冷庫RFID自動控制及庫存管理集成系統分析

當前，物聯網相關技術的推廣應用方興未艾。伴隨著國家節(jié)能減排戰(zhàn)略和食品安全保障戰(zhàn)略的深入實施，中國冷鏈物流體系的建設進入了一個關鍵階段，有關生產商、物流商、經銷商開始聯手打造冷鏈物流鏈，以冷庫為主體的冷鏈物流模式將成為其中一種重要的模式。在模式整合的過程中，多種資源、多種技術的集成應用必將成為該行業(yè)的主流發(fā)展趨勢。

1、大型冷庫建設及管理現狀

冷庫是冷藏業(yè)發(fā)展的基礎，到2009年底，中國大概擁有冷庫接近三萬座，冷庫總量已經接近1500萬噸，但是與超過13億的人口相比，中國冷庫目前遠遠不能滿足龐大的人口對冷藏冷凍食品的需求。而且，大部分現有冷庫都存在自動化控制程度低、制冷系統維修不力、設施設備老化嚴重、節(jié)能措施未引起足夠重視等問題。因此，冷藏鏈的發(fā)展前景將十分廣闊，冷庫未來需求巨大，冷庫行業(yè)將會在較長時間內保持一定速度的增長。

冷庫建設的規(guī)模擴大可以有效的節(jié)約成本，隨著倉儲物流行業(yè)的發(fā)展，大型的綜合的公共冷庫，已經成為中國冷庫發(fā)展的一個必然趨勢，而且，大部分新建的冷庫其功能將從“低溫倉儲”型向“冷鏈物流配送”型發(fā)展。

從冷庫的管理與控制來看，冷庫設計更加趨于優(yōu)化，冷庫制冷系統的智能化控制已經普遍應用，大、中型冷庫基本上都實現了對庫溫、制冷系統壓力、設備運行狀態(tài)等的實時顯示和自動記錄，并設有較完善的安全保護裝置。另一方面，隨著網絡與數據庫技術的發(fā)展，冷庫的管理軟件也在原先簡單的出入庫控制的基礎上添加了財務結算、客戶關系管理、庫存質量管理等功能模塊，并實現了Internet環(huán)境下的遠程應用。

但是，在實踐中，將冷庫倉儲管理與自動控制的在軟硬件配置上統籌考慮，并結合新興的互聯網技術、物聯網技術，將冷庫環(huán)境監(jiān)測、安全管理、節(jié)能控制、遠程監(jiān)控與管理、電子商務以及整個冷鏈物流的信息集成等拓展應用都融入一個整體解決方案的，還很少見。

2、方案總體思路

本方案基于多種成熟技術的集成應用，著眼于整個冷鏈物流中冷庫存儲環(huán)節(jié)之質量控制，以大型集群冷庫及同一網絡異地分布的冷庫群為應用對象。

本方案將冷庫倉儲信息管理（冷間、庫容及貨位管理、出入庫及移庫管理、批次與數量管理、存儲要求與時間控制管理、客戶關系管理及財務結算管理等）和冷庫環(huán)境自動控制（制冷設備安全控制、庫溫控制、濕度控制、預警控制等）結合在一起，在軟硬件配置上實現一體化集成，統籌考慮庫存質量控制（歷史數據存儲、質量控制標準曲線與實時曲線差異分析等），并綜合運用物聯網技術（基于RFID技術完成庫存管理及與整個冷鏈物流的集成）、互聯網技術（電子商務、遠程監(jiān)控與管理）和相關節(jié)能技術，為客戶提供大型集群冷庫的集中與分散控制以及異地分布冷庫群的統一管理。

