基于射频传感器(RFID)的仓储管理系统

第一篇：基于射频传感器(RFID)的仓储管理系统

基于射频传感器(RFID)的仓储管理系统

摘要 基于RFID的仓库是在现有仓储管理中引入RFID技术,对信息的准确性和流程的自动化要求非常高,需要实现对仓库各个作业环节的数据进行自动化的数据采集和保证仓储管理各个环节数据输入的速度和准确性,确保企业及时准确地掌握库存的真实数据。本文对基于RFID的仓储管理系统进行了研究。

关键词 RFID;仓储;管理

中图分类号TP274 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)22-0206-02 基于RFID的仓储管理系统体系结构

基于RFID的仓储管理系统从功能上可以划分为四层体系结构,如图1所示。

第一层是数据采集层。主要是通过RFID中间件技术管理一个或多个射频识别设备以及其它自动识别设备,并对采集的库位标签、货物标签、无线数据终端、叉车电子货位导航系统等的数据流进行过滤和集成的预处理。

第二层是通讯层。通过无线通信技术,把采集来的数据传递到WMS数据库,包括无线接入设备和相关的网络设备。

第三层是系统应用层。主要实现对采集的数据进行管理、仓储管理信息系统(WMS)和提供外部访问接口。

第四层是系统集成层。将基于RFID的数字化仓储管理系统和企业原有信息系统EIS(Enterprise Information System)互连,使企业内部信息更加透明化。基于RFID的仓储管理系统组成2.1 硬件系统(如图2所示)

1)车载单元。包括车载控制平板电脑、无线网络连接器、识读器及识别天线、加装电子标签的标准托盘、写有货车识别电子码的车载电子标签等。车载单元通过无线网络连接器与主控系统进行连接。

2)主控系统。包括主控计算机、网络控制器、出库门和入库门的识读器及相应的识别天线、无线网络连接器、服务器等。主控计算机连接网络控制器,通过数据线与无线网络连接器、出库门和入库门的识读器及识别天线和货位导航指示器进行连接。

3)手持单元。包括集成移动手持设备、写有手持设备识别电子码的手持电子标签。手持单元通过无线网络访问主控计算机。

4)仓库设施。将仓库划分为具有相应识别电子码的不同货位,其中包括所处仓库、货区、货架及每个独立货品存放区。管理人员将货位电子码写入货位识别电子标签,读去电子标签就可获取货位。整个仓库内及各库门附近都将由无线局域网覆盖,以实现信息共享。

2.2 软件系统(如图3所示)

1)主库机系统。主库机系统安装在出库口和入库口,是基于RFID的仓储管理系统中库管操作的系统。该系统负责出/入库单、货位调整单据的录入,货位分配,生成指令,库存信息维护、报表生成等基本的信息系统功能。

2)智能叉车导航系统。智能叉车导航系统安装在叉车平板电脑上。该系统在作业时显示出主库机系统发送的作业信息和作业货位,指导叉车工作业。

3)RFID中间件。是主库机系统和的接口。将RFID读写器获取的数据传送给主库机系统。系统硬件、软件设计与实现

3.1 系统硬件

主要包括:

1)主控制模块。系统选取了ATMEL公司生产的AT89C52单片机芯片构成主控制模块。

2)电子标签读写模块。电子标签读写模块采用TI公司的Ti Tag-it模块。该模块主要由TI公司生产的RI-R6C-001A射频收发器芯片和AT90S2313新型的低功耗高速单片机组成,可实现ISO15693协议电子标签的阅读。

3.2系统软件

软件用VB编程,采用了模块化设计方法。主要包括:

1)登录窗口模块

用户登录模块是整个仓储管理系统的唯一入口,用户在要使用该系统时,必须首先经过登录模块的认证才能进行进一步的业务操作。在登录窗口中,用户可以输入或者从系统用户列表中选择用户名,口令需要用户输入。当用户在该窗口输入正确的用户名和密码后,将进入仓储管理系统的主窗体中。登录界面如图4。

2)主窗体模块

当用户在系统登录窗口中输入正确的用户名和密码后,将会进入到系统主窗体。该窗体将根据登录用户的操作权限设置各个菜单项的使用状态。在窗体的下端加入了状态栏控件,可以实时反映系统中各个状态的变化。

3)库单审核窗体模块

操作员通过该窗体完成入库单的审核操作,并将此次入库单信息加入到已审核的入库单对应的数据表中,同时从未审核的入库单对应的数据表中删除相应的入库单信息。当操作员在系统主窗体的菜单中,选择入库管理-入库单审核命令,弹出入库单审核窗体。当点击全部选中按钮,将全部选中在列表中的全部入库单单据编号。基于RFID的仓储管理系统功能

基于RFID的仓储管理系统的功能包括以下功能:

1)自动数据采集。RFID无线射频识别技术的引入到仓储管理中,只需要通过读写器所在的位置,即可无接触式的读取一批货物的信息。在出/入库作业时,自动采集出入库货物的种类、品牌、数量等信息,提高出入库速度;在盘点时,自动采集货架上货物的信息,减少人工操作。

