或者運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)任意挪動(dòng)或者非法盜運(yùn)等問(wèn)題時(shí)，RFID讀寫(xiě)系統(tǒng)將偵測(cè)到物品電子標(biāo)簽的信息并將該信息傳送至主機(jī)系統(tǒng)，主機(jī)系統(tǒng)將在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找是否存在該物品的訂單信息，如果不存在，主機(jī)系統(tǒng)判定此次搬運(yùn)行為非法，將向報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警指令，同時(shí)傳送報(bào)警信息至工作人員。

物流車(chē)上裝有車(chē)載終端，車(chē)載終端集成了GPS模塊、RFID讀寫(xiě)器、3G網(wǎng)絡(luò)模塊，當(dāng)帶有電子標(biāo)簽的物品裝車(chē)時(shí)，RFID讀寫(xiě)器將所有裝車(chē)的物品進(jìn)行掃描，掃描完成后將物品的基本信息和GPS地理位置信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，將處理后的信息通過(guò)3G傳輸方式傳輸?shù)街骺胤?wù)臺(tái)，主控服務(wù)臺(tái)將采集到的物流信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，此時(shí)客戶和主控服務(wù)臺(tái)可以通過(guò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行物流信息的查詢。當(dāng)物流車(chē)在行駛過(guò)程中，RFID掃描器定時(shí)掃描車(chē)內(nèi)的的RFID標(biāo)簽，如果物品沒(méi)有異常變化則定時(shí)將GPS地理位置信息上傳到服務(wù)器，如果物流車(chē)中物品需要進(jìn)行合法變動(dòng)時(shí)，主控服務(wù)臺(tái)將通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將要變化的信息傳輸?shù)杰?chē)載終端，車(chē)載終端將根據(jù)命令信息允許帶有電子標(biāo)簽的物品進(jìn)行合法移動(dòng)。如果中途出現(xiàn)異常變動(dòng)，車(chē)載終端將立刻向主控服務(wù)臺(tái)發(fā)送信息，主控方將向報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出指示，報(bào)警系統(tǒng)向工作人員發(fā)出報(bào)警信息，工作人員在接到報(bào)警信息時(shí)將采取相應(yīng)的處理措施，以此保證貨品的安全運(yùn)輸。

4硬件與軟件

4.1

RFID讀寫(xiě)電路

讀寫(xiě)器與電子標(biāo)簽之間利用射頻信號(hào)及其空間耦合對(duì)RFID芯片中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)。我們使用MELEXIS公司MLX90121多協(xié)議RFID收發(fā)器芯片、單片機(jī)控制電路及其他外圍設(shè)備組成RFID電子標(biāo)簽讀寫(xiě)電路。MLX90121芯片是一款適合ISO智能標(biāo)簽和讀卡器使用的集成電路芯片（無(wú)線發(fā)射與接收電路設(shè)計(jì)，第二版）。其符合ISO16593-2和ISO14443-2A標(biāo)準(zhǔn)要求，輸出功率打到200毫瓦(50毆負(fù)載),電源電壓為3.3V—5V。在寫(xiě)模式，可以選擇調(diào)制深度。在讀模式，可以配置副載波為AM或FSK調(diào)制形式。

使用AT89S52單片機(jī)作為讀寫(xiě)器的微控制器。AT89S52單片機(jī)是一款低功耗，高性能CMOS

8位微控制器，具有8K可編程Flash存儲(chǔ)器，該芯片被廣泛地應(yīng)用在眾多嵌入式控制系統(tǒng)中。

MLX90121應(yīng)用電路

射頻識(shí)別方框圖

4.2

軟件系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)

由RFID電子標(biāo)簽及讀寫(xiě)設(shè)備完成數(shù)據(jù)采集，并與倉(cāng)儲(chǔ)管理等各功能模塊基尼系那個(gè)信息交互；本系統(tǒng)軟件通過(guò)第三方軟件接口與其他系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)。系統(tǒng)采用多層混合架構(gòu)，分別利用C/S和B/S的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿足不同應(yīng)用子系統(tǒng)的需要，并實(shí)現(xiàn)用戶界面層，業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)信息層的多架構(gòu)模式。

5、仿真

6、結(jié)論