倉儲電子貨架標簽系統設計與應用

姚偉 王吉 李穎川

摘 要：傳統倉儲管理系統中，紙質標簽存在著數據更新效率低、可展示信息有限、顯示內容單一、系統整體運維成本高等問題。為較好地解決這些問題，設計實現了一種基于電子貨架標簽的倉儲管理系統。系統由服務器、工作終端、標簽讀寫器以及電子貨架標簽組成，用戶的所有倉儲作業結果可通過標簽讀寫器實時更新到貨架標簽上。相對傳統紙頁式標簽而言，電子貨架標簽系統具有數據更新及時、管理成本低以及綠色環保等優點，可有效提高倉儲作業的快捷性、準確性、經濟性與可靠性。

關鍵詞：電子貨架標簽;倉儲管理;管理信息系統;RFID;傳輸;通信

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）08-00-03

0 引 言

在射頻識別技術[1]（Radio Frequency Identification，RFID）的發展推動下，電子貨架標簽（Electronic Shelf Label，ESL）一經出現就備受物流倉儲零售業的關注。相比較傳統的紙質標簽，ESL具有以下應用優勢[2-3]：

（1）數據更新及時，ESL可根據后臺指令實時更新顯示數據，具有準確快速、靈活高效的特點;

（2）節約管理成本，采用ESL解決方案后，可免去頻繁更新標簽數據的人工操作，進一步節約人力資源、降低人為損耗;

（3）綠色節能環保，由于取代了紙頁式標簽，每年可為國家節約大量的森林資源與購買紙張的成本。

ESL電子貨架標簽通常由顯示單元、控制單元、數據通信單元、存儲單元以及電源組成，結構如圖1所示。

顯示單元主要負責數據顯示，一般由TN液晶屏或電子紙實現。根據所選數據傳輸協議，數據通信單元可采用NFC，WiFi，藍牙，ZigBee，RFID等技術實現[4-9]。

控制單元主要負責控制通信單元的數據收發并驅動顯示單元的數據更新，一般由單片機或微控制器實現。

數據存儲單元主要用于存儲控制程序與顯示數據，一般由非易失性存儲器實現。

作為有源電子標簽，ESL一般采用獨立電源供電，根據系統功耗可選擇鋰電池或紐扣電池作為系統電源。

1 系統總體設計

1.1 系統架構

倉儲電子貨架標簽系統硬件主要由ESL服務器、工作終端、手持式移動終端、ESL標簽讀寫器、ESL電子貨架標簽組成，其系統結構如圖2所示。

工作終端主要負責如下工作：

（1）設置與控制ESL標簽讀寫器;

（2）運行倉儲管理程序并提供系統與用戶交互界面。

手持式移動終端主要實現移動環境下對倉儲管理對象的管理功能，如裝備物資上下架、盤庫、移庫等操作。ESL服務器上安裝有數據庫，運行倉儲管理系統。ESL標簽讀寫器根據用戶需求接收工作終端的響應指令，更新ESL電子貨架標簽的顯示內容。整個系統基于IP網絡構建：ESL標簽讀寫器、工作終端、ESL服務器均采用有線連接，手持式移動終端采用WiFi連接。

1.2 軟件架構

系統軟件以B/S架構實現。倉儲電子貨架標簽系統由Web應用管理服務程序、ESL標簽讀寫程序、移動管理程序以及數據庫組成。系統軟件結構如圖3所示。

Web應用管理服務程序主要實現如下目標：

（1）庫房、裝備物資、查詢統計等與倉儲操作相關的管理功能;

（2）標簽讀寫器設置與控制。

ESL標簽讀寫程序主要實現如下目標：

（1）接收管理服務程序的控制指令，設置自身工作狀態;

（2）更新ESL電子標簽中的顯示內容。

移動管理程序、ESL標簽讀寫程序通過Web Service與主程序交互。

2 系統實現

倉儲電子貨架系統采用Visual Studio 2008[10]開發，開發語言為C#，數據庫選用SQL Server 2008 RTM。

2.1 ESL標簽讀寫程序

本系統中，系統為每個庫房配置三臺ESL標簽讀寫器并為每層貨架配置一枚ESL電子貨架標簽。每枚貨架標簽擁有唯一的8位十六進制ID，用于進行身份標識。在使用中，標簽讀寫器通過該ID標識查詢ESL貨架標簽并更新其數據顯示：標簽讀寫器首先廣播貨架標簽ID，貨架標簽接收到廣播指令后，會檢測廣播ID與自身ID標識是否一致。如標簽ID匹配，則繼續接收數據并更新數據顯示;如不匹配則簡單地拋棄處理。本系統標簽讀寫器與ESL貨架標簽分別選用富士康CMC191[11]與CMC3703[12]。

