基于WSN與RFID的智能倉庫管理系統(tǒng)設(shè)計_圖文

1、 基于W S N與RF ID的智能倉庫管理系統(tǒng)設(shè)計章必成1,劉宣旺1,陳遠知1,楊仕勇2(1.中國傳媒大學(xué)廣播電視數(shù)字化工程中心,北京100024; 2.北京比特威爾科技有限公司,北京100085摘要:結(jié)合W S N和RF I D的技術(shù)優(yōu)點,研發(fā)完成一種智能化倉庫管理系統(tǒng)。描述了系統(tǒng)的硬件組成和框架結(jié)構(gòu),詳細介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計以及主要功能模塊的運作流程,實現(xiàn)了倉庫系統(tǒng)的智能化管理。關(guān)鍵詞:W S N;RF I D;倉庫管理系統(tǒng)中圖分類號:TP317文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1673-4793(200903-0037-04D esi gn of I n telli gen tW arehouse

2、 M anage m en t Syste m Ba sedon W SN and RF IDZHANG B i2cheng1,L IU Xuan2wang1,CHEN Yuan2zhi1,Y ANG Shi2yong2(1.Engineering Center of D igital Audi o&V ideo,Communicati on University of China,Beijing100024,China;2.Bejing B it W are Technol ogy Co.L td,Beijing100085,ChinaAbstract:Based on the ad

3、vantage of W S N and RF I D technol ogy,an intelligent warehouse manage ment syste m has been devel opped.This paper describes the components of hard ware and the fra me work of the syste m,detailedly intr oduces the design of the s oft w are syste m and the operating fl ow of the main mod2 ules,whi

4、ch realizes the intelligent manage ment of warehouse.Key words:W S N;RF I D;warehouse management syste m1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)作為物流管理過程中的重要組成部分,其管理模式的信息化程度備受關(guān)注。計算機電子技術(shù)和自動化技術(shù)的引入改變了傳統(tǒng)的經(jīng)營管理模式,大大提高了倉儲業(yè)的服務(wù)效率和服務(wù)質(zhì)量。但隨著倉儲規(guī)模的不斷擴大,陳舊的倉儲管理方式與硬件設(shè)施已經(jīng)不能滿足管理者的需求,許多工作仍然依靠人工來完成。尤其是在大型倉庫中,貨物的流動性非常大,貨物的進出變動復(fù)雜,這就要求更新舊

5、的倉儲管理模式,依靠科技手段,推廣應(yīng)用新型的倉儲監(jiān)控技術(shù),提高倉儲的管理水平。本系統(tǒng)引入W S N1(W ireless Sens or Net w ork和RF I D2(Radi o Frequency I dentificati on技術(shù),設(shè)計、開發(fā)了一套智能化倉庫管理系統(tǒng)軟件,及時更新和實時監(jiān)控倉庫貨物信息,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化采集、存儲,盡可能減少人工操作,簡化操作流程,提高庫存運作效率。2硬件支撐平臺在倉庫管理系統(tǒng)中,引入W S N技術(shù)與RF I D技術(shù),利用RF I D的標(biāo)識功能采集貨物信息,對貨物進行定位、跟蹤;利用W S N自組織網(wǎng)絡(luò)無線傳輸特點收稿日期:2009-03-17作者

6、簡介:章必成(1984-,男(漢族,浙江臺州人,中國傳媒大學(xué)碩士研究生。E-mail:ztibet中國傳媒大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版第16卷向管理中心傳輸采集到的貨物信息。通過兩種技術(shù)的有機結(jié)合,可以對倉庫到貨檢驗、入庫、出庫、調(diào)撥、移庫/移位、庫存盤點等各個作業(yè)環(huán)節(jié)進行自動采集、無線傳輸和及時更新,保證倉庫管理各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的實時性和準(zhǔn)確性,確保企業(yè)及時準(zhǔn)確地掌握庫存的真實數(shù)據(jù),合理保持、控制企業(yè)庫存,提高倉庫管理效率。智能倉庫管理系統(tǒng)硬件平臺由:倉庫、貨架、終端PC 機、W S N 節(jié)點、W S N 基站、RF I D 讀寫器、UHF 電子標(biāo)簽等組成。其中RF I D 讀寫器用于對標(biāo)簽信息的自動

