基于物聯網技術的企業倉儲管理系統研究

吳旻昊

摘 要：隨著經濟的發展，物流逐漸成為企業競爭中舉足輕重的一環，而倉儲管理作為物流供應鏈中的基礎環節尤其需要重視，目前我國倉儲管理仍存在人力資源浪費，倉儲效率低，管理無序散亂等問題，因此本文對物聯網以及可應用于該倉儲管理系統的物聯網技術進行了介紹，并從貨物出入庫、盤點調配以及環境檢測三大子系統對基于物聯網技術的企業倉儲管理系統進行了詳細研究以幫助企業在倉儲管理中利用該系統更高效地實現倉儲管理。

關鍵詞：物聯網技術；倉儲管理；RFID；環境監控

一、引言

目前我國的企業倉儲管理大部分仍基本處于人工管理或半自動化管理狀態，多有人力資源浪費，倉儲效率低，重復建設，管理無序散亂等問題。無線通訊和RFID技術等可以大幅提高物流管理效率的物聯網技術未能被成熟的應用于企業倉儲管理，因此為提高倉儲管理效率，使倉儲環節不再成為制約企業物流供應鏈的因素，降低企業物流成本，實現倉儲管理的智能化和自動化，本文對基于物聯網技術的企業倉儲管理系統進行了研究旨在幫助物流企業將倉儲管理推入信息化時代。

二、物聯網介紹

物聯網作為一種新概念在1999年被提出后發展迅速，被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業的第三次浪潮。它是對當前互聯網技術所進行的深化進步和應用服務拓展。物聯網技術以現有互聯網技術為基礎，按制定協議通過射頻識別（RFID）技術、全球定位系統、無線通信技術、紅外感應技術、激光掃描器、攝像頭等新興信息化感知傳感技術將相關物品、機器、人等與互聯網相互連接在一起，進行信息通信和數據交換，形成大網絡實現物品、機器、人等的智能化定位、識別、監管和跟蹤。目前物聯網技術在國內物流方面應用比較多的系統類型包括倉儲管理系統、車輛定位跟蹤系統、訂貨管理系統等。

三、可應用于企業倉儲管理系統設計實現的關鍵物聯網技術

1.RFID技術

RFID技術又稱為是無線射頻技術，主要利用無線電信息識別技術進行工作。通常一個完整RFID系統包括以下三部分：電子標簽，讀寫器和天線。讀寫器的作用是利用發射無線電波做到在幾厘米到幾米的距離內成功讀取貨物上電子標簽內存儲的信息，從而完成對產品遠距離的非接觸式自動識別。其工作原理可簡要描述如下：讀寫器通過發射天線在其自身周圍一定區域范圍內形成一定頻率的特有射頻場，當貨物經過時，其電子標簽將會在該射頻場的作用下獲得感應電流從而獲得能量。此時，電子標簽將會利用該感應電流對其攜帶的信息進行后續信息處理，信息處理完成后信息將被電子標簽內的內置發送天線發送至讀寫器并被執行解調和解碼操作，之后由讀寫器將信息送入后臺主系統進行處理。

2.ZigBee技術

ZigBee是一種低速短距離傳輸的無線網絡協定，名稱來源于蜜蜂的八字舞，它在物聯網中的主要功能是為無線傳感網絡提供要素間信息傳輸的橋梁作用。無線傳感網絡（wireless sensor network）由傳感器、感知對象和觀察者三個要素構成，這三大要素之間進行信息傳輸與交流需要一個統一的協議。這個起著要素間橋梁作用的協議便是ZigBee。

ZigBee技術具有低功耗、低成本、低速率、近距離、短時延、高容量、高安全、免執照頻段等優勢，同時其可間接實現對物體的定位，因此被迅速應用于物流倉儲環境管理。

3.XML技術

XML（extensibleMarkupLanguage）是起源于SGML （The StandardGeneralizedMarkupLanguage）的可擴展標記語言，是Internet環境中跨平臺依賴于內容的技術，是一種簡單的數據存儲語言，用戶可以通過該技術對自己的標記語言進行定義，實現對結構化文檔信息的高效處理。XML技術的核心是對數據內容的處理，尤其對于包含復雜數據物流倉儲管理系統而言，采用XML技術可將大量倉儲系統數據內容在網絡中交換和表示的過程進行簡化，使得程序代碼、各種數據和數據的輸出顯示相互獨立，使數據以一種更簡單的表現形式呈現給管理者，使得管理更加方便高效。

