基于RFID傳感網(wǎng)絡(luò)的自動化立體倉庫管理的研究與分析

王恩博

【摘 要】 本文分析了立體倉庫的電子化應(yīng)用場景，提出運用RFID技術(shù)對倉庫進行遠程管理，提高管理質(zhì)量，降低管理成本。并進一步，結(jié)合傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的高效存儲。實踐證明，在大型倉庫管理的過程中有明顯效果。

【關(guān)鍵詞】 立體倉庫 RFID 傳感網(wǎng)絡(luò)

1 自動化立體倉庫的電子化

自動化立體倉庫中的電氣與電子設(shè)備主要指檢測裝置、信息識別裝置、安全保護裝置、通訊設(shè)備、屏幕顯示、圖像監(jiān)視等設(shè)備。

1.1 檢測裝置

為了實現(xiàn)對自動化立體倉庫中各種作業(yè)設(shè)備的控制，并保證系統(tǒng)安全可靠地運行，系統(tǒng)必須具有多種檢測手段能檢測各種物理參數(shù)和相應(yīng)的化學(xué)參數(shù)。

在立體倉庫系統(tǒng)中，對貨物的外觀檢測及稱重、機械設(shè)備及貨物運行位置和方向的檢測、對設(shè)備運行狀態(tài)的檢測、對系統(tǒng)參數(shù)的檢測和對設(shè)備故障的檢測都是極為重要的。通過各種傳感器對這些檢測數(shù)據(jù)的判斷與處理，為系統(tǒng)決策提供最佳依據(jù)，使系統(tǒng)處于理想的工作狀態(tài)。

1.2 信息識別裝置

信息識別的作用在于完成對貨物名稱、類別、貨號、數(shù)量、等級、目的地、生產(chǎn)廠的識別。在自動化立體倉庫中，為了完成對物料信息的采集，通常采用條形碼、磁條、光學(xué)字符和射頻等識別技術(shù)。其中條形碼識別技術(shù)在自動化立體倉庫中應(yīng)用最為普遍。

1.3 數(shù)據(jù)通信

自動化立體倉庫是一個復(fù)雜的自動化系統(tǒng)，它是由眾多的子系統(tǒng)組成。在自動化立體倉庫中，為了完成規(guī)定的任務(wù)，各系統(tǒng)之間、各設(shè)備之間要進行大量的信息交換。例如，自動化倉庫中監(jiān)控系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間的通訊以及倉庫管理機通過廠級計算機與其它信息系統(tǒng)的通訊。數(shù)據(jù)通訊的傳輸媒介有電纜！紅外光！光纖和電磁波等。

2 RFID系統(tǒng)組成

RFID系統(tǒng)主要由三部分組成：讀寫器、射頻標簽和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)組成。RFID系統(tǒng)與相應(yīng)的管理信息系統(tǒng)相連后，可以準確地跟蹤每一件運動中的物品，實時采集每一件物品的數(shù)據(jù)，加密后的數(shù)據(jù)傳輸過程中不容易被外界截獲，這種安全的數(shù)據(jù)存取通道，能夠為客戶企業(yè)帶來直接的經(jīng)濟效益。

射頻標簽，作為目標對象的數(shù)據(jù)載體，能夠識別標識目標對象，跟蹤對象，采集對象信息。它主要由耦合元件和芯片組成，含有內(nèi)置天線，用于在標簽和射讀寫器之間傳遞射頻信號進行雙向通信。射頻標簽中的天線接收到信號后，將被識別對象的信息儲存在一定容量的存儲器內(nèi)，在惡劣的工作環(huán)境下，仍然可以對標簽中的數(shù)據(jù)信息進行讀、寫操作，保持數(shù)據(jù)信息的實時傳遞，維持對象目標信息的準確，在標簽和讀寫器通信時將編碼后的對象信息傳輸給讀寫器。

