倉(cāng)儲(chǔ)電子貨架標(biāo)簽系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

姚偉 王吉 李穎川

摘 要：傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，紙質(zhì)標(biāo)簽存在著數(shù)據(jù)更新效率低、可展示信息有限、顯示內(nèi)容單一、系統(tǒng)整體運(yùn)維成本高等問(wèn)題。為較好地解決這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于電子貨架標(biāo)簽的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)由服務(wù)器、工作終端、標(biāo)簽讀寫(xiě)器以及電子貨架標(biāo)簽組成，用戶(hù)的所有倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)結(jié)果可通過(guò)標(biāo)簽讀寫(xiě)器實(shí)時(shí)更新到貨架標(biāo)簽上。相對(duì)傳統(tǒng)紙頁(yè)式標(biāo)簽而言，電子貨架標(biāo)簽系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)更新及時(shí)、管理成本低以及綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可有效提高倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的快捷性、準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性與可靠性。

關(guān)鍵詞：電子貨架標(biāo)簽;倉(cāng)儲(chǔ)管理;管理信息系統(tǒng);RFID;傳輸;通信

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2019）08-00-03

0 引 言

在射頻識(shí)別技術(shù)[1]（Radio Frequency Identification，RFID）的發(fā)展推動(dòng)下，電子貨架標(biāo)簽（Electronic Shelf Label，ESL）一經(jīng)出現(xiàn)就備受物流倉(cāng)儲(chǔ)零售業(yè)的關(guān)注。相比較傳統(tǒng)的紙質(zhì)標(biāo)簽，ESL具有以下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[2-3]：

（1）數(shù)據(jù)更新及時(shí)，ESL可根據(jù)后臺(tái)指令實(shí)時(shí)更新顯示數(shù)據(jù)，具有準(zhǔn)確快速、靈活高效的特點(diǎn);

（2）節(jié)約管理成本，采用ESL解決方案后，可免去頻繁更新標(biāo)簽數(shù)據(jù)的人工操作，進(jìn)一步節(jié)約人力資源、降低人為損耗;

（3）綠色節(jié)能環(huán)保，由于取代了紙頁(yè)式標(biāo)簽，每年可為國(guó)家節(jié)約大量的森林資源與購(gòu)買(mǎi)紙張的成本。

ESL電子貨架標(biāo)簽通常由顯示單元、控制單元、數(shù)據(jù)通信單元、存儲(chǔ)單元以及電源組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

顯示單元主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)顯示，一般由TN液晶屏或電子紙實(shí)現(xiàn)。根據(jù)所選數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，數(shù)據(jù)通信單元可采用NFC，WiFi，藍(lán)牙，ZigBee，RFID等技術(shù)實(shí)現(xiàn)[4-9]。

控制單元主要負(fù)責(zé)控制通信單元的數(shù)據(jù)收發(fā)并驅(qū)動(dòng)顯示單元的數(shù)據(jù)更新，一般由單片機(jī)或微控制器實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元主要用于存儲(chǔ)控制程序與顯示數(shù)據(jù)，一般由非易失性存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)。

作為有源電子標(biāo)簽，ESL一般采用獨(dú)立電源供電，根據(jù)系統(tǒng)功耗可選擇鋰電池或紐扣電池作為系統(tǒng)電源。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

倉(cāng)儲(chǔ)電子貨架標(biāo)簽系統(tǒng)硬件主要由ESL服務(wù)器、工作終端、手持式移動(dòng)終端、ESL標(biāo)簽讀寫(xiě)器、ESL電子貨架標(biāo)簽組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

工作終端主要負(fù)責(zé)如下工作：

（1）設(shè)置與控制ESL標(biāo)簽讀寫(xiě)器;

（2）運(yùn)行倉(cāng)儲(chǔ)管理程序并提供系統(tǒng)與用戶(hù)交互界面。

手持式移動(dòng)終端主要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)環(huán)境下對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)管理對(duì)象的管理功能，如裝備物資上下架、盤(pán)庫(kù)、移庫(kù)等操作。ESL服務(wù)器上安裝有數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)行倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。ESL標(biāo)簽讀寫(xiě)器根據(jù)用戶(hù)需求接收工作終端的響應(yīng)指令，更新ESL電子貨架標(biāo)簽的顯示內(nèi)容。整個(gè)系統(tǒng)基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建：ESL標(biāo)簽讀寫(xiě)器、工作終端、ESL服務(wù)器均采用有線(xiàn)連接，手持式移動(dòng)終端采用WiFi連接。

1.2 軟件架構(gòu)

系統(tǒng)軟件以B/S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。倉(cāng)儲(chǔ)電子貨架標(biāo)簽系統(tǒng)由Web應(yīng)用管理服務(wù)程序、ESL標(biāo)簽讀寫(xiě)程序、移動(dòng)管理程序以及數(shù)據(jù)庫(kù)組成。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。

Web應(yīng)用管理服務(wù)程序主要實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：

（1）庫(kù)房、裝備物資、查詢(xún)統(tǒng)計(jì)等與倉(cāng)儲(chǔ)操作相關(guān)的管理功能;

（2）標(biāo)簽讀寫(xiě)器設(shè)置與控制。

ESL標(biāo)簽讀寫(xiě)程序主要實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：

（1）接收管理服務(wù)程序的控制指令，設(shè)置自身工作狀態(tài);

（2）更新ESL電子標(biāo)簽中的顯示內(nèi)容。

移動(dòng)管理程序、ESL標(biāo)簽讀寫(xiě)程序通過(guò)Web Service與主程序交互。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

倉(cāng)儲(chǔ)電子貨架系統(tǒng)采用Visual Studio 2008[10]開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為C#，數(shù)據(jù)庫(kù)選用SQL Server 2008 RTM。

