鄭均輝,甘 泉

（平頂山學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，河南 平頂山467002）

基于RFID的智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鄭均輝,甘 泉

（平頂山學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，河南 平頂山467002）

傳統(tǒng)的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)使用的是人工記錄單據(jù)的方式，這種方式不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還容易造成人為損失，而且勞動(dòng)力成本高。針對(duì)以上問題，采用基于RFID技術(shù)的智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)的架構(gòu)方案，設(shè)計(jì)了一套智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)。通過管理系統(tǒng)與RFID技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)貨物進(jìn)行出庫入庫，貨物瀏覽，人員管理，單品搜索等功能。從而完成了對(duì)商品的分類管理，提高了倉儲(chǔ)能力。

RFID;智能倉儲(chǔ);管理系統(tǒng);數(shù)據(jù)庫

近年來，隨著我國倉儲(chǔ)行業(yè)的不斷發(fā)展，倉儲(chǔ)管理作業(yè)變得多樣化和復(fù)雜化。采用條碼技術(shù)和人工識(shí)別的傳統(tǒng)倉庫管理方式，人工成本比較高，工作效率不理想。隨著RFID技術(shù)的不斷成熟，可以利用RFID技術(shù)較好地解決目前存在的問題。本文主要介紹了一套基于RFID的智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

1 主要技術(shù)簡介

1.1 RFID簡介

RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識(shí)別[1]。它可以方的便對(duì)物品進(jìn)行非接觸式識(shí)別。一套R(shí)FID系統(tǒng)由閱讀器與轉(zhuǎn)發(fā)器組成，由閱讀器發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給轉(zhuǎn)發(fā)器，用以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)器電路將其內(nèi)部ID Code[2]送出，此時(shí)閱讀器便接收此ID Code,從而對(duì)物品批量的進(jìn)行快速有效識(shí)別。

1.2 Zigbee簡介

Zigbee作為一種近年來新興的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離的無線連接[3]。它利用自己的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，在只需要很少能量的情況下，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，其通信效率非常高。

2 整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

本智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)主要由上位機(jī)與RFID手持讀卡器兩部分組成，其通信采用Zigbee協(xié)議。上位機(jī)程序包括上位機(jī)前臺(tái)程序、后臺(tái)程序兩部分。前臺(tái)程序可運(yùn)行于多個(gè)PC，后臺(tái)程序運(yùn)行在服務(wù)器。整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)圖Fig.1 Overall system architecture

2.1 上位機(jī)前臺(tái)程序

界面由入庫操作與出庫操作組成。管理員界面由標(biāo)簽注冊(cè)、寫入數(shù)據(jù)和讀取數(shù)據(jù)等組成。

2.2 上位機(jī)后臺(tái)程序

手持讀卡器非接觸式讀取物品RFID標(biāo)簽后，把所讀數(shù)據(jù)發(fā)送給后臺(tái)程序，經(jīng)過后臺(tái)解析將物品的詳細(xì)信息實(shí)時(shí)回傳到手持讀卡器的液晶屏上。數(shù)據(jù)采用GB2312編碼，后臺(tái)程序采用串口與各Zigbee節(jié)點(diǎn)通信。上位機(jī)工作流程如圖2所示。

圖2 上位機(jī)工作流程圖Fig.2 PC workflow

2.3 Zigbee通信協(xié)議

Zigbee節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，包括上位機(jī)與固定節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)與手持讀卡器數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。

