付志遠(yuǎn)等

摘 要： 為解決工廠卸貨位管理混亂，無有效引導(dǎo)信息，卸貨周期過長，卸貨位利用效率低等實際問題，采用先進的 RFID射頻識別技術(shù)和地感技術(shù)開發(fā)了一套工廠卸貨位管理系統(tǒng)。從系統(tǒng)的功能模塊，系統(tǒng)構(gòu)架，硬件選擇和軟件開發(fā)幾個方面對卸貨位管理系統(tǒng)進行了研究，并將該系統(tǒng)在工廠環(huán)境進行了運行測試。結(jié)果表明該系統(tǒng)實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)并顯示出其在實際應(yīng)用中的優(yōu)越性。

關(guān)鍵字： RFID； 地感技術(shù)； 卸貨位； 管理系統(tǒng)

中圖分類號： TN964?34 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）12?0001?03

Abstract： A factory unloading space management system based on RFID and induction coil sensing technology was designed to eliminate the actual phenomena that the factory unloading space management is confusing， there is no useful guide information， unloading cycle is too long and utilization efficiency of unloading location is low. The factory unloading space management system is researched in the aspects of function module， system framework， hardware selection and software development. The operation test of the system was performed in a factory environment. The results show that the system can achieve the desired objectives. The results revealed the system's superiority in practical applications.

Keywords： RFID； induction coil sensing technology； unloading location； management system

0 引 言

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，國民經(jīng)濟賴以生存和發(fā)展的制造生產(chǎn)企業(yè)的管理水平也在發(fā)生著本質(zhì)性的變化。在傳統(tǒng)的制造業(yè)企業(yè)管理中，卸貨位管理混亂，卸貨位管理難度大，無有效卸貨位信息指引都制約了一個企業(yè)的管理水平的提高。圖1為某工廠4天的物流車輛卸貨等待時間，從圖中數(shù)據(jù)可以看出由于卸貨位管理的不足，導(dǎo)致卸貨的工作效率低下。

因此，運用先進的技術(shù)來解決制造業(yè)企業(yè)卸貨位管理的問題是這些企業(yè)的迫切的需求。本文運用RFID技術(shù)和地感技術(shù)相結(jié)合設(shè)計的工廠卸貨位管理系統(tǒng)可以自動獲取卸貨位狀態(tài)和進廠車輛的信息，自動分配卸貨位給貨車并通過LED信息屏來顯示卸貨位引導(dǎo)信息。這種方式較傳統(tǒng)的管理方式而言，具有高效性和準(zhǔn)確性等優(yōu)點，有很高的實用價值。

1 技術(shù)原理及特點

RFID（Radio Frequency Identification）射頻識別技術(shù)[1]，是指利用電磁波的反射能量進行通信的一種技術(shù)[2?3]，具有識別工作無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境，可識別高速運動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便等特點，被稱為21世紀(jì)最有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一[4]。

射頻識別系統(tǒng)包含射頻標(biāo)簽、讀寫器和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三部分[5]。其中RFID射頻標(biāo)簽由天線和芯片組成，每個標(biāo)簽都有惟一的ID，在實際的應(yīng)用中，射頻標(biāo)簽粘貼在待識別物體的表面；讀寫器是根據(jù)需要并使用相應(yīng)協(xié)議進行讀取和寫入標(biāo)簽信息的設(shè)備，有手持的或者固定的兩種；數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要完成對數(shù)據(jù)信息的存儲和管理，并可以對標(biāo)簽進行讀寫的控制。射頻標(biāo)簽與讀寫器之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間（非接觸）耦合[6]。射頻識別技術(shù)以其獨特的優(yōu)勢，逐漸地被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化和交通運輸控制管理、軍事等領(lǐng)域[7?8]。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的進步以及生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，射頻識別產(chǎn)品的成本將不斷降低，其應(yīng)用也將越來越廣泛。

地感線圈是一個埋在路面下的環(huán)形線圈，它通過一個變壓器接到被恒流源支持的調(diào)諧回路中。有源環(huán)形線圈構(gòu)成LC調(diào)諧回路的電感部分，環(huán)形線圈和電容組成一個振蕩電路，并在線圈周圍的空間產(chǎn)生電磁場[9]。金屬物體經(jīng)過埋設(shè)在路面的環(huán)形線圈時，將導(dǎo)致環(huán)形線圈的磁通量變大，線圈的電感值減小從而使LC振蕩電路的振蕩頻率增高，可根據(jù)振蕩頻率的變化來分析得到相應(yīng)的有用信號。由于地感線圈具有應(yīng)用簡單、成本低、檢測準(zhǔn)確度高等優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于車輛速度檢測、車流量檢測、交通信號控制等領(lǐng)域[10]。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 構(gòu)架設(shè)計

