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基于WSN与RFID的智能仓库管理系统设计_图文

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基于 W SN 与 RF ID 的智能仓库管理系统设计
章必成 ,刘宣旺 ,陈远知 ,杨仕勇
1 1 1 2 ( 1. 中国传媒大学广播电视数字化工程中心 ,北京 100024; 2. 北京比特威尔科技有限公司 ,北京 100085)

摘要 : 结合 W SN 和 RF I 的技术优点 ,研发完成一种智能化仓库管理系统 。描述了系统的硬件组成和框架结构 ,详 D 细介绍了系统的软件设计以及主要功能模块的运作流程 ,实现了仓库系统的智能化管理 。 关键词 : W SN; RF I ; 仓库管理系统 D 中图分类号 : TP317   文献标识码 : A   文章编号 : 1673 - 4793 ( 2009 ) 03 - 0037 - 04

D esign of I telligen tW arehouse M anagem en t System Ba sed n on W SN and RF ID
ZHANG B i2cheng , L IU Xuan 2 wang , CHEN Yuan 2zhi , YANG Shi2yong
1 1 1 2

( 1. Engineering Center of D igital Audio & V ideo, Communication University of China, Beijing 100024, China; 2. Bejing B it are Technology Co. L td, B eijing 100085, China) W

Abstract:Based on the advantage of W SN and RF I technology, an intelligent warehouse management D system has been developped. This paper describes the components of hardware and the framework of the ules, which realizes the intelligent managem ent of warehouse. Key words:W SN; RF I ; warehouse management system D system , detailedly introduces the design of the softw are system and the operating flow of the m ain mod2

1  引言

术 ,提高仓储的管理水平 。 [1] 本系统引入 W SN (W ireless Sensor Network ) [2] 和 RF I D ( Radio Frequency Identification ) 技术 , 设 计、 开发了一套智能化仓库管理系统软件 ,及时更新 和实时监控仓库货物信息 ,实现数据的自动化采集 、 存储 ,尽可能减少人工操作 , 简化操作流程 , 提高库 存运作效率 。

随着市场的国际化和物流业的不断发展 , 仓储 业作为物流管理过程中的重要组成部分 , 其管理模 式的信息化程度备受关注 。计算机电子技术和自动 化技术的引入改变了传统的经营管理模式 , 大大提 高了仓储业的服务效率和服务质量 。但随着仓储规 模的不断扩大 ,陈旧的仓储管理方式与硬件设施已 经不能满足管理者的需求 , 许多工作仍然依靠人工 来完成 。尤其是在大型仓库中 , 货物的流动性非常 大 ,货物的进出变动复杂 ,这就要求更新旧的仓储管 理模式 ,依靠科技手段 ,推广应用新型的仓储监控技
收稿日期 : 2009 - 03 - 17

2  硬件支撑平台

在仓库管理系统中 ,引入 W SN 技术与 RF I 技 D

术 ,利用 RF I 的标识功能采集货物信息 , 对货物进 D 行定位 、 跟踪 ; 利用 W SN 自组织网络无线传输特点

作者简介 : 章必成 ( 1984 - ) ,男 (汉族 ) ,浙江台州人 ,中国传媒大学硕士研究生 。 E - mail: ztibet@163. com

? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

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中国传媒大学学报自然科学版

第 16 卷

向管理中心传输采集到的货物信息 。通过两种技术 的有机结合 , 可以对仓库到货检验 、 入库 、 出库 、 调 拨、 移库 /移位 、 库存盘点等各个作业环节进行自动 采集 、 无线传输和及时更新 ,保证仓库管理各个环节 数据输入的实时性和准确性 , 确保企业及时准确地 掌握库存的真实数据 , 合理保持 、 控制企业库存 , 提 高仓库管理效率 。 智能仓库管理系统硬件平台由 : 仓库 、 货架 、 终 端 PC 机 、 SN 节点 、 SN 基站 、 I 读写器 、 W W RF D UHF 电子标签等组成 。其中 RF I 读写器用于对标签信 D 息的自动采集 ; W SN 节点自组织成无线传感器网

