基于RFID技术的电力企业物资管理系统设计

范江东，王 伟，高 瞻

（1.浙江工业大学，浙江 杭州310014；2.国网浙江省电力公司，浙江 杭州310000）

0 引 言

物资管理可以帮助企业满足生产，合理采购、储备和使用企业物资，以达到加速企业资金周转、合理规划物资、降低企业生产库存的目的。电力企业是整个电网输配电管理的重要单位，与百姓和企业用电的稳定性有着紧密联系。尤其是随着电网规模的不断扩大，电力企业传统的手写记账、Excel记账等物资管理方式，都存在查询账目多、物资管理出错、管理程序复杂等问题，难以满足电力企业物资管理需求，极其需要设计出专属于电力企业的物资管理系统[1-3]。

国外对企业物资管理的研究经历了粗放管理、经验管理、科学管理以及现代化管理四个阶段。将计算机技术融入企业物资管理中，可避免信息丢失和信息不准确等问题，学者们通过网络将企业各部门联系到一起，研究出MRP、MRPⅡ和ERP等物资管理系统。国内企业物资管理方式是在国外研究成果的基础上做出的改革，从而形成属于国内的现代化物资管理体系。但是，经国内学者研究发现，企业所处环境、企业文化都与国外存在一定差异。因此，对于企业物资管理，需要设计与企业相适应的管理方式[4-9]。此次研究电力企业物资管理，考虑电力物资的复杂程度，将采用近些年兴起的RFID技术，设计电力企业物资管理系统。

1 电力企业物资管理系统硬件结构设计

为满足系统管理电力企业物资需求，此次设计将在国内外对物资管理系统硬件设计的基础上，增加频射发射和接收电路，设计电力企业物资管理系统频射发射和接收电路硬件结构。其中，频射发射电路的发射信号只需要完成载波以及调制信号，因此采用ASK调制信号，并将调制信号深度设为100%。由于信号在发射过程中存在信号输出衰减数字可控现象[10]。为此使用FPGA配置频射发射电路。

频射接收电路需要采用I，Q两路变频调节标签返回信号，才能使安装了频射技术的系统接收到频射发射信号[11]。此次设计的频射接收电路如图1所示。

图1 RFID接收电路

2 基于RFID技术的电力企业物资管理系统软件设计

2.1 系统运行总体架构

在此次设计的电力企业物资管理系统硬件结构基础上，考虑电力企业对物资管理系统的需求及企业物资的复杂程度，采用MVC模式的三层结构，设计电力企业物资管理系统总体架构。将系统总体架构分为表现层、业务逻辑层、数据支撑层和系统软件层4个模块，其设计结果如图2所示。

从图2中可以看出，此次设计的电力企业物资管理系统第一层为表现层，为用户在客户端上的操作界面，可以与所有普通计算机连载，但是计算机的处理器需要达到奔腾133以上配置，内存大于32 MB，硬盘大于10 GB。从对客户端计算机配置的需求可以看出，此次设计的电力企业物资管理系统在运行的过程中，对计算机配置要求较高，所以在计算机上安装ComponentArt.Web.UI.ComboBox控件，在EFW条件下运行系统。

图2 系统总体架构

第二层为业务逻辑层，为此次设计的电力企业物资管理系统的核心，对于电力企业物资管理，需要在本层实现。但考虑到不同区域的电力企业之间，其物资管理模式、业务流程等都存在一定的差别[12]。因此，需要根据电力企业自身情况设计相应的逻辑层模块。

根据业务逻辑层的设计可以发现，需要管理的电力企业物资存在数据量大、管理方向多等问题。因此，设计系统第三层为数据支撑模块，采用性价比高、性能良好的SQL Server 2005数据库作为此次系统数据支撑模块，满足系统物资存储的需要。

2.2 系统逻辑层设计

基于图2所示的系统总体架构，从需求计划、招标管理、采购管理、仓储管理、物流管理和系统管理等6个方面设计系统逻辑层，促使系统具有管理电力企业物资功能。

1）需求计划板块。该板块由预算、物资和部门等三部分组成，需要确定电力物资使用、缺失、购买数量等状况，由预算管理确定物资采买金额，并记录采买数量、时间、实际金额等基本数据，从而下达物资采购命令[13]。物资信息的负责人直接落实到部门管理部分，当该部门需要使用物资时，需要记录物资使用人的个人信息、使用时间、工程项目等基本信息。

