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基于RFID的商品物流跟蹤與倉儲管理系統是不同于傳統物流跟蹤與倉儲管理系統的一種新生管理系統。其是將現在新興的RFID無線射頻技術融入到物流倉儲行業而誕生的產物?；赗FID的商品物流跟蹤與倉儲管理系統并不是第一個與傳統條碼掃描系統不同的概念[1]。早在前幾年, 公交卡、食堂卡就使用了相關的射頻技術, 而最近相關公司開發的基于RFID的食品溯源系統、未來超市系統等都是類似的概念。隨著科技的飛速發展和相關產業的爆炸型增長, 人們對物流的要求也越來越高, 而這種新興的基于RFID的商品物流跟蹤與倉儲管理系統可以很大程度上減少物流在出入庫與物流跟蹤時所花費的時間, 極大地提高了物流的配送以及信息更新的速度[2]。

本設計采用RFID讀寫器為前端采集模塊, 在PC上開發信息處理系統, 通過RFID讀寫器與RFID天線的組合對商場里的商品進行識別、跟蹤與管理, 以完成對供應鏈條各個環節的信息捕獲、傳輸和存儲, 從而實現對商品的物流跟蹤、收貨、入庫、盤點、出庫、銷售等各個環節的信息管理[3]。

本設計的商品物流跟蹤與倉儲管理系統可以滿足用戶在倉庫中的快速盤點、遠程讀取、穿透讀取等方面的基本要求。本設計的軟件平臺和硬件平臺都是針對某些特定功能進行開發設計的, 功能上有一定的針對性和獨立性。RFID讀寫器的遠距離、穿透性給如今的物流倉儲提供了方便、快捷、高效的處理方式, 而且通過讀寫器與處理系統可以對RFID標簽所對應的信息進行增刪改查操作[4]。由于其具有遠程穿透讀取功能, 可以為出入庫節省大量時間, 并且所有出入庫的信息都將保存在處理系統之中, 方便查詢調閱。

在本設計中, 相對于傳統的條碼掃描系統, 該系統的運用主要有以下三大優點 :第一點, 掃描效率高。使用該系統可以同時掃描并讀取多個物品的相關信息, 大大提高了出入庫以及記錄的效率 ;第二點, RFID標簽相對于條碼標簽來說, 它的抗污染能力更強、耐久性更高、掃描速度更快, 并且RFID電子標簽在穿透性、數據容量、安全性、重用性等方面都具有很大的優勢[5];第三點, RFID可以用于物流過程的自動化管理, 提高物流數據采集的實時性和物流管理的高效性, 保障數據的安全。

綜上所述, 基于RFID的商品物流跟蹤與倉儲管理系統擁有著巨大的發展前景, 它不僅在使用和理論研究方面有著較高的價值, 而且讓物流行業的發展趨勢和人們所關心的高效、迅速、便捷的生活方式相接軌。

商品物流跟蹤與倉儲管理系統可以分為硬件設置和系統功能兩個模塊。其中, 硬件設置可以分為串口選擇模塊、波特率設置模塊與讀寫器功率設置模塊三個小模塊, 而系統功能模塊可以分為商品識別模塊、物流跟蹤模塊、商品入庫模塊、商品盤點模塊、商品出庫模塊以及銷售記錄模塊六個小模塊。具體的系統功能如圖1所示。

如今, 大多數的物流公司在商品的出入庫管理和商品的物流跟蹤上采用的還是傳統的條形碼掃描系統, 這種系統不僅效率低, 條形碼還容易損壞, 嚴重拉低了物流的運送速度。并且在網上更新物流信息時, 還需要手動添加, 經常會有很久不更新物流信息的時候, 對用戶造成很不好的影響。物流信息無法及時更新、出入庫緩慢、倉儲管理繁瑣等這些都是制約如今物流發展的重要因素, 想要物流提速, 必須要解決這方面的問題[6]。

圖1 系統功能圖   下載原圖

為了可以在最大程度上為物流提速, 所以理想化中的物流跟蹤與倉儲管理系統是需要在環境搭建好之后, 能夠及時、快速、高效的讀取需要出入庫物品的信息, 并保存數據, 并且能對商品所到的各個地方進行跟蹤和信息管理。在此基礎上, 可以添加網絡信息同步的功能, 將各個物流倉儲地方的信息同步到一起, 方便做數據分析和總體的管理, 并且需要在商品入庫的時候及時在網上更新物流信息, 使用戶在最快的時間內得到最新的商品物流信息。

