陳威屹　張云慧　張軍

作者簡介：陳威屹，女，北京物資學院信息學院，研究生，研究方向：智能物流、物流信息化。

張云慧，女，北京物資學院物流學院，研究生，研究方向：智能物流。

張軍，北京物資學院信息學院，研究生，研究方向：智能物流、物流信息化。

摘要：本文重點研究了以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為主的智能貨架應(yīng)用，將RFID技術(shù)作為應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，使貨架能夠?qū)崿F(xiàn)物品監(jiān)控、數(shù)量統(tǒng)計、庫存管理的功能，同時，結(jié)合展示系統(tǒng)，智能貨架可完成物品促銷的功能，除此之外，本文還對部分功能實現(xiàn)后的系統(tǒng)界面進行了展示與說明。

關(guān)鍵詞：RFID；智能貨架；數(shù)量統(tǒng)計；庫存管理；物品信息展示

1. 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)在當今時代的快速發(fā)展，是一個信息化、智能化高度發(fā)展的時代，越來越多的人們感受到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給人們的生活帶來的巨大變化。當前，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域RFID技術(shù)是我們應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一，RFID技術(shù)具有體積小、數(shù)據(jù)容量大、使用壽命長、可重復使用等多種特點[1]，主要應(yīng)用于物品的追蹤與管理等方面，比如，惠普公司在全球的供應(yīng)鏈管理上的應(yīng)用，在提高生產(chǎn)效率的同時降低了大量的管理成本[2]。當前，RFID技術(shù)也走進了我們的生活，我們?nèi)粘ｋS處可見的公交卡，以及身份證等都是基于RFID技術(shù)實現(xiàn)。本文中，將RFID技術(shù)應(yīng)用到了一個新的領(lǐng)域——商品貨架中，將RFID技術(shù)與數(shù)據(jù)處理相結(jié)合運用到普通貨架中，使其實現(xiàn)部分智能化功能，在普通貨架功能的基礎(chǔ)上，以用戶使用最優(yōu)化為原則整合而成的具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計、檢測，庫存提醒等功能于一體的新型貨架。智能貨架的產(chǎn)生是為了能夠更好的滿足管理者快速輕松管理物品以及消費者對于物品基本信息詳細了解的需求。

2. 智能貨架功能設(shè)計

智能貨架一種集多種功能于一身的并能夠?qū)崿F(xiàn)與使用者進行信息交互的貨架，智能貨架適用于多種場合：物品管理，物品庫存管理等。在本文所設(shè)計的以RFID技術(shù)作為主要技術(shù)手段的智能貨架中包括數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能、物品信息展示功能、庫存管理功能，同時結(jié)合報警系統(tǒng)完成安全庫存提醒功能，下面就以上功能分別進行介紹。

2.1 物品數(shù)量統(tǒng)計

RFID技術(shù)在智能貨架物品管理系統(tǒng)中的運用是數(shù)據(jù)準確統(tǒng)計的保證。智能貨架上是9格設(shè)計，為了能夠更加準確的確定貨格內(nèi)的物品及數(shù)量，我們對每一貨格都配有獨立的RFID天線與閱讀器，在智能貨架上的每個物品上都有一個RFID標簽，每個RFID標簽獨立承載相應(yīng)物品信息。由于RFID系統(tǒng)是對數(shù)據(jù)進行實時統(tǒng)計，當貨格內(nèi)放入或取下附有RFID標簽的物品時，RFID系統(tǒng)就會自動產(chǎn)生數(shù)據(jù)變化，完成數(shù)據(jù)的實時統(tǒng)計。統(tǒng)計完成的數(shù)據(jù)，會通過上位機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的處理與整合，生成更多信息，供管理者進行參考。

2.2 物品信息展示

在常規(guī)的智能貨架中，我們需要通過銷售人員的介紹增加對產(chǎn)品知識的了解。而本文中，我們在智能貨架的展示區(qū)設(shè)置了RFID讀寫器，與后臺數(shù)據(jù)庫相連，當消費者想要了解關(guān)于物品的相關(guān)信息時，消費者只需要在展示區(qū)的刷卡區(qū)域刷一下物品對應(yīng)的RFID標簽，此時展示區(qū)就會顯示出相應(yīng)物品基本信息，例如：物品圖像與名稱，物品價格，當前折扣，物品位置等。智能貨架的此種設(shè)計，是為了讓消費者很輕松的獲取商品信息，在提高了產(chǎn)品服務(wù)質(zhì)量的同時，在很大程度上降低了銷售人員的工作量。