CMC191標簽讀寫器開發過程如下：

（1）根據預先設置的工作參數連接標簽讀寫器，若連接成功，則向讀寫器發送控制指令，同時，在命令的回調函數中實現貨架標簽數據的更新操作;

（2）關閉標簽讀寫器。

開發流程如圖4所示。

ESL貨架標簽顯示內容動態更新過程如下：

（1）當裝備物資上下架后，系統首先根據貨架標簽ID計算出該層貨架存放的物品名稱與數量;

（2）利用.NET GDI+動態繪制一張表格，并將表格保存為bmp格式的文件;

（3）連接CMC191讀寫器并發送Update命令，更新此貨架標簽ID號的顯示，顯示內容即為剛剛生成的bmp文件。

操作CMC191標簽讀寫器的主要實現代碼如下：

UInt32 ret = 128;//聲明回調函數

f = FUN_CMC;

ret = ESLLIB.ConnectDev（ip， ref hwd， f）;//連接標簽讀寫器

if （0 == ret）

{

//連接成功

}

//回調函數

public UInt32 FUN_CMC（UInt32 funid， IntPtr data， int size）

{

……

switch （funid）

{

……

case WM_USER + 4：//找到ESL標簽

//更新顯示

ESLLIB.UpdateESL（hwd， 3， tagid， bmpFile）

break;

}

}

2.2 移動管理程序

手持移動端主要實現移動環境下的倉儲管理操作，如裝備物資的上下架、庫存盤點等作業。本系統手持終端選用富士康CMC165C。CMC165采用微軟的WinCE 6.0嵌入式操作系統，支持RFID與2D條碼功能。裝備物資上架過程如下。

（1）將裝備上架并碼放整齊。

（2）通過CMC165C讀取調撥單。

（3）掃描PCB貨柜標識，并依次掃描上架裝備的RFID標簽。

（4）提交系統驗證，如果CMC165掃描到的上架裝備與調撥單不一致，系統給予相應提示，上架操作失敗;如果核對一致，系統則根據操作立即更新貨架標簽顯示內容。

CMC165C的開發過程與Windows桌面應用開發過程并沒有太大區別：在Visual Studio 2008上編寫相應的業務邏輯，然后將編譯好的程序通過ActiveSync下載到CMC165C上執行即可。ActiveSync是微軟提供的用于上位機與目標機之間同步程序與數據的開發工具。

CMC165C的RFID功能開發流程如下：

（1）指定RFID讀寫器的串口端口號;

（2）連接并打開讀寫器;

（3）執行讀、寫、尋卡等操作，并在對應操作的回調函數中添加需要處理的業務邏輯代碼;

（4）關閉讀寫器。

3 結 語

倉儲電子貨架標簽系統將ESL電子貨架標簽引入傳統的倉儲管理系統中，在降低人力開銷的基礎上，有效提高了倉儲作業的準確性與快捷性。目前，ESL電子貨架標簽已成功地應用于倉儲物流、零售超市、供應鏈管理等領域，具有十分廣闊的應用前景。

參 考 文 獻

[1]游戰清.無線射頻識別技術（RFID）理論與應用[M].北京：電子工業出版社，2004.

[2]蘇州漢郎光電有限公司.電子貨架標簽發展淺析[J].信息與電腦，2013（1）：112.

[3]郭穎，吳曉康，郭天太，等.電子價格標簽的應用研究及演示系統開發[J].微型機與應用，2017（19）：95-98.

[4]邱明華，魏學業，吳小進.基于射頻技術的電子貨架標簽設計[J].鐵路計算機應用，2012，21（3）：33-35.

[5]江余.基于433 MHz無線通信的電子貨架標簽設計[D].蘇州大學，2016.

[6]周云.基于NFC的電子貨架標簽系統設計[D].武漢：華中科技大學，2017.

[7]胡宏梅.基于ZigBee技術的超市貨架商品標簽系統的設計與實現[J].電子技術，2017，46（3）：40-42.

[8]王玉泉，朱韶紅.基于RFID技術的智能貨架的研究[J].微計算機信息，2010（26）：132-133.

[9] WANG Y，HU Y.Design of electronic shelf label systems based on ZigBee [C]// Proceedings of 2013 IEEE 4th International Conference on Software Engineering and Service Science，IEEE Bejing Section，2013.

[10] Christian Nagel.C#高級編程[M].北京：清華大學出版社，2008.

[11]富士康華南檢測中心技術開發文檔.2.45G ESL Demo Software User Guide[EB/OL].http：//rfid.cmc.foxconn.com/prods.aspx？id=CMC191.

[12] CMC3703貨架標簽2.9寸[EB/OL].http：//rfid.cmc.foxconn.com/prods.aspx？id=CMC3703.