7、采集;W S N 節(jié)點自組織成無線傳感器網(wǎng)絡(luò),以單跳或者多跳的方式,向基站傳輸采集到的數(shù)據(jù);W S N 基站與終端PC 機相連,將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送給PC 機,并通過PC 機上的倉庫管理系統(tǒng)軟件對數(shù)據(jù)進行處理。系統(tǒng)硬件支撐平臺結(jié)構(gòu)示意如圖1所示,在倉庫的出入口安裝RF I D 讀寫器,負責(zé)數(shù)據(jù)的采集;在倉庫和貨架的四周隨機布置W S N 節(jié)點,負責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸;RF I D 讀寫器采集的數(shù)據(jù)送給W S N 節(jié)點,通過W S N 網(wǎng)絡(luò)傳輸給中心電腦;由中心電腦上的智能倉庫管理系統(tǒng)軟件輸入數(shù)據(jù)進行處理,并控制整個管理操作流程。 圖1系統(tǒng)硬件平臺結(jié)構(gòu)圖3系統(tǒng)設(shè)計以硬件支撐平臺為基礎(chǔ),設(shè)計系統(tǒng)軟件,要求考

8、慮數(shù)據(jù)處理的實時性。系統(tǒng)工作的第一步是采集數(shù)據(jù),由標(biāo)簽讀取模塊完成,一次讀取1個或多個標(biāo)簽數(shù)據(jù)。讀取到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)通過W S N 節(jié)點組成的網(wǎng)絡(luò)傳到基站,再交給電腦控制中心關(guān)聯(lián)后臺數(shù)據(jù)庫,判斷貨物標(biāo)簽數(shù)據(jù)是否滿足出入庫要求。當(dāng)標(biāo)簽信息符合出入庫要求時,打開出入口通行桿,允許進行出入庫操作,否則禁止貨物出入庫,這些由出入庫作業(yè)模塊負責(zé),在讀取標(biāo)簽信息的同時,就能進行貨物的出入庫作業(yè)。3.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計后臺數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)必不可缺的部分,所有的倉庫貨物信息都存放在數(shù)據(jù)庫中,所以設(shè)計性能優(yōu)良的數(shù)據(jù)庫非常關(guān)鍵。本軟件后臺數(shù)據(jù)庫采用M i 2cr os oft S QL Server,數(shù)據(jù)庫報表包括入庫訂單、出

9、庫訂單、貨物信息、倉庫信息、貨物類別、倉庫類別、用戶信息等。入庫訂單表、出庫訂單表:作為獨立的數(shù)據(jù)表,攜帶出、入庫訂單信息,包括出入庫訂單號、訂單接收時間、標(biāo)簽號、貨物名稱等具體的貨物信息,方便訂單的管理和查詢,同時作為貨物信息表中貨物信息數(shù)據(jù)的來源。貨物信息表:與貨物類別表和倉庫信息表相關(guān)聯(lián),存放當(dāng)前庫存貨物的所有信息。倉庫信息表:與倉庫類別表相關(guān)聯(lián),存放倉庫信息數(shù)據(jù),包括庫存量以及倉庫容量。貨物類別表、倉庫類別表:存放貨物和倉庫的類別信息。83第3期章必成等:基于W S N 與RF I D 的智能倉庫管理系統(tǒng)設(shè)計用戶信息表:存放用戶信息,包括用戶名、密碼、用戶類型以及用戶權(quán)限。3.2軟件整

10、體框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用C /S 軟件架構(gòu)設(shè)計,C /S 架構(gòu)即客戶機(Client 和服務(wù)器(Server 結(jié)構(gòu)。在倉庫管理系統(tǒng)服務(wù)器中,由于倉儲的數(shù)據(jù)量大,數(shù)據(jù)內(nèi)容豐富,采用C /S 架構(gòu),在本地實現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)流程,比如庫存盤點,報表打印等,減輕服務(wù)器的壓力。系統(tǒng)軟件的框架結(jié)構(gòu)如圖2所示,包括:用戶管理模塊、基本信息管理模塊、設(shè)備標(biāo)簽管理模塊、出入庫管理模塊、查詢管理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和幫助模塊等。 圖2智能倉庫管理系統(tǒng)軟件功能結(jié)構(gòu)圖3.3讀標(biāo)簽?zāi)K讀取標(biāo)簽信息是智能化倉庫管理系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié),是標(biāo)簽信息導(dǎo)入的唯一方法。因為標(biāo)簽號所對應(yīng)的貨物信息是獨一無二的,所以在出入庫過程中,讀取貨物的標(biāo)簽號

