基于UHF技術的備件庫自動盤點系統設計與實現

汪建余 連杰

摘要：在萬物互聯的數字化時代，智能化、自動化、無人化已經成為未來工業革新的主要潮流。在這樣的浪潮下，生產車間備件庫房也開始探尋智能倉儲的方法。為了實現自動盤點，引入了UHF技術，在備件本體粘貼抗金屬電子標簽，基于C#和ACCESS編寫控制程序，實現備件庫房庫存實時、在線盤點，更新庫存信息。

關鍵詞：UHF;智能倉儲;備件庫; C#

1 引言

當前正處于萬物互聯的數字信息時代，云計算、人工智能、智慧物聯等新興概念不斷涌現，傳感器、無線傳輸、射頻識別、信號處理等物聯網技術不斷與生產生活接軌，無源超高頻射頻識別技術作為物聯網關鍵技術之一，憑借其低成本、高速率、低功耗等優勢，在車輛識別、智能倉儲等領域廣泛應用。

生產制造車間是一個復雜的環境。備件庫對于穩定生產是一個關鍵的中間環節。目前，國內倉儲管理整體呈現出復雜、多樣化，尤其是大規模的倉儲，為了提高效率和準確性，投入大量的人力成本和管理成本。少數自動化程度較高的倉儲系統都集中在京東、阿里等大型規范化倉庫。相比國內，以美國和日本為代表的國外倉儲系統自動化程度相對較高。

生產制造車間的庫房包含上萬種不同類型的備件，日常的出入庫以及盤點占據了管理員90%以上的工作量，尤其是盤點工作，重復性高、技術含量低，且耗時長，需要一種技術手段來代替人工盤點，降低人力成本。

2 自動盤點系統的運行原理

本系統的開發基于UHF技術，即超高頻射頻識別技術。它是一種通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸的方法。國內常用的UHF頻率一般為920MHz-925MHz，有效讀取范圍一般為4-6米。UHF技術的特點是能夠實現一對多讀取，即一臺終端發射器能夠批量讀取載碼體，將讀取的數據進行處理。

具體應用在備件倉儲方面，需要在備件本體上粘貼抗金屬載碼體，以避免金屬備件對電磁波的干擾，載碼體中寫入該備件的型號、品牌、入庫時間等信息。需要領取備件時，工作人員通過刷卡等授予權限的方式進入庫房，拿取所需備件后，在特定屏蔽區域自動觸發讀取動作，終端將讀取到的信息與領取人信息對應，完成備件出庫，同時在數據庫中更新庫存，實現盤點功能。

UHF感應區電磁波形狀不規則，受現場布置影響較大，尤其是現場金屬結構。感應區如圖1所示。紅色區域代表能量最強，藍色區域代表能量最弱。能量弱時可能會出現讀取不到的情況，因此需要現場調試。

3 自動盤點系統的硬件設計

自動盤點系統的硬件結構如下圖2所示。主要包括抗金屬載碼體和終端讀取設備。

載碼體安裝在備件本體上，根據備件的形式不同，可以采用多種形式，下圖3為常用的載碼體形式。一般采用更廉價的粘貼式。

服務器與讀取終端通過MODBUS協議通訊，控制讀取終端的動作，將讀取到的數據進行處理，從而實現盤點。下圖為硬件拓撲圖。

4 自動盤點系統的程序開發

自動盤點系統的程序基于Windows平臺，利用C#語言開發完成，主要包含HMI界面的開發，調試界面的開發以及讀取控制程序的開發。

4.1 HMI界面的開發

HMI界面主要用于顯示領用信息和庫存信息以及歷史領用信息，所有數據都存放于ACCESS數據庫中。

4.2 調試界面

調試界面主要用于調整終端讀取器的掃描模式以及工作天線的切換。在準確率不高時，可以在調試界面中調整天線功率解決。該界面僅對開發者開放。

4.3 讀取程序的開發

讀取程序控制終端讀取器掃描載碼體，不僅能夠控制觸發時間和結束時間，而且能夠將獲取的數據進行處理。

5 后續展望與思考

本文基于UHF技術，論述了一種生產現場庫房的備件自動盤點系統。該系統還在繼續完善和迭代，未來主要在以下幾個方面繼續展開研究：

1） 出于信息安全的考慮，在信息采集、無線傳輸等環節需要構建安全屏障;

2） 引入帶定位功能的載碼體，實現備件多維度監管，構建智慧物聯網倉儲;

3） 引入VR顯示技術，實現庫存可視化管理。

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