根據(jù)工廠卸貨位管理的實際需求，管理系統(tǒng)的功能需求如下：

（1） 貨車標(biāo)簽和卸貨位的基礎(chǔ)信息管理；

（2） 卸貨位信息狀態(tài)的實時獲取，監(jiān)控；

（3） 貨車入廠時，對貨車信息進行準(zhǔn)確讀取，并根據(jù)卸貨位狀態(tài)分配卸貨位；

（4） LED信息顯示屏顯示卸貨位引導(dǎo)信息。

通過對功能需求分析，系統(tǒng)設(shè)計采用三層構(gòu)架設(shè)計，即數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層和應(yīng)用層。具體系統(tǒng)框架圖如圖2所示。

數(shù)據(jù)采集層，讀寫器通過天線讀取貨車標(biāo)簽信息，地感采集卸貨位狀態(tài)信息；通過簡單的數(shù)據(jù)處理發(fā)送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)處理層；

數(shù)據(jù)處理層，服務(wù)器數(shù)據(jù)庫對采集到的有用信息進行處理、存儲，并對客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)操作命令進行數(shù)據(jù)操作；

應(yīng)用層，客戶端對數(shù)據(jù)的查詢、修改、刪除、導(dǎo)出等操作，并通過數(shù)據(jù)信息對卸貨位進行分配，同時把引導(dǎo)信息顯示到LED信息屏幕上。

2.2 硬件選擇

讀寫器選擇2.4 GHz讀寫器，此頻段的讀寫器具有讀寫距離遠(yuǎn)，識別率高，抗干擾能力強等特點[11]；電子標(biāo)簽采用有源的主動式電子標(biāo)簽，提高標(biāo)簽的讀取率；卸貨位采用地感控制器來監(jiān)控卸貨位狀態(tài)，地感線圈的作用相當(dāng)于LC振蕩回路中的電感L， 當(dāng)有車輛靠近時，其電感量發(fā)生變化，從而引起振蕩頻率的改變。通過對頻率的檢測、比較，可以判斷卸貨位是否被占用[12]，這種方式簡單方便，性能良好，且成本較低。卸貨位需明確標(biāo)示出地感線圈的位置，以便車輛準(zhǔn)確進入感應(yīng)區(qū)，保證卸貨位狀態(tài)信息獲取的準(zhǔn)確性。標(biāo)示方法如圖3所示。

2.3 軟件設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)功能需求和構(gòu)架設(shè)計進行軟件系統(tǒng)開發(fā)，所開發(fā)系統(tǒng)的功能架構(gòu)圖如圖4所示。

該卸貨位管理系統(tǒng)主要分為兩個模塊：卸貨位管理模塊和車輛管理模塊。卸貨位管理模塊主要是獲取所有卸貨位的狀態(tài)信息。地感控制器根據(jù)信號變化來判定該卸貨位是否被占用。模塊把所有卸貨位的狀態(tài)信息存儲到系統(tǒng)中，并把空閑狀態(tài)的卸貨位分配給送貨的車輛。車輛管理模塊主要是對來工廠的送貨車輛進行識別，若為無卡車發(fā)出警報，待門衛(wèi)人員人工處理；若為合法的送貨車輛則記錄車輛信息和送貨時間并自動放行，同時獲得系統(tǒng)分配的卸貨位。系統(tǒng)通過LED顯示屏來顯示卸貨位引導(dǎo)信息。系統(tǒng)工作流程如圖5所示。

3 系統(tǒng)運行測試

系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)完成后，在工廠現(xiàn)場進行試運行測試。卸貨位監(jiān)視情況軟件界面如圖6所示。

從卸貨位監(jiān)視界面可以清楚地知道各個卸貨位的狀態(tài)信息即空閑、使用中、預(yù)約或者故障。在測試中軟件系統(tǒng)監(jiān)視的卸貨位狀態(tài)和實際狀態(tài)一致，并且當(dāng)送貨車到廠區(qū)時，經(jīng)系統(tǒng)驗證是合法送貨車輛自動放行并分配卸貨位，正確的引導(dǎo)信息顯示在LED顯示屏上。通過工廠現(xiàn)場實際測試，送貨車輛進廠后根據(jù)顯示屏的引導(dǎo)信息快速找到相應(yīng)卸貨位并開始卸貨，卸貨等待時間大大減少，卸貨效率提高。系統(tǒng)實際測試過程中運行效果良好，實際效果達到設(shè)計要求。

