國網計量資產二級庫信息系統的構建

余小軍，梁海東，邱 濤，劉 斌

（1.普天物流技術有限公司，北京 100080；2.國網山東省電力公司煙臺供電公司，山東 煙臺 264000）

國網計量資產二級庫信息系統的構建

余小軍1，梁海東2，邱 濤2，劉 斌1

（1.普天物流技術有限公司，北京 100080；2.國網山東省電力公司煙臺供電公司，山東 煙臺 264000）

根據國網計量資產二級庫信息系統的功能要求及設計標準，提出了建議該系統的一般功能框架，并介紹了相關技術及各主要作業流程。

計量資產；二級庫；信息系統；RFID

1 研究背景

在“十二五”期間，國家電網“三集五大”建設成果顯著，真正的實現對省級公司整個計量業務的“工廠化檢定、自動化倉儲、物流化配送、全程化監控”，實現計量資源的優化配置，提高倉儲管理水平。但二級庫的自動化、信息化程度低，嚴重影響了整個計量資產物流供應鏈管理水平，成為整個計量資產供應鏈管理的瓶頸。因此，為進一步提高計量資產的管理水平，實現二級庫的高度自動化、信息化，國網二級庫的智能倉庫信息系統建設的重要性日益凸顯。在二級庫倉儲系統中，依靠自動化設備，利用先進的RFID信息識別技術，實現電能表計的自動化出入庫，加快計量資產在物流環節的周轉速度，提高了效率。國網供電公司電能表計二級庫的建設將利用先進的技術手段和管理手段，以適應未來二級庫所覆蓋地區快速發展的電力業務需求，建成具備水平先進、信息化程度高的現代化計量資產倉儲物流管理中心。

2 國網計量資產二級庫信息系統的設計依據及功能要求

2.1 設計依據

根據《國家電網公司電能計量中心建設與管理規范》，為貫徹落實“集團化運作、集約化發展、精益化管理、標準化建設”的要求，進一步規范國家電網公司系統電能計量資產物流中心的建設與管理，依據國家有關計量法律、法規和行業有關標準，按照國家電網公司《關于推行電能計量體系建設的指導意見》（國家電網營銷[2006]223號）要求，規劃建設的國網計量資產二級庫倉儲系統須與省級計量中心生產調度系統、ERP系統、營銷系統等相關業務系統實現對接，信息接口統一執行國家電網規范。

2.2 系統功能要求

（1）實現倉儲管理功能和視頻監控功能，包括庫前作業區、自動化立體表庫以及對倉庫存儲區域的動態和靈活劃分；

（2）實現出庫、入庫、盤點、檔案信息管理、庫房信息管理、資產管理、舊表管理、報表統計、系統管理和出入庫工單處理等功能，支持均勻存放、先進先出、柔性出入庫等多種出入庫策略；

（3）實現實時庫存查詢、庫存量預警、貨物存留超時報警功能，通過圖形化界面直觀的展示倉庫庫存，達到對每一塊電表在倉庫中位置的精確定位；

（4）實現對各個作業環節及各種設備運行狀況的實時監控，監控數據支持仿真模擬顯示；

（5）系統能調整運行方式，可人工下達倉儲任務，設定某個特定單元的處理過程，可實現單臺裝置控制操作；

（6）實現系統用戶及權限管理，自動記錄倉儲方案維護、手動操作、軟件升級情況等信息，保證系統操作安全；

（7）作業環節的異常情況，特別是影響人身、設備安全的，有報警提示功能。報警信息實行分級控制，至少包括故障類型、故障點位置等信息并以不同顏色區分報警級別、類型等。

（8）通過圖形化等展示界面以達到可以直觀的查看庫存明細數據信息以及輸出倉儲記錄、倉儲情況統計等報表。報表可導出為EXCEL或WORD文檔保存。報表及與相關系統交流的綜合信息的設計，采用電力行業規定的統一數據格式。

