楊樂

摘要：為了提高倉庫物品的智能化管理，該文提出一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能倉庫管理系統(tǒng)解決方案，對系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)的技術(shù)原理、硬件組成、軟件架構(gòu)和系統(tǒng)功能做了介紹。分析了RFID感應(yīng)物品后的處理邏輯、創(chuàng)造性的將視頻抓拍技術(shù)和RFID相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)倉庫物品的智能化管理。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；RFID技術(shù)；視頻監(jiān)控

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）23-5508-05

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)的概念正式提出是在《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》文件中，來源于突尼斯的信息社會峰會。

最初在1999年提出：即通過射頻識別（RFID）（RFID+互聯(lián)網(wǎng)）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。簡而言之，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。

中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟將物聯(lián)網(wǎng)的定義為當(dāng)下幾乎所有技術(shù)與計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物體與物體之間：環(huán)境以及狀態(tài)信息實(shí)時的實(shí)時共享以及智能化的收集、傳遞、處理、執(zhí)行。廣義上說，當(dāng)下涉及到信息技術(shù)的應(yīng)用，都可以納入物聯(lián)網(wǎng)的范疇[1]。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)從邏輯上分為三層：1） 應(yīng)用層：應(yīng)用層是構(gòu)建在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)之上的應(yīng)用系統(tǒng)，包括商業(yè)貿(mào)易、物流、農(nóng)業(yè)、軍事等不同的應(yīng)用系統(tǒng)；2） 網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層是進(jìn)行信息交換的通信網(wǎng)絡(luò)，包括有Internet、WIFI網(wǎng)以及無線通信網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)；3）感應(yīng)層：指通過包括條碼、射頻識別、無線傳感器、藍(lán)牙等在內(nèi)的自動識別與近場通信技術(shù)獲取物品編碼信息的過程；

2 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用為構(gòu)建智能化倉儲提供了很好的技術(shù)基礎(chǔ)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在倉儲中的綜合應(yīng)用，確保了智能倉儲中關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息流的傳遞效率和準(zhǔn)確性。

2.1 RFID技術(shù)

射頻識別即RFID（Radio Frequency Identification）技術(shù)，又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。常用的有低頻（125k～134.2K）、高頻（13.56Mhz）、超高頻，微波等技術(shù)。

3 倉庫管理現(xiàn)狀

目前許多企事業(yè)單位的庫房管理還停留在人工記賬管理，有一部分企事業(yè)單位采用倉庫管理系統(tǒng)來代替人工記賬，但此類管理系統(tǒng)主要是基于電子記賬，這類系統(tǒng)普遍存在如下問題[2]：

3.1 精準(zhǔn)度不高

系統(tǒng)主要依靠名稱來標(biāo)識所管理的物品，往往發(fā)生領(lǐng)用登記的物品和實(shí)際領(lǐng)出的物品只是同一款，但不能精準(zhǔn)的記錄具體是哪一個物品，無法做到精細(xì)化管理；

3.2 缺乏實(shí)時性

系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)電子記賬，其記賬主要依賴人工登記，存在大量事后補(bǔ)錄的情況，不能第一時間準(zhǔn)確反映物品出入庫的情況；

3.3 監(jiān)管力度不夠

物品的出入主要是依賴人工登記，即使某些系統(tǒng)使用條碼槍管理，也受人工主動掃描的限制，無法準(zhǔn)確實(shí)時監(jiān)管庫房物品。

對于某些監(jiān)管力度高的庫房，由于存在以上幾點(diǎn)突出的缺點(diǎn)，導(dǎo)致現(xiàn)有的倉管系統(tǒng)往往力不從心，甚至增加倉管人員的工作量。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能倉庫管理系統(tǒng)架構(gòu)

針對前面提到的現(xiàn)有倉管系統(tǒng)面臨的困難，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的浪潮，特別是RFID技術(shù)與設(shè)備的完善，使得我們可以設(shè)計(jì)一種新型的智能倉庫管理系統(tǒng)來做的倉庫管理具體到物，實(shí)現(xiàn)物品的互聯(lián)式管理。