4 結(jié) 語

本文基于RFID射頻識別技術(shù)和地感技術(shù)研究設(shè)計了智能化工廠的卸貨位管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有效率高，管理方便，智能化程度高的特點，實現(xiàn)了卸貨位管理的可視化和智能化管理。從根本上解決了以往廠區(qū)內(nèi)卸貨位管理混亂，無有效的引導(dǎo)信息，貨車卸貨周期耗時過長等缺點。文中研究的工廠卸貨位管理系統(tǒng)是利用先進技術(shù)解決實際問題的又一次成功實踐，符合企業(yè)智能化工廠的發(fā)展需求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

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[11] 余雷.基于RFID電子標(biāo)簽的物聯(lián)網(wǎng)物流管理系統(tǒng)[J].微計算機信息，2006，22（2）：233?235.

[12] 吳漢華.IC卡停車場車輛檢測器的原理與地感線圈的安裝調(diào)試[J].智能建筑與城市信息，2003（2）：60?62.

應(yīng)用層，客戶端對數(shù)據(jù)的查詢、修改、刪除、導(dǎo)出等操作，并通過數(shù)據(jù)信息對卸貨位進行分配，同時把引導(dǎo)信息顯示到LED信息屏幕上。

2.2 硬件選擇

讀寫器選擇2.4 GHz讀寫器，此頻段的讀寫器具有讀寫距離遠(yuǎn)，識別率高，抗干擾能力強等特點[11]；電子標(biāo)簽采用有源的主動式電子標(biāo)簽，提高標(biāo)簽的讀取率；卸貨位采用地感控制器來監(jiān)控卸貨位狀態(tài)，地感線圈的作用相當(dāng)于LC振蕩回路中的電感L， 當(dāng)有車輛靠近時，其電感量發(fā)生變化，從而引起振蕩頻率的改變。通過對頻率的檢測、比較，可以判斷卸貨位是否被占用[12]，這種方式簡單方便，性能良好，且成本較低。卸貨位需明確標(biāo)示出地感線圈的位置，以便車輛準(zhǔn)確進入感應(yīng)區(qū)，保證卸貨位狀態(tài)信息獲取的準(zhǔn)確性。標(biāo)示方法如圖3所示。

2.3 軟件設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)功能需求和構(gòu)架設(shè)計進行軟件系統(tǒng)開發(fā)，所開發(fā)系統(tǒng)的功能架構(gòu)圖如圖4所示。

該卸貨位管理系統(tǒng)主要分為兩個模塊：卸貨位管理模塊和車輛管理模塊。卸貨位管理模塊主要是獲取所有卸貨位的狀態(tài)信息。地感控制器根據(jù)信號變化來判定該卸貨位是否被占用。模塊把所有卸貨位的狀態(tài)信息存儲到系統(tǒng)中，并把空閑狀態(tài)的卸貨位分配給送貨的車輛。車輛管理模塊主要是對來工廠的送貨車輛進行識別，若為無卡車發(fā)出警報，待門衛(wèi)人員人工處理；若為合法的送貨車輛則記錄車輛信息和送貨時間并自動放行，同時獲得系統(tǒng)分配的卸貨位。系統(tǒng)通過LED顯示屏來顯示卸貨位引導(dǎo)信息。系統(tǒng)工作流程如圖5所示。

3 系統(tǒng)運行測試

系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)完成后，在工廠現(xiàn)場進行試運行測試。卸貨位監(jiān)視情況軟件界面如圖6所示。

從卸貨位監(jiān)視界面可以清楚地知道各個卸貨位的狀態(tài)信息即空閑、使用中、預(yù)約或者故障。在測試中軟件系統(tǒng)監(jiān)視的卸貨位狀態(tài)和實際狀態(tài)一致，并且當(dāng)送貨車到廠區(qū)時，經(jīng)系統(tǒng)驗證是合法送貨車輛自動放行并分配卸貨位，正確的引導(dǎo)信息顯示在LED顯示屏上。通過工廠現(xiàn)場實際測試，送貨車輛進廠后根據(jù)顯示屏的引導(dǎo)信息快速找到相應(yīng)卸貨位并開始卸貨，卸貨等待時間大大減少，卸貨效率提高。系統(tǒng)實際測試過程中運行效果良好，實際效果達到設(shè)計要求。