（9）人機界面要求為：

①采用風格一致的操作界面，布局合理，窗口內容簡單明了，提供的信息語言通俗易懂、連貫一致。

②客戶端人機界面功能滿足操作人員的監控需求，顯示工藝流程圖、關鍵參數、報警信息。

③顯示畫面根據流程，按層次結構或樹型結構組織。操作人員調用任一畫面不超過五次點擊，重要功能可一次按鍵調出。

④實時數據刷新周期不大于1s。

（10）系統能夠實現通過圖形化的監控界面對倉儲設備運行狀態的實時呈現，并可以精確定位查詢到某個具體設備的運行參數。

圖1 信息系統中間件結構模型

3 信息系統技術應用

3.1 RFID技術

RFID技術實現了計量資產表計高效的信息數據群讀模式，利用RFID射頻門形式，整箱表計通過RFID識別區時，電能表計的電子標簽在室內識別區被全部讀出，數據讀寫正確率達99.9%以上。

根據計量中心倉儲的業務需求，將周轉箱和電能表計綁定、周轉箱疊垛后綁定等，合理進行RFID布局設計，實現計量資產表計從入庫到出庫的全程監控和跟蹤，同時對計量資產表計進行多次冗余的檢測，保證實物與信息一致，實現作業過程的真正自動化。

為保證讀寫器的讀取精度，不出現漏讀、錯讀，系統在容易發生錯讀的RFID掃描點增加金屬屏蔽罩，天線采用線極化方式，盡量避免天線讀取到相鄰的容器和計量資產表計。在此基礎上，系統采用實時跟蹤定位技術，實時記錄容器所在位置和經過的路線，如果誤掃到的周轉箱或電能表計在系統中表明是在其它位置，則系統過濾掉誤掃到的信息。同時，在作業過程中，系統可根據需要關閉或啟動RFID讀寫器，亦可以啟用新的讀取模式確保讀寫器的精度。

3.2 統一多元的訪問中間件技術

二級庫計量資產倉儲管理信息系統中開發了支持不同訪問方式、獨立于異構數據源的統一數據集成中間件。定義不同設備、數據源、層次的數據模型，通過在中間件中實現對這些數據模型進行抽象，定義統一的數據格式定義、數據解析和數據質量控制模型，為系統提供不同類型數據的標準接入功能。中間件將不同層面的數據進行清洗和整理，過濾垃圾數據和無效數據，實現分布式存儲，大數據量過程數據流的高效存儲和訪問。統一多元的訪問中間件技術屏蔽了不同數據源的連接交互方式異構和通信協議異構，將不同數據源實現為具有統一屬性、數據格式、命令集的虛擬設備，同時提供一致的訪問接口供上層應用系統使用，圖1為中間件的結構模型：

中間件實現對異構物理設備的封裝，對上層應用提供一致的通信接口。上層應用通過中間件的統一接口向虛擬設備（設備抽象）發送訪問指令。數據定義模塊對數據的正確性進行驗證，數據解析模塊根據相關規則對數據進行處理，數據質量控制模塊對垃圾、重復數據進行處理，對數據進行封裝組合。

3.3 動態優化調度技術

根據國網電力計量資產倉儲中心作業需求，規范性地提出四原則，即分區原則、均布原則、效率原則、重力原則。同時，為提高貨物同時出入庫的效率，將創新性地研究出幾種新策略，如固定式調度策略、動態調度策略、混合調度策略。

二級庫計量資產倉儲中心的入庫操作主要流程為：通過叉車或其他輸送設備將貨物送到指定入庫口，系統根據需要入庫的貨物選擇入庫貨位，同時下發指令給輸送設備開始進行入庫，電能表計周轉箱通過提升機、輸送搬運等設備入庫到指定巷道口后，該巷道的智能多穿小車或堆垛機等自動化設備把周轉箱電能表計存儲到指定貨位上。倉儲系統的自動化設備可以進行智能優化調度，滿足國網電力計量資產倉儲中心的作業管理需求。

4 信息系統方案設計

4.1 系統架構

國網計量資產二級庫信息系統由感知層、傳輸層和應用層三層結構組成。感知層主要由感知設備和感知終端組成；傳輸層主要由互聯網、電力專網等接入網絡和接入單元構成；應用層主要由倉儲業務功能單元、倉儲系統子系統、生產調度平臺等組成，如圖2所示。

