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

0 引言

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

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

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網(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)用于倉儲管理系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化采集與存儲，可以及時更新倉儲物資信息，監(jiān)視設(shè)備所處的環(huán)境情況，保證物資安全。

1 倉儲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

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)運輸過程中的相關(guān)信息。讀寫器可通過串口與上位機連接，亦可作為有源標(biāo)簽，通過無線網(wǎng)絡(luò)與上位機連接。

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

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

1．2 WSN系統(tǒng)

在倉庫的四周隨機布置傳感器節(jié)點，采集設(shè)備所處的環(huán)境信息(如溫度、濕度)。Sink節(jié)點是具有路由功能的傳感器節(jié)點，實現(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)境信息逐級傳至sink節(jié)點，sink節(jié)點通過無線讀寫器將數(shù)據(jù)傳輸給Tinyos管理中心進行處理并保存到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，完整實時地記錄了設(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)點采集設(shè)備所處的溫度、濕度、聲音等環(huán)境信息。實時監(jiān)管倉庫設(shè)備所處的各種環(huán)境。

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

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

3 倉管系統(tǒng)的軟件設(shè)計

倉儲系統(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SOL Server數(shù)據(jù)庫連接，當(dāng)對網(wǎng)站上的某個功能模塊進行操作時，標(biāo)簽數(shù)據(jù)就會存儲到數(shù)據(jù)庫。

3．1 SQL Server數(shù)據(jù)庫設(shè)計

后臺數(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、盤點表；倉庫、供應(yīng)商、讀寫器、用戶信息表；設(shè)備類型表。每個表中都包含了由RFID系統(tǒng)傳輸?shù)腅PC編碼以及用戶存儲區(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。

3．2 應(yīng)用界面功能模塊設(shè)計

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。每個模塊包括若干子模塊。倉儲管理系統(tǒng)主要功能模塊如圖4所示。

4 倉管系統(tǒng)的實現(xiàn)

4．1 讀寫器與PC機串行通訊

讀寫器設(shè)置：使用RS232／485連接讀寫器與上位機，串口通訊軟件Tera Term對讀寫器進行控制：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：將讀寫器底層協(xié)議LLRP.dll，Impinj．LLRP.dll，開發(fā)包動態(tài)鏈接庫文件Impinj．OctaneSdk．dll導(dǎo)入到開發(fā)項目中，程序核心代碼為：

在VS2010開發(fā)環(huán)境中啟動調(diào)試程序，運行結(jié)果如圖6所示：

通過讀寫器與上位機串行通信程序調(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)存儲到數(shù)據(jù)庫中即可

4．2 應(yīng)用界面窗口實現(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平臺開發(fā)的網(wǎng)站，優(yōu)點是可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制，而不是簡單的本地操作。

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

用戶首先進入倉儲管理系統(tǒng)的登錄頁面：Logiraspx，根據(jù)自己的用戶角色填寫用戶名、密碼、登錄類別進行登錄。登錄成功后進入系統(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，點擊可進入相應(yīng)頁面進行相關(guān)操作。圖7為倉儲管理系統(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)，實現(xiàn)了對倉管系統(tǒng)的實時監(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。

作者：李腆腆 楊濟民 劉 婷 來源：現(xiàn)代電子技術(shù)

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