無人值守倉儲系統設計與開發

黃逍遙 謝涌 勞錦洲 肖祎 蔣宇明

摘?要：無人值守倉儲系統通過在倉庫門口安裝RFID讀寫系統和視頻檢測系統，實時統計工器具去向和材料的庫存量。提高工器具領用和歸還速度，降低損耗率，降低管理成本。提高檢修人員出庫速度，減少停電時間，提高用電客戶滿意度。

關鍵詞：無人值守;倉儲;系統;損耗率

1 目的和意義

1.1 現狀分析

工器具倉庫存放了各種電力維修設備和材料，目前出入庫主要靠人工登記完成。由于設備數量繁多，領取和歸還時間不確定，給倉庫管理帶來了極大的困難，也導致設備和材料損耗率較高。

1.2 成果的意義

近年隨著RFID技術的推廣和人臉識別技術的進步，無人值守倉儲系統的實現變得可行。RFID和視頻檢測技術的結合，可以實現倉庫7*24小時無人管理?？梢杂行Ы档驮O備和材料的損耗率，降低倉庫的綜合管理成本。

2 國內外研究水平綜述

國內外研究水平的現狀和發展趨勢。無人值守倉儲系統是多種技術綜合應用的結果，目前處于應用起步階段。無人值守超市是類似技術的另外一種應用場景，電商業者在試點探索中。

3 理論和實踐依據

3.1 理論依據

人臉識別技術和RFID技術的結合，可以做到實時登記人員進出信息和物品進出信息。

3.2 實踐依據

對倉庫內的每件物品加裝RFID標簽，并且在倉庫門口按照人臉識別比對系統，當RFID讀寫系統檢測到物品通過RFID天線區域時，觸發人臉識別比對系統對天線區域內的人員進行及時識別和記錄，提交給后臺系統做出入庫登記工作。系統構架如圖1所示：

3.3 技術關鍵與難點

（1）RFID誤讀消除。倉庫面積小，門框面積相對較大的情況下，容易導致RFID系統的信號散射和反射，會有較大概率誤讀倉庫內部物品的信息。需要通過調整天線安裝方式和方向，以及增加防誤讀算法來降低誤讀率。

（2）RFID漏讀消除。表面是金屬的物體會反射RFID信號，可能導致漏讀。另外多個此類物品疊堆后，也會覆蓋RFID標簽區域，導致漏讀。需要通過優化天線功率，標簽位置，標簽數量等手段降低漏讀。

（3）動態人臉識別率。出入門框的人員臉部方位具有隨意性，會影響識別率。提高人臉識別速度，擴大前端攝像頭視域等手段來提高識別率。

4 研究內容和實施方案

4.1 研究內容

（1）設計窄束RFID天線及讀寫模塊。設計適合在寬門小面積場合使用的RF天線及讀寫模塊，把RFID的輻射區域限制在特定范圍內。

（2）設計動態人臉識別比對模塊。設計動態人臉識別比對模塊，RFID讀卡成功信號觸發人臉模塊識別當前視域內的所有人臉，并與人臉庫進行比對，做出比對結果。

（3）開發無人值守倉庫管理軟件。管理軟件集成RFID讀寫模塊和動態人臉識別比對模塊，同時實現人員信息管理。

（4）試點應用。選取試點倉庫，應用無人值守倉儲系統，驗證系統的功能和可靠性，各個模塊集成完畢后，在試點倉庫安裝測試，驗證設計的功能是否達到，對系統的可靠性和實用性進行驗證。

（5）總結研究經驗。總結從無人值守倉儲系統的研發、樣機試制和現場試驗的過程和經驗，肯定研制過程中的取得成果，編寫研制報告。

系統開發界面如下：

4.2 實施方案

（1）方案實施步驟。的實施通過三個步驟來完成，第一步設計制作窄束RFID天線和人臉識別模塊。第二步無人值守倉庫管理軟件。第三步選取試點倉庫，安裝無人值守倉儲系統，驗證系統的可靠性以及可用性。

（2）研究方法和技術路線。研制與實施采用理論調研、方案設計、技術可行性分析、硬件電路設計與軟件編制、樣機試制與軟硬件聯調、掛網試驗的研究方法，采用功能劃分，模塊化設計，以軟件硬件同步進行的設計思路進行實施。

①市場調研與方案設計。針對RFID技術和人臉識別比對技術現狀，以及兩者結合應用的行業現狀，綜合我們的實際需求吸收其他人研究的成果中的優點，參閱大量的國內外相關文獻，制定低誤讀和低漏讀RFID天線方案和人臉識別比對方案，設計相應的硬件拓撲結構和相應的軟件支持。

②技術可行性分析。在充分調研的基礎上，組織研發團隊進行認真討論和分析，確定系統的拓撲結構，選擇相應的技術方案和協議支持。在此基礎上，研發團隊在電腦平臺上搭建軟件仿真環境，實現從硬件拓撲到算法實現的仿真驗證。通過仿真，對原設計方案進行一系列的改進和優化，并最終確定拓撲結構中主要器件的參數;根據用戶需求分析和總體方案設計要求，確定合適小型倉庫類型的RFID天線技術方案，人臉識別比對方案等，為后面的設計和試制工作打下良好的基礎。主要用到的理論依據有：嵌入式系統理論、無線通信原理、數據庫理論等。在搭建軟硬件系統之前，我們還進行了大量的仿真，結果充分驗證了現有算法有效性和優越性。

③硬件電路設計與軟件編制。方案明確后，設計人員將開始具體的設計工作。為了提高效率，研發團隊將分成硬件設計小組、機械工藝小組和軟件開發小組，三個小組并行工作，每個小組設小組長，組與組之間有協調人，整個團隊又有一個總體的負責人。硬件設計組和機械工藝組在設計充分考慮系統工作環境的特點，重點突出測量的準確性、裝置的安全可靠性和出色的抗干擾性能。軟件設計根據原定的設計思路和算法進行編寫，模塊化的編程思想將給各個部分的調試帶來很大的方便，在編程的過程中，編程人員同時要充分考慮控制精度問題，最大限度地發揮現有硬件的工作潛力。

④樣機試制與軟硬件聯調。在完成RFID天線，人臉識別比對模塊和軟件各個功能模塊的單獨測試后，研發團隊將首先試制一套試驗樣機。在公司內部開發部進行軟硬件的聯合調試。經過系統的調試，裝置的基本功能將得以實現。之后，根據需要，按照最終確定的圖紙方案制作6套工器具出入庫檢測裝置樣機進行現場試驗。

參考文獻：

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