国网计量资产二级库信息系统的构建

余小军，梁海东，邱 涛，刘 斌

（1.普天物流技术有限公司，北京 100080；2.国网山东省电力公司烟台供电公司，山东 烟台 264000）

国网计量资产二级库信息系统的构建

余小军1，梁海东2，邱 涛2，刘 斌1

（1.普天物流技术有限公司，北京 100080；2.国网山东省电力公司烟台供电公司，山东 烟台 264000）

根据国网计量资产二级库信息系统的功能要求及设计标准，提出了建议该系统的一般功能框架，并介绍了相关技术及各主要作业流程。

计量资产；二级库；信息系统；RFID

1 研究背景

在“十二五”期间，国家电网“三集五大”建设成果显著，真正的实现对省级公司整个计量业务的“工厂化检定、自动化仓储、物流化配送、全程化监控”，实现计量资源的优化配置，提高仓储管理水平。但二级库的自动化、信息化程度低，严重影响了整个计量资产物流供应链管理水平，成为整个计量资产供应链管理的瓶颈。因此，为进一步提高计量资产的管理水平，实现二级库的高度自动化、信息化，国网二级库的智能仓库信息系统建设的重要性日益凸显。在二级库仓储系统中，依靠自动化设备，利用先进的RFID信息识别技术，实现电能表计的自动化出入库，加快计量资产在物流环节的周转速度，提高了效率。国网供电公司电能表计二级库的建设将利用先进的技术手段和管理手段，以适应未来二级库所覆盖地区快速发展的电力业务需求，建成具备水平先进、信息化程度高的现代化计量资产仓储物流管理中心。

2 国网计量资产二级库信息系统的设计依据及功能要求

2.1 设计依据

根据《国家电网公司电能计量中心建设与管理规范》，为贯彻落实“集团化运作、集约化发展、精益化管理、标准化建设”的要求，进一步规范国家电网公司系统电能计量资产物流中心的建设与管理，依据国家有关计量法律、法规和行业有关标准，按照国家电网公司《关于推行电能计量体系建设的指导意见》（国家电网营销[2006]223号）要求，规划建设的国网计量资产二级库仓储系统须与省级计量中心生产调度系统、ERP系统、营销系统等相关业务系统实现对接，信息接口统一执行国家电网规范。

2.2 系统功能要求

（1）实现仓储管理功能和视频监控功能，包括库前作业区、自动化立体表库以及对仓库存储区域的动态和灵活划分；

（2）实现出库、入库、盘点、档案信息管理、库房信息管理、资产管理、旧表管理、报表统计、系统管理和出入库工单处理等功能，支持均匀存放、先进先出、柔性出入库等多种出入库策略；

（3）实现实时库存查询、库存量预警、货物存留超时报警功能，通过图形化界面直观的展示仓库库存，达到对每一块电表在仓库中位置的精确定位；

（4）实现对各个作业环节及各种设备运行状况的实时监控，监控数据支持仿真模拟显示；

（5）系统能调整运行方式，可人工下达仓储任务，设定某个特定单元的处理过程，可实现单台装置控制操作；

（6）实现系统用户及权限管理，自动记录仓储方案维护、手动操作、软件升级情况等信息，保证系统操作安全；

（7）作业环节的异常情况，特别是影响人身、设备安全的，有报警提示功能。报警信息实行分级控制，至少包括故障类型、故障点位置等信息并以不同颜色区分报警级别、类型等。

（8）通过图形化等展示界面以达到可以直观的查看库存明细数据信息以及输出仓储记录、仓储情况统计等报表。报表可导出为EXCEL或WORD文档保存。报表及与相关系统交流的综合信息的设计，采用电力行业规定的统一数据格式。

