付志遠等

摘 要： 為解決工廠卸貨位管理混亂，無有效引導信息，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射頻識別技術和地感技術開發(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。結果表明該系統(tǒng)實現(xiàn)了預期目標并顯示出其在實際應用中的優(yōu)越性。

關鍵字： RFID； 地感技術； 卸貨位； 管理系統(tǒng)

中圖分類號： TN964?34 文獻標識碼： 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，導致卸貨的工作效率低下。

因此，運用先進的技術來解決制造業(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技術和地感技術相結合設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信息。這種方式較傳統(tǒng)的管理方式而言，具有高效性和準確性等優(yōu)點，有很高的實用價值。

1 技術原理及特點

RFID（Radio Frequency Identification）射頻識別技術[1]，是指利用電磁波的反射能量進行通信的一種技術[2?3]，具有識別工作無需人工干預，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簽，操作快捷方便等特點，被稱為21世紀最有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g之一[4]。

射頻識別系統(tǒng)包含射頻標簽、讀寫器和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)三部分[5]。其中RFID射頻標簽由天線和芯片組成，每個標簽都有惟一的ID，在實際的應用中，射頻標簽粘貼在待識別物體的表面；讀寫器是根據(jù)需要并使用相應協(xié)議進行讀取和寫入標簽信息的設備，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，并可以對標簽進行讀寫的控制。射頻標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]。射頻識別技術以其獨特的優(yōu)勢，逐漸地被廣泛應用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化和交通運輸控制管理、軍事等領域[7?8]。隨著大規(guī)模集成電路技術的進步以及生產(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)過埋設在路面的環(huán)形線圈時，將導致環(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的有用信號。由于地感線圈具有應用簡單、成本低、檢測準確度高等優(yōu)點，而被廣泛應用于車輛速度檢測、車流量檢測、交通信號控制等領域[10]。

2 系統(tǒng)設計

2.1 構架設計

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） 貨車標簽和卸貨位的基礎信息管理；

（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信息。

通過對功能需求分析，系統(tǒng)設計采用三層構架設計，即數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層和應用層。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；

應用層，客戶端對數(shù)據(jù)的查詢、修改、刪除、導出等操作，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，識別率高，抗干擾能力強等特點[11]；電子標簽采用有源的主動式電子標簽，提高標簽的讀取率；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于LC振蕩回路中的電感L， 當有車輛靠近時，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。卸貨位需明確標示出地感線圈的位置，以便車輛準確進入感應區(qū)，保證卸貨位狀態(tài)信息獲取的準確性。標示方法如圖3所示。

2.3 軟件設計

根據(jù)系統(tǒng)功能需求和構架設計進行軟件系統(tǒng)開發(fā)，所開發(fā)系統(tǒng)的功能架構圖如圖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)顯示屏的引導信息快速找到相應卸貨位并開始卸貨，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，實際效果達到設計要求。

4 結 語

本文基于RFID射頻識別技術和地感技術研究設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，具有廣闊的應用前景。

參考文獻

[1] 趙軍輝.射頻識別技術與應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2] 郎為民.射頻識別（RFID）技術原理與應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[3] WANT R. An introduction to RFID technology [J]. IEEE Pervasive Computing， 2006， 5（1）： 25?33.

[4] 陶玉芬.RFID技術應用展望[J].電腦應用技術，2007（1）：6?8.

[5] 羅春彬，彭龑，易彬.RFID發(fā)展與應用綜述[J].通信技術，2009，42（12）：112?114.

[6] 戴清杰，宋軍奇，高燕.射頻識別技術及應用[J].通信與信息技術，2010（5）：65?67.

[7] 史玉敏，吳春林.射頻識別技術（RFID）的研究[J].科技信息，2011（7）：35?36.

[8] WEINSTEIN R. RFID： a technology overview and its application to the enterprise [J]. IT Professional， 2005， 7（30）： 27?33.

[9] 聶崗.檢定/校準地感線圈測速系統(tǒng)原理分析[J].中國計量，2010（4）：95?96.

[10] 王樹欣，伍湘彬.地感線圈在交通控制領域中的應用[J].電子世界，2005（8）：47?48.

[11] 余雷.基于RFID電子標簽的物聯(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.

