基于條形碼識(shí)別和超聲紅外定位技術(shù)的智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)研究.doc

單位代碼學(xué)號(hào)分類號(hào)碩士學(xué)位論文基于條形碼射頻識(shí)別和超聲紅外定位的智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)研究學(xué)科、專業(yè)：光學(xué)工程 研究方向：光學(xué)定標(biāo)申請(qǐng)學(xué)位類別：工學(xué)碩士申請(qǐng)人：牛建帥指導(dǎo)教師：張錦龍 副教授 二一五 年 六 月The research of intelligent warehouse management system based on bar code ，radio frequency identification and ultrasonic infrared positioningA Dissertation Submitted to the Graduate School of Henan Universityin partial fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Professional MasterByJianShuai NiuSupervisor: prof. JinLong ZhangJune , 2015關(guān)于學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)聲明和學(xué)術(shù)誠(chéng)信承諾本人向河南大學(xué)提出碩士學(xué)位申請(qǐng)。本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，對(duì)所研究的課題有新的見解。據(jù)我所知，除文中特別加以說明、標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包括其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包括其他人為獲得任何教育、科研機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同事對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。在此本人鄭重承諾：所呈交的學(xué)位論文不存在舞弊作偽行為，文責(zé)自負(fù)。學(xué)位申請(qǐng)人(學(xué)位論文作者)簽名： 201 年 月 日關(guān)于學(xué)位論文著作權(quán)使用授權(quán)書 本人經(jīng)河南大學(xué)審核批準(zhǔn)授予碩士學(xué)位。作為學(xué)位論文的作者，本人完全了解并同意河南大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的要求，即河南大學(xué)有權(quán)向國(guó)家圖書館、科研信息機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)收集機(jī)構(gòu)和本校圖書館等提供學(xué)位論文(紙質(zhì)文本和電子文本)以供公眾檢索、查閱。本人授權(quán)河南大學(xué)出于宣揚(yáng)、展覽學(xué)校學(xué)術(shù)發(fā)展和進(jìn)行學(xué)術(shù)交流等目的，可以采取影印、縮印、掃描和拷貝等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文(紙質(zhì)文本和電子文本)。 (涉及保密內(nèi)容的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書) 學(xué)位獲得者(學(xué)位論文作者)簽名： 201 年 月 日 學(xué)位論文指導(dǎo)教師簽名： 201 年 月 日摘 要隨著人們生活節(jié)奏的加快，競(jìng)爭(zhēng)的激烈，對(duì)市場(chǎng)的準(zhǔn)確把握成為企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素。在企業(yè)生態(tài)鏈中，智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)占據(jù)著重要地位。傳統(tǒng)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)因存在作業(yè)效率低、成本高、反應(yīng)遲鈍的問題不能跟上時(shí)代的發(fā)展。結(jié)合條形碼、射頻識(shí)別和室內(nèi)定位技術(shù)的智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，具有智能化、信息化、自動(dòng)化的特性，在提高企業(yè)物資流轉(zhuǎn)，提高流通效率方面發(fā)揮著重要作用。目前市場(chǎng)上倉(cāng)儲(chǔ)管理水平高低不一，既有技術(shù)先進(jìn)的，又有傳統(tǒng)的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)；先進(jìn)的管理系統(tǒng)購(gòu)買成本高，實(shí)施難度大，而傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)雖然成本低，但靈活性和時(shí)效性差，不能滿足對(duì)商品信息的實(shí)時(shí)處理需求。因此需要開發(fā)出一套低成本能又滿足客戶需求的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。本課題通過引入條形碼技術(shù)提高了產(chǎn)品在流通環(huán)節(jié)中商品識(shí)別的速度和準(zhǔn)確率，結(jié)合射頻識(shí)別技術(shù)使批量產(chǎn)品的處理和數(shù)據(jù)傳遞具有更高的效率，室內(nèi)定位技術(shù)為出庫(kù)配貨單的生成，撿貨路線的選取提供了依據(jù)。通過對(duì)原有智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的調(diào)研、記錄和分析，對(duì)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)需要解決的問題及其基本功能需求有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)。通過對(duì)先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)的引進(jìn)，重新規(guī)劃倉(cāng)庫(kù)布局，優(yōu)化作業(yè)流程，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)和軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，最終開發(fā)出滿足客戶需求的智能化智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要包括硬件系統(tǒng)的和軟件系統(tǒng)，其中硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是指?jìng)}儲(chǔ)設(shè)備，電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集成；軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要是指各功能模塊的實(shí)現(xiàn)。本課題開發(fā)出來的智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)作業(yè)效率、提升倉(cāng)儲(chǔ)周轉(zhuǎn)率、降低庫(kù)存，從而節(jié)省成本、提高銷售額、增加企業(yè)利潤(rùn)。