2.3 物品庫存管理

物品庫存管理，是智能貨架中的另一重要功能，由于RFID技術(shù)的本身的特殊性，可以對貨架上物品數(shù)量進行實時讀取與統(tǒng)計并反饋至上位機數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，管理者可以在智能貨架系統(tǒng)中監(jiān)測貨架物品數(shù)量信息，減少手工清點數(shù)量環(huán)節(jié)并及時準確的確定所有物品數(shù)量以及相應(yīng)物品的補貨量。管理者還可以對不同的商品設(shè)置安全庫存量，根據(jù)上位機中數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，當數(shù)量少于安全庫存設(shè)定值時，智能貨架系統(tǒng)會觸發(fā)警報系統(tǒng)，進行提醒。這個功能可以提醒物品管理者及時進行商品貨架上的補貨，避免由于物品短缺而造成的銷售損失。此功能還可以用在倉庫庫存管理中，為物品的數(shù)量盤點和倉庫安全庫存管理帶來了很大的方便。

3. 智能貨架功能實現(xiàn)

3.1 RFID設(shè)備選型

> 標簽

RFID標簽包括按照其能量來源可以分為主動式標簽，半主動式標簽和被動式標簽。主動式與半主動式標簽由于需要自身提供自身的工作能量，所以體積較大，不易隱蔽且價格較高。由于在智能貨架中，對讀寫的距離要求較低且對標簽的可隱蔽性要求較高，我們選擇外形較為輕便，價格相對低廉且較易隱藏的被動式標簽[3]。

> 讀寫器

在智能貨架中，由于讀取數(shù)據(jù)量相對較少且讀寫器與標簽的距離較近，同時由于智能貨架空間較小，考慮到整體貨架的美觀性以及與其他設(shè)備連接的可行性，我們選擇了型號為MUR-100的讀寫器，其支持ISO14443-4協(xié)議，使用USB接口與上位機進行通信。

> RFID天線

本文所設(shè)計的智能貨架中共有9個貨位，共10個讀寫器?？紤]到數(shù)據(jù)讀寫的準確性與差異性，以及外觀的美觀程度，我們選擇了棒狀天線。由于標簽之間的距離較近，為了避免數(shù)據(jù)碰撞確保貨物標簽數(shù)量和環(huán)境數(shù)據(jù)的讀取精度，實現(xiàn)貨物精確定位和貨物狀態(tài)監(jiān)控，我們在現(xiàn)有的貨架層與層之間距離的基礎(chǔ)上調(diào)整天線的位置，以達到最好讀取效果。經(jīng)過反復測試時，我們選擇了中心頻率為915mhz，帶寬100MHZ，增益5db的棒狀天線。

> USB Hub與電源適配器

智能貨架上共需要10個閱讀器同時完成工作，由于中心服務(wù)器上的USB接口較少，選取一個USB Hub將十個讀寫器的數(shù)據(jù)集中傳給中心服務(wù)器從而解決了讀寫器的數(shù)據(jù)傳輸問題，其可以支持windows XP/vista/7系統(tǒng)。在讀寫器的供電方面，由于每個讀寫器的電流為1A，電壓為5V，所以我們選用輸入電壓為AC100-240，50-60HZ，輸出電壓為DC5V，輸出電流為5A電源適配器為十個讀寫器供電保障。

3.2 功能實現(xiàn)

本文所設(shè)計的智能貨架主要包括數(shù)據(jù)統(tǒng)計，數(shù)據(jù)分析以及商品庫存提醒這兩個功能。針對以上功能，我們對所涉及出的結(jié)果展示如下：

> 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

本功能的功能實現(xiàn)主要來自RFID系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的采集，是對智能貨架上得物品數(shù)量信息進行實時監(jiān)控。實現(xiàn)的界面如下所示：

圖1智能貨架數(shù)據(jù)統(tǒng)計界面

數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能實現(xiàn)代碼如下：

exports.startUDPListening = function（）

{_.each（readerPortNameMapList， function（_readerPortNameMap）

{__startNewInventoryUnit（

{listeningPort： _readerPortNameMap.port， ep： g_EventProxy，

minTagReadedConfirmCount： _readerPortNameMap.minTagReadedConfirmCount|| defaultMinTagReadedConfirmCount

， maxTagReadInterval： _readerPortNameMap.maxTagReadInterval || defaultmaxTagReadInterval}）；

serverList.push（{readerName：_readerPortNameMap.readerName， port：_readerPortNameMap.port， tagList：[]， subscriber：[]}）；

}）；}

> 物品信息展示

物品信息展示，是由RFID系統(tǒng)在讀取物品以后，將數(shù)據(jù)傳輸至上位機，并由上位機將信息發(fā)送給智能貨架展示系統(tǒng)，以實現(xiàn)物品信息展示，其系統(tǒng)實現(xiàn)界面如下：