整個系統由下列子系統或環(huán)節(jié)構成：

1）冷庫管理信息系統

2）冷庫全自動控制系統

3）冷庫環(huán)境遠程監(jiān)控管理及調試診斷系統

4）冷庫RFID射頻識別管理系統

5）冷鏈物流中電子商務技術的應用（冷鏈物流信息平臺）

6）冷庫安全管理及高效節(jié)能技術的應用

3、主要子系統基本功能描述

（1）冷庫庫存管理及自動控制的集成應用

目前的冷庫管理軟件一般是基于數據庫的C/S架構或B/S架構的管理信息系統，很少能集成遠程訪問、電子商務等功能，偏重于管理信息自動化；而冷庫自控系統一般基于工控組態(tài)軟件開發(fā)，是集控制程序、上位機、人機界面、PLC、自控元器件以及制冷設備等于一體的軟硬件系統，偏重于生產過程自動化。這二者之間的數據采集、數據傳遞、數據存儲和控制管理是分離的。

在我們的解決方案中，我們將從軟硬件配置上做整體考慮，實現兩套系統的無縫集成，達到管理和控制一體化，結合RFID技術，統籌考慮各個子系統的數據采集/錄入、數據存儲、數據統計/分析、界面集成、模式切換等功能銜接，將冷庫的倉儲管理、交易、收費結算和物流配送與冷庫的自動控制與安全監(jiān)控結合在一起，再考慮冷庫的遠程管理維護以及互聯網數據交換需求（著眼于冷鏈行業(yè)的信息共享和協同），形成一套完整的軟硬件解決方案。

（2）RFID射頻技術在冷庫管理中的集成應用

冷鏈由冷凍加工、冷凍貯藏、冷藏運輸及配送、冷凍銷售四個方面構成。冷鏈物流管理泛指溫度敏感性產品在生產、貯藏運輸、銷售，到消費前的各個環(huán)節(jié)中，始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下，以保證物品質量，減少物流損耗的一項系統工程。是以冷凍工藝學為基礎、以制冷技術為手段的低溫物流過程。

冷鏈物流不但對時間長短的限制很高，而且對于恒定的溫、濕度也有著十分嚴格的要求。從原材料的采購一直到終端銷售，低溫冷凍食品都要求一個溫、濕度穩(wěn)定的環(huán)境。如何保證冷鏈物流運輸的標準化運作，實現溫度的記錄與跟蹤、溫度設備的控制和商品驗收的檢測，是冷鏈物流必須解決的另一個大問題。

現階段我國還缺乏行之有效的冷鏈物流的管理方法，監(jiān)測手段滯后是最大的技術瓶頸，其主要癥結是：人工測量和紙面記錄；無統一數據系統支持；實時性差、監(jiān)管脫節(jié)；取證困難、無法確定責任；無法進行預警、損失率大等。

RFID技術是解決冷鏈物流信息集成的最好手段。RFID射頻技術是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境。與條形碼技術相比，RFID可以節(jié)省更多的時間和人力、物力，降低生產成本，提高工作效率。其優(yōu)點是不局限于視線，識別距離比光學系統遠，射頻識別卡具有讀寫能力，可存儲大量數據，并具有一定的智能，難以偽造。

在我們的解決方案中，首先在冷庫倉儲環(huán)節(jié)全面應用RFID技術，RFID系統的軟硬件可以和我們的庫存管理和自動控制實現集成，順暢的實現數據識別、數據采集、數據交換及存儲，保證了倉儲環(huán)節(jié)對整個冷鏈的支撐。由RFID系統實現數據錄入的自動化，可以減少大量的人力物力消耗，同時還可以對冷庫庫存實現動態(tài)實時的控制：

入庫、出庫及移庫的操作：當貼有RFID標簽的貨物進出倉庫時，出人口處的讀寫器將自動識讀標簽，不需人工掃描。根據得到的信息，管理系統會自動更新存貨清單，實現自動操作。結合庫管人員的手持終端設備與電腦及貨物RFID標簽的數據交互，可以實現貨物與庫位的精確對應，從而實現完整的出入庫和移庫控制。