關(guān)鍵詞：智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，條形碼，射頻識(shí)別，室內(nèi)定位，數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用軟件開發(fā)ABSTRACTWith the accelerated pace of life and fierce competition, accurate grasp of the market has become an important factor in enhancing their competitiveness of enterprises . In the chain of enterprise ecosystem , warehousing system occupies an important position. The presence of low work efficiency, high cost, slow, can not keep up with the times and other issues in traditional warehouse management system. Combined with bar code, RFID and indoor positioning technology in the intelligent storage systems, It has the intelligence, automation, informationization features,it plays an important role in improving the flow enterprise material and improving circulation efficiency .Currently on the market management level is high, with advanced technology, and the traditional warehouse management systems; the purchase of advanced management system of high cost,difficult to implement, and the traditional management system is low cost, but the flexibility and timeliness, can not meet the requirement of real-time processing of goods information. Therefore the development of a low cost and can meet the needs of customer in warehouse management system.This problem is solved by the introduction of the bar code technology ,this technology improving the recognition speed and accuracy of product in the circulation of commodities;it allows processing of batch products and transfer of data with higher efficiency by combined with radio frequency identification technology; indoor positioning technology Provided the basis for generating the Outbound distribution list ,selecting the picking route .When the mobile transmitter reaches a predetermined position, transmitter receives an infrared signal sent by the receiver through the infrared sensor, and then transmitter transmit ultrasonic waves to the surrounding, the receiving machine adjacent to the transmitter will be able to receive the ultrasonic signal ,through the background of the computer system will be able to calculate the position information of transmitter particular moment.Through the research, recording and analysis of original storage systems, we have a clear understanding to the questions need to be solved and the basic functional requirements . Through the introduction of advanced technology and management experience, we replaned the layout of warehouse, optimized processes, designed database and software system architecture, ultimately open up a intelligent storage systems to meet customer demand .The realization of the intelligent warehouse system mainly includes the hardware system and software system, the implementation of the hardware system is refers to the integration of storage equipment, electronic equipment and computer system; The realization of the software system is mainly refers to the realization of each function module.Intelligent storage system this subject developed can improve the efficiency of working , improve turnover of storage , reduce inventory, thereby saving costs, increase sales and increase profits.KEY WORDS: warehousing systems, bar code, radio frequency identification, indoor positioning, database,the development of application software 目 錄第一章 緒論11.1 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)研究背景11.2 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11.3 課題研究目的及意義31.3.1 課題研究的目的31.3.2 課題研究的意義31.4 論文主要內(nèi)容介紹41.5 主要工作4第二章 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)終端應(yīng)用研究72.1 條形碼技術(shù)72.1.1 理論基礎(chǔ)72.1.2 條形碼系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理92.1.3 條形碼技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)102.1.4 條形碼的應(yīng)用112.2 射頻識(shí)別技術(shù)112.2.1 理論基礎(chǔ)112.2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理122.2.3射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用132.3 室內(nèi)定位技術(shù)132.3.1 理論基礎(chǔ)142.3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理142.3.3 定位技術(shù)的主要應(yīng)用152.4 硬件系統(tǒng)架構(gòu)162.4.1 倉(cāng)庫(kù)設(shè)備162.4.2 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)162.4.3 定位系統(tǒng)172.4.4 系統(tǒng)硬件總體框架182.5 手持終端和條形碼掃描引擎192.5.1 基本參數(shù)192.5.2 引擎的時(shí)序特性232.5.3 SCI串口通信接口232.5.4 SCI串口通信接口信息交互方法242.6 激光條碼掃描驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)252.6.1 驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)的關(guān)系252.6.2 驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)環(huán)境262.6.3 設(shè)備驅(qū)動(dòng)的開發(fā)流程26第三章 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)需求分析273.1 公司現(xiàn)狀及存在的問題273.1.1 標(biāo)準(zhǔn)化程度低273.1.2 倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存控制失當(dāng)，倉(cāng)庫(kù)布局不合理273.1.3 