基于rfid和二維碼的物流配送智能化系統設計

吳立竹

摘要：采用無線射頻標識技術（RFID）與二維碼技術，配合先進的無線互聯網技術，衛星定位技術（GPS）實現物流信息掃描錄入和跟蹤，運送智能路徑規劃。應用自動辨識技術（AIT）與自動分揀技術（AST）。自動辨識與分揀包裹，可減少人力投入，提高物流配送效率。實現包裹自助提，解決“最后一公里配送”難題。

關鍵詞：物流;配送智能化;RFID;二維碼

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）06-0157-01

隨著國內電商的迅猛發展，對物流的速度、效率、準確度提出了更高的要求，為了順應未來物流技術發展趨勢，提高國內物流行業運作效率及盈利水平，提高物流配送時效性、信息安全性，急需解決物流信息化難題，研究推廣基于射頻識別和二維碼技術，進行智能分揀配送的物流系統。

1 國內外發展概況

目前國外物流企業雖然運力不及國內物流行業，但技術裝備卻整體較國內先進，諸多大型物流企業已經開始廣泛應用以信息技術為核心的運輸、配送、自動化倉儲、庫存控制技術及包裝技術等現代化物流裝備技術。

2013年澳大利亞在全國的9個主要城市、21個城區郵政中心、24個大型信件投遞中心、16個位于偏遠地區的移動郵政廳配置 RFID 相關設備，用以完善派送系統。

2006年上海百聯集團的供應商白貓公司率先啟用應用RFID管理的智能倉庫系統，以現代物流方式管理其到百聯集團的供應鏈。截止到2016年，中國郵政RFID市場規模達到542.7億元。且主要來自超高頻無源 RFID標簽的應用。

目前RFID技術主要應用于智能倉儲管理，用于進出庫分揀，而在物流路由和配送過程中并未大規模應用。

2 物流業發展趨勢

未來物流技術發展趨勢表現為信息化、自動化、智能化、集成化和低碳化。通過廣泛應用無線互聯網技術、GPS衛星定位技術、自動辨識和分揀、只能倉庫管理系統（SmartWMS）、二維碼和RFID射頻識別技術，結合自動導引車、搬運機器人及無人駕駛貨車實現物流效率的大幅度提高。因而提高物流運輸信息化、自動化程度，是當前物流行業發展的必然趨勢。[1]

3 傳統物流行業問題

在物流行業中，對大量的包裹進行分揀配送，并安排運送路線是一個十分棘手的問題。傳統行業的解決方法是使用大量的人力資源進行手動或半自動分揀，同時借助高性能的計算機輔助規劃。這種手段雖然簡單有效，但也有著諸多弊端：

（1）流水線的節奏必須按照人的操作速度進行，這大大減低了物流的效率。

（2）貨物配送全程均為人工操作，增加了個人信息泄露的風險。

（3）成本高昂，雇傭員工的成本遠大于維持自動控制設備運行成本，導致國內物流行業盈利水平普遍偏低。

（4）與新技術的兼容性不佳，傳統物流行業多數采用人工操作，信息化、自動化程度有限，與智能路徑規劃、智能識別、自動運送及自動駕駛等新興技術的兼容性不佳，導致物流技術升級較慢。

4 物流配送智能化系統設計

4.1 智能物流系統整體規劃

將整個物流過程劃分為發送、分揀、運輸、派送四個主要階段，分別制定各部分預期實現目標及解決方案。

發送部分：以標準x86計算機平臺為控制核心，根據用戶在線填寫的快遞單，提交到服務器，生成單號，并驅動打印機和讀寫器打印二維碼、寫入射頻標簽。進階目標為實現自動測量物件尺寸和重量并自動貼裝標簽。