應用層，客戶端對數(shù)據(jù)的查詢、修改、刪除、導出等操作，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，識別率高，抗干擾能力強等特點[11]；電子標簽采用有源的主動式電子標簽，提高標簽的讀取率；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于LC振蕩回路中的電感L， 當有車輛靠近時，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。卸貨位需明確標示出地感線圈的位置，以便車輛準確進入感應區(qū)，保證卸貨位狀態(tài)信息獲取的準確性。標示方法如圖3所示。

2.3 軟件設計

根據(jù)系統(tǒng)功能需求和構架設計進行軟件系統(tǒng)開發(fā)，所開發(fā)系統(tǒng)的功能架構圖如圖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)顯示屏的引導信息快速找到相應卸貨位并開始卸貨，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，實際效果達到設計要求。

4 結 語

本文基于RFID射頻識別技術和地感技術研究設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，具有廣闊的應用前景。

參考文獻

[1] 趙軍輝.射頻識別技術與應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2] 郎為民.射頻識別（RFID）技術原理與應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[3] WANT R. An introduction to RFID technology [J]. IEEE Pervasive Computing， 2006， 5（1）： 25?33.

[4] 陶玉芬.RFID技術應用展望[J].電腦應用技術，2007（1）：6?8.

[5] 羅春彬，彭龑，易彬.RFID發(fā)展與應用綜述[J].通信技術，2009，42（12）：112?114.

[6] 戴清杰，宋軍奇，高燕.射頻識別技術及應用[J].通信與信息技術，2010（5）：65?67.

[7] 史玉敏，吳春林.射頻識別技術（RFID）的研究[J].科技信息，2011（7）：35?36.

[8] WEINSTEIN R. RFID： a technology overview and its application to the enterprise [J]. IT Professional， 2005， 7（30）： 27?33.

[9] 聶崗.檢定/校準地感線圈測速系統(tǒng)原理分析[J].中國計量，2010（4）：95?96.

[10] 王樹欣，伍湘彬.地感線圈在交通控制領域中的應用[J].電子世界，2005（8）：47?48.

[11] 余雷.基于RFID電子標簽的物聯(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.

應用層，客戶端對數(shù)據(jù)的查詢、修改、刪除、導出等操作，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，識別率高，抗干擾能力強等特點[11]；電子標簽采用有源的主動式電子標簽，提高標簽的讀取率；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于LC振蕩回路中的電感L， 當有車輛靠近時，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。卸貨位需明確標示出地感線圈的位置，以便車輛準確進入感應區(qū)，保證卸貨位狀態(tài)信息獲取的準確性。標示方法如圖3所示。

2.3 軟件設計

根據(jù)系統(tǒng)功能需求和構架設計進行軟件系統(tǒng)開發(fā)，所開發(fā)系統(tǒng)的功能架構圖如圖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)顯示屏的引導信息快速找到相應卸貨位并開始卸貨，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，實際效果達到設計要求。

4 結 語

本文基于RFID射頻識別技術和地感技術研究設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，具有廣闊的應用前景。

參考文獻

[1] 趙軍輝.射頻識別技術與應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2] 郎為民.射頻識別（RFID）技術原理與應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[3] WANT R. An introduction to RFID technology [J]. IEEE Pervasive Computing， 2006， 5（1）： 25?33.

[4] 陶玉芬.RFID技術應用展望[J].電腦應用技術，2007（1）：6?8.

[5] 羅春彬，彭龑，易彬.RFID發(fā)展與應用綜述[J].通信技術，2009，42（12）：112?114.

[6] 戴清杰，宋軍奇，高燕.射頻識別技術及應用[J].通信與信息技術，2010（5）：65?67.

[7] 史玉敏，吳春林.射頻識別技術（RFID）的研究[J].科技信息，2011（7）：35?36.

[8] WEINSTEIN R. RFID： a technology overview and its application to the enterprise [J]. IT Professional， 2005， 7（30）： 27?33.

[9] 聶崗.檢定/校準地感線圈測速系統(tǒng)原理分析[J].中國計量，2010（4）：95?96.

[10] 王樹欣，伍湘彬.地感線圈在交通控制領域中的應用[J].電子世界，2005（8）：47?48.

[11] 余雷.基于RFID電子標簽的物聯(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.