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基于ZigBee与RFID技术的智能仓储管理系统的设计袁东风徐伟涛(山东大学信息科学与工程学院，济南250100)【摘要】仓储作为供应链管理的核心环节，在物流中占据着核心的地位，本文将仓储管理与新兴的ZigBee无线传感网络 与RFID技术相结合，针对当前仓储管理的现状，提出了一种新型的智能仓储管理系统，并对其技术原理和工程实现进行了探 讨。使用这两种技术的智能仓储管理系统能够实现这两种技术的很多优势。基于ZigBee与RFID技术的仓储管理系统可以 对仓库各个作业环节的数据进行自动化的无线数据采集，无线数据更新。保证仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性， 确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。【关键词】ZigBee；RFID；仓储管理系统；无线传感网Design of Intelligent Warehouse ManagementSystem Based on ZigBee and RFIDYuan DongfengXu Weitao(Shandong University Department of Information Science and Engineering，Jinan 250100)【Abstract】Storage occupies a central position as a COle part of supply chain management in logisticshere combines warehouse management with the emerging ZigBee wireless sensor network and RFID technologyIn view of the current situation of storage manage- ment，puts out a new type of intelligent Warehouse Management System，and discuss the technical principles and engineering implemen tationIntelligent warehousing system based on RFID and ZigBee technology can fully UseS valious advantagesSystem testing indicatesit can conduct realtime hishly efficient and accurate warehousing management effective in eliminating the hidden dangers with simplemaintenance improving the quality and efficiency of warehousing greatlyBased on ZigBee and RFID technology，warehouse management system Can work on various aspects of the data warehouse for automated wireless data collection，wireless data updatingEnsure that all aspects of warehouse management ale accuracy，it Can ensilltimely and accurate grasp of corporate real inventory data，reasonable ma- intenance and control of business inventories【Key Words】ZigBee；RFID；Warehouse Management System；WSN1 引言仓储是现代物流的核心环节，是企业物资流通供应链中的重要组成部分。在仓储管理活动过程中会产 生大量的仓储物流信息，这种信息常伴随着仓库订货、货物入库、货物管理、货物出库的发生而产生，一般具 有数据量大、数据操作频繁、信息内容复杂等特点。高效合理的仓储能够对货物进行有效的管理和控制。随 着自动化技术、计算机技术和信息技术的发展，仓储水平有了突飞猛进的提高。RFID技术将特殊的信息编码进电子标签，标签被粘贴在需要识别的物体上，它利用无线射频方式进行 非接触双向通信，已达到识别目的并交换数据。ZigBee技术是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术， ZigBee设备价格低廉，一旦建立无限传感器网络，其维护工作非常简单，仅需要隔几个月更换纽扣电池，分配 少数管理人员对整个智能仓储系统进行检查、管理和维护，极大地节省了企业开支，提高了仓储的效率。