基于RFID的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)使用的是人工記錄單據(jù)的方式，這種方式不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還容易造成人為損失，而且勞動(dòng)力成本高。針對(duì)以上問題，采用基于RFID技術(shù)的智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的架構(gòu)方案，設(shè)計(jì)了一套智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。通過管理系統(tǒng)與RFID技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)貨物進(jìn)行出庫(kù)入庫(kù)，貨物瀏覽，人員管理，單品搜索等功能。從而完成了對(duì)商品的分類管理，提高了倉(cāng)儲(chǔ)能力。

近年來，隨著我國(guó)倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)的不斷發(fā)展，倉(cāng)儲(chǔ)管理作業(yè)變得多樣化和復(fù)雜化。采用條碼技術(shù)和人工識(shí)別的傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)管理方式，人工成本比較高，工作效率不理想。隨著RFID技術(shù)的不斷成熟，可以利用RFID技術(shù)較好地解決目前存在的問題。本文主要介紹了一套基于RFID的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

1 主要技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 RFID簡(jiǎn)介

RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識(shí)別。它可以方的便對(duì)物品進(jìn)行非接觸式識(shí)別。一套R(shí)FID系統(tǒng)由閱讀器與轉(zhuǎn)發(fā)器組成，由閱讀器發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給轉(zhuǎn)發(fā)器，用以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)器電路將其內(nèi)部IDCode送出，此時(shí)閱讀器便接收此ID Code，從而對(duì)物品批量的進(jìn)行快速有效識(shí)別。

1.2 Zigbee簡(jiǎn)介

Zigbee作為一種近年來新興的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離的無線連接。它利用自己的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，在只需要很少能量的情況下，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，其通信效率非常高。

2 整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

本智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)主要由上位機(jī)與RFID手持讀卡器兩部分組成，其通信采用Zigbce協(xié)議。上位機(jī)程序包括上位機(jī)前臺(tái)程序、后臺(tái)程序兩部分。前臺(tái)程序可運(yùn)行于多個(gè)PC，后臺(tái)程序運(yùn)行在服務(wù)器。整體架構(gòu)如圖1所示。

2.1 上位機(jī)前臺(tái)程序

上位機(jī)前臺(tái)程序包括操作界面與管理員界面。操作界面由入庫(kù)操作與出庫(kù)操作組成。管理員界面由標(biāo)簽注冊(cè)、寫入數(shù)據(jù)和讀取數(shù)據(jù)等組成。

2.2 上位機(jī)后臺(tái)程序

手持讀卡器非接觸式讀取物品RFID標(biāo)簽后，把所讀數(shù)據(jù)發(fā)送給后臺(tái)程序，經(jīng)過后臺(tái)解析將物品的詳細(xì)信息實(shí)時(shí)回傳到手持讀卡器的液晶屏上。數(shù)據(jù)采用GB2312編碼，后臺(tái)程序采用串口與各Zigbee節(jié)點(diǎn)通信。上位機(jī)工作流程如圖2所示。

2.3 Zigbee通信協(xié)議

Zigbee節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，包括上位機(jī)與固定節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)與手持讀卡器數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。

2.4 手持讀卡器

手持讀卡器主要利用RFID技術(shù)負(fù)責(zé)對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)商品的出入庫(kù)查詢，其具有兩個(gè)功能：?jiǎn)纹纷R(shí)別和多品識(shí)別。單品識(shí)別不采用防碰撞機(jī)制一次只能識(shí)別一個(gè)商品上的RFID標(biāo)簽，多品識(shí)別采用防碰撞機(jī)制可以同時(shí)識(shí)別上千個(gè)RFID標(biāo)簽，識(shí)別的標(biāo)簽存儲(chǔ)在隊(duì)列中。手持讀卡器在對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的商品進(jìn)行查詢時(shí)首先進(jìn)行標(biāo)簽識(shí)別和解析，解析標(biāo)簽的數(shù)據(jù)后獲得標(biāo)簽的UII(唯一物品識(shí)別碼)。通過標(biāo)簽的UII將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)顯示在手持讀卡器上，以便倉(cāng)庫(kù)管理員能夠方便地進(jìn)行商品查詢。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 手持讀卡器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)手持讀卡器采用ARM公司的STM32F103嵌入式處理器作為控制單元的主控制器，中軟吉大JX200E系列的UHF 900M超高頻閱讀器芯片作為射頻收發(fā)模塊的核心，將uC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和FATfs文件系統(tǒng)移植到ARM處理器上，完成任務(wù)調(diào)度，并在此基礎(chǔ)上控制高頻閱讀器芯片讀取每個(gè)商品唯一的的RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)。使手持機(jī)讀卡器與上位機(jī)通信，獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)物品的詳細(xì)信息，實(shí)時(shí)顯示在其液晶屏上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基于RFID的智能倉(cāng)儲(chǔ)管理。手持讀卡器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.2 管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要包括信息瀏覽，商品管理，人員管理。其中，信息瀏覽主要包括查看商品信息，注冊(cè)信息，人員信息，入庫(kù)信息，出庫(kù)信息的功能。商品管理主要具有增加商品，刪除商品及更新數(shù)據(jù)的功能。人員管理主要具有增加人員，刪除人員及更新數(shù)據(jù)的功能。

4 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用Microsoft Visual Studio 2012的VC++6.0作為開發(fā)工具，以Microsoft SQL Server2012作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，以下是對(duì)其主要功能的介紹。

4.1 用戶登錄

打開倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)進(jìn)入登錄頁(yè)面，數(shù)據(jù)庫(kù)用戶信息表中有管理員和普通用戶權(quán)限。其中用UserPermission字段用來存儲(chǔ)是否有管理員權(quán)限，其數(shù)據(jù)類型為bit。如果判斷為true則具有管理員權(quán)限，如果為false則為普通用戶。數(shù)據(jù)庫(kù)中主要涉及管理員對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中商品信息的瀏覽和查看。

4.2 系統(tǒng)管理操作

管理員直接面對(duì)的就是管理界面中的數(shù)據(jù)，通過對(duì)管理界面中商品信息的瀏覽進(jìn)而有效管理倉(cāng)庫(kù)商品信息。首先是管理界面中的信息瀏覽，該界面包括商品信息，注冊(cè)信息，人員信息，入庫(kù)信息，出庫(kù)信息等。在商品信息中可查看商品的編號(hào)，商品的名稱，能夠直觀的了解商品，在所在商品行單擊可查看商品的描述。在注冊(cè)信息中可查看商品標(biāo)簽的UII，商品的名稱，以便第一時(shí)間掌握商品注冊(cè)信息。人員信息中包括用戶名和密碼等信息，其中用戶可分為管理員和普通用戶。入出庫(kù)信息包含商品UII，入出庫(kù)時(shí)間，商品名稱，操作員等。系統(tǒng)管理界面如圖5所示。