基于RFID的關(guān)口電能表智能倉儲系統(tǒng)

馬 俊，張 紅，王 莉，范巧成，趙 斌

（國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東 濟南 250003）

0 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)［1］和電網(wǎng)改造的深入發(fā)展，原有的人工抄錄電能表信息，人工檢表等管理方式已無法滿足現(xiàn)代化的用電需求。與此同時，為適應(yīng)電能計量檢測信息化的要求，必須建立一套電能表智能化的管理系統(tǒng)［2-3］，實現(xiàn)電能表的檢定、存儲、配表的自動化、智能化管理。

關(guān)口電能表智能倉儲管理系統(tǒng)是結(jié)合國家電網(wǎng)有限公司《省級計量資產(chǎn)集約化管理建設(shè)方案》的具體工作要求，利用信息化手段，在省級計量中心建立的一套關(guān)口電能表全流程管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

關(guān)口電能表智能倉儲管理系統(tǒng)是軟硬件結(jié)合的一種便捷、準(zhǔn)確、高效的自動化計量資產(chǎn)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用密集柜、箱表架、流利架、控制模塊等構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)庫房，通過辦公內(nèi)網(wǎng)與電力營銷系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接。將關(guān)口電能表的資產(chǎn)號與該表的RFID標(biāo)簽［4］編碼相關(guān)聯(lián)，通過掃描RFID標(biāo)簽，實現(xiàn)對計量資產(chǎn)自動出入庫，并可完成定位統(tǒng)計查詢分析等功能，實現(xiàn)了關(guān)口電能表倉儲系統(tǒng)的自動化、定位化管理。

1.1 系統(tǒng)框架

關(guān)口電能表智能倉儲管理系統(tǒng)分為3個部分，如圖1所示。電力營銷系統(tǒng)負責(zé)下達出入庫指令；智能周轉(zhuǎn)柜系統(tǒng)為出入庫指令執(zhí)行機構(gòu)，二者通過二級智能表庫系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，完成關(guān)口電能表的自動化、智能化管控。

1.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

關(guān)口電能表智能倉儲管理系統(tǒng)硬件配置包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、前置服務(wù)器、監(jiān)控終端、工單處理機、出入庫操作終端等，向下通過智能表庫內(nèi)部局域網(wǎng)對 PLC控制系統(tǒng)、RFID射頻門［5］和視頻監(jiān)控設(shè)備進行控制和監(jiān)視，向上通過電力專用網(wǎng)獲取出入庫工單信息，與電力營銷系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。接口網(wǎng)絡(luò)部分設(shè)置路由器和防火墻將營銷系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和智能表庫內(nèi)部局域網(wǎng)隔開，保證了關(guān)口電能表智能倉儲管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全性［6］，具體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.3 功能架構(gòu)

關(guān)口電能表智能倉儲管理系統(tǒng)的功能架構(gòu)主要包括信息管理層、實時監(jiān)控及調(diào)度層、工控設(shè)備層。信息管理層完成入庫、出庫、儲位等信息管理［7］。用戶可用瀏覽器查看，管理相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并可與營銷系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)接口進行數(shù)據(jù)交互。實時監(jiān)控及調(diào)度層對系統(tǒng)內(nèi)所有運行設(shè)備進行狀態(tài)監(jiān)控，并可接收信息管理層的指令控制設(shè)備層。工控設(shè)備層為整個系統(tǒng)的最底層，管理PLC、傳輸線、機械手、傳感器等，可接受調(diào)度層的指令進行手動或自動操作，對貨位出入庫，系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能架構(gòu)

2 核心任務(wù)流程設(shè)計

關(guān)口電能表智能倉儲管理系統(tǒng)的核心任務(wù)主要為電能表的入庫、電能表的出庫、舊表的退庫管理3個環(huán)節(jié)。

2.1 入庫管理

關(guān)口表到貨后，首先掃描或者輸入工單號碼。工人將周轉(zhuǎn)箱以垛為單位從運輸車上卸載，并將周轉(zhuǎn)箱運送到傳輸系統(tǒng)，傳輸系統(tǒng)經(jīng)RFID識別裝置讀取關(guān)口表資產(chǎn)等信息，傳輸?shù)疥P(guān)口電能表智能倉儲管理系統(tǒng)的上位機［8］。機械手自動將表計存入相應(yīng)的周轉(zhuǎn)箱貨柜貨格。上位機將入庫信息同時傳送至營銷系統(tǒng)，同時工作人員確認簽字，具體流程如圖4所示。

