（电磁场与微波技术专业论文）基于远距离电子标签的物流管理系统.pdf

摘要 随着非接触i c 卡技术的迅速发展，特别是“远距离电子标签读写系统”项 目的开发完成，解决了传统条形码和近距离电子标签读写距离近、速度慢、不稳 定的缺陷。为了完成项目的产业化要求，以及实现这一研究成果所蕴含的巨大价 值，本文以安徽省涡阳烟叶复烤厂为具体应用对象，设计开发出一套高效稳定的 物流管理系统。 本论文在深入研究远距离电子标签射频识别系统工作原理和性能特征的基 础上，结合串口通信、数据库开发、条形码识别等技术，对物流管理系统的结构 框架和软件模块等要点都给出了详细地阐述。整个研究，r 发过程中，主要做了以 下儿方面的工作： 1 、对p c 机和读写器之间的通信协议进行深入的研究，在沿用传统通讯格 式的基础上，制定具体的命令码、返回码协议。分析比较两种串口通信编程方法 的优缺点，并采用a p i 函数编写一个简单实用的自定义串口通信类。应用基于 第9 位的r s 4 8 5 多机通信原理，实现一台p c 机与多台读写器的连接扩大标签 的工作区域，减少资金成本的投入。 2 、在数据库，1 ：发过程中，引入数据挖掘技术，利川a n a l y s i ss e r v i c e s 提供 的微软决策树算法建立数据挖掘模型，为企业管理者和商业活动提供多方位的决 策支持。另一方面，将索引结构应用到编码表的设计中，将多张信息编码表压缩 成单张表的形式，该方法的实现大大简化了实际s q ls e r v e r 建表和s u a lc + + 数据库编程。 3 、系统软件实现了另一种扫描识别技术“条形码”的编码、打印功能。提 出并实现了两种识别技术能够信息互换、共同存在的思想，使各自的优点都能得 到充分地体现。与此同时，系统设计成通过调用不同加工单位编码模块的方法， 解决了当前烟草行业存在条形码编码标准不统一的问题。 4 、设计一套经济型、智能化的仓库布局方案，重点研究并提出一种货位及 出入库路径优化算法，为仓库整体规划提供有效地支持，试验数据结果也证明了 该算法的可行性，能够比随机选择方式节省l 4 以上的路径行程。 物流管理系统的开发完成改变了以前传统的人工仓储管理模式，适应了烟草 行业物流发展的需要，充分发挥出了读写系统的远距离特征，具有优化资源配置、 节约仓储成本、提高工作效率等优点，使企业信息处理的自动化程度得以全面提 高。该项目已通过安徽省十五科技攻关项目鉴定组的鉴定，并投入涡阳烟叶复烤 厂现场使用，效果反映良好。 关键词： 电子标签，物流，通信悱议数据挖掘，货位优化 安徽省十五攻关项目资助( n o 0 1 0 1 2 0 0 9 ) a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h et e c h n o l o g yo f n t a c t l e s si cc a r d ，e s p e c i a u y a f t e rt h ea c c o m p i i s h m e n to fc h ep r o j e c tb a s e do n “f a r d i s c a n c e ”t a ga n di k a d e r ， w h i c hr e s o l v e ss u c hd i s a d v a n t a g e so fi r a d i t i o n a lb a rc o d eo rs h o r t - d i s t a n c et a ga s b e i n gr e a d - w r i t ec l o s e ，s l o w n e s sa n di n s t a b j l i t y ，a n e m c i e n ta n ds t a b l e i o g i s t i c s m a n a g e m e n ts y s t e m ， w h i c hc a nb r i n ga b o u ti n d u s t r i a l i z a t i o no ft h ep r o j e c ta n d e m b o d yt h eg r e a ta p p l i c a t i o nv a i u eo ff a r - d i s t a n c et h g a n dr e a d e r ，h a sb e e np u ti n p r a c t i c ea tg u o y a n g t o b a c c ol e a ft o a s if a c t o r yo f 加h w e ip r o v i n c e o nt h eb a s i so fr f i d sp r i n c i p l e sa n dp e r f b r m a n c e s ，t h i sp a p e rs p e c i f i e st h ef r a m e a n ds o n w a r em o d u l eo ft h el o g i s t i c sm a n a g e m e n ts y s t e m ，w h i c hc o m b i n e sw i t hs