圖2 國網計量資產二級庫信息系統構成

4.2 信息系統功能描述

4.2.1 基礎數據管理。信息系統可以實現基礎數據的管理功能，包括對各種物品信息、客戶信息、倉庫信息、庫區信息、貨位信息、設備信息、周轉箱信息、電能表計信息等管理，以及數據備份與恢復，可依需求設置自動/手動備份功能。

4.2.2 系統作業管理。作業管理包括入庫管理、出庫管理、存儲管理、庫存管理、綜合信息查詢和報表管理和安全管理。在充分遵守貨物的存取原則的基礎上本系統在入庫管理、出庫管理、庫存管理采用以下方式：

（1）入庫管理。完成電能表計入庫業務，包括收貨單接收、入庫任務維護、上架任務維護等。當電能表計到貨后，人工檢驗后直接從貨車上將裝有電能表計的周轉箱放置在伸縮式鏈板機等設備上輸送到入庫輸送機上，再通過RFID信息自動采集裝置進行電能表計及周轉箱的信息采集，完成電能表計與周轉箱的信息綁定。疊箱機自動將單個周轉箱進行疊垛作業，完成周轉箱“組箱”，再由系統自動分配貨位，輸送系統將此周轉箱單元輸送到相應的巷道口，由堆垛機等設備自動提取放入到系統分配的貨位上存儲。

（2）出庫管理。系統支持先進先出、先近后出、整垛出入庫、設備能力均衡、物料均分、分配目標站臺與設備狀態關聯變化、緊急優先、指定貨位出入庫等策略，還可提供指定各類條件抽檢，特殊情況下支持單箱出庫。主要有以下幾種出庫方式：①配送出庫：接到出庫任務后，系統調度堆垛機或其他相關的自動化設備自動將相應周轉箱單元取出，通過提升機、輸送系統以及伸縮式鏈板機等設備輸送到貨車裝車處；②空周轉箱出庫：當有空周轉箱需求時，系統自動將空周轉箱搬運到相應出庫站臺；③不合格表計退貨出庫：包括立體庫周轉箱退貨出庫和緩存及表計退貨出庫兩種。

（3）存儲管理。①支持自動化立體庫管理；②通過位置模型對從立庫貨位到緩存站臺進行統一管理；③提供貨位管理功能，巷道人工鎖定功能；④入庫原則：“巷道均分”、“先進先出”、“庫存位置優化”、“就近入庫”、“最短路徑”原則，特殊情況下支持單箱入庫；⑤出庫原則：“先進先出”、“緊急優先”、“出庫優先”原則，支持指定批次出庫；⑥物料按均分的原則存放于各巷道中，如果某一巷道出現故障，盡量滿足繼續發貨的要求；⑦電能表計分區管理：電能表計可根據用戶需求實現分區存放，按分庫、分類存放的原則進行儲存保管；⑧可凍結、解凍指定貨位，將指定的貨位凍結（禁止出入庫）、解凍，維護貨位狀態（可以人工更改貨位的載貨、空閑等狀態）。

（4）庫存管理。庫存管理是整個倉儲管理的核心內容，包含：①實時庫存日常事務處理，提供實時庫存查詢；②提供計量資產短缺、超儲報告，提供超時預警功能；③計量資產移庫位置管理：在立體庫內不同貨位之間調整；④計量資產盤點管理：系統支持按存儲區盤點、按存儲位置盤點、按計量資產盤點、計量資產抽檢盤點、立體倉庫貨位信息與管理系統記錄信息核對、動態盤點等；⑤安全庫存管理：超出安全庫存范圍的入庫和造成低于警戒庫存的進行報警；⑥庫房色標管理：對庫內各種貨位的數量和分布示意，以圖形化方式展現庫內各貨區各貨位存放貨物情況。

（5）綜合信息查詢和報表管理。①提供綜合信息查詢，包括作業任務、設備狀態、庫存信息、貨位狀態、入出庫、操作記錄、運行日志、設備、維修管理等信息；②具備數據自動記錄、統計、報表生成及打印、查詢等功能，提供綜合信息，包括出入庫統計日報表、月報表、年報表；庫存情況統計日報表、月報表、年報表等；③提供統計報表數據，包括設備利用率分析表；貨位利用率分析圖表；貨位使用記錄表；④報表可導出為EXCEL文檔保存。報表及與相關系統交流的綜合信息的設計，遵循電力行業規定的統一數據格式。