2.2 出庫管理

出庫環(huán)節(jié)同樣需要輸入工單號碼。系統(tǒng)自動查詢獲取需出庫的周轉(zhuǎn)箱所在位置信息。電動密集周轉(zhuǎn)柜開啟所要獲取的周轉(zhuǎn)箱所在的柜列，同時機械手取出相應(yīng)的周轉(zhuǎn)箱，并將周轉(zhuǎn)箱送到傳輸系統(tǒng)上，RFID識別裝置獲取周轉(zhuǎn)箱的編碼信息，將出庫信息傳送給營銷系統(tǒng)，工作人員確認簽字，具體流程如圖5所示。

圖4 入庫流程

2.3 舊表退庫

1）裝表人員將拆回的表計放到入庫緩存區(qū)，工作人員登錄系統(tǒng)進行舊表信息登記并從營銷系統(tǒng)獲取相應(yīng)的舊表退庫工單。

2）工作人員在工作站上錄入工單號碼信息，并將周轉(zhuǎn)箱置于傳輸系統(tǒng)。

3）RFID識別裝置將關(guān)口電能表信息與周轉(zhuǎn)箱進行關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)信息被傳輸?shù)较到y(tǒng)中，并為該周轉(zhuǎn)箱指定相應(yīng)的儲位信息。智能感應(yīng)箱柜機對關(guān)聯(lián)好的周轉(zhuǎn)箱進行堆垛。

4）控制系統(tǒng)控制機械手到智能感應(yīng)箱柜機取周轉(zhuǎn)箱，同時被指定位置的打開，機械手將周轉(zhuǎn)箱存放到指定位置。

5）循環(huán)執(zhí)行步驟3）和4），直至全部舊表退庫，二級表庫系統(tǒng)將退庫信息發(fā)送至營銷系統(tǒng)，機械手回歸指定位置，電動密集周轉(zhuǎn)柜所有列閉合，具體流程如圖6所示。

3 軟件功能模塊

關(guān)口電能表智能倉儲管理系統(tǒng)軟件部分設(shè)計有工單管理、檔案信息管理等13個模塊。

3.1 工單管理模塊

工單管理模塊設(shè)計有制、發(fā)、簽單等功能，并可滿足不同用戶間的協(xié)調(diào)配合。工單管理包括查詢工單、生成新工單、配送出庫和配送入庫等功能。

3.2 檔案信息管理模塊

檔案管理模塊主要包括檔案查詢和檔案審核。檔案審核是處理由檔案同步過來的數(shù)據(jù)的確認審核工作，數(shù)據(jù)通過審核后進行資產(chǎn)入庫的操作流程。

3.3 庫房信息管理模塊

庫房管理模塊設(shè)計有庫房信息管理、庫區(qū)信息管理、密集周轉(zhuǎn)柜信息管理、儲位信息管理、庫房預(yù)警信息查詢和庫房預(yù)警信息設(shè)置等。庫房管理員可以查看當(dāng)前庫房的詳細信息列表，也可以通過庫房名稱查詢相關(guān)庫房信息。也可以根據(jù)所屬機構(gòu)、機構(gòu)級別、庫房分類、庫房級別、運轉(zhuǎn)方式、庫房建筑面積、庫房面積、庫容面積、管理單位、狀態(tài)等新增或者修改庫房相關(guān)內(nèi)容。

3.4 資產(chǎn)管理模塊

資產(chǎn)管理模塊負責(zé)在庫資產(chǎn)管理和出庫資產(chǎn)查詢。在庫資產(chǎn)管理是對目前倉儲系統(tǒng)中存放的關(guān)口電能表進行資產(chǎn)管理。出庫資產(chǎn)管理是對從該倉儲系統(tǒng)出庫的關(guān)口電能表進行管理，以便管理人員更好地查詢和跟蹤資產(chǎn)的全壽命周期。

