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    仓储管理信息化及其 RFID 室内定位技术应用

      信息来源:   发布时间:2021-07-15  点击数:

    我国的GDP已跃居世界第二, 成为名副其实的经济大国, 经济的高速发展带动了国内物流事业的大发展, 仓储是物流领域十分重要的一个环节, 仓储管理水平如何直接关系到整个物流行业的经济效益和社会影响。仓储管理信息化是物流管理信息化的重要组成部分, 随着物流技术的迅速发展, 现代仓储管理信息化已进入快车道发展时期。

    2014年9月, 国务院印发了《物流业发展中长期规划》 (2014—2020年) 文件, 文件中明确了物流业的发展战略, 指出“加强北斗导航、物联网、云计算、大数据、移动互联等先进信息技术在物流领域的应用”。国家的重视极大地推动了物联网等技术在物流行业中的应用与发展, 其中最典型的就是无线射频识别技术 (简称RFID技术) 的应用。RFID技术是一种非接触式自动信息获取技术, 特点是非接触、快速、精准、大容量、高环境适应性等, 它的出现与推广改变了仓储管理的管理模式, 实现了仓储管理信息化的飞跃, 仓储管理无论在信息获收、传输、处理与应用各方面达到了前所未有的高度, 特别是RFID室内定位技术的应用, 给大型仓储管理中的货物实时定位查找提供了一种实用手段, 有效地提高了大型仓储管理的效率。

    1 RFID与室内定位技术

    1.1 RFID技术

    RFID (无线射频识别) 技术是一种典型的自动识别技术, 它利用无线电信号空间耦合原理, 实现非接触信息自动获取电子标签内信息, 在防碰撞技术支撑下, 可以实现多标签的信息读写, 并且具备高速运动目标的准确识别与读写能力, RFID系统使用快捷方便, 特别适合恶劣环境下的信息自动采集。RFID系统一般由电子标签 (Tag) 、读写器 (Reader) 、天线和中间件组成, 电子标签存储的信息容量较大, 可以存储ID和一定数量的物品信息, 比较适合仓储货物的信息标识, RFID中间件是完成RFID设备接入应用系统的App, 主要完成读写器管理、数据采集和系统指令传达, 读写器通过串口或网口等多种方式与上位机通信实现数据交换。

    RFID基本工作原理:首先由RFID读写器发出无线电信号, 使得有效范围内的电子标签被激发, 激发后的电子标签通过发射相应的无线电信号回送出电子标签内的相关信息, 完成信息的交互, 控制信息和标识信息通过接口与上位机通信。电子标签有无源、有源和半无源三大类, 系统的工作频率分微波、超高频、高频和低频。

    1.2 室内定位技术

    定位技术的应用现在已十分普遍, 各种基于位置服务 (LBS) 的App已被大众所接受和广泛使用, GPS和北斗导航定位已深入人心, 但是这些定位技术应用的最大特点或者说最大缺点就是适合于室外定位, 由于无线电波的传播特性导致无线信号无法穿透障碍物, 因此无法做到室内有效正常工作。室内定位技术是在卫星导航定位应用成熟后的进一步延伸和发展, 已成为定位技术应用研究的一热门领域, 应用前景十分广泛。经过科研工编辑的不懈努力, 室内定位技术发展十分迅速, 目前国内主要采用的技术有A-GPS、红外、超声波、光跟踪、超宽带、射频识别 (RFID) 等多种技术。这些技术应用的成熟案例不少, 特别是基于RFID技术的室内定位应用日趋成熟, 结合RFID电子标签的信息标识和自动获取能力, 在物流仓储信息化中得以极大的重视与应用。

    2 仓储管理信息化

    2.1 信息化管理发展与必要性

    仓储作为物流作业过程中的很关键一节点, 其重要性不言而喻, 早期, 由于经济发展水平的限制, 物资还不十分丰富, 物流行业处于低层次发展, 仓储空间与物品种类和数量都不大, 对仓储管理要求不高, 一般的手工管理基本上都能较好完成, 但随着我国的改革开放, 特别是近十几年的高速经济发展, 形势发生了质的变化, 物流信息化已成为国家发展战略。

    仓储管理的发展从手工作业到现在的信息化、智能化和自动化的一个进程。传统的仓储管理大多依靠人工作业的一个低效率过程, 以纸张文件为载体来记录、跟踪货物的进出信息, 这种管理模式的缺点是:工作量大、容易出错、作业能力有限、效率低下等;随着计算机时代的到来, 仓储管理进入了初级信息化时代, 大多采用了人工加计算机的管理模式, 仓储物资信息数字化与纸质记录并存, 相对提高了工作效率;随着计算机网络技术和国际互联网的成熟应用, 仓储信息化管理进入了无纸化的新时代, 实现了仓储管理的网络化;现在, 大数据、云计算特别是物联网技术的应用, 仓储信息化管理进入了崭新的时代, 完全彻底地解决了仓储管理从信息的自动录取、传输、处理到应用的智能化、自动化。随着企业规模的不断发展, 仓库的容积越来越大, 存储物资的种类与数量也在不断增加, 进出仓库的频率更是指数级提升, 仓储作业已十分复杂和多样化, 传统的和早期的计算机化管理模式已不可能完成仓储管理, 严重影响了企业的运行工作效率, 成为经济发展新瓶颈, 现代仓储信息化管理成为必由之路。