u c h t e c i m o l o g i e sa ss e r i a lp o r tc o n l m u n i c a t i o n ，t h ed e v e l o p m e n to fd a l a b a s e ，b a ro o d e i d e n c i f i c a t i o n ，e t c t h ef b l l o w i n gp o i n t sw i i lb ec o v e r e di nt h ew h o l ef e s e a r c h ： 1 t h ec o m m u n i c a t i o np r o t o c o l sb e t w e e nt h er e a d e ra n dl h ep cm a c h i n eh a v e b e e nr e s e a r c h e df u f t h er ac o n c r e t ep f o t o c o lo fc o m m a n da n dr e t u mc o d ei s e s f a b l i s h e db a s e do nt h et r a d i t i o n a ic o m m u n i c a t i o nf o r m a t i nt h i sp a p e r ，w en o to n l y a n a l y z e t h e a d v a n t a g e s a n dl h e d i s a d v a n t a g e so f f h et w ok i n d so fs e f i a l c o m m u n i c a t i o n p r o g r a m m i n g m e t h o d sb u ta l s o d e s i g n ac l a s so fs e r i a l c o m m u n i c a t i o nu s i n ga p if u n c t i o n si h a tc a nb es i i n p l ya p p i i e d r s 4 8 5i n t e 响c et h a t b a s e do nt h e9 hd a t ab i ti sa p p l i e dt oc o n n e c tap cm a c h i n ew i t hm a n yr e a d e r s a sa r e s u l t ，c h ew o r ka r e ao ft a g sc a nb ee x p a n d e da n dt h ec o s t sc a nb ec u td o w n 2 t h es y s l e mo f f e r st h ed e c i s i o ns u p p o r tf o rs u p e r v i s o f sb yb u i l d i n gd a l am i n i n g m o d e la sw e l l 勰b yi n t r o d u c i n gt h et e c h n o l o g y0 fd a t am i n i i l ga n du s i n gm i c r o s o f t d e c i s i o nt r e ea l g o r i t h mw h i c hi sp r o v i d e db ya n a l y s i ss e r v i c e s ak j n do fi n d e xt a b l e s t f u c c u r e ，w h i c hc a nc o m p r e s s1 3t a b i e si n t o1t a b l e ，i su s e di nt h ec o d i n gt a b i eo f d a t 曲a t h i ss t m c t u r es i m p l i f i e sc f e a t i n gt a b l ei ns q ls e r v e ra n dp r o g r a m m i n gi n v i s u a ic + + 3 c o d i n ga dp r i n t i n gf u n c t i o n so fb a rc o d ew h i c hi s a n o t h e ri d e n t i n e d t e c h n o l o g ya f ec o m p l e t e di n t h i ss o f 咐a r e t h ei d e a so fi n f b n i l a t i o ne x c h a n g e 孤d e x i s t i n gt o g e t h e ra r ep r e s e n t e da n dt u r n e dt or e a l i f ys ot h a tb o c ho fi h e i ra d v a n t a g e s c a nb ee m b o d i e d a i s of h i ss y s t