3004通信理论与技术基于ziga与RFID技术的智能仓储管理系统的设计智能仓储管理系统能够检测周围环境的温度，以及货物进库、移库、出库、盘点等过程，通过对所处环境 的信息进行采集核对货物的存储信息进行统一调配管理，具有很好的系统可扩展性和可重复性。提高了企 业的竞争力。2RFID技术21RFID系统的基本构成 射频识别系统通常由电子标签、读写器、计算机通信网络三部分组成 。(1)电子标签。电子标签存储着需要被识别物品的相关信息，通常被放置在需要识别的物品上，它所存储的信息通常可被读写器通过非接触方式读写。(2)读写器。读写器是可以利用射频技术读写电子标签信息的设备。读写器读出的标签信息可以通 过计算机以及网络系统进行管理和信息传输。(3)计算机通信网络。在射频识别系统中，计算机通信网络通常用于对数据进行管理，完成通信传输功 能。读写器可以通过标准接口与计算机通信网络连接，以便实现通信和数据传输功能。22RFID系统的工作流程射频识别系统的基本工作流程旧1如下： (1)读写器将无线电载波信号经过发射天线向外发射。(2)当电子标签进入发射天线的工作区时，电子标签被激活，将自身信息的代码经天线发射出去。 (3)系统的接收天线接收电子标签发出的信号，经天线的调节器传输给读写器：读写器对接收到的信号进行解调解码，送往后台的电脑控制器。(4)电脑控制器根据逻辑运算判断该标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作。 (5)执行机构按照电脑的指令动作。(6)通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台，根据不同的项目可以设计不同的软件来完成要达到的功能。3ZigBee无线传感网31ZigBee技术的优势ZigBec是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术，主要用于近距离无线连接。它有自己的无线电标 准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。ZigBee的技术优势有：低功耗、低成本、低速率、近距 离、短时延、高容量、高安全等。32ZigBee的网络类型为了降低系统成本，IEEE定义了两种类型的设备：FFD和RFD【3 J。应用的需要构成星形网络、树状网 络和网状网络三种网络拓扑结构，这三种网络都必须有一个网络协调器，网络协调器的存储容量最大，计算 能力最强，主要的任务是发送网络信标、建立一个网络、管理网络设备、存储网络设备信息，不断接收信息。三种网络的拓扑结构如图1所示。 (1)星形网络。星形网络为主从结构，一个网络有一个网络协调器(Coordinator)位于网络的中心，其他的设备分布在其覆盖范围内。网络协调者必须是FFD，由它来负责管理和维护网络，其他设备为RFD，都与301中国电子学会第十七届信息论学术年会论文集图1ZigBee网络拓扑图中心设备PAN网络协调器通信。在这种网络中，网络协调器一般使用持续电源供电，而其他终端设备采用 纽扣电池供电。星形网络设和家庭自动化、个人计算机的外设以及个人健康护理等小范围的室内应用。(2)树状网络。树状网络可以是扩展的单个星形网络或互联多个星形网络，树状网络也只有一个网络 协调器，与网络协调器组成网络的可以是终端设备，也可以是路由器。每个路由器又可以组成一个星形网 络，每个星形网又可以有下一级的星形网络，所以树状网络可以由几级的子网络，覆盖范围较大，对网络协调 器和直接与网络协调器通讯的路由器使用持续电源供电，终端设备或终端子网络的路由器采用纽扣电池供 电，树状网络适合仓储系统管理与维护，大型停车场的管理。(3)网状网络。网状网络中的每一个FFD都可作为路由器，根据路由协议来优化最短和最可靠的路 径，只要彼此都在对方的无线辐射范围之内，任何两个设备之间都可以直接通信。网状网络中也需要网络协 调器，负责实现管理链路状态信息，认证设备身份等功能，使用持续电源供电。网状网络可以支持Ad hoc网 络允许通过多跳路由的方式在网络中传输信息，适合于设备分布更广的场合，比如工业检测与控制、智能农 业等方面41。4智能仓储管理系统的实现41智能仓储管理系统的架构本文研究的智能仓储管理系统是在原有仓储系统的基础上引人RFID技术和ZigBee技术，在每个货物 上贴上电子标签，在货物架上安装阅读器，工作人员利用手持阅读器读取货物上的标签，快捷、准确地读取货 物信息，利用ZigBee设备组成无限传感器网络，在每个货物架上安装ZigBee终端设备，把终端设备代表的货物信息及采集到的货物的位置及周围的温度参数利用ZigBee无线通讯方式发送到终端设备的路由器，再由路由器转发到网络协调器。基于ZigBee技术的智能仓储管理系统提高了管理系统的数据的可靠性，对货物 入库、出库实行定位管理，防止人为失误；对货物进行高效、准确的无线远程信息采集与管理并进行分区盘 点，库存数据动态实时更新o。