2)单据管理。对仓库的日常作业的出/入库单据,货位调整单据进行管理。完成单据的录入,货位的分配以及指令的生成和监控功能。

3)可视化的货位管理。通过提供货位管理功能,当系统库存与实际库存有出入时对货位库存信息进行维护。

4)硬件设备管理。提供对仓库内的手持设备,RFID读写器,叉车进行注册管理功能

5)基础数据查询。提高仓库单据,库存等数据查询功能和维护功能并可生成各种报表。

6)提供外部访问接口。系统提供的外部访问接口,将有利于供应链上信息的透明化,防止牛鞭效应的产生,减少企业的安全库存。结论与展望

1)本文研究的基于射频识别技术的仓储管理系统具有人工干预少,自动化程度高,工作效率高,出错率低,仓储数据传输快捷,系统高度集成,仓储管理控制范围广等优点;

2)系统可以扩充、修改,功能可以大大的增强;

3)RFID系统将会得到广泛应用。

参考文献

[1]建华.RFID射频技术激活商业智能化市场[J].金卡工程, 2005(6).[2]游战清,李苏剑.无线射频识别技术(RFID)理论与应用 [M].北京:电子工业出版社,2004.[3]余润仙.基于RFID技术的服装标识WEB管理系统[D].上海: 东华大学,2004,12.[4]张殿东.无线射频识别(RFID)技术.电信技术[J].2005,2.[5]旬肠鹏,张仲义.基于射频技术的高速公路不停车收费系 统[J].交通运输系统工程与信息,2004,4(2):121-124.

第二篇：RFID仓储管理系统

RFID仓储管理系统的目的主要是使用RFID技术，来实现物资的实时监控与管理，从而实现物资的集中式实时管理。再结合网络技术、传感技术、GPRS定位技术等多种技术，配合人员管理、车辆管理等其他管理系统形成一套实时、高效的管理体系。使企业更具备竞争力。

使用RFID 仓储管理系统，可以对仓储各环节实施全过程控制管理，并可对物资进行库位、批次、保质期、配送等实时RFID 电子标签管理（数据直接写入与物资对应的电子标签中），实现对整个收货、发货、补货等各个环节的规范化作业，还可以根据不同的需求制作多种合理的统计报表。RFID 技术引入仓储物流管理，去掉了手工输入的步骤，解决库房信息陈旧滞后的弊病。RFID 自动识别技术的现代化仓库管理系统，能有效地对仓库流程和空间进行管理，实现批次管理、快速出入库和动态盘点。帮助仓库管理人员对库存物品的入库、出库、移动、盘点、配料等操作进行全面的控制和管理，有效的利用仓库存储空间，提高仓库的仓储能力，在物料的使用上实现即使进出库的‘零库存’概念，最终提高仓库存储空间的利用率，降低库存成本，提升市场竞争力。RFID 技术与信息技术的结合帮助商业企业合理有效地利用仓库空

1）物资实时监控及定位管理

23）库位动态分配、物资动态移库、并库、物资信息化）实时库位监控、查询，对物资实现“无序排放有序管理”

4）物资安全管理：期限保护、防盗、温度湿度等实时监控

5）人力物力资源动态综合分配

6）仓库系统综合盘点功能

功能模块大体可以分为

系统管理、标签管理、查询管理、收货管理、入库管理、拣选管理、出库管理、盘点管理、库位实时监控等模块

第三篇：基于射频识别技术(RFID)的仓库管理

射频识别技术与仓储编码实训报告

题目

姓

名

赵艳艳

专业班级 物联网应用技术S13-1班

指导教师

完成时间

2015年1月

天津电子信息职业技术学院 制

2015.1

摘 要

某大型制造企业，目前使用的是人工书写单据的仓储管理方式，这种方式不但繁琐、容易造成人为损失，且人工及配送成本非常高。随着企业规模扩大，产成品结构越来越复杂，且整个市场对产品的个性化要求也日益提高，随之而来的是如何管理好库存。而一个结合了无线射频技术（RFID）的仓库系统可以从根本上解决仓库管理的问题。RFID技术不但免除了跟踪过程中的人工干预，且在节省大量人力的同时极大的提高了工作效率。这种系统可以大大的简化物品的库存管理，满足信息流量不断增大和信息处理速度不断提高的需求。仓库管理系统由业务管理软件、RFID标签发行系统和RFID标签识别采集系统组成，这几个系统互相联系，共同完成仓库管理的各个流程。此仓库管理系统是基于SQL大型数据库，采用组件式开发的三层结构系统，在此系统的基础上，在充分理解库存管理业务的需求后，结合RFID技术，对原有业务流程进行改造和重新设计。优化的业务流程模块包括收料管理、入库管理、移库管理、出库管理与盘点管理，并绘制了改造后的业务流程图。将整个仓库管理系统与射频识别技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，改进仓库管理，提升效率及价值。

关键词：仓库管，RFID，业务流程改造

目 录

第一章 项目背景及意义....................................................1 第二章 需求分析...........................................................2