圖2智能貨架展示系統(tǒng)

在智能貨架信息展示實現(xiàn)代碼如下：

public override bool RecData（ref string aRecPack）

{List maxbuf = new List（）；

try

{ int n = _comPort.BytesToRead；

byte[] buf = new byte[n]；

_comPort.Read（buf， 0， n）；

maxbuf.AddRange（buf）；

while （maxbuf.Count > 1 && maxbuf[0] ！= 170）

{ maxbuf.RemoveAt（1）； }

while （maxbuf.Count >= 19 && maxbuf[maxbuf.Count - 1] == 85）

{ if （maxbuf[2] == 17 && maxbuf.Count > 3）

{ byte[] binary_data_1 = new byte[maxbuf[1] + 2]；

maxbuf.CopyTo（0， binary_data_1， 0， maxbuf[1] + 2）；

StringBuilder str0 = new StringBuilder（）；

foreach （byte b in binary_data_1）

{ str0.Append（b.ToString（“X2”））；}

aRecPack = str0.ToString（）.Substring（12， （maxbuf[1] - 5） * 2）；

if （type == “ReadOnce”）

SendData（“aa021255”， type）；

// DecodeUIIData（id）； // maxbuf.RemoveRange（0， maxbuf[1] + 3）；}

maxbuf.RemoveRange（0， maxbuf[1] + 2）；}

if （aRecPack.Length > 0）

{ // _comPort.DiscardInBuffer（）；return true；}

else return false； }

catch

{ return base.RecData（ref aRecPack）； }

}

> 物品庫存提醒

智能貨架中得數(shù)據(jù)分析，是通過RFID在進行數(shù)據(jù)收集以后，智能貨架系統(tǒng)會根據(jù)一段時間內(nèi)的數(shù)據(jù)收集進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并以圖形的形式展現(xiàn)出來，當庫存數(shù)量少于安全庫存時，系統(tǒng)就會發(fā)出警報，提醒用戶進行庫存完善。智能貨架系統(tǒng)庫存預(yù)警界面展示如下所示：

圖3智能貨架庫存預(yù)警界面

物品庫存系統(tǒng)功能實現(xiàn)代碼如下：

function __startInventoryAlert（）

{var alertInventories = _.without（

_.map（minInventorySettings， function（_setting）

{var inventoryCrt = _.findWhere（inventoryRecords，

{productCode： _setting.productCode}）；

if（inventoryCrt ！= null && _setting.value > inventoryCrt.value）

{return {productName： inventoryCrt.productName， value： （_setting.value - inventoryCrt.value）}；

}else return {productName： _setting.productName， value： （_setting.value）}；

}）， null）；

console.log（'inventory alert => '.info）；

console.dir（alertInventories）；

if（_.size（alertInventories） <= 0） return；

var cmdStr = _.reduce（alertInventories， function（_str， _alertInventory）{

return _str + _alertInventory.productName + '缺貨數(shù)量 ' + _alertInventory.value + ' '；

}， ''）；

var cmd = {name：'led'， msgType：'push'， para： cmdStr}；

var str = （JSON.stringify（cmd））；

console.log（（'command => ' + str）.info）；

if（WebSocketEventCenter ！= null）{

WebSocketEventCenter.send（str）；

}}

4. 結(jié)束語

智能貨架中還有很多需要進一步改進地方和需要發(fā)掘的功能。未來一代的智能貨架能夠?qū)崿F(xiàn)物品的瞬間信息顯示即當使用者將物品從貨架取出時即可顯示系統(tǒng)即可顯示物品信息無需標簽讀??；未來的智能貨架還有可能實現(xiàn)語音交互系統(tǒng)，當物品較多時，可以方便物品尋找功能等。智能貨架的應(yīng)用遠不止于此，智能貨架可以對物品的資產(chǎn)安全管理[4]以及對醫(yī)藥行業(yè)的藥品監(jiān)管[5]等，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進一步發(fā)展和不斷完善，相信未來的貨架會向著更加智能，更加自動化的方向發(fā)展。（作者單位：北京物資學院）

參考文獻：

[1]李立強，申振，廖國瓊等.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用[J].2013（30-31）

[2]三宅信一郎，周文豪.RFID物聯(lián)網(wǎng)世界最新應(yīng)用[X].2012（18-38）

[3]王玉泉，朱韶紅.基于RFID技術(shù)的智能貨架的研究.微計算機信息[J].2010（26），132-133.

[4]RFID射頻網(wǎng)，中國防偽報道[J].2013（01），56-58

[5]馮端浩，趙冠仁等.中國藥房[J].2012（45），4248-4250