本設計是使用RFID技術實現的物流跟蹤與倉儲管理系統, 該系統將C#、RFID射頻技術與數據庫相結合, 通過超高頻RFID讀寫器讀取出入庫時的物品信息, 通過數據管理系統將獲取到的數據存儲到數據庫中。使用戶能夠快速、實時的了解到所購買商品的出入庫的具體信息。

圖2所示為系統整體架構圖, 物流跟蹤倉儲管理系統主要是由RFID電子標簽、超高頻RFID讀寫器、數據管理系統和上位機等部分組成。超高頻RFID讀寫器與天線放置在商品存儲的倉庫門上, 主要負責掃描讀取商品上的RFID標簽, 并將信息反饋到管理系統中。當大量的電子標簽同時到達讀寫器的讀取范圍時, 讀寫器會同時讀取多枚標簽的信息, 使物品的出入庫時間更加快捷、方便。而當物品每到達一個物流轉發中心時, 都會記錄下該地址信息, 在之后到達下一個轉發中心時, 就可以查詢到該商品經過了哪些轉發中心, 經過的路程是怎樣的。這可以使我們更加直觀地了解到物流的整個過程。

RFID技術是一種無線通信技術, 該技術能夠通過無線電訊號識別一些特定的對象, 并且能夠對其中的信息進行讀寫操作。無線射頻識別技術類似于條形碼掃描技術, 對于條形碼掃描技術而言, 它是將已經制作完成的條形碼粘貼在確定的物體上, 并使用專門的條形碼掃描讀寫器將條形碼中的信息讀取出來, 該讀寫器讀取的信息是由光信號來傳遞的。而無線射頻識別技術 (RFID) 的掃描識別用的是其開發的專門使用的RFID讀寫器, 該技術使用的標簽也是專門制作的、能夠附著在物體上面的電子標簽。該掃描識別技術是使用頻率信號將標簽中的信息由標簽通過天線傳到射頻識別讀寫器中。從結構上來說, 無線射頻識別技術, 即RFID是一種比較簡單的無線系統, 它是由兩個基本的器件組成。RFID系統可以用來檢測物體、控制物體以及跟蹤物體。該系統是由一個詢問器和多個應答器組成[7]。

圖2 系統整體架構圖   下載原圖

無線射頻識別技術可以不接觸對象物品, 只通過無線射頻信號來識別目標物品的信息, 并獲取其中的有關數據。該系統工作時不需要人工操控, 惡劣的環境不會對其工作造成影響, 并且操作方式方便、簡單、快捷。RFID讀寫器必須與RFID天線配合起來才能夠正常工作并讀取標簽中的數據信息。圖3所示為RFID在系統中常見的工作流程[8]。

圖3 RFID系統工作原理圖   下載原圖

RFID讀寫器工作的基本原理并不復雜 :RFID標簽進入RFID讀寫器產生的磁場后, 接收到讀寫器發出的無線射頻信號, 憑借著在標簽線圈產生的感應電流獲得足夠的能量, 將存儲在芯片中的數據信息發送給讀寫器 (無源標簽或被動標簽, Passive Tag) , 或者自身主動的發送出模——頻率的信號 (有源標簽或主動標簽, Active Tag) ;RFID讀寫器讀取RFID電子標簽中存儲的相關信息, 進行解碼后, 發送到信息處理系統中進行相關的數據信息處理[9,10,11]。其主要應用在物流跟蹤、倉儲管理、門禁考勤等領域。

耦合元件和芯片是組成無線射頻電子標簽的兩個重要部分, 任意一個RFID標簽在被生產出來的時候, 都會被賦予了一個全球唯一的電子編碼, 將其粘貼在物體上, 可以唯一的標識目標物品, 俗稱電子標簽或者智能標簽。RFID標簽主要可以分為主動標簽, 半主動標簽 (也稱作半被動標簽) , 以及被動標簽三大類。也有人把它分成有源、半有源和無源三大類標簽[12]。被動式電子標簽是沒有內置電源為其供電的。該電子標簽內部集成電路的驅動是通過接收RFID讀寫器發出的電磁波完成的。當足夠強度的電磁波被RFID電子標簽接收到時, 其就可以向RFID讀寫器發送存儲在其中的數據信息。這些數據信息不僅包括該電子標簽唯一的ID號, 還包括之前預存在電子標簽內E2PROM中的數據信息。不需要電源、價格便宜、體積輕薄都是被動式標簽的優點。目前市場上的電子標簽以無源電子標簽為主。半主動標簽類似于被動標簽, 但是他比被動標簽多了一個用來驅動標簽IC的小型電池, 能夠使IC處在工作狀態。這樣, 天線就可以用來充分的回傳信號, 而不必去管電磁波的接收任務。半主動式標簽的反應速度比被動式標簽更快, 效率比被動式標簽更高。