2.1 仓库管理系统的用户需求............................................2 2.2仓库管理系统的功能性需求描述......................................2 2.3仓库管理系统的非功能性需求描述....................................3 第三章 系统总体设计......................................................5

3.1 仓库管理系统的结构................................................5 3.2 仓库管理系统的架构................................................5 3.3 系统设计要点......................................................6 第四章 系统设计与实现....................................................7

4.1 收料管理..........................................................7

4.1.1收料通知单...................................................7 4.1.2 收料管理描述及业务流程图....................................7 4.2入库管理...........................................................9

4.2.1外购入库单...................................................9 4.2.2入库管理描述及业务流程图.....................................9 4.3移库管理..........................................................10 4.3.1仓库调拨单（移库）：........................................10 4.3.2移库管理描述及业务流程图....................................11 4.4出库管理..........................................................13 4.4.1领料通知单（出库单）：......................................13 4.4.2出库管理描述及业务流程图....................................13 4.5盘点管理..........................................................15 4.5.1库存盘点....................................................15 4.5.2盘点管理描述及业务流程图....................................15 第五章 系统应用效果评价.................................................17

5.1仓库管理系统与RFID技术结合......................................17 5.2作业流程的改进与保持.............................................17 第六章 研究成果..........................................................18 主要参考文献.............................................................19

第一章 项目背景及意义

现在本企业的仓库还是通过在货架上贴手写卡片来区分货位，这是一件费时费力的工作，而且还经常出现取错货物和多次重复取货等的错误。由于面临来自全球和地区日趋激烈的竞争，提高生产效率、降低运营成本,对于企业来说将至关重要，其中库存管理将是制造型企业中控制生产成本的关键问题之一。库存就是金钱，是财务报表上的重要事项，管好库存就是管好企业的钱财 [1]。随着企业规模扩大，产成品结构越来越复杂，且整个市场对产品的个性化要求也日益提高，随之而来的问题是面对每天都要重复进行的收货、出入库、移库和盘点的工作，如何才能快速的完成大批量货物的快速核对、收取？在企业具有一定规模的仓库中，怎样才能快速地找到指定的货物？盘点一定要停业才能进行吗？对于仓库进行停业盘点所造成的损失是显而易见的，也是企业绝对不愿意承受的，但是不进行盘点又无法真实地掌握库房的情况，这同样是企业的管理者所不愿意面对的。有没有可以在不影响企业正常工作的情况下进行库房盘点的办法呢？本文基于RFID技术，设计实现基于此无线射频技术基础上的仓库管理系统，以达到对原有业务流程进行改造和重新设计来解决以上问题。1

第二章 需求分析

此大型制造企业，在仓库管理中存在以下几个问题：由于生产组织模式采用被动的“推”式生产模式，造成库存原材料、成品品种众多，数量巨大，库存管理难度大，物料数量大占用较多存储空间，不但增加管理成本，而且物料短缺情况还是时有发生；库存管理工作粗放，管理方式仍采用较多手工方式，工作量大，且对人员数量需求较多，容易造成库存统计错误；库存帐物不符现象时有出现，但不能及时发现这种现象；物流管理中暴露的问题不能及时反映及时解决，例如：物料不准确、BOM错误等，缺乏有效手段，进行问题汇报和沟通；协调性较差，没有信息系统的支持。随着基于RFID（射频识别技术）技术的仓库管理系统的应用，可以从根本上解决库存管理问题。RFID技术不但免除了跟踪过程中的人工干预，且在节省大量人力的同时极大的提高了工作效率[2]。这种系统可以大大的简化物品的库存管理，满足信息流量不断增大和信息处理速度不断提高的需求。2.1 仓库管理系统的用户需求

仓库管理系统是针对本企业仓库物料的收料、入库、移库、出库和盘点查询等方面工作而开发的管理软件，根据企业的要求，实现仓库的收料管理、入库管理、移库管理和盘点管理及用户管理等功能。用户通过相应的模块，对仓库里物料的基本情况进行更新、删除和查询，对物料的收料、入库、移库、出库和盘点进行管理，对各功能模块明细进行查询，对使用该系统的用户进行更新、删除和查询，对库存数量进行查询，用户通过简单的作即可轻松的管理仓库。2.2仓库管理系统的功能性需求描述（1）用户管理

对有权使用该系统的用户的基本情况数据进行更新、查询等作，实现用户管理功能。用户分级管理，分别具有不同的权限；具有分组管理用户的功能。可以针对用户分配软件模块使用权限。（2）物料管理

对仓库里所有物料的种类（包括名称、厂家等信息）进行更新、删除和查询等操作，实现物料管理功能。物料可以动态添加种类，支持批次管理，支持多计量单位变换。（3）仓库管理

对仓库里物料货物实现收料、入库、移库、出库和盘点管理，要求能导出每种功能模块的单据，方便用户进行物料管理，并能提供收料、入库、移库、出库和盘点的明细，方便用户查询。（4）库龄分析

