基于物聯(lián)網技術的智能倉儲原型系統(tǒng)

1、基于物聯(lián)網技術的智能倉儲原型系統(tǒng) 3.1智能倉儲原型系統(tǒng)設計 3.2.入庫子系統(tǒng) 3.3.庫存盤點子系統(tǒng) 3.3.1智能貨架子系統(tǒng) 3.3.2智能盤點小車子系統(tǒng) 3.3.3手持機盤點子系統(tǒng) 3.4環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng) 3.5可視化監(jiān)控子系統(tǒng) 3.6出庫子系統(tǒng) 3.1智能倉儲原型系統(tǒng)設計2 倉儲系統(tǒng)是一個集軟硬件結合的復雜系統(tǒng)，需要對倉儲中軟硬件及貨物進行統(tǒng)一的管理，實現(xiàn)倉儲管理的合理化。 智能倉儲原型系統(tǒng)主要包括出入庫子系統(tǒng)，在庫盤點子系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)和可視化監(jiān)控子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)之間要完成銜接有序的工作，離不開信息流的快速處理與傳遞，以支持和滿足倉儲系統(tǒng)上層業(yè)務的需求。 以下是智能倉儲原型系統(tǒng)

2、圖:3.1智能倉儲原型系統(tǒng)設計3智能倉儲原型系統(tǒng)圖智能倉儲原型系統(tǒng)圖3.1智能倉儲原型系統(tǒng)設計4 針對傳統(tǒng)倉庫中入庫環(huán)節(jié)繁瑣，庫內盤點效率低下，貨物的定位信息不準確，環(huán)境信息無法獲取和人員監(jiān)督缺失等問題,為了提升倉儲環(huán)節(jié)的業(yè)務效率,提高倉儲內部的信息化水平，進一步完善倉儲管理的信息化管理與智能化管理。 倉儲內部作業(yè)流程圖3.2.入庫子系統(tǒng)5 對于入庫子系統(tǒng)而言,主要采用了 RFID技術，串口通信技術。硬件設施主要包括RFID標簽，RFID天線、(Reader)閱讀器，上位機和門禁通道，保證貨物數據信息的獲取和快速傳遞。 射頻識別技術(RFID, Radio Frequency identifi

3、cation)是一項利用射頻信號通過空間藕合(交變磁場或電磁場)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術. 基本的REID系統(tǒng)由電子標簽、天線、閱讀器等組成。(1)電子標簽(Tag)。由藕合元件及芯片組成,，每個電子標簽具有全球的識別號(ID)，無法修改和仿造，提供了安全性。電子標簽都要附著在物體上以標示目標對象。電子標簽中一般保存有約定格式的電子數據，如保存了待識別物體的種類、生產批次、數量以及所在貨架的庫位編號等信息。 (2)天線(Antenna)。在標簽和閱讀器間傳遞射頻信號，即標簽的數據信息和閱讀器發(fā)出的命令信息。 (3)閱讀器(Reader)。讀取或寫入電子標簽信息的設

4、備，包括手持式和固定式。閱讀器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數據,，從而達到自動識別物體的目的。并與計算機相連，對所讀取的標簽信息進行處理。3.2.入庫子系統(tǒng)6 入庫硬件部署示意圖3.2.入庫子系統(tǒng)7 通道兩側為RFID天線，用于讀取從通道經過的入庫貨物RFID標簽信息，并與上位機進行串口通訊，串口線采用RS232接口，波特率是19200波特。能夠實現(xiàn)快速獲取標簽內的存儲信息，用于上層上位機上業(yè)務運作的應用支持。 3.2.入庫子系統(tǒng)8 入庫業(yè)務流程圖3.2.入庫子系統(tǒng)9 在業(yè)務流程上，貨物經過裝箱、貼標等環(huán)節(jié)。經門禁通道RFID天線掃描以后,會將貨物的ID信息以及所攜帶的供應商、數