e mi sd e s i g n e dw i t hg i v i n gd i 虢r e n tb a rc o d ec o d i n g m o d u l e sb a s e do nt h ed i 艏j r e n cc l i e n t s w i t ht h i sm e t h o d ，t h ep r o b l e mw i t h o u t u n i f o ms t a n d a t da b o u tt h eb a rc o d ec o d i n gi nt d b a c c ot r a d ei sr e s o l v e dn o w 4 a tl a s t ，ad e s i g ns c h e m ea b o u ta na b s t e m i o u si n t e l l j g e n tw a r e h o u s ei s i n l r o d u c e d ak i n do fa l g o r i t h mo fg o o d sl o c a t i o no p t i m i z a t i o ni sa i s 0p r e s e n t e d ， w h i c hc a nh e l pt ol a y o u tt l 啦w h o l ea r r a n g e m e n ta b o u tt h ew a r e h o u s e t h ea l g o r n h m j sf i n a l l yp r o v e dt ob ef c a s b i eu n d e rt e s t i n g ，a n dc a ns a v em o r et h a n1 4j o u r n e yt h a n t r a d i t i o n a lr a n d o mm a n n e l t h ef i n i s h e ds y s t c mh a sc h a n g e dc h em o d eo ft r a d i t i o n a lm a n a g e m e n t ，w h j c hh a s t h ea d v a n t a g c so f 叩t i m i z i n gt h er e s o u r c eo fe n t e r p r i s e ，s a v i n gm e s to fs t o r a g ea n d j m p r o v i n gt h ee f f i c i e n c yo fw o r ks 0t h a tc h ed e g r e eo ft h ee n t e r p r i s ea u t o m a t i z a t i o n c a nb ei m p m v e dw e l l i ti sa d a p t e dt ot h et o b a c c ot r a d ea n df h l l ye m b o d i e st h e a d v a n t a g eo ff a r d i s t a n tt a ga n d r e a d e rs y s t e m t 1 1 i sp r o j e c th a sp a s s e dt h e i d e n t i f i c a t i o nb ya p p r a i s e r s ，a n dh a sb e e nu s e di nt h ef a c t o r ya n db e e np r o v e dt ob e s a i i s f y i n g k e yw o r d s ：t a g ，l o 西s t i c s ， c o m m u n i c a t i o np t o t o c o l ，d a t am i n i n g ，g o o d s l o c a t i o no p t i m j z a t i o n 摘要 随着非接触i c 卡技术的迅速发展，特别是“远距离电子标签读写系统”项 目的开发完成，解决了传统条形码和近距离电子标签读写距离近、速度慢、不稳 定的缺陷。为了完成项目的产业化要求，以及实现这一研究成果所蕴含的巨大价 值，本文以安徽省涡阳烟叶复烤厂为具体应用对象，设计开发出一套高效稳定的 物流管理系统。 本论文在深入研究远距离电子标签射频识别系统工作原理和性能特征的基 础上，结合串口通信、数据库开发、条形码识别等技术，对物流管理系统的结构 框架和软件模块等要点都给出了详细地阐述。整个研究，r 发过程中，主要做了以 下儿方面的工作： 1 、对p c 机和读写器之间的通信协议进行深入的研究，在沿用传统通讯格 式的基础上，制定具体的命令码、返回码协议。分析比较两种串口通信编程方法 的优缺点，并采用a p i 函数编写一个简单实用的自定义串口通信类。应用基于 第9 位的r s 4 8 5 多机通信原理，实现一台p c 机与多台读写器的连接扩大标签 的工作区域，减少资金成本的投入。 2 、在数据库，1 ：发过程中，引入数据挖掘技术，利川a n a l y s i ss e r v i c e s 提供 的微软决策树算法建立数据挖掘模型，为企业管理者和商业活动提供多方位的决 策支持。