提供物料使用情况和呆滞情况的分析，为业务人员制定采购计划提供依据，提供其他分析报表，提高仓库管理水平。2.3仓库管理系统的非功能性需求描述

系统支持射频输入和手工输入两种方式，以防射频系统不稳定时影响生产活动。系统要求与PDM和财务系统集成，能够通过系统接口方式获得物料基础数据。系统硬件部分要求模块化设计实现，维护简便稳定可靠。

手持部分需要结实耐用，能够在恶劣的环境中使用（下雨、下雪等）。手持部分在无外接电源情况下，需要至少连续工作10小时以上。

图1 基于RFID技术的仓库管理系统功能

第三章 系统总体设计

3.1 仓库管理系统的结构

图2 仓库管理结构图

仓库管理系统由业务管理软件、RFID标签发行系统和RFID标签识别采集系统组成，这几个系统互相联系，共同完成仓库管理的各个流程。后台仓库数据库管理系统是整个系统的核心，RFID识别采集是实现管理功能的基础和手段。后台管理系统由中心数据服务器和管理终端组成，是系统的数据中心，负责与手持机通讯，将手持机上传的数据转换并插入到后台业务仓储管理系统的数据库中，对标签管理信息、发行标签和采集的标签信息集中进行储存和处理[3]。3.2 仓库管理系统的架构

此仓库管理系统是基于SQL大型数据库，采用组件式开发的三层结构系统。三层结构分别为：

数据库：管理账套数据的读写。中间层：用于账套管理的工作。

表示层：用户日常直接操作界面和手持设备。

3.3 系统设计要点

在充分理解库存管理业务的需求后，结合RFID技术，对原有业务流程进行改造和重新设计。业务处理模式尽量与原有模式相同，只是操作方式上在手持设备上进行。系统操作融入作业的每个关键环节，使作业人员能够实时与系统进行交互，获得系统信息支持，系统也能实时采集到关键作业数据，以供关联系统进行快速有效处理。

无线处理系统设计原则操作简单、信息充足、处理效率高。无线设备与原有系统最大的区别还在于手持设备可以支持一定程度上的离线处理。当系统网络或主机发生故障时，操作人员可以使用离线处理模式，继续进行日常作业，不过功能会受到一定限制，作业数据会被保留在手持设备本地，当网络或主机故障恢复后，系统可以自动进行同步保存离线处理时的数据。从而使系统故障对企业生产作业的影响降低。

RFID仓储管理系统由业务管理软件、RFID标签发行系统和RFID标签识别采集系统组成，这几个系统互相联系，共同完成库存管理的各个流程。根据企业的具体需求，在各原料仓库中使用仓库管理系统、基于条码技术的自动识别技术和无线移动处理技术，提高仓库作业的效率和信息处理实时性，使管理者可以及时便捷地获取各类物料流动信息[4]。

第四章 系统设计与实现

4.1 收料管理 4.1.1收料通知单

收料通知单是采购部门在物料到达企业以后，登记由谁验收、由哪个仓库入库等情况的详细单据，便于物料的跟踪与查询（如图3所示）。它是采购订单的重要执行单据，其不仅要处理与采购订单直接关联的执行情况，还要处理外购入库单与采购订单间接关联的执行情况，起到承上启下的业务管理作用。它可以通过手工录入、单据关联、单据复制等多种途径生成。在实际业务处理中，可以由收料通知单生成外购入库单及退料通知单等[5]。

图3 收料通知单

4.1.2 收料管理描述及业务流程图

采购部生成收料申请单，并打印收料申请单条码，然后物料运输到仓库。仓库收货员使用无线移动设备（手持设备）扫描收料申请单条码，无线移动设备依据收料申请单从仓库管理系统下载所扫描的收料申请单的物料信息，物料信息包括：物料条码、物料名称和收货数量，并指定物料是否是急件以及是否需要检验。仓库收货员使用无线移动设备扫描入库申请单中指定的物料条码，录入数量，如果物料具有托盘则要扫描托盘条码。从仓库管理系统查询所扫描物料的可用库位信息，选择物料存放的库位，如果存放在该库位上的物料需要检验，则要录入物料检验的数量。

仓库操作员扫描完收料申请单上指定的物料后提交到仓库管理系统进行相应的处理，提交的信息包括物料条码、实际收货数量，托盘条码和库位条码，并指定物料在各个库位上检验的数量，提交后收料操作完成[6]。

图4 收料管理流程图

4.2入库管理 4.2.1外购入库单

已经收料的物料，在检验员执行质检后，操作人员根据质检合格单将采购合格数量与收料通知单关联生成外购入库单（如图5所示）。外购入库单通常是确认货物入库的有效证明文件。外购入库单包括蓝字外购入库单和红字入库单，红字外购入库单是蓝字外购入库的反向单据，代表物料的退库。外购入库单的常用增加方式有手工新增和关联生成方式两种。