根據(jù)標簽獲取電能的不同方式，將射頻標簽分為主動式標簽和被動式標簽。主動式標簽也稱有源射頻標簽，即靠標簽內(nèi)部的電池供電，主動發(fā)射射頻信號給讀寫器，由讀寫器讀取標簽中的信息，具有信號傳遞遠，傳輸時間短的優(yōu)點，但是標簽使用年限有限制；被動式標簽也稱無源射頻標簽，標簽內(nèi)沒有供電電池，工作能量由讀寫器發(fā)射的信號來提供。被動式標簽不能主動發(fā)射射頻信號，而是響應(yīng)來自于讀寫器發(fā)射過來的信號，由讀寫器反復(fù)讀取標簽內(nèi)容或者將信息寫入標簽，具有使用年限長，數(shù)據(jù)傳輸持續(xù)時間長和數(shù)據(jù)保存時間長等優(yōu)點，但是缺點是讀寫器讀寫標簽的距離比主動式標簽的小。

3 傳感網(wǎng)絡(luò)

傳感器網(wǎng)絡(luò)是面向傳感器網(wǎng)絡(luò)的部署及應(yīng)用開發(fā)構(gòu)建的通用平臺。它包含一個支持多應(yīng)用的運行環(huán)境和一系列標準化系統(tǒng)服務(wù)，如數(shù)據(jù)聚合、控制和管理策略以及自適應(yīng)能量有效機制等。簡化傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的復(fù)雜度，并解決傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)中的種種限制和挑戰(zhàn)問題。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺的設(shè)計目標是實現(xiàn)一個基于異構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)管理平臺，可以基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)快速地開發(fā)和部署相關(guān)應(yīng)用，而無需了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)底層的具體技術(shù)實現(xiàn)。無線傳感器為應(yīng)用用戶提供統(tǒng)一的系統(tǒng)級視圖，并且屏蔽所有的底層復(fù)雜處理的操作。

TinyDB是建立在傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)TinyOS之上的一個數(shù)據(jù)查詢處理系統(tǒng)，用于從傳感器上提取信息。TinyDB并不依賴于NesC語言，而是在能量和硬件資源有限的情況下，采用類SQL接口從傳感器節(jié)點中提取感興趣的數(shù)據(jù)。查詢過程中，使用簡單的數(shù)據(jù)操作模式以顯示數(shù)據(jù)的類型和感興趣的傳感器節(jié)點集。TinyDB中維護著一張?zhí)摂M數(shù)據(jù)表（SEN-SORs），表中每列顯示了傳感器的類型和剩余能量等。此外，TinyDB中采用控制泛洪策略以傳送其查詢數(shù)據(jù)。

Mate中間件主要集中于解決或克服傳感器網(wǎng)絡(luò)的帶寬和能量限制問題，為傳感器網(wǎng)絡(luò)動態(tài)改變的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供更好的交互和適應(yīng)能力，使傳感器網(wǎng)絡(luò)具有更好的動態(tài)性和可行性，且更易于重新配置。Mate通過虛擬機為用戶提供一個接口，因此也支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，同時提供傳感數(shù)據(jù)訪問功能。此外，它借鑒了Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中路由協(xié)議機制，用以解決傳感器網(wǎng)絡(luò)的移動性問題。Mate可以看作是一個運行于TinyOS上的字節(jié)編碼解釋器，將編碼分段并封裝成24個字節(jié)長度的指令以便載入網(wǎng)絡(luò)，該方法尤其適用于那些程序比較大的應(yīng)用。Mate主要包括虛擬機、網(wǎng)絡(luò)、裝載器、硬件設(shè)施及調(diào)度器等組件，采用同步模式以響應(yīng)事件觸發(fā)，如分組傳送和超時等，在這過程中，Mate盡量避免消息緩沖和大容量存儲，同步模式使得應(yīng)用層編程變得更為簡單。Mate的另外一個獨到功能是通過給封包加入一個版本號以實現(xiàn)實時的信息裝載和網(wǎng)絡(luò)更新。

參考文獻：

[1]歐廣宇，劉輝.RFID 技術(shù)及其在物流企業(yè)的應(yīng)用[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2008，18（6）：164-167.

[2]張正義.我國卷煙商業(yè)現(xiàn)代化物流發(fā)展綜述[J].物流技術(shù)與應(yīng)用，2006，6（2）：45-50.

[3]季建華.運營管理[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2004.endprint