4.1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1） 應(yīng)用層

該層為智能倉庫管理系統(tǒng)的核心層，這一層主要由系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、智能倉管系統(tǒng)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)中間件和用戶訪問終端組成。負(fù)責(zé)整個智能倉管系統(tǒng)的邏輯處理，數(shù)據(jù)存儲以及人機(jī)交互；

2） 網(wǎng)絡(luò)層

該層為智能倉庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)層，由于系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，考慮到本系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用場景為異地多倉庫的管理，因此選用互聯(lián)網(wǎng)作為數(shù)據(jù)傳輸通道，系統(tǒng)使用TCP/IP協(xié)議來進(jìn)行信息的傳遞。這一層主要是負(fù)責(zé)為整個系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，使得整個系統(tǒng)能夠跨地域多倉庫的進(jìn)行管理；

3） 感知層

該層為智能倉庫管理系統(tǒng)的重點(diǎn)層，這一層主要由RFID讀寫器、RFID天線、RFID標(biāo)簽和攝像頭等物聯(lián)網(wǎng)的感應(yīng)器所組成。負(fù)責(zé)為系統(tǒng)提供倉庫物品或者人員進(jìn)出等信息，正是由于這一層的存在使得本系統(tǒng)解決了之前存在的管理不夠精細(xì)等難題，實(shí)現(xiàn)倉庫物品的“物聯(lián)化”管理。

5 系統(tǒng)的硬件組成及軟件設(shè)計(jì)

5.1系統(tǒng)硬件的組成

1） RFID讀寫器

讀寫器選用國內(nèi)領(lǐng)先的RFID制造商遠(yuǎn)望谷的XC-RF806型讀寫器，該讀寫器支持TCP/IP協(xié)議鏈接，符合本系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)定，同時這款型號的讀寫器能夠支持RFID標(biāo)簽的讀和寫，無需另外再購置專門的RFID發(fā)卡器來負(fù)責(zé)寫標(biāo)簽，方便的同時能夠節(jié)約整個系統(tǒng)的總體成本。另外806讀寫器支持最高每秒170次的RFID電子標(biāo)簽讀取，讀取距離最遠(yuǎn)可達(dá)10米（遠(yuǎn)望谷公司XC-RF806型讀寫器說明文檔），能夠支撐系統(tǒng)對于倉庫物品實(shí)時性的管理[3]。

2） RFID感應(yīng)天線

感應(yīng)天線選用XC-AF26-FCP+BUS超高頻天線，該天線能夠和806讀寫器配合使用，負(fù)責(zé)將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換為電流信號，或者將電流信號轉(zhuǎn)換成電磁波的設(shè)備。通過同軸電纜直接與讀寫器相連，具有良好的方向性，高效讀取或?qū)懭隦FID標(biāo)簽數(shù)據(jù)[4]。

3） RFID電子標(biāo)簽

RFID電子標(biāo)簽按照標(biāo)簽類型可以分為紙質(zhì)標(biāo)簽、車輛標(biāo)簽、動物標(biāo)簽和金屬標(biāo)簽等，考慮到本系統(tǒng)所負(fù)責(zé)管理的物品多是金屬質(zhì)地，以此選用抗金屬標(biāo)簽，并根據(jù)倉庫物品的不同大小定制的相應(yīng)體積的金屬標(biāo)簽。RFID電子標(biāo)簽?zāi)軌蛑С?40位EPC編碼，64位TID編碼以及512位用戶數(shù)據(jù)區(qū)。能夠存儲物品編號，幫助系統(tǒng)識別物品。

4） 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)選用海康威視公司的DS-2CD2810F網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，該攝像機(jī)支持TCP/IP協(xié)議連接，支持電子快門功能，能夠適應(yīng)不同的監(jiān)控環(huán)境，同時能夠高效的響應(yīng)系統(tǒng)抓拍要求。

5.2系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法。軟件使用JAVA技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，基于MySql進(jìn)行數(shù)據(jù)庫開發(fā)，并利用Socket通信與RFID讀寫器和網(wǎng)絡(luò)攝像頭來進(jìn)行通訊，接收發(fā)送物品的ID序列號。

