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基于RFID和WSNs的仓储监管系统的设计

基于RFID和WSNs的仓储监管系统的设计

2011/6/28 22:55:00

一、引言

  仓储是物流系统一部分, 是原产、消费,这两之间存储包括原材料、制品、成品等仓储物品,向管理者提供有关存储仓储物品状态、条件和处理情况等信息。仓储类型主要包括原料及零组件仓储、制品仓储、制成品仓储、物流中心、订单履行中心及仓储、区域仓储、方性仓储、保税仓储、附加价值服务仓储等,而其基本作业主要包括收货、预先包装、入库、储存、拣贷、包装及定价、分类及集中、单位包装及出货等。

  深入用户需求分析和大量项目经验,可以将常见与仓储监管需求划分为监控、仓储管理、管理信息支持等三大主干功能,目前这些功能往往是互相独立,且各主干功能实现水平和效果也参差不齐;其中仓储管理领域产品和解决方案较为成熟,监控领域产品和解决方案目前以视频监控类为主。

  本文作者长期进行RFID及WSNs相关技术和产品研发,并国家自然科学基金委国家自然科学基金项目“竞争型机器人遥操作机理研究”(60575048)、天津市科委天津市中小企业创新基金项目“危险化学品仓储监管系统及关键设备”(200605)资助下,开展了深入理论研究和扎实产业化 工作。本文RFID和WSNs两种技术及相关部件基础上,结合仓储管理现状、特点和实际需求,自主研发了新型仓储监管系统通用平台,并为典型用户提供定制解决方案。其中,RFID技术实现人员、货物、车辆等目标识别,WSNs技术实现仓储环境智能,满足温度、湿度、成分等环境参数分布式监控需求。RFID和WSNs技术为仓储监管系统提供基础数据,系统综合运用情境敏感、线信息交互、基于传感器节点和RFID目标搜索与定位等技术,数据库和数据挖掘技术支撑下,运用独特自适应网络通信结构,实现仓储管理全方位信息支持。

二、RFID和WSNs技术简介

  RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)技术是20世纪90年代开始兴起一种自动识别技术,射频识别技术是一项利用射频信号空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并所传递信息达到识别目技术。与传统识别方式相比,具有无需直接接触、无需光学可视、无需人工干预即可完成信息输入和处理,操作快捷方便等优点,可以广泛应用于包括生产、物流、交通、运输、医疗、防伪、邮包跟踪、设备和资产管理、废物管理等多处仓储相关需要收集和处理数据应用领域[1-2]。

  WSNs(Wireless Sensor Networks,无线传感器网络)是由大量散布于待监测域传感器节点自组织方式形成网络。网络中各个传感器节点具有数据收集和将数据路由到接收器功能。传感器节点一般都由采集信息、信号传感器单元、处理与存储单元、收发单元、电源单元、相关支持软件等功能模块组成。无线传感器网络是一种自组织网络,自组织网络是一种没有预定基础设施支撑自组织可重构多跳网络,该网络中,网络拓扑、信道环境、业务模式随节点移动而动态改变[3-6]。

三、系统总体结构设计

  1、系统结构及主要组成部分

  本文所设计仓储监管系统采用三层结构模式,主要由数据中心、区域(本)仓储管理机、区域监控机、信息汇集节点、电子标签与普通传感器节点等部分组成。

  1)数据中心:这是整个仓储监管系统核心部分。它主要包括仓储信息数据库、部门信息数据库、仓储物品知识库三个数据库。仓储信息数据库主要包括与日常仓储作业相关数据和信息;部门信息数据库主要包括库区内各部门人员信息、设备信息、班次信息等;仓储物品知识库主要包括与仓储物品相关各种知识,如仓储物品类属、特性、存储要求、运输要求等。

  数据中心应用程序具有以下功能:提供比较完备关系数据库设计,以及相应数据库扩展功能;针对各个业务子系统,提供与数据库无关数据接口,保证子系统数据访问。

  2)区域仓储管理机:用于完成本区内仓储作业管理。

  3)区域监控机:用于完成本区设备、环境、人员、车辆等信息监控。

  4)信息汇集节点:包括仓储应用节点(RFID读写器)、身份认证节点(RFID读写器)、特定目标监控节点(RFID读写器/WSNs中心节点)、环境监控中心节点(WSNs中心节点)等。

  5)电子标签与普通传感器节点:向信息汇集节点提供直接基础数据。

  除上述主要组成部分以外,还配备了电子标签与节点发行工作站、仓储管理工作站、库区监控工作站、网络通信协议转换器等,构成完整仓储监管硬件系统。

     
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