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Zigbee、RFID技術在棉包倉儲物流中的應用探討

2021-12-24 11:25| 發布者: www.artist-contribution.com| 查看:

摘要: 根據棉包倉儲和物流的信息化需求, 探討Zigbee、RFID技術在棉包倉儲和物流領域的應用。 ...

1前言

目前, 我國棉花倉儲庫多以手寫垛頭卡標識棉垛, 無法核對棉包數量和質量, 導致盤庫困難。棉花倉儲實現信息化管理勢在必行。并且目前我國物流信息化還存在著四大制約因素:一是基礎信息缺乏, 數據采集困難, 標準不統一;二是“信息孤島”問題, 信息與業務管理脫節, 信息共享與交流機制欠缺;三是物流監管的信息化水平不高;四是物流信息服務業的法規、制度、標準建設滯后。
隨著棉檢體制改革的深入, 棉包身份信息十分清晰, 為棉包倉儲和物流的信息化打下了堅實的基礎, 使棉包的倉儲物流全程信息化變得可行。

2 Zigbee、RFID技術在棉包倉儲與物流領域應用的必要性

2.1 Zigbee技術簡介

Zigbee是IEEE 802.15.4協議的代名詞。根據這個協議規定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞, 由于蜜蜂 (bee是靠飛翔和“嗡嗡” (zig) 地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息, 也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本、短時延、高容量、高安全、免執照頻段。主要適合用于自動控制和遠程控制領域, 可以嵌入各種設備。
簡而言之, ZigBee就是一種便宜的、低功耗的近距離無線組網通訊技術

2.2 RFID技術簡介

RFID是Radio Frequency Identification的縮寫, 即射頻識別, 俗稱電子標簽。%RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術, 它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據, 識別工作無須人工干預, 可工作于各種惡劣環境。RFID技術可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽, 操作快捷方便。%RFID是一種簡單的無線系統, 只有兩個基本器件, 該系統用于控制、檢測和跟蹤物體。系統由一個詢問器 (或閱讀器) 和很多應答器 (或標簽) 組成。

2.3 RFID基本組成

2.3.1標簽 (Tag) :
由耦合元件及芯片組成, 每個標簽具有唯一的電子編碼, 附著在物體上標識目標對象。
2.3.2閱讀器 (Reader) :
讀取 (有時還可以寫入) 標簽信息的設備, 可設計為手持式或固定式。
2.3.3天線 (Antenna) :
在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

2.4 RFID技術基本工作原理

標簽進入磁場后, 接收解讀器發出的射頻信號, 憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息 (Passive Tag, 無源標簽或被動標簽) , 或者主動發送某一頻率的信號 (Active Tag, 有源標簽或主動標簽) ;解讀器讀取信息并解碼后, 送至中央信息系統進行有關數據處理。

3應用介紹

在現有棉包倉庫管理和運輸中引入Zigbee與RFID技術, 對棉包倉庫入庫、出庫、調撥、移庫移位、庫存盤點、物流運輸等各個作業環節的數據進行自動化的無線數據采集、狀態監測, 保證棉包倉庫管理各個環節數據讀取的速度和準確性, 確保企業及時準確地掌握庫存的真實數據。通過科學的編碼, 還可方便地對棉包的批次、質量等進行管理。利用系統的庫位管理功能, 更可以及時掌握所有棉包當前所在位置, 有利于提高倉庫管理的工作效率。利用本系統建立的無線傳輸網絡, 可根據倉庫需要接入溫度、濕度、安防等倉庫信息智能設備。將各種系統完全整合在一個庫管網絡中。系統結合GPS定位、GPRS或GSM短信等手段, 可以對棉包的物流環節進行實時監控, 確保貨物安全。

3.1棉包倉儲與運輸應用Zigbee、RFID系統效益。

全自動化數據錄入, 提高管理信息系統中數據的可靠性;高效、準確的數據采集, 提高作業效率;遠程無線數據維護, 高效集中管理;分區盤點, 實時進行, 庫存動態數據實時更新;入庫, 出庫定位管理, 防止人為失誤;準確、高效提高生產作業能力;RFID電子標簽可重復利用, 降低使用成本。

3.2棉包數字化管理優勢。

棉包已經全部實現條碼身份標示, 棉包上嵌入與條碼信息相對應的RFID電子標簽, 因為電子標簽通訊距離較近 (一般不超過50 m) , 因此采用基于Zigbee技術的信息采集設備對棉包進行區域管理, 根據每個倉庫棉包的數目, 倉庫的數目來配備多個基于Zigbee的信息采集設備, 然后通過信息采集設備與庫管系統進行遠距離數據交互, 電子標簽在倉儲與物流配送中的應用, 是基于數字倉庫管理應用軟件、計算機無線網絡技術等實現的。
棉包數字化管理優勢:
◆作業效率高。
◆物流運輸過程中的實時定位保證棉包安全。
◆適應作業過程機械化、自動化的需要。