4.WebService技術

WebService是一個平臺獨立的，松耦合的，自包含的、基于可編程的web的應用程序。基于物聯網技術的倉儲管理系統可在SOA框架內（物流倉儲內部管理系統數據通常由于具有分布廣泛性和感知節點流動性等特點而采用SOA（面向服務架構）架構方式進行系統設計）利用Web Service技術將系統與下一層的中間件技術進行結合從而實現智能倉儲系統的各項功能。

5.中間件技術

中間件（Middleware）是處于操作系統和應用程序之間的軟件，在物聯網技術中處于物聯網集成服務器端和感知層、網絡層之間，其在倉儲管理系統中的作用是為了將底層數據采集設備采集到的不同異構信息進行集中處理后轉換成統一格式提供給上層應用程序進行處理分析，接著上層應用程序將統一格式的數據轉換成業務信息供業務管理應用程序調用從而幫助管理者完成倉儲信息管理。有中間件參與的倉儲管理系統結構示意圖如下：

中間件的使用可以為倉儲管理系統提供更多便利，例如，中間件可屏蔽底層操作硬件系統和設備的復雜性與不確定性，減少了很多由于兼容性而造成的軟件系統問題；上層數據庫和應用系統發生變化時或者底層數據采集設備變化時只需對中間件的設置進行改變即可而無需對上層程序進行整體重寫改動。總之，中間件技術是基于物聯網技術的倉儲管理系統不可或缺的重要技術。

四、基于物聯網技術的企業倉儲管理系統

本文提出的基于物聯網技術的倉儲管理系統主要包括以下三大子系統：一是利用物聯網技術對出入庫進行優化的子系統；二是利用物聯網技術對倉庫內貨物進行盤點調配的子系統；三是利用物聯網技術實現對倉庫內溫濕度等因素進行實時監控的環境監控子系統。各個子系統之間相互依存相互影響，信息流作為其中紐帶起到對整個管理系統的銜接作用。每一個子系統單獨實現都是為了保證信息流的傳遞效率，從技術上實現信息流從被動推送到主動拉動倉儲管理系統的目的。整個管理系統示意圖如下：

1.出入庫子系統

出入庫子系統主要采用了RFID技術和串口通信技術。其具體實現過程為：首先為每件貨物制作其專屬電子標簽，其次在倉庫各出入口所需位置設置讀寫器，讀寫器自身將會形成其射頻場，當有貨物進入此區域時，其電子標簽將會在射頻場的作用下被激活，此時其芯片內的存儲信息將被發送至讀寫器，最后讀寫器將會將收到的信息通過調制解調器進行解碼并傳送至后臺處理終端對信息進行處理。

在貨物入庫前物流公司需建立相應的貨品信息管理系統將即將入庫貨品的供應商和客戶信息生成貨物預入庫信息。當貨品準備入庫時，首先將倉儲區根據貨物的不同分類進行分區編號并制作相應的電子標簽，并將貨物分區信息存入后臺數據庫以備之后對貨物是否正確入庫進行核實。隨后便是貨物入庫，通過對貨品電子標簽的掃描獲取其分區信息并運送至相應貨區，當貨物通過該區入口讀寫器時，讀寫器會對該貨物進行電子標簽信息核實以確認該貨物屬于該貨區，當信息無誤后，系統將準許貨物入庫并將該貨品信息轉為庫存狀態，一旦核實出現差錯，該貨品將被打回并重新進行入庫操作。

當貨物準備出庫時，首先由倉庫管理人員制定出庫清單并將需要出庫的貨物信息及倉儲位置下載至出庫負責人員的手持終端即圖3中的PDA內，之后出庫負責人員可根據PDA的提示到達指定位置提取貨物，提取貨物時需進行出庫核實，具體操作由倉儲人員利用PDA對即將提取貨物進行電子標簽的信息讀取并由PDA自動發送至后臺系統進行信息核對，如若準確無誤，倉儲人員將提取貨物并運送至庫區出口準備出庫。貨物出庫時，安裝在庫區出口的讀寫器將再一次對出庫貨物進行信息核實，核實無誤后系統準許出庫并將貨物信息轉為已出庫狀態，一旦核實出現差錯，該貨品將被禁止出庫。