分揀部分：以帶一個分支的傳送帶為分揀機模型，實現微控制器自動讀取快遞目的地信息，并驅動步進電機，帶動擋板將快件引導進入傳送帶對應分支的功能。

運輸部分：實現車載控制器對車內快件的實時掃描，報告錯誤裝車的快件，并實時更新GPS等信息。

派送部分：設計自提箱，實現對箱內快遞的實時監管和自助提取。[2]

4.2 標簽頻段分析和選型

根據物流行業應用目的和需求，應該避免受到快件內容物影響，也應該避免和其他電子設備的頻段重合，同時也要求有一定的遠距離讀寫能力，便于實現倉庫管理、裝車檢測、自提箱管理等功能。最終認為項目應該選用915MHz頻段射頻標簽AZ-9662/9762。

4.3 讀寫模塊選型

由于在物流不同環節需要實現的功能不同，故需要選用不同性能的讀寫器以提高性能并節約成本。

寄送：寄送時需要根據客戶需求手動或自動生成快遞信息并存入標簽，對讀寫距離要求不高，選用芯聯公司UHF RFID SLR5200模塊，保證不會對臨近的空標簽進行誤讀寫。

分揀、運輸、自提：在路由過程中需要對快件進行多次分揀，為了便于處理體積形狀各異的快件，應保證讀寫器可以在較大范圍內有穩定讀取性能;在運輸和自提時，需要讀寫器對多個標簽同時監視管理。選用大功率模塊SLR1200或SLR5300。

4.4 應用RFID管理的快遞自提箱設計

根據需要設計了具有掃描快件標簽，自動發送提取信息;自動監測快件是否誤取;自動銷毀確認收件的標簽信息功能的自提箱。

經過研討確定了兩套自提箱設計方案，選用不同器件分別對應不同的應用環境。

（1）固定服務式：放置在居民樓、辦公樓下或社區固定位置，長期在固定位置服務，可以直接從臨近設施取電，無須考慮功耗。選用標準x86計算機平臺或高性能ARM處理器作為控制器，以實現豐富的功能。使用SIM900A GPRS模塊與服務器通信，接收用戶發送的開箱指令，同時使用攝像頭進行監控或人臉識別。通過讀寫器監控范圍內的RFID標簽，當有未提取的快件標簽離開范圍時自動截取圖片并報警。當成功提取快件并確認后，使用銷毀密碼（Kill Code）銷毀標簽內的數據，保護用戶隱私。

（2）臨時部署式：在節假日等物流高峰期臨時部署，用于緩解固定服務點提取壓力的臨時自提箱，可能部署在臨近街道或戶外便捷位置，由于臨時投放，需要考慮使用自主能源并低功耗長期運行，另外應具有擴展級聯存物柜的功能。選用ARM M0+系列或TI MSP430系列超低功耗單片機作為控制核心，并簡化LCD等用戶界面以最大程度降低能耗，在無人操作時處于超低功耗狀態，將屏幕、無線等多數功能關閉以延長待機時間，適應太陽能或蓄電池供電的環境。搭載GPS模塊以確定并向服務器反饋自身位置，便于快速部署。

參考文獻

[1] 佚名.基于RFID倉儲物流管理系統解決方案[J].金卡工程，2016（Z1）：52-54.

[2] 陳素霞.基于RFID的物流倉儲智能管理系統[J].科技廣場，2013（12）：25-28.

Design of Logistics Distribution Intelligent System Based on RFID and Two-Dimensional Code

WU Li-zhu

（Siping Vocational University， Siping? Jilin? 136002）

Abstract：Radio Frequency Identification （RFID） and Two-Dimensional Code （2D-Code） technology are adopted， together with advanced wireless Internet technology， satellite positioning technology （GPS） to realize logistics information scanning， input and tracking， and transportation intelligent path planning. Automatic identification technology （AIT） and automatic sorting technology （AST） are applied. Automatic identification and sorting of parcels can reduce manpower investment and improve the efficiency of logistics distribution. To realize self-service delivery of parcels and solve the "last kilometer distribution" problem.

Key words：Logistics;Intelligent Distribution;RFID;QR Code