另一方面，将索引结构应用到编码表的设计中，将多张信息编码表压缩 成单张表的形式，该方法的实现大大简化了实际s q ls e r v e r 建表和s u a lc + + 数据库编程。 3 、系统软件实现了另一种扫描识别技术“条形码”的编码、打印功能。提 出并实现了两种识别技术能够信息互换、共同存在的思想，使各自的优点都能得 到充分地体现。与此同时，系统设计成通过调用不同加工单位编码模块的方法， 解决了当前烟草行业存在条形码编码标准不统一的问题。 4 、设计一套经济型、智能化的仓库布局方案，重点研究并提出一种货位及 出入库路径优化算法，为仓库整体规划提供有效地支持，试验数据结果也证明了 该算法的可行性，能够比随机选择方式节省l 4 以上的路径行程。 物流管理系统的开发完成改变了以前传统的人工仓储管理模式，适应了烟草 行业物流发展的需要，充分发挥出了读写系统的远距离特征，具有优化资源配置、 节约仓储成本、提高工作效率等优点，使企业信息处理的自动化程度得以全面提 高。该项目已通过安徽省十五科技攻关项目鉴定组的鉴定，并投入涡阳烟叶复烤 厂现场使用，效果反映良好。 关键词： 电子标签，物流，通信悱议数据挖掘，货位优化 安徽省十五攻关项目资助( n o 0 1 0 1 2 0 0 9 ) 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包音其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得2 酊孙叼或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示谢意 学位论文作者签名鬈y 签字8 期：p 。厂年当月，8 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解炭砰勃气虿有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅本人授橱害j ；4 ，沼以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论支作者签名：鼍j ，： 签字日期：哆年0 月，7 日 学位论文作者毕业击向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名 签字日期： 电话 邮箱 丫 良mb 年 鼍承厂 筇一章绪论 第一章绪论 1 1 课题背景及意义 非接触1 c 卡是i c 卡技术1 1 】与起源于8 0 年代中期的射频识别( i 强i d ) 技术 【2 l 相结合的产物，由于它与读写器之州无机械接触，仅仅借助空间媒介电磁波进 行通讯，因此它保留了接触式智能卡f 3 】原有的优点。同时又具备操作方便、可靠 性高、防伪性好、抗干扰能力强等特点。 非接触i c 卡将会代替条码、磁卡等传统的识别技术，广泛应用于物流、门 禁【4 1 、交通、图书馆、医院、学校、银行等系统。其中，基于非接触i c 卡的物 流管理、高速公路收费及停车管理等系统对读写卡的距离要求比较远，因此研究 开发“远距离”非接触i c 卡读写系统就具有十分重要的意义。在对f p g a 、射 频天线设计等技术唧进行深入研究的基础上，成功开发出在9 0 2 m h z 一9 2 8 m h z 的工作频率下，读写距离大于1 0 米的远距离电子标签读写系统，并通过了安徽 省十五科技攻关项目鉴定组的鉴定。与此同时，根据项目的产业化要求，项目组 积极联系安徽省涡阳烟叶复烤厂，并和他们共同探讨了远距离电子标签读写系统 及其蕴含的巨大应用价值。他们对该项技术也表现出了浓厚的兴趣，并且愿意为 我们提供一个良好的应用环境以设计和丌发一套高效稳定的物流管理系统，本 文所研究的课题也币是基于这样的背景而提h j 的。 物流管理系统的丌发完成，使得商品从生产、运输到销售的过程都可以被清 楚地了解和把握，从而使采购、仓储、配送过程更加便捷。供应商可以将产品型 号、原产地、生产厂家和产品批次等商品的详细信息输入电予标签，当贴有标签 的货箱经过阅读器时，标签便将产。钻数据传递给阅读器，阅读器再将数据下载到 后台计算机，生成企业货品管理清单。另外，借助电子标签还可以实现对原料、 半成品、成品、运输、仓储、配送、上架、最终销售，甚至退货处理等环节进行 实时监控，可以合理地控制产品库存，实现物流的智能管理。 物流管理系统的开发完成改变了以前传统的仓储管理模式，使企业信息处理 自动化程度得以全面的发展，实现企业整个管理平台质的飞跃，提高了工作效益、 降低了成本、节约了资源，给企业带来了良好的经济效益。由此可见，该物流管 理系统具有很广阔的应用前景。 基丁- 远距离电子环签的物流管理系统 1 2 预备知识简介 1 2 1 非接触i c 卡 非接触i c 卡1 6 】，诞生于9 0 年代初，由于存在着磁卡和接触式i c 卡不可比 拟的优点，使之一经问世，便立即引起广泛的关注，并以惊人的速度得到推广和 应用。它成功地将i c 卡技术和射频谚 别技术相结合。解决了无源( 卡中无电池) 和免接触这两大难题，是电子器件领域的一大突破。 