2）招标管理板块。电力企业中也存在一定的上下级关系，由于电力企业所处商业链不同，因此此次设计的招标管理板块为基础板块，可以根据企业的具体情况进行更改。电力企业在采购物资时，需要在采购信息平台上，按照投标要求及时作出投标应答。所以，此次设计的物资管理系统需要了解电力物资招标相关信息，如招标提交截止日期、招标开始时间和招标后的绑定日期，提醒物资管理人员按照要求评标，避免出现错过投标问题，影响物资储备。

3）采购管理板块。电力物资的采购大致可以分为物资需求的提出、货源的确定和采购的执行。物资需求的提出和货源的确定，为需求计划板块和招标管理板块所具有的功能，在采购管理板块中，只需要执行采购。其执行过程如下：申请物资采购→编制采购计划→确定物资价格→招标→反向拍卖（确定价格和货源）→确定物资价格协议→评估物资供应商→维护物资主要数据→结算采购费用[14]。

4）仓储管理板块。仓储管理板块需要与其他5个模块相互配合，才能完成物资仓储管理。但是，传统的管理方法存在物资存取数量不一致的现象[15]。所以，此次设计的仓储物资管理模块增加了RFID技术，识别仓储物资。管理仓储物资需要将所有入库物资进行编码和标签处理，此时，系统可以自动盘点所有入库物资，快速记录每一件设备的出入库时间，并将记录结果同步至数据库中。当有设备需要人工出库时，只需要物资管理人员手持RFID读写器扫描将要出库的设备，系统即会自动记录设备出库数据，完成设备出库。

5）物流管理板块。物流管理模块管理着电力企业物资的运送流程和实践，出入库货物的运送流程与常规物流管理流程一致。

6）系统管理板块。系统管理板块主要管理需求计划、招标管理、采购管理、仓储管理和物流管理等5个板块，将5个板块中的数据信息全部存储至数据库，维护相关报表、日志、数据权限等，保障系统安全、正常运行。

2.3 建立电力企业物资管理数据库

从第2.2节设计的系统逻辑层中可以发现，系统数据库处于极为重要的位置，因此，考虑到数据库所必备的高效、准确、及时性等性能，设计数据库E-R图，如图3所示。

图3 数据库E-R图

从图3中可以看出，此次设计的数据库E-R图展现了各个实体变量在数据库系统中的关系。由图3所示的数据库E-R图可知，系统逻辑层对数据库的需求采用双机热备份方式，以保存电力企业物资数据，即将数据库分为主数据库和备份数据库两种。为方便维护系统操作，将主数据库放置在信息中心，备份数据库放置在仓储管理模块，保存电力企业物资信息。

采用上述的电力企业物资数据保存方式保存的电力企业物资数据，一旦有意外情况出现，可以快速恢复系统数据，保证系统数据不彻底丢失。系统维护或者出现故障时，也可以将数据库信息更换地方，提高系统维护速度。

3 系统测试

采用对比实验的方式，以某区域的电力企业为实验对象，验证此次设计的电力企业物资管理系统。将本文系统记为B系统，文献里提到的2组电力企业物资管理系统分别记为A系统和C系统。确定电力企业物资数据和电网设备物资管理时间，改变系统连接线程数量，对比3组系统服务器响应时间和吞吐量，以及电力企业物资管理效果。

3.1 实验准备

为了验证此次设计的电力企业物资管理系统，可以选择使用相同的中央数据库，让处于不同空间的系统测试人员、开发人员和IT人员共同采用TestDirector软件，测试3组系统。该软件可以让3组系统的测试工作都在浏览器中完成，降低系统测试难度。