本設計的系統界面開發, 使用的是一款名為Microsoft Visual Studio 2013C# 的開發軟件。Visual Studio 2013是微軟公司推出的C# 開發環境, 是目前最流行的桌面應用程序的開發環境。Visual Studio 2013是一個做界面設計非常簡單的軟件開發工具。它的主要功能就是將“面向對象的編程語言”在開發環境中轉化為“面向機器的簡單語言”。該環境在系統界面設計方面都是可視化的, 并且還有面向個人開發的專業版, 該版本為獨立開發人員提供集成開發環境、專業的開發平臺以及實用的測試工具等。

串口操作界面功能包括串口號的顯示的串口波特率的顯示, 并添加了“打開”、“關閉”的功能按鈕。信息顯示框將會顯示操作過程中的反饋信息, 而且在信息框中可以通過點擊“清空”按鈕, 對信息框中的信息進行清空操作。商品物流跟蹤與倉儲管理系統的串口操作界面如圖4所示。

圖4 串口操作界面   下載原圖

物流跟蹤與倉儲管理界面所包含的功能主要有“商品識別”、“物流追蹤”、“商品入庫”、“庫存盤點”、“物品出庫”、“銷售記錄”等。

商品識別, 就是將貼有電子標簽的物品放置在RFID讀卡器可以讀到的范圍之內, 讀卡器可以將標簽中的序號讀出, 并顯示在標簽序號一欄里, 之后會將標簽的序號與數據庫中的信息對比, 將與其綁定的物品編號、物品名稱以及圖片從數據庫中讀取并展示在商品識別里。具體如圖5所示。

圖5 商品識別界面   下載原圖

物流跟蹤則是當貼有電子標簽的物品進入到物流中轉站時, 點擊記錄物流信息, 該物品經過的中轉站信息就會被記錄到數據庫中。之后可以在入庫、出庫中看到物品經過的物流中轉站。具體如圖6所示。

圖6 物流跟蹤界面   下載原圖

入庫, 是當有商品需要入庫時, 點擊讀取, 即可讀取到商品上粘貼的電子標簽的序號, 然后在下面的物品編號、物品名稱、物品數量里填入該物品的相關信息, 點擊瀏覽, 上傳該物品的圖片, 點擊添加, 將填寫的信息添加至數據庫中, 之后在商品識別和出庫中就可以識別出該商品的相關信息。

盤點, 就是統計目前倉庫中所存在的物品, 以及物品的數量, 并將倉庫中存在的物品、該物品的編號、對應的標簽號以及物品的數量打印輸出到盤點界面上來, 讓用戶對目前倉庫的狀態以及物品的數量一目了然。想要盤點倉庫中的物品, 只要點擊盤點模塊中的盤點倉庫中商品的按鈕即可。

出庫, 就是將倉庫中已有的商品提取出去一部分。相對應的, 提取了哪件物品, 是可以通過掃描電子標簽來確定的, 而選擇需要出庫的數量, 則不能超過物品的最大數量。當確定好了出庫的數量后, 點擊出庫按鈕即可。出庫的物品的數量會在數據庫中減少, 并且出庫的物品名稱、出庫的數量以及出庫的時間都可以在銷售記錄里查到。

隨著時間的推移, RFID技術將會取代條碼掃描技術, 徹底融入我們的生活。本設計將使用我們生活中并不常見的RFID技術, 通過RFID讀寫器來實現簡單的物流跟蹤與倉儲管理系統。本系統設計主要面向的是需要大量存儲商品的公司以及物流托運公司。目前, 物流產業還沒有基于RFID方面的較為完整、成熟的設計, 所以本設計會有很廣闊的應用前景。