（9）人机界面要求为：

①采用风格一致的操作界面，布局合理，窗口内容简单明了，提供的信息语言通俗易懂、连贯一致。

②客户端人机界面功能满足操作人员的监控需求，显示工艺流程图、关键参数、报警信息。

③显示画面根据流程，按层次结构或树型结构组织。操作人员调用任一画面不超过五次点击，重要功能可一次按键调出。

④实时数据刷新周期不大于1s。

（10）系统能够实现通过图形化的监控界面对仓储设备运行状态的实时呈现，并可以精确定位查询到某个具体设备的运行参数。

图1 信息系统中间件结构模型

3 信息系统技术应用

3.1 RFID技术

RFID技术实现了计量资产表计高效的信息数据群读模式，利用RFID射频门形式，整箱表计通过RFID识别区时，电能表计的电子标签在室内识别区被全部读出，数据读写正确率达99.9%以上。

根据计量中心仓储的业务需求，将周转箱和电能表计绑定、周转箱叠垛后绑定等，合理进行RFID布局设计，实现计量资产表计从入库到出库的全程监控和跟踪，同时对计量资产表计进行多次冗余的检测，保证实物与信息一致，实现作业过程的真正自动化。

为保证读写器的读取精度，不出现漏读、错读，系统在容易发生错读的RFID扫描点增加金属屏蔽罩，天线采用线极化方式，尽量避免天线读取到相邻的容器和计量资产表计。在此基础上，系统采用实时跟踪定位技术，实时记录容器所在位置和经过的路线，如果误扫到的周转箱或电能表计在系统中表明是在其它位置，则系统过滤掉误扫到的信息。同时，在作业过程中，系统可根据需要关闭或启动RFID读写器，亦可以启用新的读取模式确保读写器的精度。

3.2 统一多元的访问中间件技术

二级库计量资产仓储管理信息系统中开发了支持不同访问方式、独立于异构数据源的统一数据集成中间件。定义不同设备、数据源、层次的数据模型，通过在中间件中实现对这些数据模型进行抽象，定义统一的数据格式定义、数据解析和数据质量控制模型，为系统提供不同类型数据的标准接入功能。中间件将不同层面的数据进行清洗和整理，过滤垃圾数据和无效数据，实现分布式存储，大数据量过程数据流的高效存储和访问。统一多元的访问中间件技术屏蔽了不同数据源的连接交互方式异构和通信协议异构，将不同数据源实现为具有统一属性、数据格式、命令集的虚拟设备，同时提供一致的访问接口供上层应用系统使用，图1为中间件的结构模型：

中间件实现对异构物理设备的封装，对上层应用提供一致的通信接口。上层应用通过中间件的统一接口向虚拟设备（设备抽象）发送访问指令。数据定义模块对数据的正确性进行验证，数据解析模块根据相关规则对数据进行处理，数据质量控制模块对垃圾、重复数据进行处理，对数据进行封装组合。

3.3 动态优化调度技术

根据国网电力计量资产仓储中心作业需求，规范性地提出四原则，即分区原则、均布原则、效率原则、重力原则。同时，为提高货物同时出入库的效率，将创新性地研究出几种新策略，如固定式调度策略、动态调度策略、混合调度策略。

二级库计量资产仓储中心的入库操作主要流程为：通过叉车或其他输送设备将货物送到指定入库口，系统根据需要入库的货物选择入库货位，同时下发指令给输送设备开始进行入库，电能表计周转箱通过提升机、输送搬运等设备入库到指定巷道口后，该巷道的智能多穿小车或堆垛机等自动化设备把周转箱电能表计存储到指定货位上。仓储系统的自动化设备可以进行智能优化调度，满足国网电力计量资产仓储中心的作业管理需求。

4 信息系统方案设计

4.1 系统架构

国网计量资产二级库信息系统由感知层、传输层和应用层三层结构组成。感知层主要由感知设备和感知终端组成；传输层主要由互联网、电力专网等接入网络和接入单元构成；应用层主要由仓储业务功能单元、仓储系统子系统、生产调度平台等组成，如图2所示。