3.5 舊表管理模塊

舊表管理模塊是對已入庫的舊表進行相關(guān)數(shù)據(jù)查詢，包括舊表的基本信息、原安裝位置、圖片數(shù)量等信息，并可提示報廢日期。

3.6 庫存盤點模塊

庫存盤點模塊可指導(dǎo)開展庫存盤點工作，核查并調(diào)整不匹配的資產(chǎn)信息。定期的庫存盤點可以避免因關(guān)口電能表收發(fā)頻繁等導(dǎo)致的倉儲系統(tǒng)與臺賬信息不一致問題。并且，系統(tǒng)可自動生成盤點報告，幫助工作人員輕松完成庫存盤點工作。

3.7 超期告警模塊

系統(tǒng)可根據(jù)校驗日期自動計算出表計的校驗天數(shù)，在打開系統(tǒng)時自動彈出超期的表計報警信息。工作人員可以根據(jù)報警信息對出現(xiàn)問題的關(guān)口電能表進行后續(xù)處理。

3.8 報表統(tǒng)計模塊

報表統(tǒng)計模塊含入庫關(guān)口電能表統(tǒng)計、出庫關(guān)口電能表統(tǒng)計、合格在庫關(guān)口電能表統(tǒng)計、周轉(zhuǎn)箱統(tǒng)計、庫存盤點數(shù)據(jù)統(tǒng)計等，所有統(tǒng)計結(jié)果可直接打印或可導(dǎo)出為Excel，Word等電子文檔格式，便于查看和存檔。

系統(tǒng)管理模塊負責(zé)進行運行參數(shù)的設(shè)置、系統(tǒng)使用用戶的管理，以及系統(tǒng)運行日志的查看、管理等。

3.9 網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控模塊

網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控模塊通過系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能，監(jiān)控智能倉儲管理系統(tǒng)的私網(wǎng)內(nèi)部狀況，和接口的網(wǎng)絡(luò)情況，當(dāng)出現(xiàn)異常時及時報警。

3.10 智能引導(dǎo)模塊

智能引導(dǎo)模塊可在表庫設(shè)備入庫時，依據(jù)入庫設(shè)備類型、體積、表庫儲位的空置情況自動判斷需把入庫設(shè)備放在表庫的何處，可大幅提高智能倉儲系統(tǒng)的利用率，降低空置率。在表庫設(shè)備出庫時，依據(jù)出庫請求設(shè)備的類型、數(shù)量以及表庫內(nèi)該類型設(shè)備在表庫儲位的分布情況自動引導(dǎo)設(shè)備出庫，以方便后續(xù)設(shè)備的入庫。

3.11 儲位狀態(tài)監(jiān)控模塊

系統(tǒng)儲位的感應(yīng)器能自動識別和統(tǒng)計貨位數(shù)量及位置，自動將這些信息傳給智能倉儲管理系統(tǒng)，進而可依據(jù)這些實時信息在監(jiān)控界面上動態(tài)顯示整個表庫的儲位狀態(tài)［9］。

3.12 遠程升級模塊

關(guān)口電能表智能倉儲管理系統(tǒng)的升級設(shè)有本地安裝和遠程更新兩種方式。本地安裝即直接在本地所用的電腦上直接安裝新的程序更新即可；遠程更新的更新程序會發(fā)布在Internet網(wǎng)絡(luò)上或指定的數(shù)據(jù)服務(wù)器，在系統(tǒng)重啟后自動下載更新文件更新。

3.13 系統(tǒng)接口模塊

關(guān)口電能表智能倉儲系統(tǒng)采用HTTP協(xié)議、Message Queue協(xié)議等，調(diào)用營銷系統(tǒng)、生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的接口向其上傳、下載指定的數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

關(guān)口電能表智能倉儲管理系統(tǒng)實現(xiàn)了關(guān)口電能表的自動化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，為深入貫徹國家電網(wǎng)有限公司“規(guī)范計量管理”的要求，全面梳理關(guān)口電能表管理現(xiàn)狀，規(guī)范關(guān)口電能表庫房的管理模式，全面實現(xiàn)關(guān)口電能表的全壽命周期管理［10］提供了有力的技術(shù)支撐。