图5 外购入库单

4.2.2入库管理描述及业务流程图

入库时，仓库操作员根据订货清单清点检查每一件货品，检查合格后交给仓库保管员送入库房。仓库保管员持手持机扫描已完成收货操作的入库申请单条码，无线移动设备从仓库管理系统中下载所扫描的入库申请单的物料收货信息，物料信息包括：物料条码、物料名称、收货数量以及托盘条码，并指定物料是否需检验以及检验是否完成，同时标识物料是否为急件。仓库操作员根据物料收货信息，扫描物料条码、库位条码并录入数量，如果物料具有托盘则要扫描托盘条码。仓库操作员扫描完收货信息中指定的物料后提交到仓库管理系统进行相应的处理，提交的信息包括：物料条码、入库数量及托盘条码并指定物料是否为急件，完成后入库操作完成。

图6 入库管理流程图

4.3移库管理

4.3.1仓库调拨单（移库）：

仓库调拨单是确认货物在仓库之间流动的书面证明。它是体现库存业务状态的重要单据，仓库管理系统的最大特色是以独立于企业物流的有形的单据流转代替业务中无形的存货流转轨迹，从而将整个业务流程统一为一个有机整体。系统为仓库调拨单提供了手工录入、关联生成或复印生成等多种生成方法，系统为调拨单单据的处理提供了新增、审核/反审核、作废、打印、引出等多项操作功能（如图7所示）。

图7 仓库调拨单

4.3.2移库管理描述及业务流程图

仓库操作员生成物料移库单，并在移库单上指定物料移库的最终目的地，并打印移库单条码。仓库操作员使用无线移动设备扫描移库单条码，无线移动设备从仓库管理系统中下载所扫描移库单的物料移库信息，移库信息包括：物料条码、物料名称、托盘条码以及库位条码并指出该库位是否被设置为日常盘点的库位。仓库操作员根据物料移库信息扫描物料条码、移出库位条码，录入移库数量，如果物料具有托盘则要扫描托盘条码，然后，扫描移入库位条码和托盘条码。如果所扫描的移出库位被设为日常盘点的库位，则需要录入该库位上该物料移出后还剩余的数量。仓库操作员扫描完移库单中指定的物料信息后提交物料移库信息到仓库管理系统中作相应的处理，移库信息包括：物料条码、移入移出的托盘条码和库位条码以及库位上物料的剩余数量（库位被设置为日常盘点库位），完成后移库操作完成。

图8 移库管理流程图

4.4出库管理

4.4.1领料通知单（出库单）：

领料通知单是体现库存业务的重要单据，是物料出库的重要凭证（如图9所示）。对领料单的生成，系统提供了关联投料单的自动生成、人工新增等多种方法，对零料的领取方法系统提供了单件领料、工序领料、配套领料、批量领料等多种方法，企业可根据实际情况灵活应用。车间人员到仓库进行生产领料，仓库人员核对领料单上的数量和发料仓库无误后，发料并保存领料单。如果选择“严格按投料单发料”系统参数时，仓库发料人员所发的物料不得大于投料单上的应发数量，否则领料单不能保存。

图9 领料单

4.4.2出库管理描述及业务流程图

仓库操作员制作出库单，并打印出库单条码。仓库操作员使用无线移动设备扫描出库单条码，无线移动设备到仓库管理系统中下载所扫描的出库单的物料出库信息，出库信息包括：物料条码、物料名称、库位条码、物料托盘条码以及出库数量。仓库操作员依据出库单的物料信息扫描物料条码、库位条码并录入数量，如果物料具有托盘则要扫描托盘条码。仓库操作员扫描完出库单中指定的物料后将出库信息提交到仓库管理系统作相应的处理，提交的信息包括：物料条码、实际出库数量、库位条码、托盘条码以及生产批次和工位条码。

图10 出库管理流程图

4.5盘点管理 4.5.1库存盘点

库存盘点是处理与库存数据相关的日常操作的信息管理的综合功能模块，主要备份盘点数据、打印盘点表、输入盘点数据、编制盘点报告表等处理功能，实现对数据的备份、打印、输出、录入单据等。它是对账存数据和实际库存数据进行核对的重要工具，是保证企业账实相符的重要手段。4.5.2盘点管理描述及业务流程图

仓库操作员制作盘点单，并打印盘点单条码。仓库操作员使用无线移动设备（手持设备）扫描盘点单条码，无线移动设备从仓库管理系统中下载所扫描的盘点单的盘点物料信息，盘点物料信息包括：物料条码、物料名称、物料所在库位条码以及物料在该库位上的数量。仓库操作员扫描盘点单上指定的物料条码、物料所属的库位条码并录入该物料在库位上的实际数量，如果物料具有托盘则要扫描托盘条码。仓库操作员扫描完盘点单上指定的物料后提交盘点的物料信息到仓库管理系统中进行相应的处理，提交的信息包括：物料条码、库位条码以及数量，提交完成后盘点操作完成。

图11 盘点管理流程图

第五章 系统应用效果评价

在本解决方案中，使用无线移动处理技术和RFID技术解决企业在现实生产过程中信息实时处理和数据采集自动化的要求。无线移动处理技术可以使操作人员在作业过程中第一时间将作业信息采集到系统中，或得到信息系统对作业的智能化支撑。