非接触式i c 卡由i c ：薛片和感应天线组成，并且完全密封在一个标准p v c ( 聚氯乙烯) 卡片中。非接触式i c 卡的读写过程由非接触式l c 卡与读写器之间 通过无线电波米完成，非接触式i c 卡本身是无源体，当读写器对卡进行读写操 作时，读写器发出的信号包括以下两个部分：一部分是电源信号，该信号由卡接 收后，与其自身的【c 振荡电路产生谐振，产生一个瞬间能量来供给芯片工作： 另一部分则是结合数掘信号，控制芯片完成数据的修改、存储等操作，并返回给 读写器一些有用信息。非接触式i c 卡具有以下一些重要特征：体积小：操作迅 速；使用方便；无方向；免插拔：不易污染、磨损和划伤；安全可靠；一卡多用； 较强的抗干扰能力等。 1 2 2 电子标签 电子标签( 如图1 - 1 示) 足非接触式l c 卡的一个重要分支，也是我们币在 研究的一个重要内容。电子标签是近几年发展起来的新兴识别技术，其本身非常 薄而且柔软，所以适合与多种介质结合，做成各种形状的外观。由于电子标签突 破了非接触1 c 卡必须做成p v c 卜的应用束缚，因而应用空阳j 非常广阔。 图1 - 1 常见电子标签 电子标签也是内部带有天线的芯片，芯片中存储有能够对物体进行识别的信 息，具有信息穿透能力强、存储容量大、种类多等特点。有些电子标签还支持读 写功能，目标物体的信息能随时被更新。使用电子标签搜集产品数据时，阅读器 无须对准标签，省去了人丁扣描的麻烦。与现在广泛应用的条形码技术相比，电 第一章绪论 子标签具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大等优点。另外，由于 电子标签内的存储数据容量比较大，而且还可以加密因而它比条形码的应用更 广泛、更方便。 按照不同的工作方式，标签卡有以下几种分类方法： 1 、按供电方式分为有源卡和无源卡。无源标签借助阅读器发出的信号返回 信息，有源标签借助自锵电池则能主动持续发i ： i 比无源标签更强的信号。 2 、按载波频率可分为低频、中频和高频射频卡。低频射频卡主要包括有 1 2 5 k l z 和1 3 4 2 k h z 两种，中频射频卡频率主要为1 3 5 6 m h z ，高频射频卡主要 为4 3 3 m h z 、9 1 5 m h z 、2 4 5 g h z 、5 8 g h z 等。 3 、按调制方式的不同可分为主动式和被动式。主动式射频告川自身的射频 能量主动地发送数据给读写器：被动式射频卡使用调制散射方式发送数据，它必 须利用读写器的载波来调制自己的信号。 4 、按作用距离可分为密耦合卡( 作朋距离小于1 厘米) 、近耦合卡( 小于1 5 厘 米) 、疏耦合卡( 约1 米) 和远距离卡( 从l 米到1 0 米，甚至更远) 。 根据上述分类方法，本课题所选用的电子标签属于：工作频率为9 1 5 m h z 的无源被动式远距离卡。该类标签的存储容量为1 2 8 b i t s ，这1 2 8 b i t s 被分成8 区， 即每区为1 6 b i t s 。其中： 地址01 6 b i l s 为c r c 循环冗余校验码。 地址1 69 6 b i t s 为e p c 。 地址71 6 b i i s 为p a s s w o r d 。 1 2 3 姗d 射频识别技术 r f i d 是射频识别技术( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ) 的英文缩写，是最近丌始 兴起的一种自动识别技术。r f j d 的原理足利用发射无线电波讯弓术传送资料， 以进行非接触式的信息辨识与存取，可达到身份或物品内容识别的功能。r f i d 系统主要由两大部分组成： 电子标签f r r a n s p o n d e r ，亦可称为t a 曲：装置于被谚 别的物体上。 读写器( r e a d e r ) ：根据设计方法以及使用技术的不同，主要可分为只读( r e a m 、 可擦写( r e a d w r i t e ) 两种。其主要由传送器、接收器、控制芯片和感应装置等组成。 除此之外，很多读写器会配备有额外的接口( r s 2 3 2 、r s 4 8 5 等) ，让其将接收到 基- 丁远距离电子标签的物流管理系统 的资料传送到另外一个系统( p c 、控制系统等) 。 另外，系统还应包括天线、主机等一些辅助硬件设施。 当标签进入磁场后，如果接收到读写器发出的特殊射频信号，就能凭借感应 电流所获得的能量发送出存储在：签片中的产品信息( 即p a s s i v et a g ，无源标签或被 动标签) ，或者主动发送某一频率的信号( 即a c t i v et a g ，有源标签或主动标签) ，读 写器读取信息并解码后，再送至信息处理系统进行相关数掘的处理。 r f i d 自第二次世界大战应用在飞机上之后，经过七十年代的研究发展，到 八十年代荚国与英国将其应用于宠物识别上，九十年代又广泛应用在进出口管制 与汽车防盗上，而最近全球最大零售商沃尔玛的一项“要求其前1 0 0 家供应商在 2 0 0 5 年1 月之前向其配送中心发送货盘和包装箱时使用r f i d 技术，2 0 0 6 年1 月前在单件商品中使用这项技术”的决议1 7 j t 把r f i d 再次推到了聚光灯下，因 此可以况r f l d 正在成为全球热门新科技。