图2 国网计量资产二级库信息系统构成

4.2 信息系统功能描述

4.2.1 基础数据管理。信息系统可以实现基础数据的管理功能，包括对各种物品信息、客户信息、仓库信息、库区信息、货位信息、设备信息、周转箱信息、电能表计信息等管理，以及数据备份与恢复，可依需求设置自动/手动备份功能。

4.2.2 系统作业管理。作业管理包括入库管理、出库管理、存储管理、库存管理、综合信息查询和报表管理和安全管理。在充分遵守货物的存取原则的基础上本系统在入库管理、出库管理、库存管理采用以下方式：

（1）入库管理。完成电能表计入库业务，包括收货单接收、入库任务维护、上架任务维护等。当电能表计到货后，人工检验后直接从货车上将装有电能表计的周转箱放置在伸缩式链板机等设备上输送到入库输送机上，再通过RFID信息自动采集装置进行电能表计及周转箱的信息采集，完成电能表计与周转箱的信息绑定。叠箱机自动将单个周转箱进行叠垛作业，完成周转箱“组箱”，再由系统自动分配货位，输送系统将此周转箱单元输送到相应的巷道口，由堆垛机等设备自动提取放入到系统分配的货位上存储。

（2）出库管理。系统支持先进先出、先近后出、整垛出入库、设备能力均衡、物料均分、分配目标站台与设备状态关联变化、紧急优先、指定货位出入库等策略，还可提供指定各类条件抽检，特殊情况下支持单箱出库。主要有以下几种出库方式：①配送出库：接到出库任务后，系统调度堆垛机或其他相关的自动化设备自动将相应周转箱单元取出，通过提升机、输送系统以及伸缩式链板机等设备输送到货车装车处；②空周转箱出库：当有空周转箱需求时，系统自动将空周转箱搬运到相应出库站台；③不合格表计退货出库：包括立体库周转箱退货出库和缓存及表计退货出库两种。

（3）存储管理。①支持自动化立体库管理；②通过位置模型对从立库货位到缓存站台进行统一管理；③提供货位管理功能，巷道人工锁定功能；④入库原则：“巷道均分”、“先进先出”、“库存位置优化”、“就近入库”、“最短路径”原则，特殊情况下支持单箱入库；⑤出库原则：“先进先出”、“紧急优先”、“出库优先”原则，支持指定批次出库；⑥物料按均分的原则存放于各巷道中，如果某一巷道出现故障，尽量满足继续发货的要求；⑦电能表计分区管理：电能表计可根据用户需求实现分区存放，按分库、分类存放的原则进行储存保管；⑧可冻结、解冻指定货位，将指定的货位冻结（禁止出入库）、解冻，维护货位状态（可以人工更改货位的载货、空闲等状态）。

（4）库存管理。库存管理是整个仓储管理的核心内容，包含：①实时库存日常事务处理，提供实时库存查询；②提供计量资产短缺、超储报告，提供超时预警功能；③计量资产移库位置管理：在立体库内不同货位之间调整；④计量资产盘点管理：系统支持按存储区盘点、按存储位置盘点、按计量资产盘点、计量资产抽检盘点、立体仓库货位信息与管理系统记录信息核对、动态盘点等；⑤安全库存管理：超出安全库存范围的入库和造成低于警戒库存的进行报警；⑥库房色标管理：对库内各种货位的数量和分布示意，以图形化方式展现库内各货区各货位存放货物情况。

（5）综合信息查询和报表管理。①提供综合信息查询，包括作业任务、设备状态、库存信息、货位状态、入出库、操作记录、运行日志、设备、维修管理等信息；②具备数据自动记录、统计、报表生成及打印、查询等功能，提供综合信息，包括出入库统计日报表、月报表、年报表；库存情况统计日报表、月报表、年报表等；③提供统计报表数据，包括设备利用率分析表；货位利用率分析图表；货位使用记录表；④报表可导出为EXCEL文档保存。报表及与相关系统交流的综合信息的设计，遵循电力行业规定的统一数据格式。