5.1仓库管理系统与RFID技术结合

RFID技术在制造企业执行层系统的应用价值在于提升作业效率和信息的自动化精确获取。当仓库管理系统引入了RFID技术，在企库存管理各环节，可以获得更多的自动化数据采集，功能控制。操作工人可以不必在工作的同时执行数据采集的动作，可以全身心的投入生产作业中，从而作业效率也得到提高。这一点对进行大批量作业的制造企业显得尤其重要，虽然一个手工扫描或按钮动作只需要1-2秒，但对于一个作业节拍只有十几秒的企业来说，那就是一种重要的提高了。由于RFID标签的能存储较大容量的数据的特性，使得系统能够实现更多的交互性控制，使得一些在原先完全基于条码技术时的难点瞬时迎刃而解，使得企业物流数据可以环环相扣，顺畅流动。当然限于目前RFID设备的成本问题，要想完全实现利用RFID技术带来的优点，必须要付出高成本的代价，因此我们只能做些局部的尝试。但日后随着技术的提升和普及，成本问题一定会得到解决。5.2作业流程的改进与保持

对原有的库存管理作业方式，在本解决方案实施以后将得到较大的改变，在每一个日常作业环节中融入信息系统的支持与指导，使其成为作业的一部分，虽然从表面上看增加了作业人员的操作步骤，但却大大增加了每次作业的正确性和受控性，所以从最终的效果来看，这样的改变是增加了整体作业的绩效的。对于这样的改进，在信息系统设计与实施的时候是所必须的。

第六章 研究成果

 将整个仓库管理系统与射频识别技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，改进仓库管理，提升效率及价值；

 提高物品出入库过程中的识别率，可不开箱检查，并同时识别多个物品，提高出入库效率；

 缩减盘点周期，提高数据实时性，实时动态掌握库存情况，实现对库存物品的可视化管理；

 采用射频技术能大大提高拣选与分发过程的效率与准确率，并加快配送的速度，减少人工、降低配送成本；

 精确掌握物资情况，优化合理库存。

主要参考文献

[1] 马士华，林勇。《供应链管理（第2版）》，机械工业出版社，2005 [2] 张革军．RFID技术在供应链管理中的应用．自动识别技术与应用，2005 [3] 王小敏，《基于RFID技术的库存管理系统研究》，对外经济贸易大学，硕士论 文，2006 [4] 李铁克，《制造执行系统模型综述与分析》，冶金自动化，2003年，第四期 [5] 陈启申，《ERP-从内部集成起步》，电子工业出版社，2005 [6] 植俊文，《基于RFID的MES系统设计》，广东工业大学，硕士论文，2006

第四篇：传感器RFID海关物流监控系统解决方案

1.集装箱闸口数据自动采集与应用系统

本系统是为海关的集装箱货车闸口的管理自动化而设计的，主要用于在无海关值班人员职守的情况下对通过闸口并运载集装箱的货车自动进行整体重量的 采集，同时完成汽车牌照和集装箱号码的拍摄和识别，将采集到的数据和海关EDI平台上的申报数据进行比对，并将相关数据保存在平台上。EDI平台处理系统 可以根据接收到的称重数据、集装箱号码、车牌号计算出集装箱内货物的重量，并将实测的重量与货主申报的重量相比对，比对的结果应用于海关业务的各个环节。

2.车辆GPS-GSM监控系统

本系统将GPS全球卫星定位技术、GSM无线移动蜂窝通讯技术、GIS技术和网络技术糅合在一起，车辆信息被加载到网络上，供所有网上用户共 享，海关能以智能化技术手段对监管的车辆实现全天候、全方位的监控和管理，真正实现了“远在天边，近在眼前”的控制环境，满足了日趋迫切的社会需求。它集 定位、通讯、报警、监控等功能于一体，是本世纪90年代导航、电子计算机及电子技术领域高新技术的结晶。

本系统具备较强的可移植性，可通用于智能交通、公安等各种对于车辆的监管领域。

3.电子车牌管理系统

该系统负责管理海关监管车辆，完成车辆查询和统计功能。使安装电子车牌的监管车辆在通过检查通道时，可以被识别系统准确及时的识别，以完成车辆数据采集的要求。识读距离可达7米，最远超过10米； 采用光谱跳频工作模式，具备超强的抗干扰能力； 通过阅读器可直接连接计算机； 读写速率快，从单个标签上识读8个字节耗时不超过12ms，在单个标签上写入1个字节耗时不超过25ms。

