基于RFID的分中心倉庫管理系統(tǒng)設計

黃維銘 林新 周冰 李品斌 曾文鈺

（1.廣西廣播電視技術中心玉林分中心；2.廣西廣播電視技術中心貴港分中心）

一、引言

近年來，隨著廣播電視事業(yè)的快速發(fā)展，由技術中心向分中心分發(fā)的工程設備、廣播電視備用器件、電線電纜等器材數(shù)量日益增加，給分中心的倉庫管理增加了不少工作和壓力，同時對分中心的倉庫管理工作也提出了更高的要求。目前分中心倉庫管理模式主要是人工管理模式，即貨物的出入庫、貨物的庫存狀態(tài)等信息均由分中心資產(chǎn)管理員通過整理倉庫管理員手抄的紙質(zhì)表格內(nèi)容并做好記錄后，再由資產(chǎn)管理員本人制作并添加相關信息到Excel中，維護部人員借用或者歸還貨物均通過QQ群向資產(chǎn)管理員進行報告，整個過程不僅繁瑣，而且極易出現(xiàn)差錯，對管理的貨物相關信息也難以實時更新，當需要進行貨物的盤點或統(tǒng)計的時候也十分耗費時間和人力，人工管理的方式已經(jīng)越來越不能滿足事業(yè)發(fā)展對倉庫管理的要求。為此，我們借助物聯(lián)網(wǎng)應用中的RFID技術用于分中心的倉庫管理工作，幫助倉庫管理人員方便地完成對倉庫的各類貨物統(tǒng)計，加快倉庫管理自動化的步伐，提高倉庫管理的業(yè)務處理效率，盡可能地減少倉庫管理的重復性和低效性，從而實現(xiàn)了倉庫管理的系統(tǒng)化、規(guī)范化和自動化，為安全播出提供了堅實可靠的后勤保障。

圖1 系統(tǒng)結構拓撲圖

二、系統(tǒng)整體設計和功能概述

本文主要以玉林分中心的倉庫管理為需求進行分析。目前分中心主要有兩個倉庫，一個是241臺區(qū)的備品備件貨物倉庫，一個是綜合部的儀器設備倉庫，系統(tǒng)主要工作是對分布于上述兩個不同地域的倉庫的貨物信息進行采集。貨物信息主要包括貨物到貨驗收、入庫、出庫、借用、歸還、庫存盤點等數(shù)據(jù)，借助RFID技術采用自動采集的方式，各個倉庫點都將采集到的數(shù)據(jù)傳送到后臺服務器數(shù)據(jù)庫，提高倉庫管理系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)錄入的速度和數(shù)據(jù)一致性、準確性，確保資產(chǎn)管理員能及時準確地掌握庫存的真實數(shù)據(jù)，合理保持和控制倉庫中的物件庫存。

系統(tǒng)的設計主要由硬件和軟件設計兩部分構成，硬件部分主要是完成數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸，軟件部分主要完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析處理。兩個倉庫點的每一件貨物都具有由收發(fā)天線和存儲芯片構成的RFID電子標簽, 該標簽可存儲貨物的種類、數(shù)量等相關信息；在倉庫貨架上安裝固定式讀寫器和手持式移動閱讀器，用于倉庫貨物數(shù)量的監(jiān)控、定位和自動盤點。每臺固定式讀寫器均配帶多支收發(fā)天線，每支天線有唯一的地址碼；讀寫器可以和標簽遠距離通信，讀寫貨物包裝表面的 RFID 電子標簽所記錄的內(nèi)容，同時讀寫器可以通過計算機網(wǎng)絡等實時上傳數(shù)據(jù)至服務端的數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)結構拓撲圖如圖1所示。

系統(tǒng)主要有以下五種功能：貨物數(shù)據(jù)采集功能、貨物數(shù)據(jù)信息管理功能、貨物查詢功能、庫存盤點功能以及系統(tǒng)信息管理功能，其中貨物數(shù)據(jù)采集功能通過RFID實現(xiàn)對入庫和出庫的貨物數(shù)據(jù)的采集操作；貨物數(shù)據(jù)信息管理功能對采集來的貨物數(shù)據(jù)進行管理，將貨物的初始編碼數(shù)據(jù)信息輸入到系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫中，做到每一件貨物對應數(shù)據(jù)庫中相應列表字段唯一的 ID 號；貨物查詢功能是對每件貨物的實時狀態(tài)和出入庫時間快速查詢的功能；庫存盤點功能可定期完成對在庫貨物器材的清點，倉庫中每件裝備的標簽 ID號都與數(shù)據(jù)庫中的編碼信息建立了一一對應的映射，通過計算機遍歷查找，能夠減少人為盤點貨物的工作量，增加工作的精確性以及高效性；系統(tǒng)信息管理功能主要是對系統(tǒng)的配置信息進行設置，如添加、刪除系統(tǒng)用戶、設置用戶權限、設置系統(tǒng)操作日志等。

軟件使用C#編程工具開發(fā)，使用三層軟件架構設計，如圖2所示。

圖2 架構設計圖

由于本系統(tǒng)處理的貨物數(shù)據(jù)量較大，故對系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)庫設計的時候首先對貨物數(shù)據(jù)進行建模，使用E-R圖進行描述，通過邏輯結構設計分析，建立了職工信息表，貨架代碼表，貨物信息表，貨物入庫表，貨物出庫表，現(xiàn)有庫存表，系統(tǒng)操作日志表等。