行業(yè)缺少先進(jìn)的信息管理系統(tǒng)283.2 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)功能需求28第四章 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)314.1 倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)324.1.1 設(shè)計(jì)目的和設(shè)計(jì)流程324.1.2 貨位分配原則324.1.3 貨位規(guī)劃步驟324.1.4 貨位規(guī)劃334.2 作業(yè)流程設(shè)計(jì)334.2.1 配送策略344.2.2 入庫(kù)作業(yè)流程344.2.1 出庫(kù)作業(yè)流程354.2.4 盤點(diǎn)作業(yè)流程364.2.5 轉(zhuǎn)儲(chǔ)作業(yè)流程374.3 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)384.3.1 權(quán)限管理模塊394.3.2 基本資料管理模塊394.3.3 庫(kù)存管理模塊394.3.4 出入庫(kù)管理模塊394.3.5 表單管理模塊404.3.6 查詢功能模塊404.3.7 后臺(tái)服務(wù)模塊404.4、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)404.4.1 實(shí)體的屬性414.4.2 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)424.4.3 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)424.4.4 數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)45第五章 智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)495.1 系統(tǒng)軟件整體架構(gòu)495.2 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境505.3 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)505.3.1 登錄界面的實(shí)現(xiàn)515.3.2 主界面的實(shí)現(xiàn)515.3.3 入庫(kù)界面的實(shí)現(xiàn)525.3.4 出庫(kù)界面的實(shí)現(xiàn)535.3.5 庫(kù)存管理界面的實(shí)現(xiàn)535.3.6 查詢界面的實(shí)現(xiàn)55第六章 總結(jié)與展望576.1 總結(jié)576.2 展望59參考文獻(xiàn)61致 謝63V第一章 緒論第一章 緒論1.1 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)研究背景隨著經(jīng)濟(jì)全球化和信息化的推進(jìn)，對(duì)傳統(tǒng)的服裝產(chǎn)業(yè)帶來商機(jī)的同時(shí)，也面臨這嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在顧客方面，伴隨著物質(zhì)資料的豐富，服裝已經(jīng)不再是過去的必需品，而成為時(shí)尚潮流的代名詞1。在同行競(jìng)爭(zhēng)方面，服裝企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈。由于生活節(jié)奏的加快，人們興趣愛好及其生活習(xí)慣的快速變化，產(chǎn)品生命周期越來越短，使得市場(chǎng)需求越來越難以掌控。智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)是供應(yīng)鏈中用于產(chǎn)品存儲(chǔ)和及時(shí)送達(dá)顧客或銷售環(huán)節(jié)的重要部分2。不僅涉及倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的作業(yè)，從倉(cāng)庫(kù)到零售店鋪的配送也是智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的重要組成部分。其中倉(cāng)庫(kù)可以認(rèn)為是專門接收，儲(chǔ)存，揀貨，整理和發(fā)貨的物資中轉(zhuǎn)站3。智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)最主要的作用是物資管控和業(yè)務(wù)流程的調(diào)度4。對(duì)物資管控的研究過去主要集中在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中對(duì)商品種類數(shù)量的管控，在零售貿(mào)易企業(yè)中對(duì)不同商品進(jìn)貨數(shù)量和類別的控制，對(duì)庫(kù)存滯銷商品的統(tǒng)計(jì)和處理等問題上。智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中對(duì)作業(yè)進(jìn)行有效的調(diào)度可以大大減少作業(yè)量，提升作業(yè)效率；過去對(duì)物資調(diào)度問題的研究主要在生產(chǎn)制造方面，旨在縮短產(chǎn)品開發(fā)和供應(yīng)鏈流程。雖然在智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中物資管控和作業(yè)流程調(diào)度的研究還很不夠，但隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)作業(yè)中的理論也被用于智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)5；因?yàn)閺谋举|(zhì)上說，生產(chǎn)線不同環(huán)節(jié)的備料也可以視作一個(gè)小的倉(cāng)庫(kù)；所以對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的研究成果可以被應(yīng)用到物流，產(chǎn)品供應(yīng)鏈等眾多領(lǐng)域。但即使如此，畢竟之前的研究不是針對(duì)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的，一些理論并不適用。1.2 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)相關(guān)的問題的研究開始于上世紀(jì)五十年代，倉(cāng)儲(chǔ)管理的發(fā)展階段可以分為初級(jí)階段、快速發(fā)展階段和成熟階段。上世紀(jì)五六十年代是倉(cāng)儲(chǔ)管理發(fā)展的初級(jí)階段，主要借鑒管理科學(xué)、工程數(shù)學(xué)和系統(tǒng)分析的方法和成果；代表性成果有James.M.Apple的“Plant Layout and Material Handling”即“工廠布置與物料搬運(yùn)”；Moore的“plant design”即“工廠與設(shè)計(jì)”；Richard Muther的SLP“系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)”和SHA“物料搬運(yùn)系統(tǒng)分析”等；上世紀(jì)七八十年代是倉(cāng)儲(chǔ)管理發(fā)展快速發(fā)展的階段，主要借助于計(jì)算機(jī)輔助布置程序和仿真技術(shù)；主要包括GRAFT（位置配置法）、CORELAP（相互關(guān)系法）、ALDEP（自動(dòng)設(shè)計(jì)法）、PLANET（分析評(píng)價(jià)法）；Richard Muther的物料搬運(yùn)分析法；利用圖論、專家系統(tǒng)、模糊集理論進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化；二十世紀(jì)九十年代是智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)發(fā)展的成熟階段，主要運(yùn)用現(xiàn)代制造技術(shù)；主要成果包括：FM（S柔性制造系統(tǒng)），CIM（S計(jì)算機(jī)/現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)），RF（射頻技術(shù)），ERP（企業(yè)資源計(jì)劃），SCM（供應(yīng)鏈管理），JIT（準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)方式）；進(jìn)行物料搬運(yùn)和平面布置的研究LVJ。國(guó)內(nèi)倉(cāng)儲(chǔ)管理的研究較國(guó)外起步較晚，經(jīng)上世紀(jì)美國(guó)物流專家RI Chard Muther和日本倉(cāng)儲(chǔ)專家對(duì)物流技術(shù)和譯注的引入。