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第五篇：RFID技术原理及其射频天线设计

RFID技术原理及其射频天线设计

近年来人们开始开发应用非接触式IC 卡来逐步替代接触式IC 卡,其中射频识别(RFID , radio frequency identification)卡就是一种典型的非接触式IC卡，然而,RFID 在不同的应用环境中需要采用不同天线通讯技术来实现数据交换的.自1970 年第一张IC 卡问世起, IC 卡成为当时微电子技术市场增长最快的产品之一,到1996 年全世界发售IC 卡就有7 亿多张.但是,这种以接触式使用的IC 卡有其自身不可避免的缺点,即接触点对腐蚀和污染缺乏抵抗能力,大大降低了IC 卡的使用寿命和使用范围.近年来人们开始开发应用非接触式IC 卡来逐步替代接触式IC 卡,其中射频识别(RFID , radio frequency identification)卡就是一种典型的非接触式IC卡,它是利用无线通信技术来实现系统与IC 卡之间数据交换的,显示出比一般接触式IC 卡使用更便利的优点,已被广泛应用于制作电子标签或身份识别卡.然而,RFID 在不同的应用环境中需要采用不同天线通讯技术来实现数据交换的.这里我们将首先通过介绍RFID 应用系 统的基本工作原理来具体说明射频天线的设计是RFID 不同应用系统的关键,然后分别介绍几种典型的RFID 天线及其设计原理,最后介绍利用Ansoft HFSS 工具来设计了一种全向的RFID 天线.RFID 技术原理

通常情况下, RFID 的应用系统主要由读写器和RFID 卡两部分组成的,如图1 所示.其中,读写器一般作为计算机终端,用来实现对RFID 卡的数据读写和存储,它是由控制单元、高频通讯模块和天线组成.而RFID 卡则是一种无源的应答器,主要是由一块集成电路(IC)芯片及其外接天线组成,其中RFID 芯片通常集成有射频前端、逻辑控制、存储器等电路 ,有的甚至将天线一起集成在同一芯片上.图1 射频识别系统原理图 RFID 应用系统的基本工作原理是RFID 卡进入读写器的射频场后,由其天线获得的感应电流经升压电路作为芯片的电源,同时将带信息的感应电流通过射频前端电路检得数字信号送入逻辑控制电路进行信息处理;所需回复的信息则从存储器中获取经由逻辑控制电路送回射频前端电路,最后通过天线发回给读写器.可见,RFID 卡与读写器实现数据通讯过程中起关键的作用是天线.一方面,无源的RFID 卡芯片要启动电路工作需要通过天线在读写器天线产生的电磁场中获得足够的能量;另一方面,天线决定了RFID 卡与读写器之间的通讯信道和通讯方式.目前RFID 已经得到了广泛应用,且有国际标准:ISO10536 ,ISO14443 , ISO15693 , ISO18000 等几种.这些标准除规定了通讯数据帧协议外,还着重对工作距离、频率、耦合方式等与天线物理特性相关的技术规格进行了规范.RFID 应用系统的标准制定决定了RFID天线的选择,下面将分别介绍已广泛应用的各种类型的RFID 天线及其性能.RFID 天线类型

RFID 主要有线圈型、微带贴片型、偶极子型3 种基本形式的天线.其中,小于1 m 的近距离应用系统的RFID 天线一般采用工艺简单、成本低的线圈型天线,它们主要工作在中低频段.而1 m 以上远距离的应用系统需要采用微带贴片型或偶极子型的RFID 天线,它们工作在高频及微波频段.这几种类型天线的工作原理是不相同的.2.1 线圈天线

当RFID 的线圈天线进入读写器产生的交变磁场中,RFID 天线与读写器天线之间的相互作用就类似于变压器,两者的线圈相当于变压器的初级线圈和次级线圈.由RFID 的线圈天线形成的谐振回路如图2所示,它包括RFID 天线的线圈电感L、寄生电容Cp和并联电容C2′,其谐振频率为: ,(式中C 为Cp 和C2′的并联等效电容).RFID 应用系统就是通过这一频率载波实现双向数据通讯的。常用的ID1 型非接触式IC 卡的外观为一小型的塑料卡(85.72mm ×54.03 mm ×0.76 mm),天线线圈谐振工作频率通常为13.56 MHz.目前已研发出面积最小为0.4mm ×0.4 mm 线圈天线的短距离RFID 应用系统.图2 应答器等效电路图

某些应用要求RFID 天线线圈外形很小,且需一定的工作距离,如用于动物识别的RFID.线圈外形即面积小的话,RFID 与读写器间的天线线圈互感量M就明显不能满足实际使用.通常在RFID 的天线线圈内部插入具有高导磁率μ的铁氧体材料,以增大互感量,从而补偿线圈横截面减小的问题.2.2 微带贴片天线

微带贴片天线是由贴在带有金属地板的介质基片上的辐射贴片导体所构成的 ,如图3 所示.根据天线辐射特性的需要,可以设计贴片导体为各种形状.通常贴片天线的辐射导体与金属地板距离为几十分之一波长,假设辐射电场沿导体的横向与纵向两个方向没有变化,仅沿约为半波长(λg/ 2)的导体长度方向变化.则微带贴片天线的辐射基本上是由贴片导体开路边沿的边缘场引起的,辐射方向基本确定,因此,一般适用于通讯方向变化不大的RFID 应用系统中.为了提高天线的性能并考虑其通讯方向性问题,人们还提出了各种不同的微带缝隙天线,如文献[5,6]设计了一种工作在24 GHz 的单缝隙天线和5.9 GHz 的双缝隙天线,其辐射波为线极化波;文献[7,8]开发了一种圆极化缝隙耦合贴片天线,它是可以采用左旋圆极化和右旋圆极化来对二进制数据中的‘1’和‘0’进行编码.图3 微带天线