以下是对r f i d 其它各种应用青况的 具体介绍： 1 、大众运输：在德国与韩国已经将r f i d 应用于车票，取代传统纸票或刷 卡式卡票，可大幅缩短验票时间方便旅客通行出入口。 2 、飞航安全：在行李上引进r f i d 不仅有利于航空公司行李运输的管理， 更可进一步确保飞航安全的管制。r f i d 可记录旅客详细的个人资料、飞行起点、 转机点和目的地，也可附加行李重量、报到时间等信息。 3 、门禁控制：r f i d 可使用于公司、住户大楼的个人身份辨识。 4 、汽车防盗：在引擎控制装罨上装设r f l d 系统，需使用同一l d 码的钥匙 才能发动，r f i d 并不能完全杜绝窃盗，但却可提高窃车的难度。 5 、动物管理：可以当作宠物的f 身份证j 。 6 、道路自动收费：1 9 8 0 年香港已经开始使用道路、桥的自动收费系统。 7 、供应链管理：目前世界最大的零售商( w a l m a n ) 大力支持r f i d ，并计划 利用追踪产品流向的新型库存管理技术，希望透过r f l d 简化并改良库存管理， 让制造商更有效率地记录并追踪货物的流向。 在国内，r f i d 技术的应用主要集中在交通运输行业【8 j ，此外在门禁、车场 管理及高速公路收费管理【9 】等方面的应用也初具规模。r f i d 在社会生活中的广 泛应用，可以带来许多优点：节省人工成本、提高作业精确度、确保产品质量、 第一章绪论 加快处理速度、有效跟踪物流动态等。 1 2 4e p c ( e l e c t r o n i cp r o d u c tc o d e ) 随着计算机信息技术的飞速发展，以产品电子代码【1 0 】即e p c 和电子标签技 术为核心，使用“物联网”( i n t e r n e t o f t h i n g s ) 将从根本上改善对产品生产、运 输、仓储、销售等环节物品流动监控的管理水平，增强企业的经济效益及竞争力。 产品电子代码e p c 是对识别技术的一项拓展，是进一步提高物流供应链管 理水平，实现对所有实体对象( 包括零倡商品、物流单元、集装箱、货运包装等) 的唯一有效标识。这项具有革命性意义的薪技术，已受到了世界发达国家和地区 高新技术与应用企业的高度重视。同时，物联网是在计算机互联网的基础上。利 用r f i d 、无线数据通信等技术，构造的一个实现全球物品信息实时共享的 “i n t e m e to f n i n g s ”。其实质是以r f i d 技术为载体，通过计算机互联网实现物 品的自动识别和信息的互联与共享。 e p c 的出现将对中国的自动识别产业发展具有重要的战略意义。我国的条码 市场规模以每年3 5 的速度增长，已成为世界上增长速度最快的国家。e p c 系 统在全球的应用推广，将更进一步推动我国的自动识别产业发展。为适应我国 e p c 和物联网应用标准化的发展需要，巾困标准化协会下的e p c 和物联网应用 标准化推进委员会通过跟踪国际e p c 和物联网应用标准化进程及技术发展趋势， 积极研究我国e p c 和物联网应用技术标准化的需求促进中国e p c 和物联网应 用技术的发展以及相关标准的建就。 1 2 5 物流 物流【l l 】一词源于国外，最早出现于美国。二次世界大战中，围绕战争供应。 美国军队建立了”后勤”( l 0 9 i s t i c s ) 理论，并将其用于战争活动中。后来n 后勤” 一词在企业中广泛应用，又有商业后勤、流通后勤的提法，这时的后勤包含了生 产过程和流通过程的物流因而是一个包含范田更广泛的物流概念。因此，现在 欧美国家把物流称作l d g i s t i c s 多于称作p h y s i c a ld j s t f i b u t i o n ，l 0 9 i s t i c s 包含生产 领域的原材料采购、生产过程中的物料搬运及企业内物流和流通过程中的物流或 销售物流即p h y s i c a ld i s t r i b u t i o n ，可见其外延更为广泛。 在物流概念传入我国之i ；i ，我国实际上一直存在着物流活动，即运输、保管、 包装、装卸、流通加工等物流活动，其中主要是存储和运输即所谓的储运活动。 基丁远距离电子标签的物流管理系统 我国国家标准物流术语中，对物流下的定义是：“物品从供应地向接收地的 实体流动过程。根据实际需要，将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、 配送、信息处理等基本功能实施有机结合。” 本文研究的最终目的和效益体现也就是将非接触i c 卡即电子标签技术和 e p c 标准应用于现代企业的物流管理体系中，提升企业物流仓储管理水平，节约 成本，并加速企业自动化进程。 1 3 本文内容安排 基于远距离电子标签物流管理系统的_ 丌发，是一个具有良好经济效益的系统 工程。该系统以安徽省涡阳烟叶复烤厂为具体应用对象，改变了其传统的人工仓 库管理模式，使企业信息处理的自动化程度得以全面提高。围绕系统开发过程中 所使用的各项技术。本文内容将按照以下几个方面进行安排： 首先，详细说明物流管理系统开发过程中所涉及的一些基本概念，如：电子 标签、e p c 和物流等，对r f i d 射频识别系统的组成原理和具体应用领域进行深 入地探讨。 