水电站物资智慧管理平台研究与实践

程天满，李建威

（中国长江电力股份有限公司白鹤滩电厂筹建处，四川 凉山615400）

关键字： RFID；二维码；重力传感；智能视觉；物联网

1 引言

水电站常用物资包括维护材料、工器具、备品备件、固定资产等。通常这些物资都存放在同一仓库内，如何对各类物资进行高效管理给物资管理工作带来了较大的挑战。现阶段物资管理主要是依靠人员手工盘点形成电子台账，通过手工进行物资信息抄录并与台帐信息核对。工作繁琐、时效低、物资查找难，且容易出现漏点、误点或错记的情况，大部分水电站即使使用仓库管理系统，但仍是实物查找难、账实不符、无法实时掌握库存状态、共享难等诸多问题。同时因物资管理水平的不同，管理人员休假、调整等造成物资取放管理困难。日常工作中物资的管理水平严重影响到检修工作效率。因此，建设一个智能高效的物资管理平台已是十分迫切和必 要了。

2 物资管理技术

本文主要探讨水电站物资智慧管理平台中通过综合运行二维码技术、重力传感技术、射频识别技术、智能视觉等物联网技术，实现对各类物资自动识别和管理。实现数据自动采集，减少人工参与，提高电站物资管理信息化水平，进而提升设备设施检修效率。

（1）二维码技术

二维码技术是物联网技术的产物，主要通过网络扫描，读取二维码中隐藏的信息。二维码相比一维条形码，无论是在功能上，安全系数上，还是对于限制条件上，都有很大的优势[1]。

（2）射频识别技术RFID

射频识别技术是自动设备识别中最优秀和应用领域最广泛的技术之一。它利用无线射频及方式进行非接触双向通信来识别目标并交换数据，识别无需人工干预，可工作于各种恶劣环境，适合于实现系统的自动化，识别高速运动物体并可同时识别多个射频卡，操作方便且不易损坏[2]。

（3）重力传感技术

重力传感识别类似于一个电子秤，系统通过传感器感知托盘物资变化并将数据反馈给系统。重力感应优点是不用帖标签，可以重叠倒放，但不能混放，识别受制于传感器精度。

（4）智能视觉

智能视觉物联网涉及物联网的视觉感知部分，利用各类图像获取传感器获取人、车、物图像或视频视觉数据，通过智能识别提取物资的视觉标签。物资被拿放时，“眼睛”看到的信息反馈给识别器，识别器反馈至系统。视觉识别录入信息简便快捷，货物可以重叠倒混放，储存数量多，不用帖标签等优点，但受限于物品的体积和传感器视角。

3 物资管理系统的功能及构成

水电站物资智慧管理平台是在现有仓库管理中综合应用RFID、二维码、重力传感、智能视觉等物联网技术，实现对仓库各个作业环节的数据自动化采集，并保证物资管理各个环节数据输入准确高效，实时地掌握库存的真实数据，合理控制库存。

3.1 水电站智能物资管理平台硬件构成

水电站常用物资中固定资产一般都有比较完善的信息系统进行管理，其他物资的管理上主要依靠人工手工进行，单单依靠某一种技术实现物资的管理不能达到理想效果，须综合运用多种技术，根据物资自身属性和使用属性，合理规划储存场景，制定特定的技术方案才能实现对物资的有效管理。

根据对物资特性分析，对于工器具这类可重复利用的物资，采用RFID 智能货架的方式进行实时管理。通过安装货架层间隔板上RFID 天线感知工器具上面的RFID 标签，并通过馈线连接到智能网关，经智能网关将数据传输到服务器端。对于消耗性物资，采用重力感应与智能视觉识别结合进行管理。重力感应实现物资的增减感知，视觉识别技术实现物资的种类，形态感知。重力感应器连接智能网关，前端摄像头通过网络连接至图像分析处理服务器。其他不能用上述两类管理方式管理的物资，采用二维码与智能视觉识别结合来进行管理。利用人脸识别门禁对仓库出入口进出管理，从而实现物资的智能高效管理。系统硬件组成如图1 所示。