系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際使用場景要求實(shí)現(xiàn)B/S架構(gòu)，即一個系統(tǒng)軟件服務(wù)器加一個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，并通過互聯(lián)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)與多個倉庫的感知層進(jìn)行連接，每一個倉庫配置一套RFID感應(yīng)設(shè)備和一個網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)。倉管系統(tǒng)通過IP地址來控制具體某一個RFID讀寫器或者網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行物品的識別或者出入人員圖像的抓拍。

6 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能主要用于物品錄入、流程表單、RFID標(biāo)簽管理、物品監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)管理、報(bào)表管理等功能。

6.1物品錄入模塊

該模塊為物品初始化模塊，負(fù)責(zé)物品名稱、物品生產(chǎn)廠家、物品規(guī)格型號、價格等物品詳細(xì)信息的錄入。在錄入詳細(xì)信息完畢后，系統(tǒng)會將物品存入數(shù)據(jù)庫，并同時生產(chǎn)該物品的唯一編碼。系統(tǒng)通過該編碼對物品進(jìn)行管理。

6.2流程表單模塊

該模塊根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際使用要求初始化好具體的物品管理表單，如物品的領(lǐng)用表單和歸還表單。并通過工作流引擎的支持來實(shí)現(xiàn)表單審批功能。通過該模塊來實(shí)現(xiàn)物品管理的電子化審核，無需物品使用人員額外的走簽字流程，加快物品流轉(zhuǎn)和使用效率。

6.3 RFID標(biāo)簽管理模塊

RFID標(biāo)簽原本是可以存儲512位的數(shù)據(jù)信息，但考慮到系統(tǒng)是基于互聯(lián)網(wǎng)訪問，出于安全的考慮，RFID標(biāo)簽只存儲對應(yīng)物品的唯一32位編碼。該模塊主要負(fù)責(zé)控制指定倉庫的讀寫器對具體RFID天線進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化工作。

6.4 物品監(jiān)控管理模塊

該模塊主要使用RFID讀寫器的高速讀取功能，來感應(yīng)物品的出入庫情況。通過在每個倉庫的門口放置RFID感應(yīng)天線，來感應(yīng)物品上面的RFID標(biāo)簽，并通過系統(tǒng)的邏輯判斷，來記錄物品的出入庫情況，整個過程無需人員再去系統(tǒng)中填寫額外的信息，能夠?qū)崿F(xiàn)物品的實(shí)時監(jiān)控管理，當(dāng)物品被未經(jīng)允許被拿出倉庫，監(jiān)控模塊會觸發(fā)報(bào)警裝置進(jìn)行聲光報(bào)警。

6.5網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)管理模塊

該模塊負(fù)責(zé)控制每一個倉庫的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，進(jìn)行倉庫實(shí)景的圖像拍攝，并將圖片返回到系統(tǒng)軟件服務(wù)器響應(yīng)路徑進(jìn)行存儲。通過該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)出入庫表單實(shí)時場景的記錄，便于加強(qiáng)物品監(jiān)管。

6.6報(bào)表管理模塊

該模塊主要是提供物品出入庫情況，物品庫存情況的統(tǒng)計(jì)和查詢，提供智能模糊查詢，多圖標(biāo)類型展現(xiàn)，以及EXCEL報(bào)表等功能。

7 系統(tǒng)RFID關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

7.1 RFID感知區(qū)域設(shè)計(jì)

根據(jù)RFID天線信號發(fā)射為半球面散射的原理，為了能夠讓RFID感知區(qū)域覆蓋整個倉門系統(tǒng)采用了三天線感應(yīng)的設(shè)計(jì)，即在倉門的上、左、右三個方向都加裝了RFID天線，使得感應(yīng)信號能夠完美的覆蓋這個倉門區(qū)域。當(dāng)RFID天線感應(yīng)到貼在物品上的RFID標(biāo)簽，會信號轉(zhuǎn)化到RFID讀寫器。

7.2邏輯處理模塊設(shè)計(jì)

