Zigbee、RFID技术在棉包仓储物流中的应用探讨

目前, 我国棉花仓储库多以手写垛头卡标识棉垛, 无法核对棉包数量和质量, 导致盘库困难。棉花仓储实现信息化管理势在必行。并且目前我国物流信息化还存在着四大制约因素:一是基础信息缺乏, 数据采集困难, 标准不统一;二是“信息孤岛”问题, 信息与业务管理脱节, 信息共享与交流机制欠缺;三是物流监管的信息化水平不高;四是物流信息服务业的法规、制度、标准建设滞后。

随着棉检体制改革的深入, 棉包身份信息十分清晰, 为棉包仓储和物流的信息化打下了坚实的基础, 使棉包的仓储物流全程信息化变得可行。

Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞, 由于蜜蜂 (bee是靠飞翔和“嗡嗡” (zig) 地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息, 也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本、短时延、高容量、高安全、免执照频段。主要适合用于自动控制和远程控制领域, 可以嵌入各种设备。

简而言之, ZigBee就是一种便宜的、低功耗的近距离无线组网通讯技术

RFID是Radio Frequency Identification的缩写, 即射频识别, 俗称电子标签。%RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术, 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据, 识别工作无须人工干预, 可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签, 操作快捷方便。%RFID是一种简单的无线系统, 只有两个基本器件, 该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器 (或阅读器) 和很多应答器 (或标签) 组成。

2.3.1标签 (Tag) :

由耦合元件及芯片组成, 每个标签具有唯一的电子编码, 附着在物体上标识目标对象。

2.3.2阅读器 (Reader) :

读取 (有时还可以写入) 标签信息的设备, 可设计为手持式或固定式。

2.3.3天线 (Antenna) :

在标签和读取器间传递射频信号。

标签进入磁场后, 接收解读器发出的射频信号, 凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息 (Passive Tag, 无源标签或被动标签) , 或者主动发送某一频率的信号 (Active Tag, 有源标签或主动标签) ;解读器读取信息并解码后, 送至中央信息系统进行有关数据处理。

在现有棉包仓库管理和运输中引入Zigbee与RFID技术, 对棉包仓库入库、出库、调拨、移库移位、库存盘点、物流运输等各个作业环节的数据进行自动化的无线数据采集、状态监测, 保证棉包仓库管理各个环节数据读取的速度和准确性, 确保企业及时准确地掌握库存的真实数据。通过科学的编码, 还可方便地对棉包的批次、质量等进行管理。利用系统的库位管理功能, 更可以及时掌握所有棉包当前所在位置, 有利于提高仓库管理的工作效率。利用本系统建立的无线传输网络, 可根据仓库需要接入温度、湿度、安防等仓库信息智能设备。将各种系统完全整合在一个库管网络中。系统结合GPS定位、GPRS或GSM短信等手段, 可以对棉包的物流环节进行实时监控, 确保货物安全。

全自动化数据录入, 提高管理信息系统中数据的可靠性;高效、准确的数据采集, 提高作业效率;远程无线数据维护, 高效集中管理;分区盘点, 实时进行, 库存动态数据实时更新;入库, 出库定位管理, 防止人为失误;准确、高效提高生产作业能力;RFID电子标签可重复利用, 降低使用成本。

棉包已经全部实现条码身份标示, 棉包上嵌入与条码信息相对应的RFID电子标签, 因为电子标签通讯距离较近 (一般不超过50 m) , 因此采用基于Zigbee技术的信息采集设备对棉包进行区域管理, 根据每个仓库棉包的数目, 仓库的数目来配备多个基于Zigbee的信息采集设备, 然后通过信息采集设备与库管系统进行远距离数据交互, 电子标签在仓储与物流配送中的应用, 是基于数字仓库管理应用软件、计算机无线网络技术等实现的。

棉包数字化管理优势:

◆作业效率高。

◆物流运输过程中的实时定位保证棉包安全。

◆适应作业过程机械化、自动化的需要。

图1 整体网络结构图  下载原图
 

棉包仓储物流管理系统包括:中心数据库、棉包信息录入模块、仓库管理模块、物流运输管理模块几大部分。

4.2.1在整个仓库区域根据仓库大小现场环境配置远距离收发模块, 组建无线数据骨干网络。

4.2.2每个仓库内部采用一个或多个Zigbee节点, 实时采集仓库内部库存信息, 配合仓库信息管理软件系统, 进行货物定位仓位分配管理。并可通过定位收发模块对棉包上的电子标签进行发射功率, 休眠间隔, 卡号信息, 声光提示等工作模式进行设置修改。

4.2.3 Zigbee流通管理系统

◆每N个棉包配备一套Zigbee流通管理系统。

◆Zigbee流通管理系统具备温湿度测试与高温报警、GPS定位、电子标签读取、GPRS (或短信) 信息发送等功能。

◆出库与入库的棉包电子标签读取可用门禁系统或者手持式设备读取。

◆定时读取棉包贮存环境的温湿度信息, 并上传至库管系统记录。

4.2.4叉车配置Zigbee收发器应用

◆棉包出入库时, 叉车配置Zigbee收发器可根据实际情况调整RFID信号读写距离, 灵活应用。

◆对棉包出入库整个过程, 入库放置位置及出库取货位置做智能定位跟踪, 比对工作防止人为失误。

◆配合相应的库管系统, 可以实现单步式的作业控制, 排除人工介入, 提高作业效率的同时, 改进和加强管理, 实时掌握详细库存及分布。

4.2.5门禁保安系统

门禁保安系统包括视频监控和出入库棉包信息管理等功能, 软件上属于仓库管理系统的功能模块, 硬件上配备Zigbee网络和RFID数据读取模块。

4.3.1生产环节

棉包打印条码的同时将条码信息写入棉包电子标签。电子标签与条码同时挂在棉包上。同时将棉包信息上传至加工厂库管系统。

4.3.2入库环节

如果是加工厂, 入库前库管系统已经收到了车间发送过来的棉包信息, 如果是专业棉包储备库, 在入库前, 仓储系统已经收到了加工厂或撮合系统发送的棉包信息。

在棉包进入仓库区后, 可以通过门禁电子标签读取系统或者手持读取设备采集待入库棉包信息并上传至库管系统进行存档和比对。

棉包信息确认无误后通过库管信息系统安排货位, 并通过网络系统将存货指令发到叉车车载系统, 并可按照要求将棉包存放到相应货位。

因为RFID电子标签读写距离有限, 如果单个仓库较大存储棉包较多, 则需要在仓库内部设置多个Zigbee节点, 每个节点区域根据距离管理同批次的棉包。

4.3.3出库环节

叉车接到出货指令, 到指定货位叉取棉包。叉取前叉车读写器确认棉包信息准确性, 然后将棉包装车, 装车完毕后出厂前通过门禁电子标签读取系统校验无误方可出厂。

4.3.4库存盘点环节

仓库内读写器实时读取在库棉包电子标签信息, 核对实时盘点数据与数据库中统计的仓储信息是否一致。

4.3.5棉包的区域定位、转移环节

仓库内读写器实时读取棉包电子标签信息, 控制中心根据读卡器网络判断各个棉包存放区域, 统计仓库使用情况, 并据此安排新入库棉包存放位置。

4.3.6运输环节

如果是汽车运输, 每台车辆配备一套Zigbee流通管理系统, 如果是火车运输, 每节车厢配备一套Zigbee流通管理系统。

在棉包运输过程中, Zigbee流通管理系统定时读取电子标签, 检查是否棉包丢失;定时读取温湿度, 如果温度超高则报警;定时读取GPS信息, 得到这三个信息之后, 则将这些信息通过GPRS或者GSM短信向仓储管理系统发送, 用户可以由此及时了解棉包在运输过程中是否丢失和棉包现在所在的地理位置。

棉包仓储和物流环节的信息化管理是与电子撮合、检验体制改革、棉包安全等方面紧密结合的新思路, 也是产业化的发展方向, 而Zigbee和RFID都是较为成熟的技术, 因此, 基于Zigbee和RFID的棉包仓储与物流信息化应用具有相当强的实施意义和广阔的前景。