络 ,以单跳或者多跳的方式 ,向基站传输采集到的数 据 ; W SN 基站与终端 PC 机相连 ,将接收到的数据发 送给 PC 机 ,并通过 PC 机上的仓库管理系统软件对 数据进行处理 。 系统硬件支撑平台结构示意如图 1 所示 , 在仓 库的出入口安装 RF I 读写器 , 负责数据的采集 ; 在 D 仓库和货架的四周随机布置 W SN 节点 ,负责数据的 传输 ; RF I 读写器采集的数据送给 W SN 节点 ,通过 D W SN 网络传输给中心电脑 ; 由中心电脑上的智能仓 库管理系统软件输入数据进行处理 , 并控制整个管 理操作流程 。

图 1  系统硬件平台结构图
 

3  系统设计
以硬件支撑平台为基础 ,设计系统软件 ,要求考 虑数据处理的实时性 。系统工作的第一步是采集数 据 ,由标签读取模块完成 ,一次读取 1 个或多个标签 数据 。读取到的标签数据通过 W SN 节点组成的网 络传到基站 ,再交给电脑控制中心关联后台数据库 , 判断货物标签数据是否满足出入库要求 。当标签信 息符合出入库要求时 ,打开出入口通行杆 ,允许进行 出入库操作 ,否则禁止货物出入库 ,这些由出入库作 业模块负责 ,在读取标签信息的同时 ,就能进行货物 的出入库作业 。
3. 1   数据库设计

后台数据库是系统必不可缺的部分 , 所有的仓

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库货物信息都存放在数据库中 , 所以设计性能优良 的数据库非常关键 。本软件后台数据库采用 M i2
crosoft SQL Server,数据库报表包括入库订单 、 出库

订单 、 货物信息 、 仓库信息 、 货物类别 、 仓库类别 、 用 户信息等 。 入库订单表 、 出库订单表 : 作为独立的数据表 ,

携带出 、 入库订单信息 , 包括出入库订单号 、 订单接 收时间 、 标签号 、 货物名称等具体的货物信息 , 方便 订单的管理和查询 , 同时作为货物信息表中货物信 息数据的来源 。 货物信息表 : 与货物类别表和仓库信息表相关

联 ,存放当前库存货物的所有信息 。

仓库信息表 : 与仓库类别表相关联 ,存放仓库信 息数据 ,包括库存量以及仓库容量 。 货物类别表 、 仓库类别表 : 存放货物和仓库的类 别信息 。

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第 3期

章必成等 : 基于 W SN 与 RF I 的智能仓库管理系统设计 D

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用户信息表 : 存放用户信息 ,包括用户名 、 、 密码 用户类型以及用户权限 。
3. 2   软件整体框架结构

采用 C / S 架构 , 在本地实现相关业务流程 , 比如库 存盘点 ,报表打印等 ,减轻服务器的压力 。 系统软件的框架结构如图 2 所示 ,包括 : 用户管 理模块 、 基本信息管理模块 、 设备标签管理模块 、 出 入库管理模块 、 查询管理模块 、 数据管理模块和帮助 模块等 。

系统采用 C / S软件架构设计 , C / S架构即客户 机 ( C lient) 和服务器 ( Server) 结构 。在仓库管理系 统服务器中 ,由于仓储的数据量大 , 数据内容丰富 ,

图 2  智能仓库管理系统软件功能结构图
 

3. 3   读标签模块

的标签进行数据信息的写入 ,通过写标签操作界面 , 在对应的标签号中写入相应的货物信息 , 标签初次 刷卡后激活数据 ,完成对失效标签的更替和写标签 操作 。
3. 5   出入库作业模块

读取标签信息是智能化仓库管理系统的一个重要 环节 ,是标签信息导入的唯一方法。因为标签号所对 应的货物信息是独一无二的 ,所以在出入库过程中 ,读 取货物的标签号 ,就能够得到相应的货物信息。 首先必须设置好串口信息 , 包括串口号 、 波特 率、 数据位 、 校验位 、 停止位 ,以及读写器地址 。只有 当串口配置和读写器地址符合读取条件时 , 才能够 建立起通信 ,采集到相关标签数据 。 当有货物出入库时 , 出入库口的 W SN 节点 +
RF I 读写器读取标签信息 ,通过 W SN 网络传输“ D 标

