基于城市軌道交通中智慧倉庫管理系統的研究

張詠軒

（中國鐵路設計集團有限公司，廣東深圳 518000）

在深圳市軌道交通工程里程日益增加的大環境因素下，對運行線路提供安全的運行保障就成了運營單位的重中之重。為保證線路各個系統運轉流暢，運營單位需要投入大量精力做好維護工作，管理好大量頻繁使用的基礎物資及備品備件也是既有線路日益浮現的難題。因此正在建設的深圳市城市軌道交通14號線工程引進設置智慧倉庫管理系統。主系統（主庫）1個，設置在深圳市城市軌道交通14號線工程昂鵝車輛段物資總庫；分系統（二級庫）4個，設置在正線4個主要車站物資用房。

1 傳統倉庫管理模式的弊端

傳統倉庫管理模式物料標識卡大多由手工填寫，因此物料標識很難保證規范統一，容易造成難以辨識的情況發生。物料或物品的存儲位置標識困難，因此會耗費大量精力去尋找貨物。與此同時，運營管理人員作業過程及進度無法掌控監管，員工容易出現懶惰、出錯的情況，問題責任人無法追溯認定。數據錄入方式為人工導入管理系統，數據的實效性和準確性很難保證。最后，對于地鐵物資總庫這樣的大型倉庫來說，傳統的貨物盤點方式為純人工清算，盤點過程中也會伴隨貨品出入庫的現象，造成盤點難度進一步加大，進而導致賬目數據與庫存數據不符等問題。

2 智慧倉庫管理系統的主要功能

智慧倉庫管理系統針對系統內的基礎信息管理包含RFID標簽寫入（通過RFID桌面讀寫器或者RFID標簽打印機），標簽對物品綁定，標簽與物品解綁，資產與庫房綁定，資產與庫房更換，貨品、設備、人員及供應商等基本信息錄入、刪除、查詢、修改等功能進行基礎數據管理。對設備編號、類別、設備名稱、規格型號、供應商、出廠編號、產品配置、登記日期進行設備登記。

其中設備的管理屬性包括保管人、存放地點、倉庫、設備狀態、備用等。不同權限的作業人員檢索設備的方式有所區別，最高權限者可以查看全倉庫設備，分戶管理員可以查看本分庫設備，其他人員僅可在申請借用設備下檢索設備，并查看系統記錄報廢設備的相關信息，涉及報廢設備的名稱、時間、原因、人員等信息。管理者可以針對不同角色分配不同的功能進行權限管理，控制到數據的增、刪、改、查級別。同時，系統應接入定制型綜合辦公（EAM）系統的訂單等單據信息進行訂單管理，并處理轉換為倉儲作業中相應的作業單據和作業任務。

在環境監測方面，系統應可記錄倉庫內每個時間點的溫濕度信息，當超過合理范圍值時進行異常報警，并記錄相關信息。發生設備借用時，在申請通過后，借用人員拿取設備通過在每個倉庫門口安裝RFID物流掃描門，通過該門能夠對經過的所有附有RFID標簽的設備進行掃描，并對該信息進行借用確認，歸還設備時通過系統申請，歸還人員通過物流門掃描RFID標簽（設備附帶）來獲取相關的信息并記錄確認，將該信息上傳至資產管理系統。在設備出現由其固有倉庫轉移至其他倉庫時，系統首先進行申請通過后，該設備的倉庫屬性進行更改。設備調撥涉及的主要信息有申請人員、時間、原因、設備信息、倉庫信息等。經過授權或者具備相關作業信息的人員可采用刷卡的方式通過內設門禁。倉庫內部安裝視頻裝置監測倉庫內部的信息，為后期的歷史信息追溯提供視頻支撐。

庫存管理方面，可以提供庫存查詢、統計等功能，可開放查詢結果列表自定義設計，支持表頭自定義排序。能查看并導出各種設備的出入庫記錄，即庫存變動表；所有出入庫、移庫、盤點操作導致的庫存變動可以生成庫存變動表，針對性定制庫存周轉率、庫齡分析等報表以便對賬，并支持在線查看及下載。庫位管理方面可通過基礎數據維護，管理庫位基本屬性，調整庫位容量，設定庫位混放規則?？赏ㄟ^設置庫位級別、庫位類別等屬性，匹配庫存存放策略，實現分類存儲等存儲方式，記錄各個設備的運維周期并進行運維提醒且記錄每個設備的歷史運維日期及相應的運維信息，從而將下個運維時間對管理員進行提示。

