1 概述

　　射頻識(shí)別技術(shù)(Radio Frequency identification，RFID)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無需人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。相對(duì)與條碼識(shí)別技術(shù)，RFID顯著優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大、非接觸式讀寫、多標(biāo)簽同時(shí)讀寫、加密防偽等。

　　車輛器材倉庫采用基于RFID的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，能夠提高器材出入庫的識(shí)別率、縮減盤庫周期、優(yōu)化庫存結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)庫存器材的可視化、精確化管理。因此，基于RFID技術(shù)的車輛器材倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的開發(fā)成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)。

2 基于RFID的車輛器材倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)組成

　　RFID中電子標(biāo)簽按供電方式分為有源和無源兩種。有源標(biāo)簽具有標(biāo)簽信號(hào)強(qiáng)、定位精確、可被讀取距離遠(yuǎn)、通訊速度快、可存儲(chǔ)信息多等優(yōu)點(diǎn)。本文是研究基于有源RFID的車輛器材倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過射頻電子標(biāo)簽對(duì)倉庫內(nèi)器材和庫位進(jìn)行標(biāo)記，通過計(jì)算機(jī)和射頻標(biāo)簽讀寫器實(shí)現(xiàn)倉庫的庫存管理，包括倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)和RFID系統(tǒng)兩大組成部分，RFID系統(tǒng)翻一般由標(biāo)簽、閱讀器、編程器、天線幾部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 基于有源RFID的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　在RFID系統(tǒng)中，信號(hào)的發(fā)射機(jī)一般以射頻標(biāo)簽的形式存在。有源標(biāo)簽的工作電源完全由內(nèi)部電池供給，提供電子標(biāo)簽與閱讀器通訊所需的射頻能量，應(yīng)答讀寫器的請(qǐng)求信息或者是發(fā)送異常警報(bào)。讀寫器的基本功能就是向標(biāo)簽發(fā)射讀取信號(hào)，并接受標(biāo)簽的應(yīng)答，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行解碼并傳輸?shù)街鳈C(jī)以供處理，提供主控電腦與標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩?，?shí)現(xiàn)交互式的處理。

　　RFID系統(tǒng)與倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)之間互相通信，對(duì)標(biāo)簽管理信息、發(fā)行標(biāo)簽和標(biāo)簽信息采集等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并保存到倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行處理。倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)主要由計(jì)劃管理模塊、人庫作業(yè)管理模塊、庫存管理模塊、出庫作業(yè)管理模塊和其它功能模塊五部分組成。計(jì)劃管理模塊是車材倉庫用于倉儲(chǔ)規(guī)劃設(shè)計(jì)和需保存的接收業(yè)務(wù)和發(fā)放業(yè)務(wù)管理的基礎(chǔ)。入庫作業(yè)管理模塊是根據(jù)器材入庫單列出入庫信息，經(jīng)過審核確認(rèn)后，依據(jù)器材存放原則選擇倉庫，并根據(jù)倉位占用信息進(jìn)行倉位的分配，同時(shí)修改倉庫信息，完成實(shí)際入庫操作，生成入庫器材明細(xì)通知。庫存管理模塊負(fù)責(zé)器材的進(jìn)銷存管理，實(shí)時(shí)處理出入庫作業(yè)管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，隨時(shí)更新庫存信息以反映庫存的動(dòng)態(tài)變化。出庫作業(yè)管理模塊生成出庫貨物明細(xì)，并對(duì)器材調(diào)撥單進(jìn)行審核，保證出庫貨物的正確無誤。

3 基于RFID的車輛器材倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)

　　3．1 作業(yè)流程

　　器材接收時(shí)，用編碼器向射頻卡中寫入設(shè)備器材的屬性數(shù)據(jù)，包括編碼、名稱、型號(hào)、出廠日期、封存截止期、類別、貨位、件數(shù)等信息，將射頻卡貼在器材或托盤上。