图1 智能物资管理平台硬件组成图

3.2 物资智能管理平台软件功能模块构成

物资智能管理平台系统功能是对传统仓库管理系统的物联网功能扩展，系统包括以下功能：仓库管理、物资管理、入库管理、出库管理、供应商管理、数据分析、高级应用、系统管理等。系统总体结构如图2 所示。

图2 智能物资管理平台结构图

（1）仓库管理：主要用来定义仓库基本信息，包括位置、编码、货架、货位、管理员等信息，并可查询和显示仓库货位存储状况及进行货位调整操作。

（2）入库管理：实现货物入库操作，可完成入库单据的录入、修改、删除，入库货位分配。

（3）出库管理：实现货物出库操作，可完成出库单据的录入、修改、删除，出库货位分配。

（4）物资管理：管理物资的基本信息，可定义物资各种属性，设置物资的管理方式（二维码、称重、RFID）、物资预警值及定期试验等。应与现有系统的数据对接，通过系统数据交互实现部分信息的自动化录入。

（5）供应商管理：管理供应商基本信息，实现供应商注册、变更、注销、评价等。

（6）数据分析：对库存盘存状态、单据以及货物、货位状态进行管理。包括库存查询（区别实时数据和非实时数据）、出库单查询、入库单查询等。同时可基于物资属性进行数据分析。

（7）高级功能：实现待测试物资提醒，对库存需要测试的物资，根据预设的条件进行提醒。超期未测试物资不得出库。同时实现物资库存智能预警，并自动生成采购清单并结合质量分析推送采购建议。

（8）系统管理：对系统中的用户，权限等进行管理，必要的系统配置等。

3.3 物资智能管理平台工作流程设计

系统工作流程主要包括入库作业流程、领料作业流程、退库作业流程、补料作业流程及库存管理作业流程。

3.3.1 采购入库作业流程

入库作业主要步骤如下：

（1）货物入库时，仓库管理人员人工录入入库单据，系统检测是否已有物资、是否安装标签并提醒管理员创建物资。

（2）系统根据当前入库单据明细执行入库操作，自动分配货位并生成物资入库单。

（3）系统发送待办任务给物资操作员。

（4）物资操作员接收入库单待办任务，系统完成门禁系统授权。

（5）物资操作员携物资至仓库，并经过人脸识别门禁认证后进入仓库。

（6）物资管理员完成物资放置后，提交入库确认。

（7）系统根据物资变化，核对入库操作是否完成，核对完成后给出提醒。

（8）系统更新库存、货位状态，结束门禁授权。入库流程如图3 所示。

图3 物资入库流程图

3.3.2 领料流程

（1）领料人登录系统并创建领料单，搜索并选定物资，系统根据库存状态提醒物资存量是否满足要求。

（2）系统根据当前领料单据明细分配取货物资和货位，并生成领料单。

（3）领料单经审核后，系统预留领料单物资，锁定物资状态。

（4）系统发送待办任务给领料人。

（5）领料人接收待办任务。

（6）系统自动根据货位完成门禁系统授权。

（7）领料人经门禁系统认证后进入仓库按指定货位领取指定物资。

（8）领料人提交物资领取确认。

（9）系统根据库存物资变化，核对领料操作是否与领料单一致，并给出提醒。

（10）系统更新库存、货位、物资状态并结束门禁授权。

领料流程如图4 所示。

图4 物资领料流程

3.3.3 退料流程

（1）退料人员选定待退库物资的领料单，并选择退库。

（2）系统根据预设情况生成退库单。

（3）退料人员编辑确认后提交，系统分配货位，待退料物资状态转换为可预留。

同以上两种技术方法相比，生成石灰搅拌技术也没有明显的差异。首要的任务仍然是要做好施工前的准备工作，在正式施工开展之前，应该对地基土内的不理和化学指标进行深入的调研，确保为日后灰量的使用情况提供一个参考依据。在施工的过程当中仍然要注意以下几个要点：首先还是施工的流程，要严格遵守生成石灰搅拌桩施工的施工流程，先对桩体进行对位、然后下钻、提升、结束；其次是要做好石灰粉的储存工作。因为石灰粉体态较轻，一旦飞扬起来就会发生飞尘的现象。因此，要充分的做好石灰粉的储存工作，从而避免飞粉污染的情况发生。