2.庫存盤點調配子系統

庫存盤點調配子系統主要負責倉庫內貨物盤點和調配的管理，旨在縮短貨物盤點時間節約人力，以最方便快捷的途徑達到實時監控庫存狀態并調配的目的為實現倉儲可視化管理服務。目前庫存盤點可實現自動盤點和人工盤點。自動盤點基于RFID技術可通過大面積讀寫器對倉庫指定范圍內所有貨物進行信息讀取并傳送至后臺管理系統進行信息處理。自動盤點的優勢在于其無人工干預，全自動，操作快捷準確。人工盤點即倉庫管理人員根據實際情況選擇盤庫范圍并依據PDA內盤庫單信息對貨物進行依次盤點，盤點結束將信息上傳并核對。

庫存盤點調配子系統按功能模塊又可分為智能貨架、智能盤點小車和手持盤點機（PDA）三大功能模塊。智能貨架功能模塊主要負責貨物的掃描上架、貨位管理、貨物數量統計和下架管理。智能貨架功能模塊以操作事件為起點，以信息感知數據為基礎，以無線網絡為媒介，以智能貨架管理系統為信息處理和指令控制中心。智能貨架可利用RFID技術和無線網絡傳輸技術實現庫存盤點的自動信息傳遞和信息核實節省了人力成本也免去了由于人工干預所造成的人為誤差。智能貨架功能模塊的實現途徑如下：在貨架上適當布置一定數量的讀寫器和天線實現對貨物信息的讀取及實時更新，主控人員通過遠程控制天線和讀寫器的工作狀態對貨物數量的統計及貨物庫存狀態的監控實現庫存盤點自動化。智能盤點小車功能模塊通過固定在盤點車上的移動天線對貨物標簽進行定時掃描，從而獲取智能貨架上的貨物位置及庫存狀態信息，同時還可依據系統指示實現貨物的調配。盤點小車可通過在貨架之間的鋪設的軌道進行移動讀取貨物信息和調配貨物。手持盤點機（PDA）模塊主要便是利用手持終端實現對貨物的信息讀取和核實，主要為人工盤點調配服務。

3.倉庫環境監控子系統

貨物在倉庫中是否得到良好的保存對于物流企業來說至關重要，倉儲環境的好壞會直接影響到貨物的存儲質量，惡劣的倉儲環境會降低貨物的使用壽命甚至使其報廢，因此倉儲環境的監控在倉儲管理中需要引起足夠重視。基于物聯網技術的倉儲管理系統下的倉儲環境監控子系統利用ZigBee技術、串口通信技術和WSN技術可實現對貨物環境信息，例如濕度、光照強度和煙霧濃度等信息的實時采集并傳送至后臺進行信息處理，實時反饋出倉儲環境是否適宜以供管理人員參考。

環境監控子系統的硬件設備主要包括ZigBee終端節點、匯聚節點、通信節點以及RS232串口線。系統具體實現過程如下：將ZigBee終端節點布置于倉庫內每個貨架上以實時獲取該監控區域的溫度、濕度、煙霧濃度等環境信息，終端信息獲取完成后匯聚節點利用ZigBee技術將各個終端節點實時采集的信息匯聚至其內并傳送至通信節點，之后信息由通信節點通過串口通信傳送至上位機，隨后經中間件技術、WebServicc技術處理封裝并提供給上層業務端供其使用。上層業務端包括電腦PC端也包括管理人員的手機用戶終端，管理人員可通過查看客戶端提供的信息實現對倉儲環境的實時監控，此外上層業務端還可對上位機進行環境信息限值設定，在環境信息到達上位機時被自動判斷，一旦溫度、濕度、煙霧濃度等環境指標超出上下閾值，上位機即可觸發系統警報提醒管理人員注意，這樣便利用物聯網技術實現了倉儲環境的智能化管理。

五、結語

基于物聯網技術的企業倉儲管理系統和傳統倉儲管理模式相比具有十分顯著的優勢，雖然目前由于成本較高并不能做到對全國的普及，但隨著計算機和網絡技術的發展，相信該系統一定會有廣闊的市場前景并成為未來企業倉儲管理的主流系統。

參考文獻：

[1]王曉華，周曉光，孫百生.基于RFID技術的倉儲管理系統設計[J].物流技術，2006（6）.

[2]荊心.基于物聯網的物流信息系統體系結構研究[J].科技信息，2010（20）.

[3]譚裴.基于RFID技術的倉儲管理系統方案設計[J].軟件導刊，2012（7）.

[4]魏光偉.基于物聯網技術的智能倉儲系統研究[D].北京：北京物資學院，2011.