5、量、規(guī)格等信息經過(串口通訊技術)RS232串口線上傳至上位機軟件，上位機將信息獲取到以后,將信息上傳到入庫子系統(tǒng)數據庫中與原來的供應商提供的入庫訂單信息核對，及時更新貨物的最新在庫狀態(tài)，并將信息及時與智能倉儲系統(tǒng)中數據庫進行實時同步與更新，完成入庫操作。3.3庫存盤點子系統(tǒng)10 庫存盤點子系統(tǒng)主要針對于貨物在庫內的管理,以縮短貨物的盤點時間，達到實時掌握貨物的數量動態(tài)和位置動態(tài)為目的,便于實現(xiàn)倉儲內貨物的可視化管理。 在庫盤點子系統(tǒng)功能分析:是指貨物到達倉儲內部指定的貨位上，將貨物與相應的貨位信息綁定，在貨物在倉儲管理的過程中，每次移動，位置更改都要完成在架貨物與貨位的綁定，并通過智能貨架或

6、者智能盤點小車、PDA掃描器等迅速獲取到貨物的RFID標簽ID，從而能夠保證實現(xiàn)對貨物位置的準確掌控，迅速定位。同時能夠通過RFID天線的掃描實時的掌握貨架上的貨物數量信息和動態(tài)變化，避免因為庫存不足和庫存過多帶來的經濟損失。實現(xiàn)了貨物的準確定位和快速盤點，節(jié)約了揀選,查詢,盤點等信息傳遞時間，提高了倉儲內部貨物實體的流轉效率。3.3.1 智能貨架子系統(tǒng)11 庫存盤點子系統(tǒng)主要包括智能貨架子系統(tǒng)，智能盤點小車子系統(tǒng)，手持機PDA盤點子系統(tǒng)。 智能貨架上的功能模塊，主要包括貨物掃描上架管理、貨位管理、貨物數量管理和下架管理。整個業(yè)務信息邏輯處理以貨架業(yè)務操作事件為起點，信息感知數據為基礎，無線網

7、絡為媒介，智能貨架管理系統(tǒng)為信息處理和指令控制中心。為了把整個貨架上的功能模塊信息流串聯(lián)起來,借助了RFID技術和無線網絡，實現(xiàn)了無需人工干預的信息傳遞和信息審核比對、判定，使信息的流通更加及時、準確和暢通。3.3.1 智能貨架子系統(tǒng)12 智能貨架部署圖13.3.1 智能貨架子系統(tǒng)13 其設計是在常規(guī)貨架的每個貨格中放一個讀寫器天線，每八個天線通過一個天線轉接器與讀寫器相連接。根據不同貨品擺放的需要，可將天線布局在貨格中的底面、上面。通過使用一個讀寫器連接八個天線的方案，減少讀寫器的個數，從而降低讀寫器的部署成本。主控制器通過控制天線的工作狀態(tài)來檢測不同貨格中的物品放置個數、是否放入貨格、是否

8、從貨格中拿出等狀態(tài)信息，做到自動化的檢測貨格中貨物的狀態(tài)。做到自動化庫存管理的功能。3.3.1 智能貨架子系統(tǒng)14 智能貨架部署圖23.3.1 智能貨架子系統(tǒng)15 考慮成本問題，每個貨格放一個讀寫器天線，成本太高，造成管理復雜性提高，進行了一定的改進，充分考慮到了智能貨架硬件結構部署中貨架本身空間和感知設備部署位置以及能耗和讀取效率、信息采集廣泛程度。貨架系統(tǒng)采用超高頻915M遠距離讀寫器和無源標簽，讀寫器天線部署于每一層貨架的底部，既實現(xiàn)可以讀取單個的標簽又可以一次性讀取多個標簽，能夠實現(xiàn)對貨物的單個管理或者批量管理。讀寫器由分支器進行管理，分支器可接8個讀寫器，每一個讀寫器最多可接8根天線

