基于UHF技术的备件库自动盘点系统设计与实现

汪建余 连杰

摘要：在万物互联的数字化时代，智能化、自动化、无人化已经成为未来工业革新的主要潮流。在这样的浪潮下，生产车间备件库房也开始探寻智能仓储的方法。为了实现自动盘点，引入了UHF技术，在备件本体粘贴抗金属电子标签，基于C#和ACCESS编写控制程序，实现备件库房库存实时、在线盘点，更新库存信息。

关键词：UHF;智能仓储;备件库; C#

1 引言

当前正处于万物互联的数字信息时代，云计算、人工智能、智慧物联等新兴概念不断涌现，传感器、无线传输、射频识别、信号处理等物联网技术不断与生产生活接轨，无源超高频射频识别技术作为物联网关键技术之一，凭借其低成本、高速率、低功耗等优势，在车辆识别、智能仓储等领域广泛应用。

生产制造车间是一个复杂的环境。备件库对于稳定生产是一个关键的中间环节。目前，国内仓储管理整体呈现出复杂、多样化，尤其是大规模的仓储，为了提高效率和准确性，投入大量的人力成本和管理成本。少数自动化程度较高的仓储系统都集中在京东、阿里等大型规范化仓库。相比国内，以美国和日本为代表的国外仓储系统自动化程度相对较高。

生产制造车间的库房包含上万种不同类型的备件，日常的出入库以及盘点占据了管理员90%以上的工作量，尤其是盘点工作，重复性高、技术含量低，且耗时长，需要一种技术手段来代替人工盘点，降低人力成本。

2 自动盘点系统的运行原理

本系统的开发基于UHF技术，即超高频射频识别技术。它是一种通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触的方法。国内常用的UHF频率一般为920MHz-925MHz，有效读取范围一般为4-6米。UHF技术的特点是能够实现一对多读取，即一台终端发射器能够批量读取载码体，将读取的数据进行处理。

具体应用在备件仓储方面，需要在备件本体上粘贴抗金属载码体，以避免金属备件对电磁波的干扰，载码体中写入该备件的型号、品牌、入库时间等信息。需要领取备件时，工作人员通过刷卡等授予权限的方式进入库房，拿取所需备件后，在特定屏蔽区域自动触发读取动作，终端将读取到的信息与领取人信息对应，完成备件出库，同时在数据库中更新库存，实现盘点功能。

UHF感应区电磁波形状不规则，受现场布置影响较大，尤其是现场金属结构。感应区如图1所示。红色区域代表能量最强，蓝色区域代表能量最弱。能量弱时可能会出现读取不到的情况，因此需要现场调试。

3 自动盘点系统的硬件设计

自动盘点系统的硬件结构如下图2所示。主要包括抗金属载码体和终端读取设备。

载码体安装在备件本体上，根据备件的形式不同，可以采用多种形式，下图3为常用的载码体形式。一般采用更廉价的粘贴式。

服务器与读取终端通过MODBUS协议通讯，控制读取终端的动作，将读取到的数据进行处理，从而实现盘点。下图为硬件拓扑图。

4 自动盘点系统的程序开发

自动盘点系统的程序基于Windows平台，利用C#语言开发完成，主要包含HMI界面的开发，调试界面的開发以及读取控制程序的开发。

4.1 HMI界面的开发

HMI界面主要用于显示领用信息和库存信息以及历史领用信息，所有数据都存放于ACCESS数据库中。

4.2 调试界面

调试界面主要用于调整终端读取器的扫描模式以及工作天线的切换。在准确率不高时，可以在调试界面中调整天线功率解决。该界面仅对开发者开放。

4.3 读取程序的开发

读取程序控制终端读取器扫描载码体，不仅能够控制触发时间和结束时间，而且能够将获取的数据进行处理。

5 后续展望与思考

本文基于UHF技术，论述了一种生产现场库房的备件自动盘点系统。该系统还在继续完善和迭代，未来主要在以下几个方面继续展开研究：

1） 出于信息安全的考虑，在信息采集、无线传输等环节需要构建安全屏障;

2） 引入带定位功能的载码体，实现备件多维度监管，构建智慧物联网仓储;

3） 引入VR显示技术，实现库存可视化管理。

参考文献

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