2.1 ESL標(biāo)簽讀寫(xiě)程序

本系統(tǒng)中，系統(tǒng)為每個(gè)庫(kù)房配置三臺(tái)ESL標(biāo)簽讀寫(xiě)器并為每層貨架配置一枚ESL電子貨架標(biāo)簽。每枚貨架標(biāo)簽擁有唯一的8位十六進(jìn)制ID，用于進(jìn)行身份標(biāo)識(shí)。在使用中，標(biāo)簽讀寫(xiě)器通過(guò)該ID標(biāo)識(shí)查詢(xún)ESL貨架標(biāo)簽并更新其數(shù)據(jù)顯示：標(biāo)簽讀寫(xiě)器首先廣播貨架標(biāo)簽ID，貨架標(biāo)簽接收到廣播指令后，會(huì)檢測(cè)廣播ID與自身ID標(biāo)識(shí)是否一致。如標(biāo)簽ID匹配，則繼續(xù)接收數(shù)據(jù)并更新數(shù)據(jù)顯示;如不匹配則簡(jiǎn)單地拋棄處理。本系統(tǒng)標(biāo)簽讀寫(xiě)器與ESL貨架標(biāo)簽分別選用富士康CMC191[11]與CMC3703[12]。

CMC191標(biāo)簽讀寫(xiě)器開(kāi)發(fā)過(guò)程如下：

（1）根據(jù)預(yù)先設(shè)置的工作參數(shù)連接標(biāo)簽讀寫(xiě)器，若連接成功，則向讀寫(xiě)器發(fā)送控制指令，同時(shí)，在命令的回調(diào)函數(shù)中實(shí)現(xiàn)貨架標(biāo)簽數(shù)據(jù)的更新操作;

（2）關(guān)閉標(biāo)簽讀寫(xiě)器。

開(kāi)發(fā)流程如圖4所示。

ESL貨架標(biāo)簽顯示內(nèi)容動(dòng)態(tài)更新過(guò)程如下：

（1）當(dāng)裝備物資上下架后，系統(tǒng)首先根據(jù)貨架標(biāo)簽ID計(jì)算出該層貨架存放的物品名稱(chēng)與數(shù)量;

（2）利用.NET GDI+動(dòng)態(tài)繪制一張表格，并將表格保存為bmp格式的文件;

（3）連接CMC191讀寫(xiě)器并發(fā)送Update命令，更新此貨架標(biāo)簽ID號(hào)的顯示，顯示內(nèi)容即為剛剛生成的bmp文件。

操作CMC191標(biāo)簽讀寫(xiě)器的主要實(shí)現(xiàn)代碼如下：

UInt32 ret = 128;//聲明回調(diào)函數(shù)

f = FUN_CMC;

ret = ESLLIB.ConnectDev（ip， ref hwd， f）;//連接標(biāo)簽讀寫(xiě)器

if （0 == ret）

{

//連接成功

}

//回調(diào)函數(shù)

public UInt32 FUN_CMC（UInt32 funid， IntPtr data， int size）

{

……

switch （funid）

{

……

case WM_USER + 4：//找到ESL標(biāo)簽

//更新顯示

ESLLIB.UpdateESL（hwd， 3， tagid， bmpFile）

break;

}

}

2.2 移動(dòng)管理程序

手持移動(dòng)端主要實(shí)現(xiàn)移動(dòng)環(huán)境下的倉(cāng)儲(chǔ)管理操作，如裝備物資的上下架、庫(kù)存盤(pán)點(diǎn)等作業(yè)。本系統(tǒng)手持終端選用富士康CMC165C。CMC165采用微軟的WinCE 6.0嵌入式操作系統(tǒng)，支持RFID與2D條碼功能。裝備物資上架過(guò)程如下。

（1）將裝備上架并碼放整齊。

（2）通過(guò)CMC165C讀取調(diào)撥單。

（3）掃描PCB貨柜標(biāo)識(shí)，并依次掃描上架裝備的RFID標(biāo)簽。

（4）提交系統(tǒng)驗(yàn)證，如果CMC165掃描到的上架裝備與調(diào)撥單不一致，系統(tǒng)給予相應(yīng)提示，上架操作失敗;如果核對(duì)一致，系統(tǒng)則根據(jù)操作立即更新貨架標(biāo)簽顯示內(nèi)容。

CMC165C的開(kāi)發(fā)過(guò)程與Windows桌面應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程并沒(méi)有太大區(qū)別：在Visual Studio 2008上編寫(xiě)相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯，然后將編譯好的程序通過(guò)ActiveSync下載到CMC165C上執(zhí)行即可。ActiveSync是微軟提供的用于上位機(jī)與目標(biāo)機(jī)之間同步程序與數(shù)據(jù)的開(kāi)發(fā)工具。

CMC165C的RFID功能開(kāi)發(fā)流程如下：

（1）指定RFID讀寫(xiě)器的串口端口號(hào);

（2）連接并打開(kāi)讀寫(xiě)器;

（3）執(zhí)行讀、寫(xiě)、尋卡等操作，并在對(duì)應(yīng)操作的回調(diào)函數(shù)中添加需要處理的業(yè)務(wù)邏輯代碼;

（4）關(guān)閉讀寫(xiě)器。

3 結(jié) 語(yǔ)

倉(cāng)儲(chǔ)電子貨架標(biāo)簽系統(tǒng)將ESL電子貨架標(biāo)簽引入傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，在降低人力開(kāi)銷(xiāo)的基礎(chǔ)上，有效提高了倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的準(zhǔn)確性與快捷性。目前，ESL電子貨架標(biāo)簽已成功地應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)物流、零售超市、供應(yīng)鏈管理等領(lǐng)域，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

參 考 文 獻(xiàn)

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