（6）安全管理。①用戶角色管理：主管人員可以創建不同用戶、角色，并分配相應的使用權限。每個用戶必須經過有特權的管理者授權才能進入系統，管理者在數據庫中記錄用戶姓名、用戶ID、加密密碼等；②用戶權限管理：為不同操作人員分配不同操作權限，操作人員只能訪問被授權使用的庫區、位置、計量資產；只能操作被授權操作的功能、界面。系統管理員可集中方便地配置、監視、控制、診斷整個系統，并且能夠監視和控制用戶情況，快速定位故障點，及時消除隱患；③系統日志：提供詳細的操作記錄和系統運行日志，提供在線故障診斷及幫助功能。記錄倉儲方案維護、手動操作、軟件升級情況等信息；④根據計量設備分類及狀態選擇出入庫管理模式，包括合格計量設備出入庫、拆回計量設備出入庫等。

4.3 信息作業流程

系統接收并保存由省級營銷系統下發的入庫單（入庫任務），表計到貨時對表計的身份進行核對，同時將電能表計與周轉箱進行綁定，記錄并上傳綁定關系；周轉箱進行疊箱作業后，記錄并上傳疊箱后的綁定關系；分配儲位進行入庫，完成入庫后記錄入庫作業信息，更新庫存信息，同時向營銷系統上傳作業信息與更新后的庫存信息。

系統接收并保存由營銷系統下發的出庫單（出庫任務），搜索滿足條件的表計并進行調度開始出庫作業，完成出庫后記錄出庫作業信息，更新庫存信息同時向后臺系統上傳作業信息與更新后的庫存信息。

4.4 接口方式

系統向上對ERP系統、生產管理系統、營銷系統以及其它信息管理分系統以中間件形式提供平臺級的接口服務，針對二級庫倉儲信息系統的建設可定制接口業務適配器，掛入系統，由接口服務進行統一管理。同時接口模塊提供多種標準接口業務適配器，用戶可進行選配，為二次開發及優化調整提高效率。系統可提供的接口方式如下：①HTTP、FTP、SOAP、Message Queue等通信協議方式；②WEB Service、數據庫視圖等實時接口方式；③中間數據庫、文本、XML、EXCEL等多種非實時接口方式；④異構系統和數據源之間的數據交換。

二級庫計量資產倉儲系統與省級計量中心生產運行系統等系統實現對接。在國網公司對接口標準進行統一規范或改動時，國網二級庫計量資產倉儲信息系統升級并按規范提供接口，以保證實現與上位系統的無縫對接和數據傳輸。

5 總結

本文介紹的國網二級庫計量資產倉儲軟件系統采用asp.net mvc2模式進行設計開發，集成智能倉儲管理系統、智能倉儲監控系統、智能倉儲輔助作業模塊、計量資產表計信息采集模塊、視頻監控模塊、計量資產表計拆疊箱管理模塊等功能模塊，同時集成對電力計量資產表計拆疊箱機、輸送系統、RFID射頻識別設備、多穿小車、提升機等設備的視頻監控與控制功能，提高了國網二級庫計量資產中心的信息化和倉儲自動化水平。

Establishment of Secondary Warehouse Information System for State Grid Power Measuring Assets

Yu Xiaojun1,Liang Haidong2,Qiu Tao2,Liu Bin1
(1.China Potevio Logistics Technology Co.,Ltd.,Beijing 100080; 2.State Grid Shandong Province Power Company Yantai Power Supply Company,Yantai 264000,China)

In this paper,according to the functional requirement and design standard of the secondary warehouse information system for the power measuring assets of the State Grid,we proposed the general functional framework of the system and then introduced the corresponding technologies and major processes.

power measuring assets;secondary warehouse;information system;RFID

F253.9

A

1005-152X(2015)11-0201-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2015.11.053

2015-10-02

余小軍（1987-），男，湖北武穴人，碩士，工程師，研究方向：物流工藝與信息系統規劃；梁海東（1967-），男，山東福山人，副高，研究方向：計量資產項目管理；邱濤（1987-），男，山東棗莊人，助工，研究方向：計量庫房項目管理；劉斌（1978-），男，河南周口人，工程師，研究方向：物流項目管理。