我國(guó)倉(cāng)儲(chǔ)管理和設(shè)施迅速發(fā)展起來。物流方面的專注開始出現(xiàn)，研究機(jī)構(gòu)也開始對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)管理進(jìn)行研究。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和電商物流的快速發(fā)展，倉(cāng)儲(chǔ)管理技術(shù)得到快速發(fā)展和進(jìn)步。近些年，我國(guó)在WMS領(lǐng)域的研究取得了一定的成就，出現(xiàn)了一些相對(duì)成熟的系統(tǒng)軟件，這些系統(tǒng)中主要包括三類：物流配送中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)、整合作業(yè)信息的系統(tǒng)和以經(jīng)營(yíng)決策為重點(diǎn)的系統(tǒng)。WMS的起源可以追溯到上世紀(jì)70年代中期的進(jìn)銷存管理系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上拓展了其他新功能，專業(yè)WMS的出現(xiàn)標(biāo)志著倉(cāng)儲(chǔ)管理進(jìn)入快速發(fā)展階段；80年代，WMS開始利用仿真技術(shù)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)選，從而進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。隨著倉(cāng)儲(chǔ)管理技術(shù)和設(shè)備越來越先進(jìn)，信息傳輸和自動(dòng)化程度也越來越高。WMS普遍采用電子數(shù)據(jù)交換、條形碼、射頻等拘束來實(shí)現(xiàn)各工序信息的采集、處理、傳達(dá)和反饋等，以實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)全程的管理和控制，甚至可以按事先確定的優(yōu)先原則來優(yōu)化倉(cāng)庫(kù)空間和作用工序，從而提升作業(yè)效率和速度；此外還能提供與實(shí)際庫(kù)存同步變化的準(zhǔn)確的庫(kù)存信息。與國(guó)外相比，我國(guó)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)研究起步較晚、基礎(chǔ)比較落后，導(dǎo)致了在這一領(lǐng)域的研究較落后的現(xiàn)狀。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上傳統(tǒng)的WMS依舊占據(jù)著主導(dǎo)地位，對(duì)于庫(kù)存信息的掌握滯后，導(dǎo)致高成本的同時(shí)又不能實(shí)現(xiàn)高效率。為提升WMS效率，眾多企業(yè)和科研人員對(duì)WMS系統(tǒng)進(jìn)行多方面的研究；主要包括優(yōu)化流程，無線網(wǎng)絡(luò)和手持終端，射頻標(biāo)簽的運(yùn)用等。本文在現(xiàn)有研究成果基礎(chǔ)上，完善專門針對(duì)服裝配送中心的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。1.3 課題研究目的及意義1.3.1 課題研究的目的本論文的目的就是通過對(duì)一家服裝企業(yè)的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研6，明確企業(yè)組織機(jī)構(gòu)情況，業(yè)務(wù)活動(dòng)情況，協(xié)助用戶明確系統(tǒng)要求，確定系統(tǒng)邊界。其中系統(tǒng)邊界是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和人工需要完成活動(dòng)的劃分，計(jì)算機(jī)需要完成的功能就是系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能，最終簽訂需求確認(rèn)書。根據(jù)需求分析和確定書，按照科學(xué)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)步驟，利用需求分析結(jié)果完成數(shù)據(jù)庫(kù)的概念結(jié)構(gòu)模型、邏輯結(jié)構(gòu)模型和數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上建立數(shù)據(jù)庫(kù)。然后根據(jù)需求確認(rèn)書和建立的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要工作涉及系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)和各功能模塊的設(shè)計(jì)、倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)調(diào)整，作業(yè)流程優(yōu)化等工作。最后通過編寫服務(wù)器端應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)確認(rèn)書上要求的功能。智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要包括硬件系統(tǒng)的和軟件系統(tǒng)7，其中硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是指?jìng)}儲(chǔ)設(shè)備，電子設(shè)備和計(jì)算機(jī)設(shè)備等硬件設(shè)施的集成；軟件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要是指通過應(yīng)用程序編寫來實(shí)現(xiàn)需求確認(rèn)書上的要求的功能。1.3.2 課題研究的意義傳統(tǒng)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)存在部分商品庫(kù)存過量，部分商品又庫(kù)存短缺的問題，使得經(jīng)營(yíng)效益低下，競(jìng)爭(zhēng)中處于非常不利地位10；智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)集成了條形碼掃描識(shí)讀系統(tǒng)，和室內(nèi)定位技術(shù)以及射頻識(shí)別技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)從新產(chǎn)品錄入到企業(yè)庫(kù)存文件更新各個(gè)環(huán)節(jié)中的智能識(shí)別和采集，提升了作業(yè)效率的同時(shí)也降低成本。該系統(tǒng)是為倉(cāng)儲(chǔ)管理人員以及作業(yè)員提供計(jì)算機(jī)輔助的系統(tǒng)8，除了能夠?qū)崿F(xiàn)比如出入庫(kù)，存儲(chǔ)，查詢等最基本功能外，還能實(shí)現(xiàn)庫(kù)存信息、店鋪銷售狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，庫(kù)存報(bào)警，作業(yè)調(diào)度等功能。大大提升系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，對(duì)企業(yè)降低成本，增加利潤(rùn)，提升競(jìng)爭(zhēng)力具有重要作用9。結(jié)合了各種技術(shù)和管理方法的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)在許多方面應(yīng)具有較原系統(tǒng)更優(yōu)異的性能，在滿足基本作業(yè)需求的基礎(chǔ)上，能夠通過大量數(shù)據(jù)的分析對(duì)顧客偏好進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，因此對(duì)市場(chǎng)更敏感，能夠?qū)崟r(shí)掌握市場(chǎng)變化，并為決策者提供決策依據(jù)4。1.4 論文主要內(nèi)容介紹本論文通過大量的文獻(xiàn)調(diào)研和對(duì)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的分析，用條形碼和射頻識(shí)別技術(shù)進(jìn)行商品信息采集，用超聲紅外室內(nèi)定位技術(shù)作為位置信息采集，通過建立數(shù)據(jù)庫(kù)，開發(fā)滿足智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)需求的應(yīng)用軟件以實(shí)現(xiàn)智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的架構(gòu)。