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ZigBee自組網(wǎng)技術(shù)在第三方物流智能倉儲中的應(yīng)用

作者: 時間:2012-09-13 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:針對RFID系統(tǒng),為了解決RFID讀卡器與服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換問題,經(jīng)過方案論證比較,選擇建立無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。整個系統(tǒng)采用MESH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),由主控節(jié)點與子節(jié)點共同構(gòu)成。該方案以實際倉庫為實驗環(huán)境,經(jīng)過實際部署及測試,服務(wù)器收到數(shù)據(jù)包時間均在20~40 ms,網(wǎng)絡(luò)運行穩(wěn)定,數(shù)據(jù)傳輸正常,滿足正常作業(yè)。且該方案從降低投資維護(hù)成本、增強實用性的角度,具備在行業(yè)中的較強可推廣性。
關(guān)鍵詞:;RFID;無線數(shù)據(jù)傳輸;;物流

0 引言
本文以天津濱海新區(qū)日益發(fā)展的物流企業(yè)的平面?zhèn)}庫為環(huán)境,為建立一套基于物聯(lián)網(wǎng)概念且具備可推廣價值的解決方案。在智能倉儲的RFID系統(tǒng)中每一個或幾個RFID電子標(biāo)簽都需要有其對應(yīng)的讀寫器進(jìn)行信息感應(yīng),而各組RFID讀卡器也需要與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。但在倉儲作業(yè)中因舉升車輛需要路面光滑才可保障平穩(wěn)運行,且倉庫空間挑高大、平面空間跨度廣所以不便于有線布設(shè),必須使用無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)交互。因此采用日益成熟的來對RFID讀卡器進(jìn)行無線,實現(xiàn)動態(tài)放據(jù)交換。

1 ZigBee自方案論證
針對第三方物流倉儲的作業(yè)特點及實際傳輸距離需要,橫向比較幾種無線傳輸方式后,選擇基于ZigBee技術(shù)的無線自組網(wǎng)方案。ZigBee自組網(wǎng)是基于IEEE802.1 5.4的無線通信技術(shù),由多到65 535個無線數(shù)傳模塊組成的高可靠性無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺。在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi),每個ZigBee數(shù)傳模塊問可相互通信,各節(jié)點間距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75 m無限擴展,具有使用方便、工作可靠、價格低的特點。
與其他組網(wǎng)方式相比,首先ZigBee技術(shù)采用的是自組網(wǎng)通信方式,每個ZigBee節(jié)點可獨立工作,一旦某個節(jié)點出現(xiàn)問題,可通過其他節(jié)點傳輸數(shù)據(jù),并可隨時隨地將新的RFID閱讀器加入網(wǎng)絡(luò),不會影響全部網(wǎng)絡(luò)的使用;若使用Wifi技術(shù),某AP故障會導(dǎo)致覆蓋范圍下所有RFID讀卡器無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換其次,ZigBee協(xié)議棧簡單,實現(xiàn)相對容易,運行ZigBee需要系統(tǒng)資源約28 Kb,而藍(lán)牙協(xié)議棧相對復(fù)雜,需要系統(tǒng)資源約250 Kb;此外ZigBee比藍(lán)牙更為靈活,更有利于控制系統(tǒng)成本。
在倉儲作業(yè)中根據(jù)作業(yè)流程,需要大量數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點,數(shù)量巨大的通信設(shè)備造價及在網(wǎng)運行時的通信費用,直接影響系統(tǒng)成本;而ZigB ee技術(shù)除了首批投資成本外不會產(chǎn)生更多的日常使用費用。雖然ZigBee的傳輸速率并不快(2.4 GHz的頻段只有250 Kb/s),然而考慮到倉儲作業(yè)特點,貨物托盤上的電子標(biāo)簽只寫入貨物的ID號,字節(jié)長度通常在32 B以內(nèi),因此不會對傳輸速率有過多影響,滿足正常工作條件。且ZigBee的功耗較低,同樣電源環(huán)境下,藍(lán)牙和WIFI的持續(xù)工作時間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于ZigBee。
RFID相關(guān)協(xié)議中只規(guī)定了通信接口,而ZigBee具有相對完善的通信組網(wǎng)協(xié)議,工作頻段上ZigBee可以選擇2.4 GHz ISM頻段(全球通用頻段),而RFID可工作在915 MHz或其它頻段,二者在通信頻率上互不干擾。考慮倉庫為室內(nèi)環(huán)境,且節(jié)點與節(jié)點之間距離較近,ZigBee模塊在工作過程中可穿透一定厚度障礙,因此信號衰減量可忽略不計。通過自組織網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備之間都可以直接或間接進(jìn)行無線通信,網(wǎng)絡(luò)的可靠性和頻率利用率都非常高,且ZigBee有比較完整的安全認(rèn)證模式。
綜上所述,選擇ZigBee技術(shù)作為第三方物流智能倉儲中RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)是最合適的。

2 網(wǎng)絡(luò)原理及結(jié)構(gòu)
一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)需要有中心協(xié)調(diào)器(Coordinator)和路由器(Router)兩部分組成。每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)需要且僅需要一個中心協(xié)調(diào)器,用來創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò),當(dāng)有節(jié)點加入時,分配地址給子節(jié)點;而路由器負(fù)責(zé)收發(fā)數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),并尋找最適合的路由路徑,當(dāng)有節(jié)點加入時,可為節(jié)點分配地址,因此一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)可能需要多個路由器。當(dāng)一個網(wǎng)絡(luò)由一個中心協(xié)調(diào)器與N個路由器共同構(gòu)成時,這個網(wǎng)絡(luò)才是真正的MESH網(wǎng)絡(luò),每個節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)全部是自動路由到達(dá)標(biāo)節(jié)點。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/153940.htm

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基于ZigBee自組網(wǎng)技術(shù)的RFID系統(tǒng),采用MESH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),由一個主控節(jié)點和若干個子節(jié)點構(gòu)成(子節(jié)點數(shù)目視倉庫內(nèi)RFID讀卡器數(shù)量而定),如圖1所示。主控節(jié)點由服務(wù)器通過串口與中心協(xié)調(diào)器構(gòu)成;子節(jié)點由讀卡器通過串口與路由器構(gòu)成。串口選擇RS 232雙向通信方式。
所有ZigBee設(shè)備啟動后,主控節(jié)點將開始組建ZigBee網(wǎng)絡(luò),將所有子節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)同時為各個子節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址,并將信息存儲進(jìn)數(shù)據(jù)庫。讀卡器采集到標(biāo)簽數(shù)據(jù)后,首先把數(shù)據(jù)發(fā)送給與之連接的路由器,路由器再把標(biāo)簽數(shù)據(jù)連同讀卡器信息通過多跳ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給主控節(jié)點進(jìn)行存儲,主控節(jié)點要把閱讀器的參數(shù)配置命令通過與路由器間的通信發(fā)送給閱讀器,隨后庫位節(jié)點設(shè)備進(jìn)入省電模式;當(dāng)主控節(jié)點對子節(jié)點發(fā)布命令時,可以隨時喚醒庫位節(jié)點設(shè)備,通過尋找子節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)地址,然后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址將命令通過多跳網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)給路由器,再經(jīng)路由器傳給對應(yīng)的讀卡器,最后由路由器向主控節(jié)點發(fā)送收到命令的確認(rèn)通知。


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