基于物聯網鐵路倉儲管理信息跟蹤設計

李衛東，徐金鈺，郭鵬（大連交通大學 電氣信息學院，遼寧 大連116028）

基于物聯網鐵路倉儲管理信息跟蹤設計

李衛東，徐金鈺，郭鵬
（大連交通大學 電氣信息學院，遼寧 大連116028）

為提高鐵路物流中心倉儲作業信息管理效率，將物流管理體系結合鐵路物流中心倉儲環節的管理特點，以物聯網技術建起信息管理架構，提出基于物聯網的倉儲管理信息跟蹤流程，重點設計入庫組管理、儲存管理、出庫管理、配送管理四環節。物聯網技術構架以感知層、網絡層、應用層為主，在系統中分別發揮傳輸、分析處理、應用的作用。

物聯網；倉儲作業；管理系統；鐵路物流

隨著物流內涵不斷擴展，管理手段的改善和提高，物聯網和商務應用的廣泛普及以及現貨物流業和運輸倉儲資源的高度整合，使物流產業成為國民經濟中一個重要組成部分。我國在物聯網技術應用到倉儲管理系統中，以加快倉儲內部環節的數據信息傳遞效率方面研究起步較晚，倉儲的信息化總體水平很低，以人工操作為主，信息不能實時更新存儲及信息共享。運用現代物聯網技術，實現倉儲管理信息化是今后國內倉儲發展的必然趨勢。

鐵路運輸業作為專業化運輸企業，在提高倉儲自動化、信息化的思想認識不足、倉儲設備和管理系統久不升級、信息化程度低、信息不能實現集成和共享、倉儲管理混亂等問題制約著鐵路物流倉儲的發展建設。依托鐵路物流物聯網技術使鐵路運輸信息資源得到最大程度的共享，在倉儲管理上向智能化、信息化發展[1-4]。

1 鐵路倉儲管理作業流程設計

目前物流中心倉儲作業通用作業流程，結合鐵路貨物運輸的特點，設計出鐵路物流中心倉儲管理作業流程，作業流程圖如圖1所示。

入庫準備階段：計劃部根據貨物列車到達預確報，核對貨運票據信息，包括貨主信息、貨物品類、數量、重量、理化特性等，根據以上信息，制定入庫計劃，確定車輛到達時間、裝卸計劃、儲運單元、庫位貨架，并按批打印貨物條碼及儲運單元條碼，準備入庫作業。

圖1 鐵路物流中心倉儲管理作業流程

入庫階段：車輛到達后入庫組安排指定卸車人員在月臺準備卸車作業，卸車過程中接貨員會按批在貨物包裝箱上貼一個貨物條碼并掃描。當貨物卸滿一個儲存托盤后，在托盤上貼一個儲存托盤條碼并掃描，儲存托盤條碼和貨物條碼一一對應。卸車人員按批將托盤移送到入庫驗收區，驗收員進行貨物驗收，如不合格，則將該批貨物放置處理區，待計劃部聯系上流物流部門進行處理，如合格驗收員則按照托盤數打印貨位條碼，確定各托盤的儲存貨位，準備進行上架作業。

儲存階段：商品以托盤為單位上架時，將貨位條碼貼于托盤面向叉車的一側，叉車前裝有激光掃描器，叉車將托盤提起，并將其放置于計算機所指引的位置上。在各個托盤貨位上裝有傳感器和發射顯示裝置、紅外線發光裝置和表明貨區的發光圖形牌。叉車駕駛員將托盤放置好后，通過叉車上裝有的終端裝置，將作業完成的信息傳送到主計算機。計劃部會定期下達盤點及理貨計劃，盤點理貨員通過掃描儲運單元條碼及貨物條碼來完成盤點及理貨作業。

出庫階段：業務部收到客戶訂單后，進行訂單處理，并判斷是否具有物流金融業務，若是則需簽訂倉單質押合同，進行倉單質押到合同到期或解約后到期出庫，若不需要物流金融業務，將訂貨單匯總，并分批發出印有條碼的揀貨條碼，這種條碼分別包含揀貨信息條碼及發貨托盤條碼兩種。分揀人員根據掃描揀貨標簽，在倉庫中進行揀貨，并將貨物放置發貨托盤上，并掃描貨物條碼及發貨托盤條碼，使發貨托盤條碼和貨物條碼一一對應，并將發貨托盤送至出庫區。復檢員對貨物進行復檢，復檢合格后，如需流通加工，則越庫至流通加工庫進行流通加工，如不需流通加工則進行配送作業準備[11-12]。

2 基于物聯網的倉儲管理系統工作流程

基于物聯網的倉儲管理是將感知識別技術融入到入庫前準備階段、入庫管理階段、倉儲管理階段、出庫管理階段以及配送管理5個主要階段，從而提高應用系統的工作效率。下面以常溫庫及冷庫的作業流程為例設計其物聯網應用流程，最終設計物聯網應用系統。

常溫庫及冷庫的作業流程是貨物到達倉庫后經收貨、存儲、揀選、發貨、配送后完成倉儲作業流程。具體應用到本系統中，體現在入庫組、儲存組、出庫組和配送組。在標準作業流程運作過程中的信息自動錄入、核對、更新、監控[3-7]。