本論文主要分為以下幾部分：第1章 ，通過對(duì)國(guó)內(nèi)外智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀和調(diào)研，了解智能倉(cāng)儲(chǔ)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展背景和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，并根據(jù)現(xiàn)狀確定研究的目標(biāo)和該研究實(shí)際應(yīng)用意義。第2章 ，對(duì)智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)用到的具體技術(shù)做了簡(jiǎn)要的概述，從理論基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)和工作原理，應(yīng)用等方面說明了條形碼，射頻識(shí)別和室內(nèi)定位技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。此外著重研究了條形碼掃描引擎驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)。第3章 ，需求分析通過調(diào)研，了解服裝零售企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)存在的問題和現(xiàn)狀，及其對(duì)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)功能的需求。第4章 ，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，針對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)存在的問題和功能需求，設(shè)計(jì)智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)布局結(jié)構(gòu)，作業(yè)流程，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的功能模塊。第5章 ，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，主要包括硬件的安裝調(diào)試和應(yīng)用軟件的編程實(shí)現(xiàn)需求分析階段設(shè)定的功能目標(biāo)；硬件系統(tǒng)包括倉(cāng)儲(chǔ)中各種設(shè)備的集成安裝和調(diào)試，軟件的實(shí)現(xiàn)主要是通過各功能模塊的編程來實(shí)現(xiàn)。第6章 ，結(jié)論和展望，主要對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用的技術(shù)、具有的功能進(jìn)行闡述，并對(duì)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)未來的趨勢(shì)進(jìn)行展望。1.5 主要工作智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的開發(fā)可以分成四個(gè)部分：需求分析和建立數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用服務(wù)器端應(yīng)用程序的開發(fā)，手持終端應(yīng)用程序開發(fā)，數(shù)據(jù)庫(kù)連接JDBC。我在該項(xiàng)目中做了以下工作：（1） 前期主要是通過調(diào)研了解服裝行業(yè)存在的問題和需求，通過和客戶的溝通，確認(rèn)需求確認(rèn)書，最后根據(jù)需求確認(rèn)書所提出的要求建立數(shù)據(jù)庫(kù)；（2） 根據(jù)需求分析和建立的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、倉(cāng)庫(kù)布局和作業(yè)流程的設(shè)計(jì)；（3） 雖然所用手持終端設(shè)備中已經(jīng)具有條形碼的驅(qū)動(dòng)程序，但導(dǎo)師為了鍛煉我們，使我們學(xué)到更多東西，要求我們?cè)囍_發(fā)出條形碼掃描器的驅(qū)動(dòng)程序。在任務(wù)分配方面，服務(wù)器端應(yīng)用程序的編寫和調(diào)試由#和#負(fù)責(zé)；手持終端應(yīng)用程序部分由#和#負(fù)責(zé)；射頻識(shí)別和定位設(shè)備的安裝和調(diào)試由#和#完成。5第二章 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)終端應(yīng)用研究第二章 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)終端應(yīng)用研究在智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中通過運(yùn)用條形碼技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)和室內(nèi)紅外超聲定位技術(shù)提高了智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)作業(yè)的效率和準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控11-13。運(yùn)用條形碼，射頻識(shí)別和超聲紅外定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)貨物、托盤、叉車、卡車的監(jiān)控和控制。應(yīng)用這些技術(shù)的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在如沃爾瑪、家樂福、樂購(gòu)和倉(cāng)庫(kù)作業(yè)中。智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)可以降低運(yùn)營(yíng)成本，提高服務(wù)質(zhì)量，進(jìn)而提升倉(cāng)庫(kù)管理水平，增加企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)營(yíng)靈活性。隨著先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的引入，智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)已經(jīng)很大程度提高了產(chǎn)品可見性，庫(kù)存可用性，協(xié)調(diào)性，進(jìn)而減少勞動(dòng)力成本和庫(kù)存水平。2.1 條形碼技術(shù)2.1.1 理論基礎(chǔ)條形碼作為一種用圖形代表產(chǎn)品編碼的一種手段，在現(xiàn)今比較大的超市和購(gòu)物中心結(jié)賬系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用14。它們的使用領(lǐng)域已經(jīng)拓展到許多方面，在這些領(lǐng)域中一般被稱為自動(dòng)識(shí)別和數(shù)據(jù)采集。條形碼識(shí)別技術(shù)作為信息采集和核對(duì)的手段在供應(yīng)鏈中發(fā)揮著重要作用。條碼系統(tǒng)是由包括計(jì)算機(jī)，掃描儀等基礎(chǔ)硬件設(shè)備和支持軟件共同組成。條碼系統(tǒng)用于自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集，從而快速準(zhǔn)確讀取數(shù)據(jù)，提高效益15。條形碼系統(tǒng)在集成了射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)后，系統(tǒng)性能得到進(jìn)一步提升，從而提高自動(dòng)化水平，優(yōu)化作業(yè)流程16。雖然其他自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)在研究上取得了較大進(jìn)展，但因?yàn)闂l形碼的簡(jiǎn)單、普遍、低成本的特性限制了這些系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用17，由此可以看出條形碼的魅力。（1）條形碼的分類條形碼忽略編碼規(guī)則，從圖形上分類可以分為一維碼和二維碼，一維碼只在一個(gè)方向上通過不同反射率的條和空的不同排列代表不同的信息；二維碼是在平面空間上排列的，可以是條，也可以是方塊，包含更多的信息。從條形碼的編碼體系分，有定/非定長(zhǎng)，連續(xù)/非連續(xù)，自校驗(yàn)/非自校驗(yàn)等分類方式。幾種不同類型的條形碼示意圖如圖2-1（a）和2-1（b）所示：圖2-1（a） 幾種常見的一維碼圖2-1（b） 幾種常見的二維碼（2）條形碼的編制條碼是一種可以編譯出特定形式信息的圖形。條碼系統(tǒng)可以用變化的平行線間距來表示具體信息，這種條形碼稱為線性或一維碼。我國(guó)廣泛運(yùn)用的條形碼大多由前綴碼，廠商碼，商品碼和最后一位校驗(yàn)碼組成組成。其中前綴碼根據(jù)地區(qū)不同有兩位或三位，廠商碼有四位或五位，商品碼由五位數(shù)字唯一標(biāo)識(shí)一種商品，最后一位校驗(yàn)碼用來確定前面的數(shù)據(jù)是否正確。