2.4 手持讀卡器

手持讀卡器主要利用RFID技術(shù)負(fù)責(zé)對(duì)倉庫內(nèi)商品的出入庫查詢，其具有兩個(gè)功能：單品識(shí)別和多品識(shí)別。單品識(shí)別不采用防碰撞機(jī)制一次只能識(shí)別一個(gè)商品上的RFID標(biāo)簽，多品識(shí)別采用防碰撞機(jī)制可以同時(shí)識(shí)別上千個(gè)RFID標(biāo)簽，識(shí)別的標(biāo)簽存儲(chǔ)在隊(duì)列中。手持讀卡器在對(duì)倉庫內(nèi)的商品進(jìn)行查詢時(shí)首先進(jìn)行標(biāo)簽識(shí)別和解析，解析標(biāo)簽的數(shù)據(jù)后獲得標(biāo)簽的UII(唯一物品識(shí)別碼)。通過標(biāo)簽的UII將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)顯示在手持讀卡器上，以便倉庫管理員能夠方便地進(jìn)行商品查詢。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 手持讀卡器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)手持讀卡器采用ARM公司的STM32F103嵌入式處理器[4]作為控制單元的主控制器，中軟吉大JX200E系列的UHF 900M超高頻閱讀器[5]芯片作為射頻收發(fā)模塊的核心，將uC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和FATfs文件系統(tǒng)[6]移植到ARM處理器上，完成任務(wù)調(diào)度，并在此基礎(chǔ)上控制高頻閱讀器芯片讀取每個(gè)商品唯一的的RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)。使手持機(jī)讀卡器與上位機(jī)通信，獲取數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)物品的詳細(xì)信息，實(shí)時(shí)顯示在其液晶屏上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基于RFID的智能倉儲(chǔ)管理。手持讀卡器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 手持讀卡器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Handheld reader system structure

3.2 管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要包括信息瀏覽，商品管理，人員管理。其中，信息瀏覽主要包括查看商品信息，注冊(cè)信息，人員信息，入庫信息，出庫信息的功能。商品管理主要具有增加商品，刪除商品及更新數(shù)據(jù)的功能。人員管理主要具有增加人員，刪除人員及更新數(shù)據(jù)的功能。

圖4 管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能圖Fig.4 Management system structure and function diagram

4 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)采用Microsoft Visual Studio 2012的VC++6.0作為開發(fā)工具，以Microsoft SQL Server 2012作為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，以下是對(duì)其主要功能的介紹。

4.1 用戶登錄

打開倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)進(jìn)入登錄頁面，數(shù)據(jù)庫用戶信息表中有管理員和普通用戶權(quán)限。其中用UserPermission字段用來存儲(chǔ)是否有管理員權(quán)限，其數(shù)據(jù)類型為bit。如果判斷為true則具有管理員權(quán)限，如果為false則為普通用戶。數(shù)據(jù)庫中主要涉及管理員對(duì)數(shù)據(jù)庫中商品信息的瀏覽和查看。

4.2 系統(tǒng)管理操作

管理員直接面對(duì)的就是管理界面中的數(shù)據(jù)，通過對(duì)管理界面中商品信息的瀏覽進(jìn)而有效管理倉庫商品信息。首先是管理界面中的信息瀏覽，該界面包括商品信息，注冊(cè)信息，人員信息，入庫信息，出庫信息等。在商品信息中可查看商品的編號(hào)，商品的名稱，能夠直觀的了解商品，在所在商品行單擊可查看商品的描述。在注冊(cè)信息中可查看商品標(biāo)簽的UII，商品的名稱，以便第一時(shí)間掌握商品注冊(cè)信息。人員信息中包括用戶名和密碼等信息，其中用戶可分為管理員和普通用戶。入出庫信息包含商品UII，入出庫時(shí)間，商品名稱，操作員等。系統(tǒng)管理界面如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)管理Fig.5 System management

4.3 商品管理界面

商品管理是整個(gè)上位機(jī)操作的核心。為了獲得數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)來填充數(shù)據(jù)集以顯示具體信息，需在數(shù)據(jù)訪問類StorageDB中構(gòu)建成員函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)表的調(diào)用從而顯示表中的具體信息。這里入庫出庫信息的顯示就是在成員函數(shù)中對(duì)入庫出庫表的調(diào)用，從而顯示入庫出庫信息的目的。商品管理界面包含商品編號(hào)以及對(duì)應(yīng)的商品名稱。同時(shí)具有添加商品和刪除商品的功能。

