基于RFID技术的仓储物资定位系统设计与实现

费扬+杜庆治+王坤仑

前言

目前，传统的仓储物资管理采用以手工为主的管理方式，对物资的入库、在库以及出库等信息通过手工记录来实现管理，不仅过程繁琐，还极易出现差错，对所管理物资的位置信息也难以实现实时更新。随着RFID技术的成熟，越来越多的人开始研究基于RFID技术的仓储管理系统（WarehouseManagement System，简称WMS）。利用RFID技术，可以实现供应链及仓储环境中的货物识别追踪和信息获取，有效提升仓储管理系统的数据可视性，优化仓储操作和管理。

1仓储物资定位模型设计

在区域较大，货位数量较多且分布密集的仓库中，将整个仓储划分为小区域，并分别标记为A区、B区、……、F区和G区。以A区作为主要研究对象，对其中的物资定位模型进行相关的研究与分析。

先对A区中的货架进行编码，再对A区中的每一个货位进行编码，对储位进行编码的目的是为后继的管理和定位提供便利，货架编码效果如图1所示，货位编码效果如图2所示。

对整个仓储环境中的每个库位都按这种编码方式进行编码，那么每个库位就相当于有了一个唯一的ID。将无线感知装置固定到每单位入库物资或托盘的特定位置上，就能将储位上的货物或托盘与该ID编号对应起来，同时配合RFID电子标签进行实时的物资定位。将记录物资相关信息的载体（RFID电子标签）与识别这些信息的设备（RFID读写器）以及进行数据传输的设备（通信模块）与物资进行绑定，不仅能够解决仓储货位与货物信息的匹配问题，而且解决仓储管理过程中的盘点、移库或移位后的物资定位问题，即在任何操作过程中通信模块都可以实时自动上传信息到定位管理系统，具体方案如下：

（1）在RFID读写设备中添加通信模块

在小型读写器内加入无线通信模块，通过无线的方式与定位管理系统进行通信，实现RFID读写器在读取到电子标签中的信息后将数据实时发送到定位管理系统。

（2）获取移动目标的位置信息

将地标电子标签与货架和货位建立一一对应的关系，读取标签信息就能获取移动目标的位置信息。物资一般是放在具体的载体上，比如叉车、AGV等，在单位物资或托盘上固定小型RFID读写器和电子标签，在载体通过的通道内放置一定密度的无源电子标签，通过小型读写器时时读取放置在通道中的地标标签，实现定位移动中的单位物资或托盘位置的目的。如图3所示。

（3）获取静态目标的位置信息。

静态目标其实是位于货位中的单位物资或托盘，将货位号与单位物资或托盘进行绑定，知道货位号信息就知道静态目标的位置信息。将每一个货位号在恰当的位置上绑定一个RFID无源电子标签，同时在所有待入库的单位物资上以适当的间距和位置绑定RFID小型读写器与存有单位物资详细信息的RFID无源电子标签，当出现移位或移库时，小型阅读器会自动识别到物资所对应的货位号发生了变化，进而自动重新进行绑定。所有的绑定过程无需人工干涉，极大地提高了仓储物资定位管理的效率[。如图4所示。

2基于RFID技术的仓储物资定位系统的设计与实现

2.1定位系统整体架构设计

RFID技术的仓储物资定位系统主要由三部分构成：数据采集、数据传输和数据管理。其中，数据采集主要是利用射频识别（RFID）技术采集，使用增加WiFi模块的小型读写器采集带有RFID电子标签的载体里所存储的信息。在数据传输模块中，使用WiFi网络将所有信息通过WiFi模块实时传输。数据管理就是整个仓储管理系统的核心，系统通过WiFi网络接收RFID采集设备传输过来的所有数据，并对数据进行预处理、分析、存储等操作，提供给管理员实时的数据管理、查询、分析等功能。通过数据采集、数据传输和数据管理三个模块的协同递进工作，最终实现仓储物资定位的自动化管理工作。系统逻辑架构如图5所示。