（4）系统发送待办任务给退料操作员。

（5）退料操作员接收退料单待办任务，系统自动完成门禁系统授权。

（6）退料操作员携物资至仓库，并经过人脸识别门禁认证后进入仓库。

（7）退料操作员完成物资放置后，提交退料确认。

（8）系统根据库存物资变化，核对退料操作是否与退料单一致，并给出提醒。

（9）系统更新库存、货位、物资状态并结束门禁授权。

3.3.4 补料流程

（1）补料人员选定待补充物资的领料单，并选择补料。

（2）系统根据预设情况生成补料单。

（3）补料人员编辑确认后提交审核。

（4）补料单经审核后，系统分配货位，并预留补料物资。

（5）系统发送待办任务给补料操作员。

（6）补料人员接收补料单待办任务，系统自动完成门禁系统授权。

（7）补料人员经过人脸识别门禁认证后进入仓库。

（8）补料人员完成物资放置后，提交退料确认。

（9）系统根据库存物资变化，核对退料操作是否与补料单一致，并给出提醒。

（10）系统更新库存、货位、物资状态并结束门禁授权。

3.3.5 库存管理作业流程

（1）物资盘点。系统根据盘点指令，生成实时数据，不能生成实时数据的物资，自动创建盘点清单，由物资管理人员手工清查，盘点结束后，手工上传数据至系统。根据盘点结果进行库内移位、补货、调拨等操作。

（2）库内货位调整。物资管理员选择货物地址调整单据进行库内货位调整作业，此作业不对库存货物进行增减。

3.4 系统实现

物资管理平台基于B/S 架构，不受客户端系统限制；采用模块化代码设计便于功能扩展，维护简单。采用微软SQL SEVER 2010 数据库具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集成程度高等优点。

智能网关工作在监控模式下，除了上报RFID多标签进入、离开事件外，还可以接收物资管理平台下发的获取指定天线当前监控到的RFID 标签列表请求，并返回RFID 标签列表信息。重力感应电子秤感应到托盘上物品重量发生变化时，会自动将此时物品的重量、个数、电子秤地址等信息上报平台。平台也可调用查询接口按指定电子秤地址查询当前物品的重量、个数等信息。智能视觉服务器与物资管理平台进行数据交换，实现门禁控制及物资 识别。

4 结语

本系统综合利用RFID 、二维码、智能视觉、重力感应等物联网技术，针对具体的物资采用不同的方式，是现阶段物资管理系统应用中一个实际可行的方法。系统应用后可取得较好的效果，主要表现在：①实现物资信息共享，物资库存数据信息化，统一存储在物资管理平台，便于统筹整个电站的物资管理。②实时掌握库存物资数量、种类、状态等，极大的提高了账实相符程度。③节省人力，降低了传统人工检查、查账的劳动量，减少物资管理过程的人工参与。④提高物资信息采集准确性，物资的自动进出库管理可以避免传统人工组盘时清点录入货物时的人为错误。⑤积累了物资使用信息数据，可基于数据进行更深层次的分析应用，如预判物资使用量，质量分析等。并基于分析结果促进采购工作质量和效率的提升。⑥系统采用B /S 架构，实施、维护、升级都非常方便，方便运维管理。

系统不足主要表现在：①采用多种技术方式实现物资的自动化管理，硬件搭配较为复杂，通用性不够好。②物资需要按预设的场景进行摆放，定置摆放要求较高。③不能完全实现自动出入库。④整体造价偏高，部分低价值物资管理成本偏高，不便于系统推广。

未来研究的目标：①实现智慧物资平台的数据的综合应用。②打通各业务信息系统间数据壁垒，减少人工参与，提升自动化水平。③提升物资自动化管理出入库管理。④提高系统通用性能力。