在仓储管理系统中 , 货物的出入库环节是最为 重要的环节 ,如果在出入库过程中出现错误 ,就会导 致库存信息错误 ,严重影响到仓储管理系统中的其 他环节 。在出入库过程中 ,货物上挂着的 UHF 电子 标签是识别货物信息的唯一标志 。在读取到电子标 签号后 ,我们将其关联到后台的数据库中 ,并且可以 在仓库管理系统软件界面上 , 处理和操作标签号所 对应的详细货物信息 。 如图 3 所示 ,在仓库及货架周围随机布置 W SN 节点 ( Note ) , 在仓库的出入口 , 安装 W SN 节点 +
RF I 读写器设备 , 根据 W SN 网络的自组织特性和 D

签号 ” 到基站 ,基站与中心电脑相连接 ,在中心电脑 的读标签界面中显示读取到的“ 标签号 ”完成读标 , 签操作 。
3. 4   写标签模块

在库存中 ,经常会出现标签损坏或者失效 ,必须 更换新的标签 。写标签功能模块主要是对一个空白

无线传输功能 ,将 W SN 节点 + RF I 读写器采集的 D 数据传输到与基站连接的电脑控制中心 。

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中的“ 读标签 ” 界面上显示已读到标签号 , 与此同 时 ,查询数据库中的出入库订单表 ,若该标签号存在 于出入库订单表中 ,则允许货物出入库 ,并将标签号 及其所对应的相关信息以及出入库时间和当前货物 状态存入到数据库中的货物信息表 , 完成出入库作 业操作 ; 若该标签号不存在于出入库订单表中 ,则禁 止货物出入库 ,并警示管理员审查出入库订单表以 及货物标签号 ,重新进行货物的出入库作业 。

4  结束语
图 3  出入库作业图
 

在基于 W SN 和 RF I 的仓库管理系统中 ,充分 D 利用了 W SN 和 RF I 的技术优势 , 实现对仓库实时 D 监控和管理 ,构建仓储管理的数字化平台 ,是今后仓 储管理系统的发展方向 。所设计 、 开发的仓库管理 系统软件在出入库作业中基本实现智能化操作 , 减 少了人工录入的繁琐步骤 , 提高人 - 机交互水平 。 同时 ,整套系统的硬件成本低 , 软件操作简洁便利 , 必将得到广泛的应用 。 参考文献
[1 ]  孙利民 ,李建中 ,陈渝 , 朱红松 . 无线传感器网

图 4  出入库流程图
 

络 [M ]. 北京 : 清华大学出版社 , 2005. [2 ]  游战 清 , 李 苏 剑 , 等 . 无 线 射 频 识 别 技 术 ( RF I )理论与应用 [M ]. 北京 : 电子工业出版 D 社 , 2004.
[3 ]  刘媛 , 郝铭 . 基于 RF I 和 W SN s的仓储监管 D

货物的出入库流程如图 4 所示 , 在开始出入库 作业之前 ,先将出入库订单导入到数据库中 ,作为货 物信息数据的来源 。当铲车将带有 RF I 标签的货 D 物驶近出入口时 , RF I 读写器自动识别 、 D 读取 8 字 节 U I 标签号码 , 将数据发给与之相连的 W SN 节 D 点 。W SN 节点将收集到的数据以单跳或者多跳的 方式发送到基站 ; 基站接收到数据之后 ,发给电脑控 制中心 。在电脑控制中心的智能仓库管理系统软件   

系统 的 设 计 [ J ]. 微 计 算 机 信 息 , 2006, 22 ( 10 ) : 283 - 285. [4 ]  王光辉 ,吴谨 . 基于 RF I 技术的自动化仓库 D 管理系统设计 [ J ]. 中国水运 , 2007, 5 ( 12 ) :
129 - 131. (责任编辑 : 龙学锋 )

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