圖2-2是中國(guó)最常用的EAN-13商品碼結(jié)構(gòu)示意圖，圖中標(biāo)注了不同部分具有的功能和代表的意義。圖2-2 條形碼結(jié)構(gòu)組成示意圖世界上存在多種編碼規(guī)則，造就了多種多樣的條形碼，我國(guó)商品廣泛應(yīng)用的條形碼是采用歐洲的EAN碼，有標(biāo)準(zhǔn)版與縮短版之分。標(biāo)準(zhǔn)版為13位碼，縮短版為8位碼，是在標(biāo)準(zhǔn)版基礎(chǔ)上進(jìn)行壓縮得到的，更省空間，可以在體型較小的商品上使用。2.1.2 條形碼系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理?xiàng)l碼識(shí)別系統(tǒng)主要由條形碼標(biāo)簽、生成和打印條碼設(shè)備、掃描閱讀器等部分組成17,18,20。其中條碼掃描儀主要由光電系統(tǒng)、譯碼系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和用于處理數(shù)據(jù)信息的后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)19。條形碼閱讀器由光學(xué)系統(tǒng)，放大整形電路，譯碼電路和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖2-3所示：圖2-3 條形碼識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖條形碼是用圖像和符號(hào)代表一定的數(shù)字或字母，組成條形碼的條和空的分布需要通過一定的光學(xué)器件來掃描；因?yàn)闂l和空的反射率不同，得到和條形碼條和空對(duì)應(yīng)的波形就不同，再經(jīng)過譯碼器的解調(diào)就能得到條形碼所代表的信息19,14。具體信號(hào)處理過程如下圖2-4所示：圖2-4 信號(hào)識(shí)別過程另外,條形碼除了可以用激光掃描識(shí)別外，還可以通過攝像頭拍攝圖像，通過對(duì)圖像的處理得到條形碼所包含的信息21。2.1.3 條形碼技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)條形碼具有許多優(yōu)異特性使其得到廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)如下8，17,22：可靠性高：鍵盤人工輸入可能因?yàn)槿藶槭д`造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，條形碼掃描就不會(huì)出現(xiàn)這種情況1。數(shù)據(jù)輸入速度快：條形碼掃描一個(gè)商品往往僅僅需要一兩秒時(shí)間，而人工輸入時(shí)就非耗時(shí)1。簡(jiǎn)單易用：簡(jiǎn)單易用使得條形碼技術(shù)的應(yīng)用沒有門卡，操作人員不需要特殊培訓(xùn)就能熟練使用，因此應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。經(jīng)濟(jì)便宜：條形碼技術(shù)是識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域中制造成本最低的技術(shù)，另外使用方便，不需要培訓(xùn)就能運(yùn)用也是其成本低廉的一個(gè)重要因素。靈活實(shí)用：條形碼技術(shù)具有很好的兼容性，他能夠和許多系統(tǒng)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和信息化，同時(shí)又可以在必要的時(shí)候人工操作，以彌補(bǔ)其不能發(fā)揮作用的領(lǐng)域8。容錯(cuò)性好：條形碼都有一定的高度，其實(shí)在縱向條形碼是沒有信息的，他的目的是為了掃描方便，即使條形碼有缺陷也能正常工作。2.1.4 條形碼的應(yīng)用由于條形碼眾多優(yōu)異的特性，使得條形碼應(yīng)用到社會(huì)的各個(gè)行業(yè)，如在商品貿(mào)易、流通、金融、郵電、產(chǎn)品制造、圖書情報(bào)、醫(yī)藥等領(lǐng)域中的應(yīng)用8,15,23,24。當(dāng)一個(gè)制造商包裝運(yùn)輸產(chǎn)品時(shí)，一個(gè)獨(dú)特的識(shí)別號(hào)碼(UID)可以分配給這個(gè)盒子?？梢酝ㄟ^一個(gè)通信系統(tǒng)傳送這些信息，零售商在貨物到達(dá)之前即可獲取貨物信息。當(dāng)貨物到達(dá)最終目的地通過UID掃描，商店可以知道這批貨物的來源、內(nèi)容、和成本。條形碼掃描儀是相對(duì)成本較低的極其精確的信息采集器，具體的出錯(cuò)率取決于條形碼的類型。在銷售，倉(cāng)儲(chǔ)管理過程中，條碼系統(tǒng)可以提供詳細(xì)的最新業(yè)務(wù)信息，加速?zèng)Q策4。例如:暢銷的物品可以快速識(shí)別并自動(dòng)重新排序。滯銷物品可以被識(shí)別，防止庫(kù)存積壓。實(shí)時(shí)監(jiān)控銷售變動(dòng)的影響，允許快速移動(dòng)，使有利可圖的貨物占據(jù)最好的空間。歷史數(shù)據(jù)可用于具有周期性的產(chǎn)品上進(jìn)行預(yù)測(cè)，特別是服裝領(lǐng)域的應(yīng)用。在快遞或者郵件上貼上條形碼，就避免了繁重的分揀工作，通過條形碼閱讀設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)信息快速采集，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，使物品能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以便對(duì)物品或者貨物的監(jiān)控。生產(chǎn)線上為每個(gè)零部件打上標(biāo)簽就能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量跟蹤和售后服務(wù)。2.2 射頻識(shí)別技術(shù)2.2.1 理論基礎(chǔ)射頻識(shí)別技術(shù)是一種通過電磁耦合來實(shí)現(xiàn)非接觸自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)，他主要由三部分組成，分別是電子標(biāo)簽，讀寫器，中間件和后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成1。讀寫器通過電磁耦合與射頻標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)讀寫器對(duì)電子標(biāo)簽的讀取或者寫入。電子標(biāo)簽是信息存儲(chǔ)的載體25，它可以是多種形狀和樣式，既可以是紐扣，也可以是卡片，把電子標(biāo)簽貼到或者插入物品上，當(dāng)電子標(biāo)簽處于射頻讀寫器覆蓋的范圍時(shí)，讀寫器可以讀取電子標(biāo)簽上的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的自動(dòng)識(shí)別和監(jiān)控26-28。2.2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理射頻識(shí)別系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由電子標(biāo)簽，讀寫器，中間件三部分組成1,16，電子標(biāo)簽?zāi)芙邮兆x寫器發(fā)來的信號(hào)，并反饋?zhàn)陨泶鎯?chǔ)的信息，或作為存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)從讀寫器寫入信息的功能。讀寫器：在讀寫器覆蓋區(qū)域內(nèi)的，電子標(biāo)簽就能與讀寫器形成互感，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息的非接觸讀取和寫入。中間件：中間件處于讀寫器和后端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間，是數(shù)據(jù)傳輸通道，用于溝通前后臺(tái)設(shè)備。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-5所示：圖2-5 射頻識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖工作原理1,29，射頻識(shí)別系統(tǒng)通過射頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)閱讀器和標(biāo)簽間的數(shù)據(jù)的傳輸，閱讀器通過天線向四周發(fā)射射頻信號(hào)，當(dāng)電子標(biāo)簽在閱讀器所產(chǎn)生的場(chǎng)內(nèi)時(shí)，標(biāo)簽上的天線因互感產(chǎn)生電流，標(biāo)簽內(nèi)的芯片就能夠利用這些電流發(fā)出芯片內(nèi)的信息；閱讀器通過天線接收標(biāo)簽發(fā)送到信息，經(jīng)解碼后送到后臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)處理。