2.3 偶极子天线

在远距离耦合的RFID 应用系统中,最常用的是偶极子天线(又称对称振子天线).偶极子天线及其演化形式如图4 所示,其中偶极子天线由两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成,信号从中间的两个端点馈入,在偶极子的两臂上

将产生一定的电流分布,这种电流分布就在天线周围空间激发起电磁场.利用麦克斯韦方程就可以求出其辐射场方程:

式中Iz 为沿振子臂分布的电流,α为相位常数, r 是振子中点到观察点的距离,θ为振子轴到r 的夹角,l 为单个振子臂的长度.同样,也可以得到天线的输入阻抗、输入回波损耗S11、阻抗带宽和天线增益等等特性参数.图4 偶极子天线

(a)偶极子天线;(b)折合振子天线;(c)变形偶极子天线

当单个振子臂的长度l =λ/ 4 时(半波振子),输入阻抗的电抗分量为零,天线输入阻抗可视为一个纯电阻.在忽略天线粗细的横向影响下,简单的偶极子天线设计可以取振子的长度l 为λ/ 4 的整数倍,如工作频率为2.45 GHz 的半波偶极子天线,其长度约为6 cm.当要求偶极子天线有较大的输入阻抗时,可采用图4b的折合振子.RFID 射频天线的设计

从RFID 技术原理和RFID 天线类型介绍上看,RFID 具体应用的关键在于RFID 天线的特点和性能.目前线圈型天线的实现技术很成熟,虽然都已广泛地应用在如身份识别、货物标签等RFID 应用系统中,但是对于那些要求频率高、信息量大、工作距离和方向不确定的RFID 应用场合,采用线圈型天线则难以设计实现相应的性能指标.同样,如果采用微带贴片天线的话,由于实现工艺较复杂,成本较高,一时还无法被低成本的RFID 应用系统所选择.偶极子天线具有辐射能力较强、制造简单和成本低等优点,且可以设计成适用于全方向通讯的RFID 应用系统,因此,下面我们来具体设计一个工作于2.45 GHz(国际工业医疗研究自由频段)的RFID 偶极子天线.半波偶极子天线模型如图4a 所示.天线采用铜材料(电导率:5.8e7 s/ m ,磁导率:1),位于充满空气的立方体中心.在立方体外表面设定辐射吸收边界.输入信号由天线中心处馈入,也就是RFID 芯片的所在位置.对于2.45 GHz 的工作频率其半波长度约为61mm ,设偶极子天线臂宽w 为1 mm ,且无限薄,由于天线臂宽的影响,要求实际的半波偶极子天线长度为57mm.在Ansoft HFSS 工具平台上, 采用有限元算法对该天线进行仿真,获得的输入回波损耗S11 分布图如图5a 所示,辐射场E 面(即最大辐射方向和电场矢量所在的平面)方向图如图5b 所示.天线输入阻抗约为72 Ω ,电压驻波比(VSWR)小于2.0 时的阻抗带宽为14.3 % ,天线增益为1.8.图5 偶极子天线

(a)回波损耗S11;(b)辐射方向图

从图5b 可以看到在天线轴方向上,天线几乎无辐射.如果此时读写器处于该方向上,应答器将不会做出任何反应.为了获得全方位辐射的天线以克服该缺点,可以对天线做适当的变形,如在将偶极子天线臂末端垂直方向上延长λ/ 4 成图4c 所示.这样天线总长度修改为(57.0 mm + 2 ×28.5 mm),天线臂宽仍然为1 mm.天线臂延长λ/ 4 后,整个天线谐振于1 个波长,而非原来的半个波长.这就使得天线的输入阻抗大大地增加,仿真计算结果约为2 kΩ.其输入回波损耗S11如图6a 所示.图6b 为E 面(天线平面)上的辐射场方向图,其中实线为仿真结果,黑点为实际样品测量数据,两者结果较为吻合说明了该设计是正确的.从图6b 可以看到在原来弱辐射的方向上得到了很大的改善,其辐射已经近似为全方向的了.电压驻波比(VSWR)小于2.0 时的阻抗带宽为12.2 % ,增益为1.4 ,对于大部分RFID 应用系统,该偶极子天线可以满足要求.图6 变形偶极子天线

(a)回波损耗S11;(b)辐射方向图 结束语

总之,RFID 的实际应用关键在于天线设计上,特别是对于具有非常大市场容量的商品标签来说,要求RFID 能够实现全方向的无线数据通讯,且还要价格低廉、体积小.因此,我们所设计的上述这种全向型偶极子天线的结构简单、易于批量加工制造,是可以满足实际需要的.通过对设计出来实际样品的进行参数测试,测试结果与我们的设计预期结果是一致.