　　器材入庫時(shí)，讀寫器通過主控計(jì)算機(jī)向讀寫器發(fā)出指令，讀寫器讀取射頻卡響應(yīng)的內(nèi)容并核對(duì)器材的來源，將實(shí)際入庫信息與入庫計(jì)劃進(jìn)行比較，如核對(duì)正確，則準(zhǔn)許入庫并更新庫存信息，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，則由系統(tǒng)輸出提示信息，由工作人員解決；同時(shí)檢測貨位信息，以確定貨物被放置在倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)選選定的貨位。經(jīng)過檢驗(yàn)正確后按要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)盤點(diǎn)應(yīng)答、器材定位等功能。

　　調(diào)撥單到達(dá)倉庫后，倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)根據(jù)發(fā)放要求合理安排，在系統(tǒng)內(nèi)生成揀貨方案。工作人員根據(jù)系統(tǒng)指定的貨位、揀選數(shù)量提貨。系統(tǒng)通過讀寫器監(jiān)控器材的發(fā)放，確認(rèn)揀選正確后，器材順利出庫，同時(shí)更新庫存信息；若出現(xiàn)錯(cuò)誤，則由倉庫管理系統(tǒng)輸出提示信息。如圖2所示。

圖2 收貨入庫業(yè)務(wù)流程圖

　　3．2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)為B／S模式的三層體系結(jié)構(gòu)。表示層由瀏覽器和Web服務(wù)器的動(dòng)態(tài)頁面組成，提供用戶對(duì)相應(yīng)功能進(jìn)行訪問的用戶界面。應(yīng)用層由倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)中的功能模塊構(gòu)威，處理過程中會(huì)使用數(shù)據(jù)庫層的服務(wù)來得到必要信息或存儲(chǔ)、修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫層對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的管理和庫中數(shù)據(jù)的訪問與修改。

　　系統(tǒng)處理負(fù)載分布在WEB服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上。當(dāng)用戶數(shù)量增多時(shí)性能不會(huì)明顯下降。業(yè)務(wù)處理在應(yīng)用服務(wù)器上，更新維護(hù)只需在應(yīng)用服務(wù)器端做修改即可，從而減少維護(hù)工作量，降低維護(hù)費(fèi)用，提高數(shù)據(jù)訪問的安全性。數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2000，服務(wù)器操作系統(tǒng)為WindowsXP SP3，開發(fā)語言為ASP．NET。

　　3．3 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

　　器材的狀態(tài)和信息數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)應(yīng)該符合其應(yīng)用邏輯關(guān)系。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)要能充分滿足各種器材數(shù)據(jù)信息的輸入、保存和輸出，能反映出物流倉庫中貨物進(jìn)、銷、存等數(shù)據(jù)信息，包括：

　　器材信息：編號(hào)、名稱、規(guī)格型號(hào)、類別、數(shù)量和生產(chǎn)廠商等：

　　倉庫信息：倉庫編號(hào)、倉庫名稱、貨位編號(hào)、貨位規(guī)格和貨位性質(zhì)等；

　　任務(wù)信息：有入庫單編號(hào)、調(diào)撥單編號(hào)、入庫日期、出庫日期、數(shù)量和位置等。

　　圖3為倉庫管理的數(shù)據(jù)模型，反映了各數(shù)據(jù)表之間的關(guān)系。

圖3 倉庫數(shù)據(jù)模型圖

4 有源RFID標(biāo)簽的功能及選用

　　4.1 庫存可視化

　　美軍針對(duì)海灣戰(zhàn)爭中存在“對(duì)裝備零部件跟蹤不力”的問題，提出“國防部全資產(chǎn)可視性計(jì)劃”。到1997年2月，美軍全資產(chǎn)可見能力已達(dá)6o％，目前已經(jīng)達(dá)到100％f31?！叭Y產(chǎn)可見”其中就包括庫存可見性，自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“全資產(chǎn)可見”的技術(shù)手段之一。

有源標(biāo)簽應(yīng)用于倉儲(chǔ)信息系統(tǒng)，在功能上要實(shí)現(xiàn)盤點(diǎn)應(yīng)答、異常報(bào)警和貨物定位。其中，異常報(bào)警包括環(huán)境狀態(tài)異常報(bào)警和標(biāo)簽異常報(bào)警。

