水電站物資智慧管理平臺研究與實踐

程天滿，李建威

（中國長江電力股份有限公司白鶴灘電廠籌建處，四川 涼山615400）

關鍵字： RFID；二維碼；重力傳感；智能視覺；物聯網

1 引言

水電站常用物資包括維護材料、工器具、備品備件、固定資產等。通常這些物資都存放在同一倉庫內，如何對各類物資進行高效管理給物資管理工作帶來了較大的挑戰。現階段物資管理主要是依靠人員手工盤點形成電子臺賬，通過手工進行物資信息抄錄并與臺帳信息核對。工作繁瑣、時效低、物資查找難，且容易出現漏點、誤點或錯記的情況，大部分水電站即使使用倉庫管理系統，但仍是實物查找難、賬實不符、無法實時掌握庫存狀態、共享難等諸多問題。同時因物資管理水平的不同，管理人員休假、調整等造成物資取放管理困難。日常工作中物資的管理水平嚴重影響到檢修工作效率。因此，建設一個智能高效的物資管理平臺已是十分迫切和必 要了。

2 物資管理技術

本文主要探討水電站物資智慧管理平臺中通過綜合運行二維碼技術、重力傳感技術、射頻識別技術、智能視覺等物聯網技術，實現對各類物資自動識別和管理。實現數據自動采集，減少人工參與，提高電站物資管理信息化水平，進而提升設備設施檢修效率。

（1）二維碼技術

二維碼技術是物聯網技術的產物，主要通過網絡掃描，讀取二維碼中隱藏的信息。二維碼相比一維條形碼，無論是在功能上，安全系數上，還是對于限制條件上，都有很大的優勢[1]。

（2）射頻識別技術RFID

射頻識別技術是自動設備識別中最優秀和應用領域最廣泛的技術之一。它利用無線射頻及方式進行非接觸雙向通信來識別目標并交換數據，識別無需人工干預，可工作于各種惡劣環境，適合于實現系統的自動化，識別高速運動物體并可同時識別多個射頻卡，操作方便且不易損壞[2]。

（3）重力傳感技術

重力傳感識別類似于一個電子秤，系統通過傳感器感知托盤物資變化并將數據反饋給系統。重力感應優點是不用帖標簽，可以重疊倒放，但不能混放，識別受制于傳感器精度。

（4）智能視覺

智能視覺物聯網涉及物聯網的視覺感知部分，利用各類圖像獲取傳感器獲取人、車、物圖像或視頻視覺數據，通過智能識別提取物資的視覺標簽。物資被拿放時，“眼睛”看到的信息反饋給識別器，識別器反饋至系統。視覺識別錄入信息簡便快捷，貨物可以重疊倒混放，儲存數量多，不用帖標簽等優點，但受限于物品的體積和傳感器視角。

3 物資管理系統的功能及構成

水電站物資智慧管理平臺是在現有倉庫管理中綜合應用RFID、二維碼、重力傳感、智能視覺等物聯網技術，實現對倉庫各個作業環節的數據自動化采集，并保證物資管理各個環節數據輸入準確高效，實時地掌握庫存的真實數據，合理控制庫存。

3.1 水電站智能物資管理平臺硬件構成

水電站常用物資中固定資產一般都有比較完善的信息系統進行管理，其他物資的管理上主要依靠人工手工進行，單單依靠某一種技術實現物資的管理不能達到理想效果，須綜合運用多種技術，根據物資自身屬性和使用屬性，合理規劃儲存場景，制定特定的技術方案才能實現對物資的有效管理。

根據對物資特性分析，對于工器具這類可重復利用的物資，采用RFID 智能貨架的方式進行實時管理。通過安裝貨架層間隔板上RFID 天線感知工器具上面的RFID 標簽，并通過饋線連接到智能網關，經智能網關將數據傳輸到服務器端。對于消耗性物資，采用重力感應與智能視覺識別結合進行管理。重力感應實現物資的增減感知，視覺識別技術實現物資的種類，形態感知。重力感應器連接智能網關，前端攝像頭通過網絡連接至圖像分析處理服務器。其他不能用上述兩類管理方式管理的物資，采用二維碼與智能視覺識別結合來進行管理。利用人臉識別門禁對倉庫出入口進出管理，從而實現物資的智能高效管理。系統硬件組成如圖1 所示。