4 Zigbee、RFID系統應用流程

4.1 整體組網結構

圖1 整體網絡結構圖圖1 整體網絡結構圖  下載原圖
 

4.2系統基本軟硬件組成

棉包倉儲物流管理系統包括:中心數據庫、棉包信息錄入模塊、倉庫管理模塊、物流運輸管理模塊幾大部分。
4.2.1在整個倉庫區域根據倉庫大小現場環境配置遠距離收發模塊, 組建無線數據骨干網絡。
4.2.2每個倉庫內部采用一個或多個Zigbee節點, 實時采集倉庫內部庫存信息, 配合倉庫信息管理軟件系統, 進行貨物定位倉位分配管理。并可通過定位收發模塊對棉包上的電子標簽進行發射功率, 休眠間隔, 卡號信息, 聲光提示等工作模式進行設置修改。
4.2.3 Zigbee流通管理系統
◆每N個棉包配備一套Zigbee流通管理系統。
◆Zigbee流通管理系統具備溫濕度測試與高溫報警、GPS定位、電子標簽讀取、GPRS (或短信) 信息發送等功能。
◆出庫與入庫的棉包電子標簽讀取可用門禁系統或者手持式設備讀取。
◆定時讀取棉包貯存環境的溫濕度信息, 并上傳至庫管系統記錄。
4.2.4叉車配置Zigbee收發器應用
◆棉包出入庫時, 叉車配置Zigbee收發器可根據實際情況調整RFID信號讀寫距離, 靈活應用。
◆對棉包出入庫整個過程, 入庫放置位置及出庫取貨位置做智能定位跟蹤, 比對工作防止人為失誤。
◆配合相應的庫管系統, 可以實現單步式的作業控制, 排除人工介入, 提高作業效率的同時, 改進和加強管理, 實時掌握詳細庫存及分布。
4.2.5門禁保安系統
門禁保安系統包括視頻監控和出入庫棉包信息管理等功能, 軟件上屬于倉庫管理系統的功能模塊, 硬件上配備Zigbee網絡和RFID數據讀取模塊。

4.3系統基本應用流程

4.3.1生產環節
棉包打印條碼的同時將條碼信息寫入棉包電子標簽。電子標簽與條碼同時掛在棉包上。同時將棉包信息上傳至加工廠庫管系統。
4.3.2入庫環節
如果是加工廠, 入庫前庫管系統已經收到了車間發送過來的棉包信息, 如果是專業棉包儲備庫, 在入庫前, 倉儲系統已經收到了加工廠或撮合系統發送的棉包信息。
在棉包進入倉庫區后, 可以通過門禁電子標簽讀取系統或者手持讀取設備采集待入庫棉包信息并上傳至庫管系統進行存檔和比對。
棉包信息確認無誤后通過庫管信息系統安排貨位, 并通過網絡系統將存貨指令發到叉車車載系統, 并可按照要求將棉包存放到相應貨位。
因為RFID電子標簽讀寫距離有限, 如果單個倉庫較大存儲棉包較多, 則需要在倉庫內部設置多個Zigbee節點, 每個節點區域根據距離管理同批次的棉包。
4.3.3出庫環節
叉車接到出貨指令, 到指定貨位叉取棉包。叉取前叉車讀寫器確認棉包信息準確性, 然后將棉包裝車, 裝車完畢后出廠前通過門禁電子標簽讀取系統校驗無誤方可出廠。
4.3.4庫存盤點環節
倉庫內讀寫器實時讀取在庫棉包電子標簽信息, 核對實時盤點數據與數據庫中統計的倉儲信息是否一致。
4.3.5棉包的區域定位、轉移環節
倉庫內讀寫器實時讀取棉包電子標簽信息, 控制中心根據讀卡器網絡判斷各個棉包存放區域, 統計倉庫使用情況, 并據此安排新入庫棉包存放位置。
4.3.6運輸環節
如果是汽車運輸, 每臺車輛配備一套Zigbee流通管理系統, 如果是火車運輸, 每節車廂配備一套Zigbee流通管理系統。
在棉包運輸過程中, Zigbee流通管理系統定時讀取電子標簽, 檢查是否棉包丟失;定時讀取溫濕度, 如果溫度超高則報警;定時讀取GPS信息, 得到這三個信息之后, 則將這些信息通過GPRS或者GSM短信向倉儲管理系統發送, 用戶可以由此及時了解棉包在運輸過程中是否丟失和棉包現在所在的地理位置。

5結語

棉包倉儲和物流環節的信息化管理是與電子撮合、檢驗體制改革、棉包安全等方面緊密結合的新思路, 也是產業化的發展方向, 而Zigbee和RFID都是較為成熟的技術, 因此, 基于Zigbee和RFID的棉包倉儲與物流信息化應用具有相當強的實施意義和廣闊的前景。