基于此次选择的系统测试软件，3组系统的网络环境、服务器平台、安全环境、系统开发和运行环境，以及TestDirector软件运行环境，如表1所示。

根据表1所示的系统测试环境，从此次实验选择的某区域的电力企业物资管理库中，选择其中一部分物资数据表，如图4所示。

图4 电力企业物资数据

表1 系统运行环境及测试软件运行环境

由于系统属于智能产品，在设计的过程中难免会存在故障，所以，先使用TestDirector软件，测试3组系统是否处于正常运行状态。其测试过程如下：

1）单元测试。采用交叉测试的方式，检测软件最小单位以及其内部模块是否存在错误；

2）综合测试。以“自下而上”的组装方式，排查系统所有模块故障，判断模块之间是否存在不兼容现象。

3）安全测试。检测系统对非法入侵用户的识别，测试破坏软件对系统造成的影响。

经上述测试，3组系统均处于正常运行状态，且在实验过程中，3组系统测试结果不会受到外界因素干扰。

3.2 实验结果

3.2.1 服务器响应时间测试

基于此次实验设置的实验参数，测试3组系统的服务器响应时间及整体运行速度。在3组系统中，建立不同数量的连接线程，并通过本组实验建立的连接线程，向服务器发送物资调配请求；采用TestDirector软件，对不同系统进行服务器响应时间测试。其中A系统为文献[2]系统，B系统为本文设计系统，C系统为文献[3]系统。测试结果如图5所示。

图5 服务器平均响应时间对比图

从图5中可以看出，随着建立的连接线程数据的增加，3组系统服务器的平均响应时间也随之增加；但相比C系统和A系统，B系统的服务器平均响应时间最短，表明其响应速度最快。由此可见，此次设计的电力企业物资管理系统服务器具有较快的响应速度，可有效提高服务器的整体运行速度。

3.2.2 服务器吞吐量测试

在第1个实验基础上，进行第2个实验，测试3组系统服务器吞吐量，验证3组系统整体运行性能。采用第1个实验建立的连接线程，向服务器上传电力企业物资文件，采用TestDirector软件对不同系统进行服务器吞吐量测试，其中A系统为文献[2]系统，B系统为本文设计系统，C系统为文献[3]系统。测试结果如图6所示。

图6 服务器吞吐量对比图

从图6中可以看出，随着连接线程数量的增加，3组系统吞吐量也出现一定的增加。B系统的服务器吞吐量增加明显，A系统和C系统的服务器吞吐量较为接近，却依然存在一定的差距，说明B系统的服务器吞吐能力最强。由此可见，此次设计的电力企业物资管理系统可以有效地提高服务器的整体性能。

3.2.3 电力企业物资管理效果对比

检测3组系统对电力企业物资管理的效果。基于此次试验选择的如图4所示的电力企业资源，以1年为期，采用3组系统分别管理该时间段的电力物资，统计3组系统在管理该电力企业物资后，该企业发生的危机缺陷设备数量。当出现危机时，需要现场调取设备数量，计算电网设备缺失占比。其电力企业物资管理效果对比结果如图7所示。

图7 电力企业物资管理效果对比图

图7 中A系统为文献[2]系统，B系统为本文设计系统，C系统为文献[3]系统。从图7中可以看出：C系统管理电力企业物资时，设备缺失数量最多；B系统管理电力企业物资时，设备缺失数量最少。由此可见，此次设计的电力企业物资管理系统管理电力企业物资时，设备处于空缺时间短，可快速统计电网设备缺失设备，从而填补电网设备缺失，提高电网运行质量，稳定电网运行。

分析上述3个实验结果可知，此次设计的电力企业物资管理系统管理电力企业物资时，设备处于空缺状态时间短，且系统服务器具有较快的响应速度和较大的吞吐量，可以快速统计电网物资仓储中缺失的设备，填补电网设备缺失，有效地提高服务器的整体速度和性能。

4 结 语

本文设计的电力企业物资管理系统充分利用RFID技术，标记电力企业仓储中的每一件电力设备，有效地提高服务器的整体速度和性能，以及系统管理电力企业物资效率。但是，本文设计的电力企业物资管理系统未曾考虑电网物资数据切换功能，因此，在今后的研究中，需要不断完善电力企业物资管理系统的数据切换功能，进一步提高系统对电力企业物资的管理效率。