說明：首先是RFID的去重判斷模塊，由于RFID的讀取次數(shù)非常的高，一秒鐘能讀取上百次的標(biāo)簽，而實(shí)際使用過程中，物品經(jīng)過感應(yīng)區(qū)需要花費(fèi)一定時間，在這個時間范圍內(nèi)，物品上的RFID會被多次感應(yīng)到，而實(shí)際來看物品只是一次出入倉庫門，因此系統(tǒng)增加一個RFID讀取標(biāo)簽的去重模塊，與上次感應(yīng)間隔小于10秒的設(shè)備只能算是一次出入庫。

由于RFID讀寫器只能負(fù)責(zé)感應(yīng)物品，沒有辦法做出方向性判斷來斷定物品是出庫還是入庫，同時基于物品監(jiān)管的要求，系統(tǒng)增加了一個物品關(guān)聯(lián)申請表單的邏輯判斷模塊，該模塊會要求在物品在領(lǐng)用和歸還前先由申請人填寫申請表，審核通過后才能進(jìn)入倉庫拿取或者歸還申請的物品，系統(tǒng)通過關(guān)聯(lián)申請表單模塊判斷該物品之前有沒有填寫相關(guān)申請，如果沒有填寫申請，會被認(rèn)為是非法出入庫操作，系統(tǒng)會激活報(bào)警模塊進(jìn)行聲光報(bào)警。

7.3 RFID寫標(biāo)簽?zāi)K

倉庫管理的物品都需要貼上RFID電子標(biāo)簽，并進(jìn)行系統(tǒng)寫入與物品相對應(yīng)的ID編號才能被系統(tǒng)正確識別出來。因此需要一個RFID寫標(biāo)簽?zāi)K對物品的RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行初始化，由于系統(tǒng)選用的806讀寫器能夠發(fā)送寫卡指令，基于成本考慮，本系統(tǒng)沒有再單獨(dú)選用專門的發(fā)卡器，而是通過控制806讀寫器將對應(yīng)物品的ID發(fā)射到RFID電子標(biāo)簽中做保存。其寫標(biāo)簽流程如圖4。

7.4 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)管理模塊

為了進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)管，系統(tǒng)在每一個倉庫加裝一個網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)對準(zhǔn)倉庫門口進(jìn)行拍攝，當(dāng)RFID裝置感應(yīng)到物品時，系統(tǒng)會自動觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)進(jìn)行抓拍并將抓拍的圖片信息返回到系統(tǒng)服務(wù)器上進(jìn)行存儲，同時將抓拍的圖片與對應(yīng)的申請單進(jìn)行關(guān)聯(lián)，是的本系統(tǒng)的申請單能夠查詢到器材出入庫時對應(yīng)的影像記錄，杜絕之前的冒領(lǐng)等不規(guī)范的操作。另外當(dāng)物品未經(jīng)許可領(lǐng)出時，系統(tǒng)也會控制網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)記錄下當(dāng)時的影像，便于后續(xù)的追查工作，加大了倉庫的保障力度。

8 結(jié)束語

本文所述系統(tǒng)已在一家大型企業(yè)運(yùn)行，并將其下十間倉庫納入監(jiān)管，目前系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，通過引入RFID等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，解決了一直困擾該企業(yè)物品在庫狀態(tài)不準(zhǔn)確，物品被擅自領(lǐng)出等管理問題。真正做到對進(jìn)入倉庫的每一件物品進(jìn)行監(jiān)管。同時通過RFID感應(yīng)器和網(wǎng)絡(luò)攝像頭的聯(lián)動控制，做到每一筆申請單都有實(shí)時影像，是的管理更加客觀，公正和安全。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)倉庫管理系統(tǒng)向全新的智能倉庫管理系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變不可避免，該文希望對智能倉庫管理系統(tǒng)的推廣起到一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 百度百科.物聯(lián)網(wǎng)[EB/OL].http：//baike.baidu.com/view/1136308.htm.

[2] Unified Barcode &RFID Warehouse Management System.http：//www.unifiedbarcode.com/warehouse-management-system.html.2004.

[3] 遠(yuǎn)望谷公司 XC-RF806型讀寫器說明.pdf.

[4] 遠(yuǎn)望谷公司XC-AF26型天線說明.pdf.