庫存盤點：盤點庫存時不需進行人工檢查或掃描條形碼，因此庫存盤點時的工作量和不必要損耗的大大減少，而且通過RFID技術的跟蹤操作，使得確定貨物的位置更為精確具體。

整合人員進出庫控制：系統將整合相關人員使用的RFID標簽，在實現出入庫控制的同時，還可實現與貨件進出庫時間相互比對等功能。

實時監(jiān)控貨物溫度變化：將溫度傳感器采集的溫度定時寫入RFID標簽的芯片中，當RFID標簽接到RFID讀寫器天線信號時，將RFID芯片內的溫度數據上傳給RFID讀寫器，交由后端系統處理。此系統可實時監(jiān)控倉儲貨物的溫度變化，實現實時監(jiān)視、預警管理。

在我們的解決方案中，系統還可以通過消息中間件實現與其它信息系統的集成。

（3）RFID射頻技術在冷鏈物流中的集成應用

除了在冷庫存儲環(huán)節(jié)，RFID射頻技術的應用可以伴隨冷鏈物流延伸。

長途冷鏈物流，特別是國際物流時，我們需要一個由企業(yè)或聯盟建立覆蓋全冷鏈流程的冷鏈監(jiān)測中心數據平臺。

將RFID溫度監(jiān)測器放入物品包裝或貨箱中。監(jiān)控器按照系統預定的時間間隔周期性地記錄測量到的溫度，并將溫度數據傳送給安裝在倉庫、配送中心等各節(jié)點的讀寫器，各個溫度監(jiān)測接點的數據通過數據傳輸網絡集中上傳至數據中心存儲和處理，最終匯總至中心數據平臺，系統也可以一次性讀取所有點對點的供應鏈溫度數據，生成靜態(tài)的溫度變化圖表，完成對供應鏈的溫度變化的監(jiān)管，實現對整個冷鏈物流的數據跟蹤及信息共享。

企業(yè)或聯盟成員通過口令訪問平臺獲取相關數據，實現對冷鏈溫度的全程、實時監(jiān)控和預警；普通消費者可以通過系統提供的的查詢手段，了解產品的安全溯源信息。RFID技術和食品安全解決方案相結合，勢必會給消費者提供讓人放心的食品和藥品，為人類福祉做出新的貢獻。

（4）冷庫管理及自動控制中節(jié)能技術的集成應用

全自動化冷庫系統可以消除入工管理的冷庫所固有的作業(yè)效率低、設備和產品破損率高等不足之處，而且，多工質不同系統的各類冷庫的廣泛應用，為自動控制在冷庫節(jié)能中的應用提供了廣闊的用武之地。

我們的解決方案將綜合超大型物流冷庫的特點，從節(jié)能的角度分析能夠產生節(jié)能效果的各個環(huán)節(jié)并加以優(yōu)化控制。采取的解決方法是：對冷庫的設計、設備選型、操作規(guī)程等方面進行優(yōu)化，并且通過自動控制系統來實現工藝流程控制，降低能源消耗。具體措施包括：保證冷凍間的保溫效果、根據實際環(huán)境選擇最經濟的壓縮機（如用螺桿壓縮機配搭雙級系統既可以滿足多個溫度要求又能最大限度地提高系統的能效比）、在制冷系統中采取的節(jié)能措施（降低冷凝溫度、提高蒸發(fā)溫度、采用自動系統、能量綜合利用）、優(yōu)化設備使用（減少沖霜次數、減少冷間開門次數、采用最經濟的開機方式、及時排除系統中油和不凝性氣體）等等。

（5）電子商務、遠程控制等技術的拓展應用

我們的市場目標是集團化企業(yè)的大型物流冷庫，除了一個或多個大型集群冷庫有集中和分散的控制模式外，還有一種情況是：客戶有多處大型冷庫分處異地需要實現遠程監(jiān)控，甚至要實現跨國管理，而且這些分散的冷庫群組成了龐大的物流網絡，需要有統一的平臺實現數據交換。

因此，我們的解決方案還集成了很多拓展用：