閱讀器和電子標(biāo)簽結(jié)構(gòu)如圖2-6（a）和圖2-6（b）所示：圖2-6（a） 射頻讀寫器結(jié)構(gòu)圖2-6（b） 電子標(biāo)簽結(jié)構(gòu)2.2.3射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用在倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)中，如在車輛，作業(yè)設(shè)備或手持終端安裝上射頻讀寫器，就能實(shí)現(xiàn)確定當(dāng)前貨位或車輛上的物品信息27,28,23。如給貨盤或其他容器裝上電子標(biāo)簽就能實(shí)現(xiàn)，設(shè)備和產(chǎn)品的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提升管理效率。監(jiān)視存貨變化，提高準(zhǔn)確率，實(shí)時(shí)監(jiān)控庫(kù)存狀態(tài)，省去了繁雜的盤點(diǎn)流程30。特殊領(lǐng)域物品標(biāo)識(shí)和管理，比如消防器材；此外在公共交通領(lǐng)域中的車牌防偽、識(shí)別，在高速公路收費(fèi)站等處設(shè)置識(shí)讀器，就能實(shí)現(xiàn)車輛的不停車收費(fèi)。停車場(chǎng)，倉(cāng)庫(kù)，海關(guān)等場(chǎng)合出人口安裝射頻識(shí)別設(shè)備，就能實(shí)現(xiàn)出人口的非接觸讀取，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的自動(dòng)更新26。應(yīng)用到門禁系統(tǒng)中，通過射頻識(shí)別器感應(yīng)進(jìn)入人員身上攜帶的電子標(biāo)簽，當(dāng)信息比對(duì)成功時(shí)，相關(guān)人員能夠正常進(jìn)入，當(dāng)沒有電子標(biāo)簽或者電子標(biāo)簽信息在數(shù)據(jù)庫(kù)中沒有存儲(chǔ)時(shí)，門禁系統(tǒng)用聲光系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。2.3 室內(nèi)定位技術(shù)近些年地圖軟件中GPS定位31技術(shù)改變了我們的生活習(xí)慣，這種變化使導(dǎo)航或者搭載導(dǎo)航模塊的應(yīng)用程序在應(yīng)用市場(chǎng)上廣泛傳播。全球定位系統(tǒng)（GPS）雖然在室外可以達(dá)到了很高的定位性你，但室內(nèi)定位因?yàn)樾盘?hào)弱等因素，在室內(nèi)的定位性能不能滿足應(yīng)用需求32,33。低成本高精度的室內(nèi)定位技術(shù)尚不完善，我們運(yùn)用的是結(jié)合了超聲和紅外兩種定位技術(shù)優(yōu)點(diǎn)超聲紅外定位技術(shù)，他具有兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又彌補(bǔ)了各自的缺陷34。室內(nèi)定位技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在公共室內(nèi)設(shè)施中，如地鐵站、醫(yī)院、購(gòu)物中心，倉(cāng)儲(chǔ)，學(xué)校以及特殊環(huán)境中的定位13,35。室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)具有良好的流動(dòng)性是必要的，以幫助智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)確定叉車或員工的位置。室內(nèi)定位技術(shù)在倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)中的應(yīng)用對(duì)優(yōu)化企業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和流程，提高作業(yè)效率具有重大作用。2.3.1 理論基礎(chǔ)室內(nèi)環(huán)境中能夠替代GPS的室內(nèi)定位技術(shù)被稱為本地定位系統(tǒng)（LPS）12。其中多種技術(shù)被應(yīng)用，例如超聲波，紅外線定，窄帶射頻，WiFi，ZigBee，射頻識(shí)別RFID，超寬帶39等。此外，超聲因?yàn)槭芏嗦窂接绊憦亩绊懥硕ㄎ痪?，而紅外LPS存在定位性能會(huì)被外部光源退化的原因限制了他的應(yīng)用2,35。但超聲和紅外技術(shù)的結(jié)合能夠提供測(cè)距精度高但非視距（NLOS）條件下的定位服務(wù)。超聲波和紅外線技術(shù)的結(jié)合使得他們的缺陷得以彌補(bǔ)34。超聲波測(cè)距分為三步12,34：（a）發(fā)射機(jī)廣播一個(gè)超聲波信號(hào)，（b）接收機(jī)接收信號(hào)并記錄他們的到達(dá)時(shí)間，（c）兩者之間的距離即為時(shí)差和波速的乘積。相對(duì)于其他遙感技術(shù)，如磁，射頻，激光，紅外線等，超聲波是一種經(jīng)濟(jì)有效、精確可靠的定位技術(shù)。到目前為止，超聲波定位系統(tǒng)（UPS）近年來已經(jīng)吸引了很多的關(guān)注，并已在制造廠，倉(cāng)庫(kù)，機(jī)場(chǎng)，商場(chǎng)，醫(yī)院，水下，等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)定位和跟蹤能力34。2.3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理室內(nèi)定位技術(shù)發(fā)展多年后的今天，已經(jīng)存在許多室內(nèi)定位技術(shù)供選擇。紅外超聲系統(tǒng)結(jié)合了紅外定位和超聲定位兩種技術(shù)，利用三邊測(cè)距原理實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的定位，避免了各自技術(shù)的缺陷，提升定位性能12,33。超聲紅外室內(nèi)定位技術(shù)由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)及其計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成34。其中接收機(jī)帶有超聲波傳感模塊和紅外發(fā)射模塊，發(fā)射機(jī)既有紅外傳感模塊又有超聲發(fā)生器。在此系統(tǒng)中，用接收機(jī)(參考節(jié)點(diǎn))和發(fā)射機(jī)(移動(dòng)節(jié)點(diǎn))測(cè)量超聲波脈沖和紅外脈沖傳播時(shí)間。通過測(cè)量因波速不同的時(shí)間延遲，因?yàn)榧t外線作為光傳播時(shí)間可以忽略不計(jì)，信標(biāo)和接收機(jī)之間的距離可以通過聲速和時(shí)間延遲的乘積得到。信標(biāo)代表一個(gè)參考節(jié)點(diǎn)，當(dāng)廣播信號(hào)覆蓋范圍足夠時(shí)36，用戶手持或者安裝在叉車等設(shè)備上的接收機(jī)作為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)接收到的信號(hào)強(qiáng)度和時(shí)間就能確定接收機(jī)的位置。在對(duì)信號(hào)進(jìn)行譯碼和計(jì)算的時(shí)候常用到三角測(cè)量的方法，即使只有一個(gè)參考信標(biāo)，距離和方向確定接收機(jī)位置也能達(dá)到一定水平12。具體定位過程為，接收機(jī)安裝在天花板上，具有固定高度，實(shí)時(shí)向四周發(fā)射紅外線，接收機(jī)在倉(cāng)庫(kù)中以一定規(guī)則分布，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的全覆蓋36。移動(dòng)發(fā)射機(jī)可以是安裝在叉車，小推車或者手持終端中，在發(fā)射機(jī)到達(dá)一定位置后。發(fā)射機(jī)通過紅外傳感器接收到附近接收機(jī)發(fā)射紅外信號(hào)后向四周發(fā)射超聲波34，緊鄰的接收機(jī)就能夠采集到超聲波信號(hào)，經(jīng)過后臺(tái)計(jì)算機(jī)的計(jì)算，根據(jù)三角原理、雙曲線定位算法或者方向距離原理就能計(jì)算出接收機(jī)特定時(shí)刻的位置信息。具體結(jié)構(gòu)如圖2-7所示：圖2-7 超聲紅外定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.3.3 定位技術(shù)的主要應(yīng)用室內(nèi)定位技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域有33,34：（1）超市、倉(cāng)儲(chǔ)，倉(cāng)庫(kù)中室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)可以輕松地確定發(fā)射機(jī)當(dāng)前位置，方向和距離目的地的距離35。