所有的設備盤點數據錄入之后，作業人員在系統中對該盤點單進行確認操作。對有差異的貨品進行復盤操作。管理者可通過手持機應用對大部分倉儲作業過程進行操作，包括收貨入庫，上下架作業，質檢管理及日常盤點等作業內容，進一步提高倉儲作業的便利性及規范化管理。通過資產管理系統可以查到每個倉庫的設備型號、數量等信息。能查詢到每個設備進出該倉庫的時間、頻次等相關信息。

日志記錄方面，在非申請狀態下出入倉庫的設備，RFID物流門掃描到后會通過相關設備進行報警，并記錄該異常的時間、地點等信息，便于后續做相關查詢。日志管理采用統一的系統日志記錄，如異常日志、系統日志及性能日志等。對后續應用程序的調試和運行維護具有非常關鍵的作用。日志內容應僅支持用戶查看、導出等操作，任何人都無法進行修改。設備管理、設備監測、設備診斷、平面可視化檢測、網絡可視化監測、服務器監測、數據分析、規則引擎、可視化運維管理、用戶數據報表、數據備份策略自定義、系統工具等綜合硬件信息需統籌管理。

3 系統與深圳地鐵的結合

深圳地鐵依托深圳市軌道交通網絡運營控制中心（NOCC）二期工程，構建線網級數據采集系統。基于智慧運維與云計算及大數據分析的發展要求，本次工程在工控云云端部署本線路智慧倉庫管理系統，會同NOCC二期工程建設接入線網級平臺，從而實現安全工器具及備品備件的線網級管理與資源共享。

線路級系統采用無線射頻識別（RFID）和網絡技術對安全工器具和備品備件進行精細化管理，在接收各項任務時可做到快速取料，系統自動出庫，庫存及時更新。

設備信息、報警事件的記錄，可通過對應報表管理程序進行查詢、確認及打印等操作。系統應具有實時數據查詢、歷史數據查詢、報警報表、操作員記錄報警及歷史數據記錄報表等功能，報表種類可由用戶靈活設定，單一報表中既可以顯示某個監控設備的運行數據，又可以顯示多個設備的關鍵運行數據，以便于對同類設備的運行情況做出比較。通過系統強大的數據共享功能和標準開放式的數據庫接口，以保證支持各種類型的數據庫，從而實現先進的監控技術和科學的管理相融合的應用平臺。

資產管理系統采用瀏覽器和服務器（B/S）架構，包括深圳地鐵物資總庫、安全工器具和備品備件管理倉庫的全流程管理，能夠與底層硬件進行通信，獲取底層的數據信息。通過與線網級倉庫資產管理系統接口實現線網級管理及與深圳地鐵EAM資產管理系統進行數據聯動。該系統中的綜合硬件管理平臺需提供一個雙向透明接口，對底層大量設備管理和數據采集以及對上層應用軟件及數據庫等提供需要的底層數據，使上層應用軟件屏蔽了底層硬件的復雜性和多樣性，能更好地實現硬件設備與上層應用軟件的交互。對于接入物聯網設備進行可視化交互管理且可進行故障分析及預測性維護；此外能夠實現現場設備快速集成調試。系統整體將采用云端部署的形式，利用安全可靠的彈性計算資源，簡化互聯網技術（IT）運維工作。

硬件系統主要包括RFID標簽、RFID物流掃描門、RFID手持機、RFID大功率移動式讀寫站、桌面讀寫器以及RFID標簽打印機等。門禁系統、視頻系統、溫濕度傳感器等由安防系統和環境設備監控（BAS）系統設置，采用接口實現系統功能。標簽為超高頻RFID標簽，工作模式為被動讀取模式。標簽供電類型為無源標簽，無需自身供電。所有投入的RFID標簽，在安裝使用前，進行初始化賦碼，編碼具備唯一性。RFID標簽流轉全過程，采用更改系統狀態字段的方式進行管理，減少頻繁的物理讀寫。配套RFID物流門通過自帶控制模塊可直連光電開關，實現設備的自啟動，避免設備的長時間保持開啟狀態，延長設備的使用壽命，減少了因為設備長期開啟造成誤讀的概率。掃描門自帶反饋模塊可外接報警裝置，實現異常出入庫的自動報警；通過自診斷功能，配合綜合硬件管理平臺實現掃描門狀態的實時監控，實現現場異常情況的預先快速反應與精準排除，實現設備的24 h不間斷運行。UHF手持式讀寫器用于現場的標簽信息識別、異常處理等，適應惡劣的工況環境并具備工作10 h以上的能力及基本的離線存儲能力，在現場通信受影響的情況下，可以保證現場的掃描工作繼續，因此部分數據解析的工作可以由手持機本身離線完成。