2.1 入庫組物聯網工作流程

入庫組完成從站內到庫區的貨物裝卸及信息登記和修改。根據入庫計劃，入庫組獲得相應的車輛、托盤、一維條碼、有源標簽的配給，托盤和有源標簽信息是綁定的。叉車上裝有無源標簽用于進入庫區時識別車輛信息及在庫區內識別區位和貨位信息，同時叉車上還裝有有源標簽識別器實時讀入叉車上的托盤信息，入庫時與倉庫的識別器進行信息交換，進行貨物信息的確認與核對。卸貨時，接貨員按批在貨物包裝箱上貼一個入庫貨物條碼，用手持識別器進行掃描，掃描信息實時錄入有源標簽中，同時掃描托運時的貨物識別碼，一維條碼與貨物識別碼一一對應，貨物識別碼由手持識別器上傳至車載識別器，入庫時車載識別器將貨物識別信息上傳至入庫識別器，由入庫識別器傳至后臺服務器備查，當貨物卸滿一個儲存托盤后，信息錄入結束。叉車將托盤移送到入庫驗收區，驗收員進行貨物驗收，若不合格，則將該批貨物放置處理區，待計劃部聯系上流物流部門進行處理；若合格，驗收員則按照指定的庫區貨位準備進行上架作業。入庫組物聯網信息作業流程如圖2所示[9]。

圖2 入庫組物聯網作業流程

2.2 儲存管理工作流程

儲存組完成貨物進入庫區的信息核對、上報及貨物上架。倉儲庫入庫大門處設有入庫識別器，該識別器會掃描叉車的無源標簽識別車輛信息，同時車載識別器將接收到的托盤有源標簽信息和貨物識別信息傳送至入庫識別器，入庫識別器將接收到的信息傳至服務器，服務器根據入庫計劃下達入庫指令，指示將托盤放于哪一個貨架，入庫指令由入庫識別器傳至車載識別器，叉車接到入庫指令后，進入倉儲庫區，車載識別器會實時識別叉車行進過程中掃描到的貨架信息，到達指定貨架后，將托盤放置于貨架上，車載識別器與庫區識別器完成信息確認，上架結束。

庫區識別器設置于庫區內，可以與車載識別器和托盤有源標簽通信。與車載識別器通信完成上架確認工作，與托盤標簽通信完成貨物核對和盤點工作。當托盤中的貨物發生變動時，托盤標簽的信息會被手持識別器改寫，信息的變化會實時反映到庫區識別器中，庫區識別器與服務器通信，將貨物信息的變化進行登記備查。儲存組物聯網信息作業流程如圖3所示[13]。

2.3 出庫管理工作流程

出庫組完成貨物出庫的信息登記、改寫及貨物出庫作業。根據出庫計劃，出庫組會獲得相應的車輛、托盤配給。

圖3 儲存組物聯網信息作業流程

如果是整個托盤的貨物出庫，不需要更換托盤，叉車根據出庫作業指示進入庫區指定貨架位置，揀貨員使用手持識別器與車載識別器及托盤有源標簽進行出庫信息確認，叉車收到確認信息后會將整個托盤運送至倉儲庫出庫大門處進行信息核對，同時庫區識別器更新庫區貨物信息并發送至服務器進行數據更新。

如果是托盤上的部分貨物出庫，需要更換托盤，揀貨員掃描貨物的一維入庫條碼，確認該貨物出庫，同時更新原托盤有源標簽的信息，將貨物放入新的托盤后，更新新托盤有源標簽的內容，確認貨物已放入托盤，叉車識別器接收新托盤標簽信息，在出庫門進行信息核對，庫區識別器讀取原托盤有源標簽的內容，將貨物的變化情況傳送至服務器進行庫內貨物的信息更新[14]。

出庫大門處出庫識別器掃描車輛標簽，車載識別器與出庫識別器通信，進行出庫貨物信息的核對確認，無誤后進行出庫操作，出庫識別器信息發送至服務器，確認出庫完成，與庫區識別器比對后更新服務器數據。出庫貨物進入配送流程。出庫組物聯網信息作業流程如圖4所示。

圖4 出庫組物聯網信息作業流程

2.4 配送管理工作流程

配送組完成貨物配送信息登記、改寫、貨物配送及配送信息確認作業。揀貨員使用手持識別器掃描貨物一維入庫條碼，登記配送貨物，手持識別器改寫托盤標簽的貨物信息，同時服務器將對應的具體貨物信息傳送至二維碼打印機，打印對應貨物的品類、數量、托運人、收貨人等信息，揀貨員將二維碼貼在貨物上進行裝車作業，同時手持識別器與貨車車載識別器通信將配送貨物信息輸入車載識別器確認貨物的裝車作業，當貨車通過倉儲中心大門時倉儲中心識別器識別貨車車號及車載識別器的貨物信息。貨車裝有北斗定位標簽，信息中心實時跟蹤車輛位置信息，保證對配送過程的監督。貨物到達收貨人時，配送人員掃描二維碼進行配送信息登記，配送結束時，車載識別器接收手持識別器的信息，確認并存儲配送完成信息，同時貨車識別器通過無線方式遠程將配送結束信息發送至服務器進行配送信息的登記。配送組物聯網信息作業流程如圖5所示[15]。