用戶按照定位的實(shí)時(shí)位置和路徑導(dǎo)航信息進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)。知曉叉車等運(yùn)載機(jī)械當(dāng)前位置對(duì)于作業(yè)效率的提升起著很大作用，另外超市中貴重或特殊物品的定位可以避免造成不必要的損失31,33。(2)安保系統(tǒng)中，室內(nèi)定位系統(tǒng)的應(yīng)用能使巡更系統(tǒng)得到進(jìn)一步完善，通過對(duì)巡更人員實(shí)時(shí)位置的掌控，繪制出時(shí)間路線圖以使管理更完善。(3)公共場(chǎng)合人員或物體的定位，在商場(chǎng)、醫(yī)院、飛機(jī)場(chǎng)等環(huán)境下，可以實(shí)時(shí)掌握特定物體或工作人員的位置35。比如在醫(yī)院中，可以通過該系統(tǒng)掌握病人當(dāng)前位置，以做到對(duì)病人及時(shí)護(hù)理和安排。(4)服務(wù)設(shè)備的定位，例如在辦公室內(nèi)打印機(jī)或者特定人員的定位，為辦公提供了方便。此外可以方便的在展覽館中快速準(zhǔn)確的找到感興趣的內(nèi)容。2.4 硬件系統(tǒng)架構(gòu)2.4.1 倉(cāng)庫(kù)設(shè)備智能智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)集成了各種硬件設(shè)施，系統(tǒng)的硬件環(huán)境即包含倉(cāng)庫(kù)和門店及其配套設(shè)備，也包含貨架/存儲(chǔ)設(shè)備，運(yùn)輸工具，叉車，堆垛機(jī)，條形碼相關(guān)設(shè)備，射頻識(shí)別設(shè)備，超聲紅外設(shè)備，計(jì)算機(jī)服務(wù)器相關(guān)設(shè)備。智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)以條形碼和射頻識(shí)別技術(shù)作為數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理的技術(shù)，超聲紅外定位為智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)提供定位信息。每個(gè)庫(kù)位或托盤上都要安裝可以存儲(chǔ)商品信息的電子標(biāo)簽，操作人員撿配和盤點(diǎn)時(shí)可以通過手持終端掃描讀?。辉诔鋈肟谔幇惭b射頻閱讀器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控出入庫(kù)貨物信息；作業(yè)設(shè)備或人攜帶發(fā)射器，倉(cāng)庫(kù)房頂上安裝足以覆蓋整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的接收器，來實(shí)現(xiàn)作業(yè)設(shè)備或人的定位，定位信息用于配貨單的生成和撿配路線的優(yōu)化。2.4.2 自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)既包括條形碼系統(tǒng)，又包括射頻識(shí)別系統(tǒng)；其中條形碼系統(tǒng)包括條形碼生成和打印系統(tǒng)，激光掃描儀和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等基礎(chǔ)硬件設(shè)備和支持軟件共同組成。而射頻識(shí)別系統(tǒng)由大多數(shù)入庫(kù)商品都是以條形碼標(biāo)識(shí)的，數(shù)據(jù)采集或讀取通過條形碼掃描，然后把數(shù)據(jù)寫入電子標(biāo)簽，并把標(biāo)簽放入包裝箱/托盤或貨位。電子標(biāo)簽應(yīng)用示意圖如圖2-8圖所示。圖2-8 電子標(biāo)簽和條形碼應(yīng)用示意2.4.3 定位系統(tǒng)定位系統(tǒng)的硬件由S-ID控制器、接收機(jī)、發(fā)射機(jī)和自動(dòng)跟蹤數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)組成,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-9所示。S-ID控制器連接到后臺(tái)服務(wù)器，通過采集從各收信機(jī)接收的數(shù)據(jù)，在經(jīng)過調(diào)用相應(yīng)的處理功能，獲得發(fā)信機(jī)身份及位置信息。收信機(jī)安裝在庫(kù)房頂部接收發(fā)信機(jī)發(fā)射的超聲波信號(hào)，并按一定規(guī)律發(fā)射紅外線信號(hào)；發(fā)信機(jī)接收收信機(jī)發(fā)射的紅外線，并發(fā)射超聲波；發(fā)信機(jī)依附于移動(dòng)的被跟蹤物體上，可以是自動(dòng)引導(dǎo)車、叉車或其他作業(yè)設(shè)備。圖2-9 S-ID室內(nèi)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.4.4 系統(tǒng)硬件總體框架系統(tǒng)總體應(yīng)用框架如圖2-10所示，條形碼掃描器讀取的數(shù)據(jù)寫入電子標(biāo)簽后，由射頻識(shí)別系統(tǒng)完成庫(kù)存信息的實(shí)時(shí)采集、傳輸以實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)狀態(tài)的監(jiān)控；電子標(biāo)簽嵌入商品包裝、托盤和貨位上，在作業(yè)和出入庫(kù)過程中可以通過作業(yè)機(jī)械、手持設(shè)備和出入口出的讀寫器實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽的讀寫；讀寫器讀取的數(shù)據(jù)信息通過中間件層的傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)于后臺(tái)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中數(shù)據(jù)庫(kù)的增刪改查；庫(kù)存數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，用戶可以通過各類終端進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問，從而服務(wù)于采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、物流和銷售的各個(gè)環(huán)節(jié)。圖2-10 智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖2.5 手持終端和條形碼掃描引擎2.5.1 基本參數(shù)圖2-11和表2-1是倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的終端設(shè)備和基本參數(shù)。圖2-12和表2-2是激光條形碼掃描引擎的實(shí)物圖及其基本參數(shù)。圖2-11 終端設(shè)備表2-1 終端設(shè)備參數(shù)處理器Samsung Exynos4412 四核 主頻1.4GHz操作系統(tǒng)Android 4.2.2內(nèi)存機(jī)身內(nèi)存RAM：DDR3 1GB NandFlash：4GB擴(kuò)展內(nèi)存Micro SD（TF）卡可擴(kuò)展至32G電池4000mAh充電式聚合物鋰電池，可選配6000mAh超大容量聚合物鋰電池卡槽Micro SD（TF）卡1，SIM卡1，PSAM卡1NFC支持ISO/IEC 18092，ISO/IEC 21481，ISO/IEC 14443 Types A，B，B，JIS(X)6319-4，ISO/IEC 15693等多種協(xié)議（不支持S50和S70卡）外接口USB 2.0接口1，多功能接觸式接口（支持USB、RS232、RS485等數(shù)據(jù)傳輸方式）1一維條碼快速、精準(zhǔn)的掃描方式，可識(shí)別：Code 39，Codabar，Code 128，Discrete 2 of 5，Interleaved 2 of 5， Code 93，UPC-A，UPC-E，EAN-8，EAN-13，MSI，EAN-128，ISBN/ISSN等多種碼制WIFIIEEE 802.11a/b/g/n，支持2.4GHz、5.0GHz雙頻藍(lán)牙內(nèi)置藍(lán)牙4.0+EDR定位GPS/A-GPS，北斗GPRS/3GWCDMA，CDMA2000，GPRS，GSM工作溫度-10C至+50C說明：NFC從本質(zhì)上與RFID沒有太大區(qū)別，NFC是在RFID的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，NFC是將非接觸讀卡器、非接觸卡和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)功能整合進(jìn)一塊單芯片，而RFID則是由閱讀器和標(biāo)簽組成44。NFC既可以作為讀寫器和電子標(biāo)簽，還還能與其他NFC進(jìn)行通訊。圖5-2