（6）安全管理。①用户角色管理：主管人员可以创建不同用户、角色，并分配相应的使用权限。每个用户必须经过有特权的管理者授权才能进入系统，管理者在数据库中记录用户姓名、用户ID、加密密码等；②用户权限管理：为不同操作人员分配不同操作权限，操作人员只能访问被授权使用的库区、位置、计量资产；只能操作被授权操作的功能、界面。系统管理员可集中方便地配置、监视、控制、诊断整个系统，并且能够监视和控制用户情况，快速定位故障点，及时消除隐患；③系统日志：提供详细的操作记录和系统运行日志，提供在线故障诊断及帮助功能。记录仓储方案维护、手动操作、软件升级情况等信息；④根据计量设备分类及状态选择出入库管理模式，包括合格计量设备出入库、拆回计量设备出入库等。

4.3 信息作业流程

系统接收并保存由省级营销系统下发的入库单（入库任务），表计到货时对表计的身份进行核对，同时将电能表计与周转箱进行绑定，记录并上传绑定关系；周转箱进行叠箱作业后，记录并上传叠箱后的绑定关系；分配储位进行入库，完成入库后记录入库作业信息，更新库存信息，同时向营销系统上传作业信息与更新后的库存信息。

系统接收并保存由营销系统下发的出库单（出库任务），搜索满足条件的表计并进行调度开始出库作业，完成出库后记录出库作业信息，更新库存信息同时向后台系统上传作业信息与更新后的库存信息。

4.4 接口方式

系统向上对ERP系统、生产管理系统、营销系统以及其它信息管理分系统以中间件形式提供平台级的接口服务，针对二级库仓储信息系统的建设可定制接口业务适配器，挂入系统，由接口服务进行统一管理。同时接口模块提供多种标准接口业务适配器，用户可进行选配，为二次开发及优化调整提高效率。系统可提供的接口方式如下：①HTTP、FTP、SOAP、Message Queue等通信协议方式；②WEB Service、数据库视图等实时接口方式；③中间数据库、文本、XML、EXCEL等多种非实时接口方式；④异构系统和数据源之间的数据交换。

二级库计量资产仓储系统与省级计量中心生产运行系统等系统实现对接。在国网公司对接口标准进行统一规范或改动时，国网二级库计量资产仓储信息系统升级并按规范提供接口，以保证实现与上位系统的无缝对接和数据传输。

5 总结

本文介绍的国网二级库计量资产仓储软件系统采用asp.net mvc2模式进行设计开发，集成智能仓储管理系统、智能仓储监控系统、智能仓储辅助作业模块、计量资产表计信息采集模块、视频监控模块、计量资产表计拆叠箱管理模块等功能模块，同时集成对电力计量资产表计拆叠箱机、输送系统、RFID射频识别设备、多穿小车、提升机等设备的视频监控与控制功能，提高了国网二级库计量资产中心的信息化和仓储自动化水平。

Establishment of Secondary Warehouse Information System for State Grid Power Measuring Assets

Yu Xiaojun1,Liang Haidong2,Qiu Tao2,Liu Bin1
(1.China Potevio Logistics Technology Co.,Ltd.,Beijing 100080; 2.State Grid Shandong Province Power Company Yantai Power Supply Company,Yantai 264000,China)

In this paper,according to the functional requirement and design standard of the secondary warehouse information system for the power measuring assets of the State Grid,we proposed the general functional framework of the system and then introduced the corresponding technologies and major processes.

power measuring assets;secondary warehouse;information system;RFID

F253.9

A

1005-152X(2015)11-0201-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2015.11.053

2015-10-02

余小军（1987-），男，湖北武穴人，硕士，工程师，研究方向：物流工艺与信息系统规划；梁海东（1967-），男，山东福山人，副高，研究方向：计量资产项目管理；邱涛（1987-），男，山东枣庄人，助工，研究方向：计量库房项目管理；刘斌（1978-），男，河南周口人，工程师，研究方向：物流项目管理。