圖5 配送組物聯網信息作業流程

3 倉儲管理系統的物聯網技術架構

本系統設計采用3層物聯網技術架構，即感知層、網絡層和應用層。

1）感知層

感知層主要完成貨物信息的標識、采集、轉換處理、收集環境信息，通過通信模塊傳輸到網絡層和應用層。

本系統的感知層有一維條碼、二維碼、有源標簽、無源標簽、北斗定位標簽及相應的識讀傳輸裝置:一維條碼、二維碼用于標識貨物信息，識讀傳輸裝置為手持設備；有源標簽用于標識貨物托盤等信息經常變化、識別距離較遠的標識，識讀傳輸裝置需用無線網絡傳輸信息；無源標簽用于標識貨架、裝卸車輛等信息不經常、識別距離較近的標識，識讀傳輸裝置需用無線網絡傳輸信息；北斗定位標簽用于標識需要為之服務的貨物或車輛的標識。

2）網絡層

網絡層接收感知層傳入的信息，并將這些信息，經分析、處理、存儲等，傳輸至應用層，同時將應用層發布的各種調用、控制、決策信息，傳輸至感知層。

網絡層的設備有：庫區識別器、車載識別器、北斗標簽類識別器、手持識別器、服務器間的通信設備等:庫區識別器安裝在出入庫門禁處，可識別有源標簽和無源標簽，即貨物托盤和裝卸車輛；車載識別器安裝在鐵路物流中心裝卸車輛上，可識別有源標簽、無源標簽及裝卸車輛位置，即貨物托盤、裝卸車輛及倉儲貨架；北斗標簽類識別器安裝在鐵路物流中心配送車輛上，可識別有源標簽和北斗定位標簽，即貨物托盤、配送車及貨物位置服務及貨物抵達跟蹤；手持識別器相當于移動基站，可以掃描一維二維條碼、識別有源標簽和無源標簽，即貨物信息、貨物托盤、裝卸車輛及倉儲貨架等；服務器間的通信設備主要有通訊接口、中繼器等。

北斗地面增強基站地面增強系統安裝于鐵路物流中心，定位精度可達厘米級定位，可實現鐵路物流中心內裝卸車輛及倉儲貨物的精確定位。

3）應用層

應用層是物聯網和用戶的接口，負責完成數據的管理與應用，通過物聯網應用業務中間件與各個現有的鐵路物流中心管理信息系統應用相結合，實現物聯網技術在鐵路物流中心管理中的各種應用。比如：貨物的全程跟蹤服務、數據管理和任務發布等[6-10]。

4 結束語

在倉儲管理上向智能化、信息化發展，通過計算機網絡，條碼自動識別技術、射頻技術等達到從計算機中快速查找各倉庫的庫存情況，幫助管理者對貨物進行合理的管理和調配，實現物流的現代化倉儲服務，信息化的關鍵一環們可以依托鐵路物流物聯網技術使鐵路運營信息資源得到最大程度的共享。

[1]熊琦.A物流公司倉儲運作流程標準化研究[D].蘭州：蘭州大學，2013.

[2]劉雪斐.基于物聯網技術的鐵路物流中心倉儲管理系統設計研究[J].鐵道貨運，2014（6）：6-9.

[3]張兵.基于RFID技術的武漢煙草物流配送中心倉儲作業流程優化[J].物流技術:裝備版，2014（9）: 58-62.

[4]趙國智，王喜富，張仲義.鐵路物流企業倉儲及配送管理系統分析及系統設計研究[J].物流技術，2008，27（9）：107-110.

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[10]劉學江.鐵路物流物聯網體系架構研究[D].成都：西南交通大學，2012.

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[12]楊雅嵐.倉儲出入庫作業流程的仿真與優化研究[D].南昌：華東交通大學，2014.

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[15]胡婷婷.基于業務流程成本分析的倉儲作業資源配置研究[D].大連：大連理工大學，2013.

Tracking design of railway warehouse management information based on Internet of things

LI Wei-dong，XU Jin-yu，GUO Peng
（School of Electronic and Information Engineering，Dalian Jiaotong University，Dalian 116028，China）

In order to improve the railway logistics center warehouse operation efficiency of information management，logistics management system combined with the management characteristics of railway logistics center link，Internet of things technology to build the framework of information management，networking storage management information based on the tracking process，focus on the design of storage group management，storage management，a database management，distribution management，city of Victoria section is proposed.The technology framework of Internet of things is based on perception layer，network layer and application layer.In the system，the function of transmission，analysis，processing and application are played.

Internet of things；warehousing and storage activities；management system；railway logistics

TN99

A

1674－6236（2017）07-0061-05

2016-05-24稿件編號：201605225

國家自然科學基金（61471080）

李衛東（1963—），男，遼寧大連人，博士，教授。研究方向：鐵路信息與通信智能化技術。