黃逍遙 謝涌 勞錦洲 肖祎 蔣宇明

摘?要：無(wú)人值守倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)通過(guò)在倉(cāng)庫(kù)門(mén)口安裝RFID讀寫(xiě)系統(tǒng)和視頻檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)工器具去向和材料的庫(kù)存量。提高工器具領(lǐng)用和歸還速度，降低損耗率，降低管理成本。提高檢修人員出庫(kù)速度，減少停電時(shí)間，提高用電客戶滿意度。

關(guān)鍵詞：無(wú)人值守;倉(cāng)儲(chǔ);系統(tǒng);損耗率

1 目的和意義

1.1 現(xiàn)狀分析

工器具倉(cāng)庫(kù)存放了各種電力維修設(shè)備和材料，目前出入庫(kù)主要靠人工登記完成。由于設(shè)備數(shù)量繁多，領(lǐng)取和歸還時(shí)間不確定，給倉(cāng)庫(kù)管理帶來(lái)了極大的困難，也導(dǎo)致設(shè)備和材料損耗率較高。

1.2 成果的意義

近年隨著RFID技術(shù)的推廣和人臉識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)人值守倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)變得可行。RFID和視頻檢測(cè)技術(shù)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)7*24小時(shí)無(wú)人管理?？梢杂行Ы档驮O(shè)備和材料的損耗率，降低倉(cāng)庫(kù)的綜合管理成本。

2 國(guó)內(nèi)外研究水平綜述

國(guó)內(nèi)外研究水平的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。無(wú)人值守倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)是多種技術(shù)綜合應(yīng)用的結(jié)果，目前處于應(yīng)用起步階段。無(wú)人值守超市是類似技術(shù)的另外一種應(yīng)用場(chǎng)景，電商業(yè)者在試點(diǎn)探索中。

3 理論和實(shí)踐依據(jù)

3.1 理論依據(jù)

人臉識(shí)別技術(shù)和RFID技術(shù)的結(jié)合，可以做到實(shí)時(shí)登記人員進(jìn)出信息和物品進(jìn)出信息。

3.2 實(shí)踐依據(jù)

對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的每件物品加裝RFID標(biāo)簽，并且在倉(cāng)庫(kù)門(mén)口按照人臉識(shí)別比對(duì)系統(tǒng)，當(dāng)RFID讀寫(xiě)系統(tǒng)檢測(cè)到物品通過(guò)RFID天線區(qū)域時(shí)，觸發(fā)人臉識(shí)別比對(duì)系統(tǒng)對(duì)天線區(qū)域內(nèi)的人員進(jìn)行及時(shí)識(shí)別和記錄，提交給后臺(tái)系統(tǒng)做出入庫(kù)登記工作。系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示：

3.3 技術(shù)關(guān)鍵與難點(diǎn)

（1）RFID誤讀消除。倉(cāng)庫(kù)面積小，門(mén)框面積相對(duì)較大的情況下，容易導(dǎo)致RFID系統(tǒng)的信號(hào)散射和反射，會(huì)有較大概率誤讀倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部物品的信息。需要通過(guò)調(diào)整天線安裝方式和方向，以及增加防誤讀算法來(lái)降低誤讀率。

（2）RFID漏讀消除。表面是金屬的物體會(huì)反射RFID信號(hào)，可能導(dǎo)致漏讀。另外多個(gè)此類物品疊堆后，也會(huì)覆蓋RFID標(biāo)簽區(qū)域，導(dǎo)致漏讀。需要通過(guò)優(yōu)化天線功率，標(biāo)簽位置，標(biāo)簽數(shù)量等手段降低漏讀。

（3）動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別率。出入門(mén)框的人員臉部方位具有隨意性，會(huì)影響識(shí)別率。提高人臉識(shí)別速度，擴(kuò)大前端攝像頭視域等手段來(lái)提高識(shí)別率。

4 研究?jī)?nèi)容和實(shí)施方案

4.1 研究?jī)?nèi)容

（1）設(shè)計(jì)窄束RFID天線及讀寫(xiě)模塊。設(shè)計(jì)適合在寬門(mén)小面積場(chǎng)合使用的RF天線及讀寫(xiě)模塊，把RFID的輻射區(qū)域限制在特定范圍內(nèi)。

（2）設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別比對(duì)模塊。設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別比對(duì)模塊，RFID讀卡成功信號(hào)觸發(fā)人臉模塊識(shí)別當(dāng)前視域內(nèi)的所有人臉，并與人臉庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，做出比對(duì)結(jié)果。

（3）開(kāi)發(fā)無(wú)人值守倉(cāng)庫(kù)管理軟件。管理軟件集成RFID讀寫(xiě)模塊和動(dòng)態(tài)人臉識(shí)別比對(duì)模塊，同時(shí)實(shí)現(xiàn)人員信息管理。

（4）試點(diǎn)應(yīng)用。選取試點(diǎn)倉(cāng)庫(kù)，應(yīng)用無(wú)人值守倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，驗(yàn)證系統(tǒng)的功能和可靠性，各個(gè)模塊集成完畢后，在試點(diǎn)倉(cāng)庫(kù)安裝測(cè)試，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的功能是否達(dá)到，對(duì)系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性進(jìn)行驗(yàn)證。