圖1 智能物資管理平臺硬件組成圖

3.2 物資智能管理平臺軟件功能模塊構成

物資智能管理平臺系統功能是對傳統倉庫管理系統的物聯網功能擴展，系統包括以下功能：倉庫管理、物資管理、入庫管理、出庫管理、供應商管理、數據分析、高級應用、系統管理等。系統總體結構如圖2 所示。

圖2 智能物資管理平臺結構圖

（1）倉庫管理：主要用來定義倉庫基本信息，包括位置、編碼、貨架、貨位、管理員等信息，并可查詢和顯示倉庫貨位存儲狀況及進行貨位調整操作。

（2）入庫管理：實現貨物入庫操作，可完成入庫單據的錄入、修改、刪除，入庫貨位分配。

（3）出庫管理：實現貨物出庫操作，可完成出庫單據的錄入、修改、刪除，出庫貨位分配。

（4）物資管理：管理物資的基本信息，可定義物資各種屬性，設置物資的管理方式（二維碼、稱重、RFID）、物資預警值及定期試驗等。應與現有系統的數據對接，通過系統數據交互實現部分信息的自動化錄入。

（5）供應商管理：管理供應商基本信息，實現供應商注冊、變更、注銷、評價等。

（6）數據分析：對庫存盤存狀態、單據以及貨物、貨位狀態進行管理。包括庫存查詢（區別實時數據和非實時數據）、出庫單查詢、入庫單查詢等。同時可基于物資屬性進行數據分析。

（7）高級功能：實現待測試物資提醒，對庫存需要測試的物資，根據預設的條件進行提醒。超期未測試物資不得出庫。同時實現物資庫存智能預警，并自動生成采購清單并結合質量分析推送采購建議。

（8）系統管理：對系統中的用戶，權限等進行管理，必要的系統配置等。

3.3 物資智能管理平臺工作流程設計

系統工作流程主要包括入庫作業流程、領料作業流程、退庫作業流程、補料作業流程及庫存管理作業流程。

3.3.1 采購入庫作業流程

入庫作業主要步驟如下：

（1）貨物入庫時，倉庫管理人員人工錄入入庫單據，系統檢測是否已有物資、是否安裝標簽并提醒管理員創建物資。

（2）系統根據當前入庫單據明細執行入庫操作，自動分配貨位并生成物資入庫單。

（3）系統發送待辦任務給物資操作員。

（4）物資操作員接收入庫單待辦任務，系統完成門禁系統授權。

（5）物資操作員攜物資至倉庫，并經過人臉識別門禁認證后進入倉庫。

（6）物資管理員完成物資放置后，提交入庫確認。

（7）系統根據物資變化，核對入庫操作是否完成，核對完成后給出提醒。

（8）系統更新庫存、貨位狀態，結束門禁授權。入庫流程如圖3 所示。

圖3 物資入庫流程圖

3.3.2 領料流程

（1）領料人登錄系統并創建領料單，搜索并選定物資，系統根據庫存狀態提醒物資存量是否滿足要求。

（2）系統根據當前領料單據明細分配取貨物資和貨位，并生成領料單。

（3）領料單經審核后，系統預留領料單物資，鎖定物資狀態。

（4）系統發送待辦任務給領料人。

（5）領料人接收待辦任務。

（6）系統自動根據貨位完成門禁系統授權。

（7）領料人經門禁系統認證后進入倉庫按指定貨位領取指定物資。

（8）領料人提交物資領取確認。

（9）系統根據庫存物資變化，核對領料操作是否與領料單一致，并給出提醒。

（10）系統更新庫存、貨位、物資狀態并結束門禁授權。

領料流程如圖4 所示。

圖4 物資領料流程

3.3.3 退料流程

（1）退料人員選定待退庫物資的領料單，并選擇退庫。

（2）系統根據預設情況生成退庫單。

（3）退料人員編輯確認后提交，系統分配貨位，待退料物資狀態轉換為可預留。

同以上兩種技術方法相比，生成石灰攪拌技術也沒有明顯的差異。首要的任務仍然是要做好施工前的準備工作，在正式施工開展之前，應該對地基土內的不理和化學指標進行深入的調研，確保為日后灰量的使用情況提供一個參考依據。在施工的過程當中仍然要注意以下幾個要點：首先還是施工的流程，要嚴格遵守生成石灰攪拌樁施工的施工流程，先對樁體進行對位、然后下鉆、提升、結束；其次是要做好石灰粉的儲存工作。因為石灰粉體態較輕，一旦飛揚起來就會發生飛塵的現象。因此，要充分的做好石灰粉的儲存工作，從而避免飛粉污染的情況發生。