    2.2 现代仓储信息化管理

    现代仓储信息化管理系统主要是解决传统仓储管理存在的诸多问题, 达到全面提升仓储管理智能化与自动化水平, 给予企业节约生产成本和增强企业竞争力。它采用RFID技术、计算机技术、通信与网络技术等信息化手段, 对仓储物资的管理实现自动化标识、库存与物资定位、物资调拨、自动化盘点、实时报表统计等一系列自动化操作与管理。其中, RFID电子标签具备的非接触式标识与读取信息技术在仓储信息化中占据十分重要的角色。

    基于RFID技术的仓储管理系统主要采用电子标签作为信息存贮来标识物体, 实现对仓库货物进行检验、出入库、调拨、移库移位、盘点等环节的数据进行自动化的数据读写, 达到对仓储货物状态的实时动态掌握, 确保仓储货物、货位及其他相关因素的合理配置, 提高仓储管理的整体工作效率和经济效益。仓储管理系统实现以下主要功能:非接触式自动精确地更新各种信息;查询和跟踪货物信息;货位查询并动态分配货位, 有效利用仓储空间;实现人力与货物资源的动态调控;仓储物资的综合盘点;仓储物资查找自动化和统计报表的自动汇总与生成等。仓储管理系统由三部分组成:一是信息管理子系统。负责进出库货物计划制订和下达, 数据库信息的维护与管理, 各种报表的汇总与生成;二是现场管理子系统。负责各类电子标签管理, 库存与库位调控, 发布作业指令;三是管理实行子系统。完成出入库、移库、盘库等作业操作, 并实时上报实行结果信息。

    3 RFID室内定位技术应用

    3.1 RFID定位技术

    RFID电子标签具有对仓储货物电子标识的能力, 也同时具备室内所标识物体的定位功能。基于RFID技术的室内定位按定位对象可分两种方式:一是标签定位, 也就是使用一个或几个读写器对标签目标定位;二是读写器定位, 也就是利用若干个标签对读写器对象的定位。相对来说读写器定位应用较少, 主要以标签定位应用研究居多, 在仓储管理系统中采用标签定位技术来对货位和货物的定位应用。标签定位技术依据采用测量技术不同, 又可以分“接收信号强度方法” (RSSI) 、“到达角度方法” (AOA) 、“到达时间方法” (TOA) 和“到达时间差方法” (TDOA) 四种。以上四种方法的具体应用各有特点, 依应用条件不同而不同。

    3.2 仓储管理中的应用

    现代仓储管理已显得比较复杂和繁重。物流行业的大发展对大型仓储的需求越来越多, 大型仓库的面积与容积都比较大, 货柜货架众多, 货物种类多并且数量大, 这些导致了仓储管理的复杂性, 其中货物与货位的寻找就会变得困难, 特别是发生错位错放的情况下, 如何快速寻找到错位的货物有时显得十分重要。在仓储环境下的定位一般分两种情况:一种是静态定位;另一种是动态跟踪定位。仓储货物具有物品位置变化大和种类流动快的显著特点。根据货物品种的不同对RFID定位电子标签也有重要影响, 相应的定位技术也有各自的要求。

    仓库存贮物品的种类有其随意性, 但RFID电子标签对一些物品相对敏感, 如金属制品。因此电子标签的选择很重要, 对于一般的仓储来说, 选择标签定位系统在成本管理方面显得有较好的优势, 目前无源标签的应用使得定位系统的成本进一步得以降低, 技术上也基本成熟应用。在充分研究仓储环境因素及系统成本考量情况下, 现代仓储货物与货位定位系统可采用基于无源信号指纹识别 (RSSI) 定位方案来实现。无源RSSI定位系统由RFID标签、天线、读写器和相应的App组成。基于“信号指纹”的定位方法包括三个方面:部署场地规划、信号指纹库采集、信号指纹匹配。首先是对部署场地进行规划。即确定每台接收机 (天线, RFID阅读器) 所处的位置并进行记录。在部署接收机之后, 需要进行信号指纹的采集 (训练阶段) 。具体方法是对需要定位的区域进行网格化, 采集网格位置处的“指纹”, 并存入数据库中。在整个信号指纹库采集工作完成之后, 系统便可以得到区域任意位置的信号指纹。在信号指纹匹配阶段, 位置服务器首先确定货物所处的母区, 即大致位置。然后根据接收到该标签的接收机编号, 以及接收机接收到信号的强度在位置服务数据库中进行匹配。最终返回相应的地理位置信息作为该货物所在的实时位置。

    4 结论

    物流技术的发展十分迅速, 仓储管理已从人工方式快速进入了智能化、自动化的时代, 物联网、大数据、云计算机等技术的发展与应用, 给仓储管理信息化增添了无限的可能。本文对现代仓储管理信息化建设作了一些探讨, 简要论述了RFID技术在仓储管理中的应用, 特别针对RFID室内定位技术在仓储管理中应用做了一些分析, 室内定位技术的应用前景十分广阔, 相信随着对RFID室内定位技术的深入研究, 必定会在将来的物流管理中得到更多的关注与重视。

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