2.2定位系统的详细设计

基于RFID技术的仓储物资定位系统主要由RFID物资定位管理子系统、RFID标签管理子系统和数据采集子系统组成，通过RFID技术实现对仓储物资的入库、上架、盘点、下架、移库、移位、出库等各个环节的数据进行快速准确地采集，对库存的真实情况能够及时准确地把握，有效的提高了仓储物资管理效率。

该系统软件的主要功能模块主要包括：系统管理、入库管理、在库管理、出库管理和物资信息管理五个部分。软件系统的总体功能架构如图6所示。

（1）系统管理

系统管理主要是对发货通知和订货信息以及合同等相关材料进行管理，下达相关指令给其他模块，并且对所有的异常或警报进行统一管理；也会对仓储中的硬件设施进行设置、维护及更新。

（2）入库管理

对进入库区的货物进行入库登记，进行相关RFID电子标签的粘贴以及RFID无线感知装置的固定，然后进行货位分配并执行入库指令，完成入库。

（3）在库管理

所谓在库管理，是对储存在仓库中的物資进行管理维护的过程。主要包括货物清点、货物移库、货物移位以及对货位的管理几部分。

（4）出库管理

在收到出库通知或调拨单时，需要对物资的出库流程进行管理，如果待出库物资需要从箱件或托盘中拆零，将在此处进行相关的管理操作。

（5）物资信息管理

该模块的主要功能是对整个仓储物资定位管理的过程中所产生的信息进行管理，主要包括信息的查询和信息的修改。其中信息的查询包括入库信息查询、在库信息查询和出库信息查询等功能，信息的修改包括信息的添加、删除、更新。

2.3系统的实现

仓储物资定位管理系统主要是五大功能模块，分别是系统管理、入库管理、在库管理、出库管理和物资信息管理。管理人员登入系统进入系统主界面，如图7所示，点击相关项可进入详细功能页面。

以在库管理模块为例，重点介绍对在库管理的移库和盘点功能。

在库存管理中点击移库选择需要移库的产品信息，在弹出对话框中选择读取方式和将移至库位的信息，点击完成，操作界面如图8所示。

在库存管理中点击盘点选择需要盘点的产品信息，在弹出对话框中选择读取方式点击完成，选择RFID的读取方式，在盘点中就可以看到当前数量和总数量，操作界面如图9所示。

3系统测试

系统测试主要在电脑上进行，通过WiFi网络来监测系统的可行性，在电脑上登陆系统进入系统主界面对五大模块进行验证。以货物移位为例，在实验室对货物移位进行验证。测试主要是针对核心环节中的几个关键点，比如：RFID无线感知装置在启动与休眠状态下是否能自动对相关数据（货物标签信息）的读取；在移库或移位后重启RFID无线感知装置，能否对新的库区库位进行重新绑定，自动更新相应数据。

实验设备主要包括2个货架、2组通道读写设备、RFID手持设备以及若干RFID无线感知装置和标签。在A、C两区分别放置一个货架，在各自区域通道上分别放置一组通道读写设备，调整RFID无线感知装置的读写频率，确保读取货物标签信息不受其他标签干扰。RFID无线感知装置在工作状态下读取货物或托盘上的电子标签和货位电子标签。仓储物资定位系统的服务器将两个电子标签信息绑定作为定位依据，以备查询和调用。在RFID无线感知装置休眠状态进行移位，首先，确定目标库位；再次，手持设备读取目标货物标签信息，更新托盘标签信息，重启RFID无线感知装置；最后，移动货物至目标货位，用手持设备读取新的托盘标签信息，完成货物移位。登陆系统后发现库存管理中的货物的当前货位是目标货位，说明货物移位后系统获取的定位信息是正确的。测试结果表明该系统能自动采集数据，准确获取货物的定位信息，提高仓储管理效率。

4结论

利用RFID定位技术开发设计的基于RFID技术的仓储物资定位管理系统可以有效地解决物流管理中的信息采集自动化问题，提高了仓储作业效率，实现货物、叉车的实时定位，从而达到整个仓库运作管理及时、准确、高效的目的。endprint