深圳地鐵智慧倉庫管理系統對于消耗類的物資表面粘貼RFID紙質標簽，標簽里面的內容通過系統將相應信息通過打印機進行賦予。RFID打印機是在條碼打印機結構基礎上設計增加RFID射頻模塊（發送器和接收器）、控制單元以及閱讀器天線。RFID打印機可將內容可視化打印在標簽紙表面。同時，RFID打印機通過天線與RFID電子標簽進行無線通信，實現對標簽識別碼和內存數據的讀寫操作。系統同時配備超高頻桌面讀寫器設備，帶有集成天線，適用于RFID標簽信息初始化等應用。最大發射功率高達 30 dB，可取得更大的讀取距離，在極為苛刻的環境條件下，也能保證無故障運行。移動式藍牙打印機可以手持設備進行連接通信，協助揀貨作業過程中涉及的拆箱揀選作業任務的封箱標簽打印。實時完成余量封箱標簽打印和封箱粘貼。RFID大功率移動式讀寫站主要用于高位貨架資產的盤點。通過無線通信的方式，結合伸縮天線進行大庫位的盤點，無需逐一下架，即可完成盤點工作。

在智能貨柜使用過程中，給物資加裝 UHF 無源 RFID 標簽作為物資的唯一標識，可做到“一物一碼”，工具領用或者歸還時，通過多種方式進行權限的管理并開門，智能貨柜可實現自動盤點動態獲取庫存變化，并且記錄領用工具的數量、種類以及操作人員的身份信息，智能貨柜可實時監控柜內環境，杜絕因為安全工器具存放環境問題帶來的安全隱患。在智慧倉庫門處安裝門禁系統，采用刷卡方式。每個人員配備有單獨識別信息的身份卡，在進入倉庫時進行刷卡，系統判斷是否可以開門通過，票卡可以根據運營管理人員需求考慮是否與員工卡結合，并保證個人隱私及信息安全。門禁系統與其他系統進行聯動，進行相應的業務數據處理。智慧倉庫內視頻監控系統覆蓋出入門區域以及倉庫重要區域，能夠實現一定時間內的視頻回放。視頻系統的監控以及查看模塊需要集成在資產管理系統內。用無線溫濕度傳感器進行倉庫內的溫濕度監測，保證倉庫內各個零件的壽命周期正常。

4 研究成果總結

綜上所述，基于智慧運維與云計算及大數據分析的發展要求，深圳地鐵依托NOCC二期工程在工控云云端部署14號線智慧倉庫系統并接入線網級云平臺，實現安全工器具及備品備件的線網級管理與資源共享。

線路級系統采用無線射頻識別（RFID)和網絡技術對安全工器具和備品備件管理進行精細化管理，在應對各種任務時可快速取料，系統自動出庫，庫存及時更新。對有關設備的信息、報警事件進行記錄，可通過相應報表管理程序進行相關查詢、確認、打印等操作。同時，系統具有查詢實時數據、歷史數據等功能，可由用戶靈活設定多個報表，以便與同類設備的運行情況比較。通過強大的數據共享功能和標準開放式的數據庫接口，滿足支持各種類型的數據庫，實現先進的監控技術和科學的管理相融合的應用平臺。

5 結束語

在這個信息飛速發展的時代，大數據分析、工業互聯網、無線物聯網等高新技術的使用場景日益多面化。用高新技術建設智慧地鐵、智慧運維、智慧城市的方案已經被越來越多地采納實施。深圳地鐵14號線智慧倉庫管理系統及綜合硬件管理平臺將統一在云端進行部署，并與工控云內部的系統軟件對接，滿足資源共享，云端統一管理的要求。本次工程的成功實施，證明了智慧倉庫管理系統在軌道交通工程中的投入使用，在豐富運營單位的管理措施、提升運營管理的工作效率以及降低運營成本等方面都可以發揮出極大作用，對今后的城市軌道交通工程智能化及智慧交通領域做出了成功的借鑒典范。