4 結(jié) 語

本文基于RFID射頻識別技術(shù)和地感技術(shù)研究設(shè)計了智能化工廠的卸貨位管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有效率高，管理方便，智能化程度高的特點，實現(xiàn)了卸貨位管理的可視化和智能化管理。從根本上解決了以往廠區(qū)內(nèi)卸貨位管理混亂，無有效的引導(dǎo)信息，貨車卸貨周期耗時過長等缺點。文中研究的工廠卸貨位管理系統(tǒng)是利用先進技術(shù)解決實際問題的又一次成功實踐，符合企業(yè)智能化工廠的發(fā)展需求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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應(yīng)用層，客戶端對數(shù)據(jù)的查詢、修改、刪除、導(dǎo)出等操作，并通過數(shù)據(jù)信息對卸貨位進行分配，同時把引導(dǎo)信息顯示到LED信息屏幕上。

2.2 硬件選擇

讀寫器選擇2.4 GHz讀寫器，此頻段的讀寫器具有讀寫距離遠(yuǎn)，識別率高，抗干擾能力強等特點[11]；電子標(biāo)簽采用有源的主動式電子標(biāo)簽，提高標(biāo)簽的讀取率；卸貨位采用地感控制器來監(jiān)控卸貨位狀態(tài)，地感線圈的作用相當(dāng)于LC振蕩回路中的電感L， 當(dāng)有車輛靠近時，其電感量發(fā)生變化，從而引起振蕩頻率的改變。通過對頻率的檢測、比較，可以判斷卸貨位是否被占用[12]，這種方式簡單方便，性能良好，且成本較低。卸貨位需明確標(biāo)示出地感線圈的位置，以便車輛準(zhǔn)確進入感應(yīng)區(qū)，保證卸貨位狀態(tài)信息獲取的準(zhǔn)確性。標(biāo)示方法如圖3所示。

2.3 軟件設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)功能需求和構(gòu)架設(shè)計進行軟件系統(tǒng)開發(fā)，所開發(fā)系統(tǒng)的功能架構(gòu)圖如圖4所示。

該卸貨位管理系統(tǒng)主要分為兩個模塊：卸貨位管理模塊和車輛管理模塊。卸貨位管理模塊主要是獲取所有卸貨位的狀態(tài)信息。地感控制器根據(jù)信號變化來判定該卸貨位是否被占用。模塊把所有卸貨位的狀態(tài)信息存儲到系統(tǒng)中，并把空閑狀態(tài)的卸貨位分配給送貨的車輛。車輛管理模塊主要是對來工廠的送貨車輛進行識別，若為無卡車發(fā)出警報，待門衛(wèi)人員人工處理；若為合法的送貨車輛則記錄車輛信息和送貨時間并自動放行，同時獲得系統(tǒng)分配的卸貨位。系統(tǒng)通過LED顯示屏來顯示卸貨位引導(dǎo)信息。系統(tǒng)工作流程如圖5所示。

3 系統(tǒng)運行測試

系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)完成后，在工廠現(xiàn)場進行試運行測試。卸貨位監(jiān)視情況軟件界面如圖6所示。

從卸貨位監(jiān)視界面可以清楚地知道各個卸貨位的狀態(tài)信息即空閑、使用中、預(yù)約或者故障。在測試中軟件系統(tǒng)監(jiān)視的卸貨位狀態(tài)和實際狀態(tài)一致，并且當(dāng)送貨車到廠區(qū)時，經(jīng)系統(tǒng)驗證是合法送貨車輛自動放行并分配卸貨位，正確的引導(dǎo)信息顯示在LED顯示屏上。通過工廠現(xiàn)場實際測試，送貨車輛進廠后根據(jù)顯示屏的引導(dǎo)信息快速找到相應(yīng)卸貨位并開始卸貨，卸貨等待時間大大減少，卸貨效率提高。系統(tǒng)實際測試過程中運行效果良好，實際效果達到設(shè)計要求。

4 結(jié) 語

本文基于RFID射頻識別技術(shù)和地感技術(shù)研究設(shè)計了智能化工廠的卸貨位管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有效率高，管理方便，智能化程度高的特點，實現(xiàn)了卸貨位管理的可視化和智能化管理。從根本上解決了以往廠區(qū)內(nèi)卸貨位管理混亂，無有效的引導(dǎo)信息，貨車卸貨周期耗時過長等缺點。文中研究的工廠卸貨位管理系統(tǒng)是利用先進技術(shù)解決實際問題的又一次成功實踐，符合企業(yè)智能化工廠的發(fā)展需求，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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