11、,就能夠得到相應(yīng)的貨物信息。首先必須設(shè)置好串口信息,包括串口號、波特率、數(shù)據(jù)位、校驗位、停止位,以及讀寫器地址。只有當(dāng)串口配置和讀寫器地址符合讀取條件時,才能夠建立起通信,采集到相關(guān)標(biāo)簽數(shù)據(jù)。當(dāng)有貨物出入庫時,出入庫口的W S N 節(jié)點+RF I D 讀寫器讀取標(biāo)簽信息,通過W S N 網(wǎng)絡(luò)傳輸“標(biāo)簽號”到基站,基站與中心電腦相連接,在中心電腦的讀標(biāo)簽界面中顯示讀取到的“標(biāo)簽號”,完成讀標(biāo)簽操作。3.4寫標(biāo)簽?zāi)K在庫存中,經(jīng)常會出現(xiàn)標(biāo)簽損壞或者失效,必須更換新的標(biāo)簽。寫標(biāo)簽功能模塊主要是對一個空白的標(biāo)簽進行數(shù)據(jù)信息的寫入,通過寫標(biāo)簽操作界面,在對應(yīng)的標(biāo)簽號中寫入相應(yīng)的貨物信息,標(biāo)簽初次刷卡后激

12、活數(shù)據(jù),完成對失效標(biāo)簽的更替和寫標(biāo)簽操作。3.5出入庫作業(yè)模塊在倉儲管理系統(tǒng)中,貨物的出入庫環(huán)節(jié)是最為重要的環(huán)節(jié),如果在出入庫過程中出現(xiàn)錯誤,就會導(dǎo)致庫存信息錯誤,嚴(yán)重影響到倉儲管理系統(tǒng)中的其他環(huán)節(jié)。在出入庫過程中,貨物上掛著的UHF 電子標(biāo)簽是識別貨物信息的唯一標(biāo)志。在讀取到電子標(biāo)簽號后,我們將其關(guān)聯(lián)到后臺的數(shù)據(jù)庫中,并且可以在倉庫管理系統(tǒng)軟件界面上,處理和操作標(biāo)簽號所對應(yīng)的詳細貨物信息。如圖3所示,在倉庫及貨架周圍隨機布置W S N節(jié)點(Note ,在倉庫的出入口,安裝W S N 節(jié)點+RF I D 讀寫器設(shè)備,根據(jù)W S N 網(wǎng)絡(luò)的自組織特性和無線傳輸功能,將W S N 節(jié)點+RF I

13、D 讀寫器采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)脚c基站連接的電腦控制中心。93中國傳媒大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版第16卷 圖3出入庫作業(yè)圖 圖4出入庫流程圖貨物的出入庫流程如圖4所示,在開始出入庫作業(yè)之前,先將出入庫訂單導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中,作為貨物信息數(shù)據(jù)的來源。當(dāng)鏟車將帶有RF I D 標(biāo)簽的貨物駛近出入口時,RF I D 讀寫器自動識別、讀取8字節(jié)U I D 標(biāo)簽號碼,將數(shù)據(jù)發(fā)給與之相連的W S N 節(jié)點。W S N 節(jié)點將收集到的數(shù)據(jù)以單跳或者多跳的方式發(fā)送到基站;基站接收到數(shù)據(jù)之后,發(fā)給電腦控制中心。在電腦控制中心的智能倉庫管理系統(tǒng)軟件中的“讀標(biāo)簽”界面上顯示已讀到標(biāo)簽號,與此同時,查詢數(shù)據(jù)庫中的出入庫訂單表,若該標(biāo)簽

14、號存在于出入庫訂單表中,則允許貨物出入庫,并將標(biāo)簽號及其所對應(yīng)的相關(guān)信息以及出入庫時間和當(dāng)前貨物狀態(tài)存入到數(shù)據(jù)庫中的貨物信息表,完成出入庫作業(yè)操作;若該標(biāo)簽號不存在于出入庫訂單表中,則禁止貨物出入庫,并警示管理員審查出入庫訂單表以及貨物標(biāo)簽號,重新進行貨物的出入庫作業(yè)。4結(jié)束語在基于W S N 和RF I D 的倉庫管理系統(tǒng)中,充分利用了W S N 和RF I D 的技術(shù)優(yōu)勢,實現(xiàn)對倉庫實時監(jiān)控和管理,構(gòu)建倉儲管理的數(shù)字化平臺,是今后倉儲管理系統(tǒng)的發(fā)展方向。所設(shè)計、開發(fā)的倉庫管理系統(tǒng)軟件在出入庫作業(yè)中基本實現(xiàn)智能化操作,減少了人工錄入的繁瑣步驟,提高人-機交互水平。同時,整套系統(tǒng)的硬件成本低,軟件操作簡潔便利,必將得到廣泛的應(yīng)用。參考文獻1孫