9、，實現(xiàn)了天線的集中式管理和信息的集中傳輸。 3.3.1 智能貨架子系統(tǒng)16 為了解決讀寫器讀取的實際距離有限以及標簽之間存在的相互干擾的問題，以確保貨物標簽數量和環(huán)境數據的讀取精度，實現(xiàn)貨物精確定位和貨物狀態(tài)監(jiān)控。智能貨架層與層之間距離保持在23cm-30cm之間，天線需要定制并且將天線裝置在貨架的承重板上并實時的開啟數據接收狀態(tài)，以保證天線讀取貨物的時效性。每層的天線下面設有信號屏蔽板。以屏蔽不同層的射頻信號，綜合考慮屏蔽效果、安裝方便和成本三者之間最優(yōu)。信號屏蔽板采用鋁制屏蔽板。3.3.1 智能貨架子系統(tǒng)17 智能貨架設備應具有以下功能：1)智能貨架終端設備能夠顯示倉庫貨架上每個貨位所存貨

10、物的名稱、屬性、數量；2)作業(yè)者從貨位取貨，每取一個單位數量的貨物,智能貨架終端設備自動感知作業(yè)者取貨狀態(tài)；3)作業(yè)者向貨位補貨，每補充一個單位數量的貨物,智能貨架終端設備自動感知作業(yè)者補貨狀態(tài)；4)智能貨架終端設備能夠將作業(yè)信息傳送到倉庫管理服務器，修改倉庫管理系統(tǒng)數據庫內容。 整個信息流的傳遞實現(xiàn)了無需人為干預，且做到實時、高效、精確、通暢，數據自動更新，滿足了高層立體式貨架的需求，實現(xiàn)了實體流與信息流的協(xié)調一致性，解決了貨架上貨物實體流和信息流在時間上不同步問題，提高了整個過程的作業(yè)效率。3.3.2智能盤點小車子系統(tǒng)18 但由于天線的成本太高，又提出了集成移動式的盤點設備，智能盤點小車設

11、備主要有控制裝置，供電裝置、讀寫裝(RFID、讀寫器、天線)和上位機組成。 供電裝置主要為小車的運行提供能量，保證車能夠在盤點過程中正常的運行；控制裝置主要控制小車的運行速度和方向，保證小車能夠準確的定位和到達。讀寫裝置用于盤點時進行上下移動控制讀取貨架上分層貨物的RFID標簽信息，完成倉庫內貨架上不同層之間貨物的自動盤點功能；上位機也可以對盤點小車進行遠程操作，保證智能盤點小牟能在上位機的遠程控制下正常的運行。小車的示意圖如下：3.3.2智能盤點小車子系統(tǒng)19 智能盤點小車示意圖3.3.2智能盤點小車子系統(tǒng)20 工作原理；采用智能盤點小車上的移動式天線定時對貨物標簽進行掃描以獲取智能貨架上商

12、品的位置和貨態(tài)信息。貨架上的每一個貨物都貼有RFID標簽，標簽朝外放置，保證能讓巷道內的天線讀取到。貨架與貨架之間的巷道安裝有移動式天線，可在人工操作下沿貨架方向移動，獲取到貨物標簽信息。也可以在巷道上鋪有移動天線的軌道，對天線進行自動控制，定時在巷道內移動，做到整個過程無需人工千預的效果。盤點業(yè)務操作示意圖如下；3.3.2智能盤點小車子系統(tǒng)21 智能盤點小車工作示意圖3.3.2智能盤點小車子系統(tǒng)22 智能盤點小車接受來自系統(tǒng)的盤點指令，并按照盤點指令首先去識別貨架上的ID，若與指令中的貨架ID匹配，則在對該貨架上指定的貨位ID的貨物進行盤點，若不匹配則繼續(xù)匹配貨架ID盤點業(yè)務流程如下：智能盤