（4）系統發送待辦任務給退料操作員。

（5）退料操作員接收退料單待辦任務，系統自動完成門禁系統授權。

（6）退料操作員攜物資至倉庫，并經過人臉識別門禁認證后進入倉庫。

（7）退料操作員完成物資放置后，提交退料確認。

（8）系統根據庫存物資變化，核對退料操作是否與退料單一致，并給出提醒。

（9）系統更新庫存、貨位、物資狀態并結束門禁授權。

3.3.4 補料流程

（1）補料人員選定待補充物資的領料單，并選擇補料。

（2）系統根據預設情況生成補料單。

（3）補料人員編輯確認后提交審核。

（4）補料單經審核后，系統分配貨位，并預留補料物資。

（5）系統發送待辦任務給補料操作員。

（6）補料人員接收補料單待辦任務，系統自動完成門禁系統授權。

（7）補料人員經過人臉識別門禁認證后進入倉庫。

（8）補料人員完成物資放置后，提交退料確認。

（9）系統根據庫存物資變化，核對退料操作是否與補料單一致，并給出提醒。

（10）系統更新庫存、貨位、物資狀態并結束門禁授權。

3.3.5 庫存管理作業流程

（1）物資盤點。系統根據盤點指令，生成實時數據，不能生成實時數據的物資，自動創建盤點清單，由物資管理人員手工清查，盤點結束后，手工上傳數據至系統。根據盤點結果進行庫內移位、補貨、調撥等操作。

（2）庫內貨位調整。物資管理員選擇貨物地址調整單據進行庫內貨位調整作業，此作業不對庫存貨物進行增減。

3.4 系統實現

物資管理平臺基于B/S 架構，不受客戶端系統限制；采用模塊化代碼設計便于功能擴展，維護簡單。采用微軟SQL SEVER 2010 數據庫具有使用方便、可伸縮性好、與相關軟件集成程度高等優點。

智能網關工作在監控模式下，除了上報RFID多標簽進入、離開事件外，還可以接收物資管理平臺下發的獲取指定天線當前監控到的RFID 標簽列表請求，并返回RFID 標簽列表信息。重力感應電子秤感應到托盤上物品重量發生變化時，會自動將此時物品的重量、個數、電子秤地址等信息上報平臺。平臺也可調用查詢接口按指定電子秤地址查詢當前物品的重量、個數等信息。智能視覺服務器與物資管理平臺進行數據交換，實現門禁控制及物資 識別。

4 結語

本系統綜合利用RFID 、二維碼、智能視覺、重力感應等物聯網技術，針對具體的物資采用不同的方式，是現階段物資管理系統應用中一個實際可行的方法。系統應用后可取得較好的效果，主要表現在：①實現物資信息共享，物資庫存數據信息化，統一存儲在物資管理平臺，便于統籌整個電站的物資管理。②實時掌握庫存物資數量、種類、狀態等，極大的提高了賬實相符程度。③節省人力，降低了傳統人工檢查、查賬的勞動量，減少物資管理過程的人工參與。④提高物資信息采集準確性，物資的自動進出庫管理可以避免傳統人工組盤時清點錄入貨物時的人為錯誤。⑤積累了物資使用信息數據，可基于數據進行更深層次的分析應用，如預判物資使用量，質量分析等。并基于分析結果促進采購工作質量和效率的提升。⑥系統采用B /S 架構，實施、維護、升級都非常方便，方便運維管理。

系統不足主要表現在：①采用多種技術方式實現物資的自動化管理，硬件搭配較為復雜，通用性不夠好。②物資需要按預設的場景進行擺放，定置擺放要求較高。③不能完全實現自動出入庫。④整體造價偏高，部分低價值物資管理成本偏高，不便于系統推廣。

未來研究的目標：①實現智慧物資平臺的數據的綜合應用。②打通各業務信息系統間數據壁壘，減少人工參與，提升自動化水平。③提升物資自動化管理出入庫管理。④提高系統通用性能力。