當(dāng)庫存貨物中沒有該商品時(shí)，可對(duì)該商品進(jìn)行添加操作。當(dāng)不再需要該商品時(shí)，可對(duì)該商品進(jìn)行刪除操作，及時(shí)更新數(shù)據(jù)。這里為了及時(shí)更新數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，同樣在StorageDB中構(gòu)建了函數(shù)BooleanUpdateTable。

通過SqlCommandBuilder GoodsTableBuilder=new Sql-CommandBuilder(adapter)來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的更新。DataGrid控件綁定數(shù)據(jù)訪問類GoodsTable屬性，并實(shí)現(xiàn)增加商品，刪除商品功能，其具體實(shí)現(xiàn)也是調(diào)用數(shù)據(jù)訪問類中函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用雙向數(shù)據(jù)綁定，從StorageDB對(duì)象中提取信息供界面顯示、操作。減少后臺(tái)代碼復(fù)雜的操作，方便了數(shù)據(jù)的更新和多界面間數(shù)據(jù)的同步。各文本框分別綁定。

在相關(guān)文本框中進(jìn)行修改后點(diǎn)擊更新調(diào)用數(shù)據(jù)訪問類中的更新函數(shù)，即可更新到數(shù)據(jù)庫中。如圖6所示。在管理界面左上角顯示的UII單品搜索文本框中輸入標(biāo)簽的UII即可查詢單個(gè)UII的詳細(xì)記錄。其詳細(xì)記錄包括商品的注冊(cè)信息，入庫信息和出庫信息等。

5 結(jié)束語

本文主要介紹了一套R(shí)FID與計(jì)算機(jī)終端管理軟件相結(jié)合的智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了貨物智能化的入庫出庫，完整的貨物信息瀏覽，對(duì)商品的分類管理和動(dòng)態(tài)盤點(diǎn)，可以有效提高倉儲(chǔ)效率，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

圖6 商品管理Fig.6 Commodity Management

[1]米志強(qiáng).射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2011.

[2]曹乃森，孫亞偉.無線射頻卡的原理與應(yīng)用[J]，電子技術(shù)，2009(1)：31-33.

CAO Nai-sen,SUN Ya-wei.Principles and application of radio frequency card[J],Electronics Technology,2009(1):31-33.

[3]無線龍.ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)原理[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2011:56-58.

[4]盧有亮.嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS原理與實(shí)踐[M].北京：電子工業(yè)出版社,2012.

[5]孟琨泰.基于ARM的915MHZ射頻識(shí)別讀卡器研究 [D].天津：天津大學(xué),2008.

[6]智林.FatFS移植過程分析 [EB/OL].(2012-11-14).http://www.pudn.com.

Design and implementation of intelligent warehouse management system based on RFID

ZHENG Jun-hui GAN Quan
（School of Computer Science and Technology，Pingdingshan University ，Pingdingshan 467002，China）

Traditional warehouse management system uses a manual recording documents the way,this approach is not only time consuming,but also likely to cause human losses,and high labor costs.This paper describes a specific architecture and functionality of intelligent warehouse management system based on RFID,introduces the design of the system.RFID technology combined with intelligent warehouse management system implements not only browsing basic cargo information,add and delete products,add product descriptions,but also has the right personnel management functions.It realizes the merchandise category management,achieves a dynamic inventory,and improves the storage capacity of warehouse.

RFID;intelligent warehouse;management system;database

TN392

A

1674-6236（2014）13-0008-03

上位機(jī)前臺(tái)程序包括操作界面與管理員界面。操作

2014-04-09 稿件編號(hào)：201403196

2012河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（12B520046）

鄭均輝（1981—），男，四川敘永人，碩士，講師。研究方向：人工智能等。