第二，针对涡阳烟叶复烤厂的物流现状，给出物流管理系统的具体解决方案 及整体框架结构，并详细阐述9 1 5 m h z 电子标签和读写器在系统中的应用情况。 第三，对p c 机和读写器之间的通信协议进行深入研究，制定具体的数据通 讯格式和常用命令码、返回码协议。讨论了在v c + + 开发环境下的两种串口通信 编程方法并给 j j 一个使用a p i 函数编写的自定义串口通信类。与此同时，还详 细说明了系统中所采用的r s 4 8 5 多机通信的数据格式和程序实现方法。 第四，介绍在m i c r o s o ns o l s e r v e r2 0 0 0 数据库开发环境下物流信息表的建 立过程，并详细叙述了采用索引表结构的编码表设计机理。给 l 0 d b c 远程数 据源连接和v c + + 数据库记录操作的方法。作为重点，本文还详细讨论了数据挖 掘技术的应用流程，利用a j l a l y s i ss e n ，i c e s 提供的微软决策树算法建立数据挖掘 模型，并给出具体的实现步骤和过程。 第五，对条形码技术进行深入研究，分析交叉2 5 码的编码规则，给出具体 编码和打印模块的程序代码。对两种识别技术的信息转换以及不同单位编码模块 的调用等问题进行详细分析，给出具体的解决办法。 第六，综合上述知识，完成物流管理系统客户端软件的丌发，文章详细给出 第一章绪论 软件的结构框架、关键算法及各模块工作流程，对系统的安全性也进行必要地分 析。与此同时，还简要叙述了w c b 服务器站点的设计、编程和发布过程。 最后，提出一套智能化仓库设计方案，详细说明了产品出入库工作流程和货 位及出入库路径优化算法，并用一组测试数据验证了该算法的有效性。 本章小结 本章首先给出选择基于远距离电子标签的物流管理系统这一课题进行研究 的背景和意义。对系统开发过程r i 一所涉及的f l i 子标签、r f i d 、e p c 和物流等一 些基本概念进行详细地介绍，最后还对项目中所做的主要工作以及论文内容上的 具体安排进行概括，以指导后继章节的撰写。 基丁- 远距离l 址子标签的物流管理系统 第二章物流管理系统方案 2 1引言 目前，大部分企业的物流管理系统还处于传统的手工作业或计算机半自动化 管理方式，对每一件产品的信息处理仍需要企业各级操作员手工完成，这种管理 模式在现代企业的发展过程中已暴舔m 许多缺点( 文中有相关论述) ，大大影响 了企业实现信息自动化的进程。与此同时，中国烟草企业在市场营销、技术创新、 经营管理等能力方面与国外烟草企业相比还存在比较大的差距，这些差距也突出 表现了企业信息化的落后。面对同益严峻的国际竞争环境，国内烟草企业急需加 快调整的步伐，促进行业信息化的开展，实现企业信息管理质的飞跃。 基于这些现状，以安徽省涡阳烟叶复烤厂为具体应用对象，把远距离电子标 签技术应用到物流管理系统中，从产品下线到产品入库、出库的物流过程实现无 人数据管理，完成数据库信息的实时自动更新。这样的系统既方便了对产品信息 的操作和查询，也保证了数据交换的安全性，而这些突出的优点是传统仓储管理 模式所无法实现的。 2 。2 涡阳烟叶复烤厂物流现状 对安徽省涡阳烟叶复烤厂经过多次调研之后，对该厂相关现状有了一定的了 解，具体表现在以下几个方面： 1 、库存成本逐年上升，占用企业大量的资金。 2 、烟叶不仅要进行日常的仓储管理还要进行选叶、发酵、翻垛、杀虫等 保养管理，导致烟叶的库存管理非常复杂。 3 、采购过程不规范，管理缺乏透明度。 4 、每年由于种种原因报损甚至报废的原辅材料数量和价值都十分惊人，浪 费的资金也在逐年增加。 5 、已组建企业内部局域网。 6 、已投资引入烟叶m i s ( 信息管理系统) 实现办公自动化。 7 、车间生产线实现了自动化。 8 、旧仓库已不能胜任发展的需要，新的大型仓库正在筹建。 第二章物流管理系统方案 9 、仓库管理信息化程度不够高，仍处于落后的人工管理模式。 1 0 、仓库管理要求自动化，自动化可以解决工人工作中的失误，是节约资源、 减少成本以及提高工作效益的很好方法。 根据以上相关现状的描述，经分析得出该厂物流管理所面临的主要问题有： 1 、仓库的扩建、生产量的增长使得人工管理方式已不再适应。 2 、库存成本逐年上升，占用了大量的人力和资金。 3 、人工处理方式导致产品信息管理的自动化程度不够高。 4 、生产线的自动化与人工仓库管理方式不协调。 5 、操作员在信息管理中的失误率有待降低。 这些问题的出现以及对企业相关现状的研究，迫切要求企业建立新的物流管 理系统，以适应新形势下企业发展的需要。 2 3 具体解决方案及系统框架结构 根据企业的具体需求，涉及企业各项业务的处理与分析，结合电子标签及其 读写系统的应用，设计开发成一套仓储物流管理系统。具体方案主要包括： 1 、要以企业资源计划为基础，以信息技术、互联网技术等应用为指导进行 规划和设计，突本企业的经营、管理特点。 2 、在成品下线环节应用远距离r f i d 技术对成品箱中的电子标签自动输入 产品信息，省去人工书写过程，并将相关信息传至远程后台数据库，以便查询。 3 、在入库环节应用r f i d 技术进行自动化入库，并且更改远程数据库信息； 出库环节类似于入库情况。 