系统的整体架构如图2所示。每个库区的架构如图3所示。42智能仓储管理系统的功能(1)快速货物入库。每个货物人库前都被贴上电子标签，该电子标签对应着货物的型号、生产时间等信3024通信理论与技术基于zigB与RFID技术的智能仓储管理系统的设计图2智能仓储管理系统整体架构图图3厍区架构图息，当货物经过仓库人口时，会自动加入到仓库的路由器网络中，并通过路由器向网络协调器发送货物的型 号、生产时间、产品质量等信息，网络协调器把信息通过RS一232或RS一485发送到上位机，上位机存储货 物信息，并立即按照货物信息及库存情况为货物分配库区，整个过程在货物靠近仓库人口时陕速完成M1。(2)货物准确出库。出库时，按照供货信息，上位机在现有库存货物中快速选定货物所在库区，被选定货物上的终端设备上的小灯会被点亮，表示该货物为被选定货物。出库货物的信息会在该货物靠近仓库出303中国电子学会第十七届信息论学术年会论文集口的时候，通过路由器发送给网络协调器，然后通过RS一232或RS一485发送到上位机，由上位机确认出库 货物是否准确，校验无误后方可出货。(3)库存盘点。货物被存储到指定库区后，会重新把所在库区的路由器作为它的父设备，并通过路由器 把货物信息发送到网络协调器，然后通过Rs一232或RS一485发送到上位机，上位机确认货物所分配库区 是否正确，校验无误后上位机把货物信息存储起来，随后货物上的终端设备会进入省电模式。上位机可通过 网络协调器随时唤醒整个网络中的终端设备，更新货物的信息。(4)货物库区转移。当不同库区货物按供货需求出库后，上位机按照现有库区货物信息，有时会把某几 个库区的货物转移到一个库区存储。这时，上位机会根据存储的货物信息决定转移调配方案，对目标进行库 区货物转移前，上位机会向网络协调器发送命令，目标货物转移后上位机会检验货物库区转移是否正确。(5)货物数量调整。上位机定期对库存货物进行清点，当发现某种货物库存量少于警戒值时会提醒管 理人员及时增补该种货物；当发现某种货物多于警戒值时会提醒管理人员避免过多的存储该货物。根据货 物存储信息，上位机会按照货物的进库时间长短安排进库物品。(6)实时信息显示。路由器和网络协调器上的液晶实时显示其自身的状态信息及其子设备的状态信 息，网络协调器还通过1S一232或RS一485和上位机相连，把汇集的信息发送到上位机显示并存储。(7)温度检测与报警。终端设备上的温度传感器能够对货物周围的温度进行检测，并设定报警温度上 下限，当周围温度超过限度时，终端设备会唤醒射频芯片，通过路由器向网络协调器报警，终端设备上的小灯 闪烁报警。网络协调器把报警信息通过RS一232或RS一485发送到上位机，通知仓库管理人员迅速对发生 的情况进行检查和处理。43智能仓储管理系统的工作流程 (1)制发RFID标签。在商品入库的之前，先录入商品入库收货单信息，并制作REID电子标签，对每批(或箱或件)产品都建立RFID电子标签来标识，该电子标签产生唯一的码序列号，每个电子标签对应产品的 相关信息(具体由用户自定义)，如：产品的品名、规格、数量、入库日期、出库日期及保质期等；通过这个步骤 来完成商品初始信息的采集，系统的电子入库收货单必须与RFID标签相对应，当此电子商品入库收货单被保存的时候，系统在相应产品的库存中自动增加。(2)准进货区验货。在特殊指定的“准进货区”，由仓库管理员按商品入库收货单照单验货，若准确无误就将RFID电子标签贴(或挂)在商品上，准予入库。 (3)商品进库。商品在进仓库人口时，需通过设置在仓库人口的门式读写器读入RFID标签编码，凡是经过门式读写器读记录的商品，会自动在电脑数据库里产生人库记录。 (4)商品分区放置。商品入库后，应按规定的区域分区整齐放置，以便仓库管理员随时查询、查找，也便于设置在仓库商品区内的读写器自动盘点库存。 (5)商品查询统计查找。在整个仓库管理中，仓库管理员可通过设置在仓库商品区内的读写器随时盘点仓库，自动生成盘点单据，使盘点工作方便快捷。当库存数量不满足一定数量的时候，系统可报警提示。 将供应链计划系统制定的收货计划、取货计划等与射频识别技术相结合，能够高效地完成指定堆放区域、上 架取货和补货等各种业务操作；增强了作业的准确性和快捷性，提高了服务质量，降低了成本，节省了劳 动力。(6)按出库单清货。仓库管理员在接到商品出库领货单时，按单找出并清理好与出库领货单一致的商品，放在手推车上，准备出库。为了快速办理出库，可借助手持式读写器查找，以节省人力，提高效率。 (7)商品出库。商品在出仓库出口时，需通过设置在仓库出口的门式读写器读入出库商品的RFID标签编码，凡是经过门式读写器读记录的商品，会自动在电脑数据库里产生出库记录，并生成出库单。当商品出库时，系统库存自动减少，因此库存只能通过重新人库或者出库更改，否则无法改变。 (8)准出货区验货。在特殊指定的“准出货区”，由仓库管理员按商品出库领货单照单做最后的验货，以保证发货的准确性，以免造成难以挽回的损失。若发