（5）總結(jié)研究經(jīng)驗(yàn)?？偨Y(jié)從無(wú)人值守倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的研發(fā)、樣機(jī)試制和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的過(guò)程和經(jīng)驗(yàn)，肯定研制過(guò)程中的取得成果，編寫(xiě)研制報(bào)告。

系統(tǒng)開(kāi)發(fā)界面如下：

4.2 實(shí)施方案

（1）方案實(shí)施步驟。的實(shí)施通過(guò)三個(gè)步驟來(lái)完成，第一步設(shè)計(jì)制作窄束RFID天線和人臉識(shí)別模塊。第二步無(wú)人值守倉(cāng)庫(kù)管理軟件。第三步選取試點(diǎn)倉(cāng)庫(kù)，安裝無(wú)人值守倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性以及可用性。

（2）研究方法和技術(shù)路線。研制與實(shí)施采用理論調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)可行性分析、硬件電路設(shè)計(jì)與軟件編制、樣機(jī)試制與軟硬件聯(lián)調(diào)、掛網(wǎng)試驗(yàn)的研究方法，采用功能劃分，模塊化設(shè)計(jì)，以軟件硬件同步進(jìn)行的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行實(shí)施。

①市場(chǎng)調(diào)研與方案設(shè)計(jì)。針對(duì)RFID技術(shù)和人臉識(shí)別比對(duì)技術(shù)現(xiàn)狀，以及兩者結(jié)合應(yīng)用的行業(yè)現(xiàn)狀，綜合我們的實(shí)際需求吸收其他人研究的成果中的優(yōu)點(diǎn)，參閱大量的國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，制定低誤讀和低漏讀RFID天線方案和人臉識(shí)別比對(duì)方案，設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和相應(yīng)的軟件支持。

②技術(shù)可行性分析。在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，組織研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行認(rèn)真討論和分析，確定系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，選擇相應(yīng)的技術(shù)方案和協(xié)議支持。在此基礎(chǔ)上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在電腦平臺(tái)上搭建軟件仿真環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從硬件拓?fù)涞剿惴▽?shí)現(xiàn)的仿真驗(yàn)證。通過(guò)仿真，對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行一系列的改進(jìn)和優(yōu)化，并最終確定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中主要器件的參數(shù);根據(jù)用戶需求分析和總體方案設(shè)計(jì)要求，確定合適小型倉(cāng)庫(kù)類型的RFID天線技術(shù)方案，人臉識(shí)別比對(duì)方案等，為后面的設(shè)計(jì)和試制工作打下良好的基礎(chǔ)。主要用到的理論依據(jù)有：嵌入式系統(tǒng)理論、無(wú)線通信原理、數(shù)據(jù)庫(kù)理論等。在搭建軟硬件系統(tǒng)之前，我們還進(jìn)行了大量的仿真，結(jié)果充分驗(yàn)證了現(xiàn)有算法有效性和優(yōu)越性。

③硬件電路設(shè)計(jì)與軟件編制。方案明確后，設(shè)計(jì)人員將開(kāi)始具體的設(shè)計(jì)工作。為了提高效率，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將分成硬件設(shè)計(jì)小組、機(jī)械工藝小組和軟件開(kāi)發(fā)小組，三個(gè)小組并行工作，每個(gè)小組設(shè)小組長(zhǎng)，組與組之間有協(xié)調(diào)人，整個(gè)團(tuán)隊(duì)又有一個(gè)總體的負(fù)責(zé)人。硬件設(shè)計(jì)組和機(jī)械工藝組在設(shè)計(jì)充分考慮系統(tǒng)工作環(huán)境的特點(diǎn)，重點(diǎn)突出測(cè)量的準(zhǔn)確性、裝置的安全可靠性和出色的抗干擾性能。軟件設(shè)計(jì)根據(jù)原定的設(shè)計(jì)思路和算法進(jìn)行編寫(xiě)，模塊化的編程思想將給各個(gè)部分的調(diào)試帶來(lái)很大的方便，在編程的過(guò)程中，編程人員同時(shí)要充分考慮控制精度問(wèn)題，最大限度地發(fā)揮現(xiàn)有硬件的工作潛力。

④樣機(jī)試制與軟硬件聯(lián)調(diào)。在完成RFID天線，人臉識(shí)別比對(duì)模塊和軟件各個(gè)功能模塊的單獨(dú)測(cè)試后，研發(fā)團(tuán)隊(duì)將首先試制一套試驗(yàn)樣機(jī)。在公司內(nèi)部開(kāi)發(fā)部進(jìn)行軟硬件的聯(lián)合調(diào)試。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的調(diào)試，裝置的基本功能將得以實(shí)現(xiàn)。之后，根據(jù)需要，按照最終確定的圖紙方案制作6套工器具出入庫(kù)檢測(cè)裝置樣機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]熊平.基于RFID技術(shù)的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2016.

[2]張亮.RFID技術(shù)在物資倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)，2014.

[3]郗雪蕾.基于物聯(lián)網(wǎng)的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D].華北理工大學(xué)，2018.

[4]閻慧杰.基于RFID的船舶物資管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].大連工業(yè)大學(xué)，2017.