基于RFID的智能倉儲管理系統的設計與實現

摘要：傳統的倉儲管理系統使用的是人工記錄單據的方式，這種方式不但費時費力，還容易造成人為損失，而且勞動力成本高。針對以上問題，采用基于RFID技術的智能倉儲系統的架構方案，設計了一套智能倉儲系統。通過管理系統與RFID技術的結合，實現了對貨物進行出庫入庫，貨物瀏覽，人員管理，單品搜索等功能。從而完成了對商品的分類管理，提高了倉儲能力。

近年來，隨著我國倉儲行業的不斷發展，倉儲管理作業變得多樣化和復雜化。采用條碼技術和人工識別的傳統倉庫管理方式，人工成本比較高，工作效率不理想。隨著RFID技術的不斷成熟，可以利用RFID技術較好地解決目前存在的問題。本文主要介紹了一套基于RFID的智能倉儲管理系統設計與實現。

1 主要技術簡介

1.1 RFID簡介

RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即射頻識別。它可以方的便對物品進行非接觸式識別。一套RFID系統由閱讀器與轉發器組成，由閱讀器發射一特定頻率的無線電波能量給轉發器，用以驅動轉發器電路將其內部IDCode送出，此時閱讀器便接收此ID Code，從而對物品批量的進行快速有效識別。

1.2 Zigbee簡介

Zigbee作為一種近年來新興的無線網絡技術，主要用于近距離的無線連接。它利用自己的協議標準，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據從一個傳感器傳到另一個傳感器，其通信效率非常高。

2 整體架構設計

本智能倉儲管理系統主要由上位機與RFID手持讀卡器兩部分組成，其通信采用Zigbce協議。上位機程序包括上位機前臺程序、后臺程序兩部分。前臺程序可運行于多個PC，后臺程序運行在服務器。整體架構如圖1所示。

2.1 上位機前臺程序

上位機前臺程序包括操作界面與管理員界面。操作界面由入庫操作與出庫操作組成。管理員界面由標簽注冊、寫入數據和讀取數據等組成。

2.2 上位機后臺程序

手持讀卡器非接觸式讀取物品RFID標簽后，把所讀數據發送給后臺程序，經過后臺解析將物品的詳細信息實時回傳到手持讀卡器的液晶屏上。數據采用GB2312編碼，后臺程序采用串口與各Zigbee節點通信。上位機工作流程如圖2所示。

2.3 Zigbee通信協議

Zigbee節點主要負責數據的轉發，包括上位機與固定節點和上位機與手持讀卡器數據的轉發。

2.4 手持讀卡器

手持讀卡器主要利用RFID技術負責對倉庫內商品的出入庫查詢，其具有兩個功能：單品識別和多品識別。單品識別不采用防碰撞機制一次只能識別一個商品上的RFID標簽，多品識別采用防碰撞機制可以同時識別上千個RFID標簽，識別的標簽存儲在隊列中。手持讀卡器在對倉庫內的商品進行查詢時首先進行標簽識別和解析，解析標簽的數據后獲得標簽的UII(唯一物品識別碼)。通過標簽的UII將數據庫中的數據顯示在手持讀卡器上，以便倉庫管理員能夠方便地進行商品查詢。

3 系統功能設計

3.1 手持讀卡器系統設計

本系統手持讀卡器采用ARM公司的STM32F103嵌入式處理器作為控制單元的主控制器，中軟吉大JX200E系列的UHF 900M超高頻閱讀器芯片作為射頻收發模塊的核心，將uC/OS-II實時操作系統和FATfs文件系統移植到ARM處理器上，完成任務調度，并在此基礎上控制高頻閱讀器芯片讀取每個商品唯一的的RFID標簽數據。使手持機讀卡器與上位機通信，獲取數據庫中存儲物品的詳細信息，實時顯示在其液晶屏上，進而實現基于RFID的智能倉儲管理。手持讀卡器系統結構如圖3所示。

3.2 管理系統設計

倉儲管理系統功能結構如圖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，刪除商品及更新數據的功能。人員管理主要具有增加人員，刪除人員及更新數據的功能。

4 系統功能實現

本系統采用Microsoft Visual Studio 2012的VC++6.0作為開發工具，以Microsoft SQL Server2012作為數據庫管理系統實現，以下是對其主要功能的介紹。

4.1 用戶登錄

打開倉儲管理系統進入登錄頁面，數據庫用戶信息表中有管理員和普通用戶權限。其中用UserPermission字段用來存儲是否有管理員權限，其數據類型為bit。如果判斷為true則具有管理員權限，如果為false則為普通用戶。數據庫中主要涉及管理員對數據庫中商品信息的瀏覽和查看。

4.2 系統管理操作

管理員直接面對的就是管理界面中的數據，通過對管理界面中商品信息的瀏覽進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，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。在注冊信息中可查看商品標簽的UII，商品的名稱，以便第一時間掌握商品注冊信息。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，入出庫時間，商品名稱，操作員等。系統管理界面如圖5所示。