13、點小車業(yè)務盤點流程圖3.3.3手持機盤點子系統(tǒng)23 手持機盤點子系統(tǒng)以其相對低廉的價格，目前在國內的許多大型倉儲企業(yè)己經得到應用，系統(tǒng)采用摩托羅拉讀寫器,提供RFID和條形碼兩種識讀模式，工作頻率為920 924MHZ，讀標簽距離可達5米，寫標簽距離可達2米；具備GSM/GPRS語音通訊和數據通訊、無線藍牙，輸入/輸出支持RS232和USB標準接口，支持TCP/IP接口協(xié)議傳輸，也可以通過無線傳輸方式進行操作管理，手持機盤點簡化了傳統(tǒng)盤點操作的繁雜性和不規(guī)整性，使得整個過程能夠擺脫對紙張的依賴，可視化與可讀性強,完成盤點結果的實時更新與確認。提高盤點過程的實時化程度和信息化水平。3.4環(huán)境監(jiān)控

14、子系統(tǒng)24 環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)主要采用了ZigBee（雙向無線通訊）技術、串口通信技術、WSN（wireless sensor networ無線傳感網）技術。是針對倉儲中對外界環(huán)境有嚴格要求的貨物的功能實現(xiàn)，能夠實現(xiàn)貨架上貨物溫濕度、光照強度和煙霧濃度等信息的實時采集，及時的反映出貨物是否處于適宜的保管環(huán)境中，避免因保管因素考慮不周帶來的貨物屬性變化，影響貨物的固有功能，同時能夠及時的采集每一個倉儲位置的煙霧濃度，可以及時的應對異常情況的發(fā)生。3.4環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)25 環(huán)境節(jié)點部署圖3.4環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)26 終端節(jié)點部署于倉儲庫區(qū)的貨架附近，可以根據節(jié)點的采集屬性來布置節(jié)點，一般布置在貨架底層中間

15、位置，匯聚節(jié)點能夠與終端節(jié)點進行通信，將終端節(jié)點采集的信息集合，通過網絡統(tǒng)一發(fā)送到通信節(jié)點，由通信節(jié)點通過串口線與上位機進行信息通信,實現(xiàn)環(huán)境信息的快速上傳，為上層業(yè)務管理應用提供信息支持。3.5可視化監(jiān)控子系統(tǒng)27 可視化監(jiān)控子系統(tǒng)主要為了實現(xiàn)各個倉庫內部管理的簡單化，智能化與可視化。其硬件設施主要包括網絡攝像頭，LED顯示屏和語音播報音響等設備。通過網絡攝像頭部署于倉庫中可以準確監(jiān)控到整個內部作業(yè)的位置，可以清晰的實現(xiàn)對倉庫內部整體工作場所的監(jiān)控，而且可以做到對倉庫內部人員作業(yè)流程的監(jiān)管(比如不安全的操作習慣、貨物丟失的查證)，都起到很好的監(jiān)督作用；LED顯示屏可以將環(huán)境監(jiān)控的信息進行實時

16、的顯示，供內部操作人員的查看，同時可以作為倉庫內部操作流程的看板，實時顯示操作人員的下一步操作任務,提升操作人員的執(zhí)行效率，做到倉庫內部信息傳遞的載體，有效提高信息傳遞速度；語音播報可以以聲音的形式提醒倉庫管理者倉庫內部的監(jiān)控信息，完成環(huán)境信息的自動推送功能。 三種信息形式可以通過倉庫管理員的計算機經有線網絡上傳至本地監(jiān)控端,也可以由無線網絡上傳至遠程監(jiān)控端,便于管理部門的遠程監(jiān)控。做到遠程監(jiān)督、管理和控制的目的。3.5可視化監(jiān)控子系統(tǒng)28 環(huán)境節(jié)點布置圖3.6出庫子系統(tǒng)29 出庫子系統(tǒng)大大提高了貨物出庫的效率和準確程度，不僅能夠做到出庫信息的實時共享,便于對倉儲物資的實時管理，緩解因出庫信息反饋滯后導致的庫存過多過少問題，還能夠減少庫存費用節(jié)約成本。同時也為供應鏈一體化中倉儲業(yè)務后端的運輸監(jiān)控環(huán)節(jié)提供了信息保障，對于倉儲部門與運輸部門的業(yè)務對接起到了至關重要的作