4 、s o l s e r v e r 的强大功能保证了数据库的一致性、易用性、安全性等。 5 、局域网上的计算机都可对服务器的数据库具有查询、报表打印等功能， 而且数据库赋予用户的使用权限凼人而异，确保数据访问的安全性。 6 、将标签内的数据信息与条形码编码相对应实现两种识别技术的信息互 换功能。 7 、开发网站服务器，并与远程数据库相连接，便于用户使用i e 浏览器即可 查询并操作数据。 8 、完成帮助文件、安装程序等辅助功能的设计，实现物流管理系统软件的 功能完整性。 丛丁远距离l h 子标签的物流管理系统 这些具体方案的提出，为物流管理系统的设计丌发奠定了基本的框架，并指 导着后继研究的方向和目标。图2 1 所示的就是物流管理系统框架结构，该结构 正是基于以上方案描述完成的。 i 笙| 2 - 1 物流管理系统框架结构脚 下面是对图2 1 进行的必要说明。在圈示的计算机网络中有个后台数据库 服务器，这也是物流管理系统的核心组成部分之一。该数据库中存储着与产品信 息、用户权限、信息编码等相关的表结构，并负责对这些表内数据的各种操作， 如：增加、删除、修改等，同时还应具备对数据库数据进行备份、恢复的能力。 从数据库这一点出发可以看 1 1 ，整个系统明显被分成上下两个分支。上半支： 产品下线、入库和出库三个电子标签读写系统通过客户端的物流管理系统软件。 连接到操作系统的o d b c 数掘源管理器，然后经过企业内部局域网与远程数据 库相连接，实现产品信息的数据自动读写。下半支：建立好的数据库通过本机 o d b c 数据源管理器，利用各种网站刀：发技术，建立一个w c b 服务器，然后经 过i n t r a n e t 或者i n f e m e t 使得企业管理者、员工和客户可以通过使用i e 浏览器的 方式对数据库信息进行查询，值得留意的是，他们并不需要使用任何其它客户端 软件。当然这三类用户的权限是不同的，是受限制的。 纵观全图结构可以发现，上下两个分支通过后台数据库联系起来了。从某种 意义上讲，实现了只使用i e 浏览器，而不使用任何客户端软件，即可了解到企 业内部的产品生产、存储情况。如果系统进一步扩展之后，甚至于还可以清楚地 第二章物流管理系统方案 了解到产品的配送、销售等情况。当然，要实现这样的理念，远距离电子标签读 写系统作为这些数据信息的“来源”，就显得十分重要了。 2 4r f i d 在系统中的应用 2 4 1r f l d 组成及工作原理 图2 2 所示的是r f i d 系统的硬件连接图，系统山控制设备和射频识别设备 两大部分组成。硬件主要包括：p c 主机、读写器、r s 2 3 2 r s 4 8 5 接口、微波天 圈2 2系统硬件连接凹 线、电子标签等。其中电子标 签用来作为产品的唯一标识， 存储与其相关的产品信息。计 算机上安装了物流管理软件， 通过读写器及r s 2 3 2 r s 4 8 5 接口对卡片信息实施自动处 理，并通过网络实现数据共享及远程数据处理功能，如读写记录、查询统计、打 印报表、用户管理等。 当装有电子标签的物体接近微波天线时，读写器受控发出微波查询信号。安 装在物体表面的电子标签收到读写器的查询信号后，根据信号中的命令，将标签 中的数据信息返回读写器。读写器再将信号经内 部解调和处理，分离j l | 电子标签中贮存的识别代 码等信息。这些识别信息作为物体的特征数据被 传送到控制计算机作进一步处理。从而完成与物 体相关信息的录入、查询等操作。图2 3 是读写 系统实物连接图。 2 4 2心d 应用流程描述 图2 3系统实物图例 r f i d 的应用实现了从产品下线到入库、出 库管理的信息录入自动化，图2 + 4 所示的是r f i d 系统应用流程图( 为了论述方 便，仅列举一个生产车间和一个仓库之间的产品流动情况) 。 当产品经生产车问加工完成后，由读卡系统l 将浚产品相关信息输入到计 算机并通过局域网传入到后台服务器数据库中，此时数据库增加了一条关于此产 基丁远距离电子标签的物流管理系统 品的信息记录，如果有必要，还可打印出该产品的信息表。与此同时，产品经由 传送带送入仓库的入口部位。然后山读卡系统2 将该产品相关信息从后台数据库 幽2 4 系统1 ：作简易流程图 中调出，并进行相应 的数据修改操作，若 出错( 如标签损坏等) 系统将报警提示。同 咻时系统经过货位优化 算法得出该产品的货 位号，然后山传送带 送入仓库内的相应货 位，此时入库操作完 成。而当需要该产品出库时，系统查询后台数据库得出该产品的货位，由传送带 将产品传至仓库出口，经读卡系统3 将该产品相关信息从后台数据库中调出，并 进行相应的数据修改操作，若出错( 如产品型号错误等) 系统将报警提示。同时 系统释放出货位号使其可再分配。 另一方面，上述系统的仓库入口只能实现产品的入库，山口只能出库。而当 某仓库仅有单扇门，或者为了实现仓库的每一扇门都具有出入库功能时，系统引 入了位景读写机，该机工作原理如图2 5 所示。 当产品入库时，接收器a 先接收不到红外 线发射器a 发出的红外线，逻辑电路控制电子 标签读写器进行入库操作，当产品 阼时，接收 器b 先接收不到红外线发射器b 发出的红外线， 逻辑电路则又控制电子标签读写器进行出库操 攫