　　以車材倉庫為例，有些器材對(duì)于裝備保障是至關(guān)重要的。僅僅知道這些器材存放在哪里是不夠的，有些時(shí)候?qū)@些器材的狀況的監(jiān)控可能更為重要。如某型設(shè)備需儲(chǔ)存在特殊的箱子內(nèi)以避免受到外界環(huán)境的影響，它可能在箱子內(nèi)已經(jīng)存放了幾年時(shí)間了，對(duì)它在箱子里的狀況進(jìn)行監(jiān)控才能保證該設(shè)備在需要時(shí)狀況良好。目前一些帶傳感器的有源RFID標(biāo)簽，就能夠在箱子內(nèi)的環(huán)境發(fā)生問題或者箱子遭到破壞時(shí)能夠進(jìn)行異常報(bào)警。某些應(yīng)急設(shè)備，不僅要知道他們被安放的位置，還要對(duì)其狀況不斷地更新。我們需要知道其中的器材是否齊全，狀況是否良好，上次檢驗(yàn)的時(shí)間等。在這些設(shè)備上貼上有源RFID標(biāo)簽，能夠在更短的時(shí)問內(nèi)滿足上述要求。

　　基于有源RFID的車輛器材倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)利用電子標(biāo)簽對(duì)每一個(gè)需要管理的器材進(jìn)行標(biāo)記管理，實(shí)時(shí)了解掌控每件器材的性質(zhì)、狀態(tài)、位置、歷史變化等信息，并根據(jù)這些信息采取相應(yīng)的管理對(duì)策和措施，達(dá)到庫存器材實(shí)時(shí)“可視”的目的。

　　4．2 產(chǎn)品的選用

　　根據(jù)現(xiàn)代軍事倉儲(chǔ)管理需要，采用低成本、低功耗、閱讀距離長及距離可調(diào)的有源RFID是切合現(xiàn)階段我軍車輛與器材保障建設(shè)發(fā)展實(shí)際的。

　　(1)基于RFID的車材倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)，用于標(biāo)識(shí)器材的標(biāo)簽使用量很大，標(biāo)簽的價(jià)格對(duì)系統(tǒng)的整體造價(jià)具有決定性作用。有源RFID相比無源RFID成本要高一些，如果價(jià)格差別較大，不利于應(yīng)用推廣。

　　(2)有源標(biāo)簽的使用壽命與電池有關(guān)，因卡的使用次數(shù)及環(huán)境不同，有些卡使用時(shí)間并不理想，低于廠商理想指標(biāo)7～10年。選用采用低能耗技術(shù)的標(biāo)簽，可以有效延長電池工作壽命。如采用休眠工作方式的半無源射頻標(biāo)簽，其標(biāo)簽內(nèi)的電池供電僅對(duì)要求供電維持?jǐn)?shù)據(jù)的電路所需電壓進(jìn)行輔助支持，標(biāo)簽未進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，一直處于休眠狀態(tài)，當(dāng)標(biāo)簽受到讀寫器發(fā)出的信號(hào)激勵(lì)時(shí)，進(jìn)入工作狀態(tài)。

　　(3)選擇高接收靈敏度芯片可以達(dá)到增加傳輸距離的效果，距離可調(diào)則更能適應(yīng)軍隊(duì)車材倉庫規(guī)模各異的情況。經(jīng)過同類產(chǎn)品的多次比較，最終選用的是廣州某公司生產(chǎn)的最新一代2．4G遠(yuǎn)距離標(biāo)準(zhǔn)型有源射頻卡。該標(biāo)簽具有功耗非常低，抗干擾能力超強(qiáng)，保密性高，通訊距離遠(yuǎn)，尺寸小等特點(diǎn)。具有多通道高速識(shí)別能力，快速防沖突性能；采用抽屜式雙電池設(shè)計(jì)，可換電池，屬經(jīng)濟(jì)型標(biāo)簽，單價(jià)低于30元／張。