三、系統(tǒng)的實現(xiàn)

系統(tǒng)的實現(xiàn)主要包括系統(tǒng)網(wǎng)絡通信架構和系統(tǒng)各個主要功能模塊的實現(xiàn)，其中前者的實現(xiàn)關鍵考慮是分布式，涉及到倉庫點的整體布局、數(shù)據(jù)采集設備、網(wǎng)絡設備的部署和軟件網(wǎng)絡編程，如倉庫點的整體布局包括貨架的放置、分揀區(qū)和工作區(qū)，如可以按照廣播電視器材的分類或者工程用途等對貨架區(qū)進行歸類，科學合理的倉庫布局能提升管理的高效性，同時也為后續(xù)的開發(fā)設計提供便捷。數(shù)據(jù)采集設備實現(xiàn)通過 RFID 天線讀取貨物上的電子標簽，然后將其傳遞給射頻模塊中的 MCU 進行數(shù)據(jù)的處理及操作，處理后的數(shù)據(jù)由模塊的URAT接口傳輸給上位機，上位機通過調(diào)用 API 函數(shù)把該貨物射頻標簽的信息以TCP/IP的格式把數(shù)據(jù)進行封裝以便在網(wǎng)絡中傳輸。考慮到讀寫速度和通信接口兩個因素，選擇讀寫器采用MFRC522模塊，它支持雙向數(shù)據(jù)傳輸速率高達424kbit/s，并且支持豐富的接口， MFRC522模塊管腳定義如圖3所示。

網(wǎng)絡設備我們選擇帶路由功能的H3C-S5120V2-20P-LI三層交換機。

本系統(tǒng)使用C#編程軟件工具中的Socket網(wǎng)絡編程，數(shù)據(jù)庫的操作通過實例化類SqlConnection、SqlDataReader、SqlCommand、SqlDataAdapter 等實現(xiàn)。系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫使用Microsoft SQL Server 2012。連接數(shù)據(jù)庫的部分關鍵代碼如下：

圖3 MFRC522模塊管腳定義

四、安裝和調(diào)試

系統(tǒng)的安裝調(diào)試工作包括每件貨物的電子標簽、讀寫器的安裝以及讀寫器上位機軟件的調(diào)試，網(wǎng)絡設備的網(wǎng)絡配置，軟件設置等。讀寫器上位機軟件配置調(diào)試的參數(shù)主要有通信COM號，波特率，工作頻率，輸出功率等，大類讀寫器具體配置如圖4所示。本系統(tǒng)的關鍵是對貨物數(shù)據(jù)的采集，因此電子標簽和讀寫器的安裝顯得尤其重要，系統(tǒng)安裝和調(diào)試的過程中需要考慮的幾個關鍵問題 ：（一）固定式讀寫器的天線功率對識別電子標簽的影響；（二）廣播電視臺區(qū)強大的中波電磁場是否影響讀寫器發(fā)出的RF信號；（三）讀寫器的信號是否覆蓋對應的貨物，確保電子標簽的信號能被完整準確讀寫；（四）讀寫器的天線參數(shù)選擇是否合適，以便確保讀寫器與電子標簽之間通信正常，避免出現(xiàn)誤讀和漏讀電子標簽，保證數(shù)據(jù)采集功能和出入庫操作記錄功能的完整實現(xiàn)等等。

圖4 大類讀寫器上位機配置

系統(tǒng)軟件設置需結合網(wǎng)絡設備的網(wǎng)絡配置進行聯(lián)調(diào)聯(lián)試，實現(xiàn)整個鏈路的正常通信。在倉庫的客戶端PC上點擊運行系統(tǒng)，如設備的各個端口號，IP 地址配置正確，即可正常登陸，通過輸入查詢的某一貨物現(xiàn)在的庫存狀態(tài)，可以通過觀看判斷系統(tǒng)返回的結果驗證是否與服務器通信正常。系統(tǒng)登錄界面如圖5所示，系統(tǒng)主界面如圖6所示，貨物庫存查詢界面如圖7所示。由于篇幅有限，僅展示系統(tǒng)運行調(diào)試的部分截圖。

圖5 系統(tǒng)登錄界面

圖6 系統(tǒng)主界面

圖7 貨物庫存查詢界面

五、結束語

為了提高分中心倉庫貨物的管理效率，我們提出和設計了基于RFID倉庫貨物管理系統(tǒng)。通過對系統(tǒng)的進行初步測試，驗證了基于RFID的分中心倉庫貨物管理系統(tǒng)的可行性，基本達到了預期的效果，后期將對系統(tǒng)進行分布式設計，采樣更多倉庫點的貨物管理信息，實現(xiàn)大型網(wǎng)絡管理模式。后期不斷擴展和完善系統(tǒng)的功能，可以考慮增加采集倉庫的環(huán)境參數(shù)，如溫度，濕度，煙霧濃度等，通過設定倉庫的環(huán)境參數(shù)閾值，實現(xiàn)自動開啟空調(diào)等保證倉庫貨物安全存放環(huán)境條件的設備，同時可以實現(xiàn)防火防潮等聯(lián)動告警。