基于RFID技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)物流自動(dòng)化系統(tǒng)的分析

唐東明

【摘 ?要】RFID正在應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)物流領(lǐng)域當(dāng)中。目標(biāo)是為倉(cāng)儲(chǔ)物流提供一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)。本文就對(duì)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析，可供參考。

【關(guān)鍵詞】RFID技術(shù);倉(cāng)儲(chǔ)物流;自動(dòng)化系統(tǒng)

一、RFID技術(shù)的概述

（一）RFID系統(tǒng)的構(gòu)成

通常，RFID系統(tǒng)由三部分組成分別是讀寫(xiě)器、電子標(biāo)簽、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架如下圖所示。

1、讀寫(xiě)器

（1）讀寫(xiě)器的硬件部分通常由三個(gè)模塊組成：一是讀寫(xiě)模塊;二是射頻模塊;三是天線模塊。讀寫(xiě)模塊的基本作用有兩個(gè)方面：一是接受射頻模塊發(fā)出的信號(hào)進(jìn)而獲取對(duì)應(yīng)的電子標(biāo)簽之中的具體的信息;二是將獲取到的電子標(biāo)簽之中的信息經(jīng)過(guò)編碼之后傳遞給射頻模塊，然后由標(biāo)準(zhǔn)的接口將相關(guān)的信息傳遞給計(jì)算機(jī)。從硬件上看，讀寫(xiě)模塊包含放大器，時(shí)鐘電路，標(biāo)準(zhǔn)接口，存儲(chǔ)器等。射頻模塊的硬件比較簡(jiǎn)單僅僅包括射頻處理器，射頻接收器，射頻振蕩器和前置放大器四個(gè)部分。射頻模塊在進(jìn)行工作時(shí)，首先通過(guò)天線發(fā)送信號(hào)，這一信號(hào)是由射頻振蕩器長(zhǎng)生的并利用射頻處理器對(duì)其進(jìn)行了放大處理。當(dāng)信號(hào)被發(fā)送出去之后天線將會(huì)收到被解調(diào)的標(biāo)簽載波并將其中包含的信息傳遞到讀寫(xiě)模塊之中。天線在讀寫(xiě)器之中的功能是接受標(biāo)簽反射的射頻載波和發(fā)送信號(hào)。

（2）讀寫(xiě)器的軟件部分可以分為兩類：一是控制軟件;二是導(dǎo)入軟件?？刂栖浖闹饕δ苁菍?duì)讀寫(xiě)器的工作模式和天線的工作狀態(tài)進(jìn)行控制并完成讀寫(xiě)器內(nèi)部以及讀寫(xiě)器與其他設(shè)備的命令交換和數(shù)據(jù)傳輸。導(dǎo)入軟件的主要功能是給每一個(gè)運(yùn)行程序指定具體的運(yùn)行空間并執(zhí)行其中的程序。

（二）RFID系統(tǒng)基本工作流程

RFID技術(shù)在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程之中工作流程可以簡(jiǎn)單的劃分為六個(gè)步驟：第一，讀寫(xiě)器之中的天線向目標(biāo)電子標(biāo)簽發(fā)射無(wú)線載波信號(hào);第二，在無(wú)線載波信號(hào)將目標(biāo)電子標(biāo)簽激活之后，天線將把執(zhí)行相應(yīng)操作的目標(biāo)代碼發(fā)送給目的標(biāo)簽;第三，讀寫(xiě)器之中的天線接受到由目標(biāo)電子標(biāo)簽反射的信號(hào)，并將其傳送給讀寫(xiě)器;第四，讀寫(xiě)器對(duì)接受到的反射信息進(jìn)行解碼處理，然后將處理的結(jié)果傳遞給計(jì)算機(jī)控制中心;第五，計(jì)算機(jī)根據(jù)接收到的信息對(duì)目標(biāo)電子標(biāo)簽的合理性進(jìn)行判斷，在判斷合理之后根據(jù)操作者的需求發(fā)出與之相對(duì)應(yīng)的指令并控制整個(gè)系統(tǒng)完成這一指令;第六，系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程之中所有的監(jiān)控點(diǎn)都將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接進(jìn)而構(gòu)成一個(gè)信息的控制總臺(tái)。

二、倉(cāng)儲(chǔ)物流自動(dòng)化系統(tǒng)的防沖機(jī)制

（一）倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)中的RFID沖突特點(diǎn)

目前，倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)中倉(cāng)庫(kù)的大部分工作仍然是依靠人工來(lái)完成的，但是可以明顯的感受到RFID技術(shù)正在逐步的進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)的工作之中。通常，RFID技術(shù)在倉(cāng)庫(kù)之中的應(yīng)用都是與倉(cāng)儲(chǔ)物流的自動(dòng)化系統(tǒng)整合為一個(gè)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的硬件設(shè)施主要包括各種不同類型的讀寫(xiě)器、主機(jī)、打印機(jī)。在進(jìn)行工作時(shí)位置讀寫(xiě)器和移動(dòng)讀寫(xiě)器將記錄貨物在倉(cāng)庫(kù)之中的進(jìn)出和移動(dòng)情況，借助這一系統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)工作人員通過(guò)依次掃描貨物的電子標(biāo)簽就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)貨物的統(tǒng)計(jì)。在RFID系統(tǒng)進(jìn)行工作的過(guò)程之中通信沖突問(wèn)題可以分為三種類型。第一種是標(biāo)簽碰撞，這種情況主要指讀寫(xiě)器工作的范圍內(nèi)存在過(guò)多的電子標(biāo)簽，當(dāng)讀寫(xiě)器工作時(shí)所有的電子標(biāo)簽同時(shí)向讀寫(xiě)器反射信號(hào)導(dǎo)致在讀寫(xiě)器內(nèi)部各種標(biāo)簽的信息產(chǎn)生碰撞進(jìn)而使數(shù)據(jù)丟失;第二種是讀寫(xiě)器干擾，這種情況是指在一個(gè)讀寫(xiě)器工作的范圍內(nèi)還有多個(gè)讀寫(xiě)器，讀寫(xiě)器與讀寫(xiě)器之間會(huì)產(chǎn)生一定的影響;第三種是標(biāo)簽干擾，這種情況是指在讀寫(xiě)器的工作范圍內(nèi)存在較多的讀寫(xiě)器且每一個(gè)讀寫(xiě)器都以相同的頻率進(jìn)行工作導(dǎo)致一個(gè)電子標(biāo)簽與多個(gè)讀寫(xiě)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這將會(huì)使讀寫(xiě)器無(wú)法準(zhǔn)確執(zhí)行RFID系統(tǒng)的指令。

（二）倉(cāng)儲(chǔ)物流自動(dòng)化系統(tǒng)RFID防沖機(jī)制

1、頻分多路法。這種方法主要是借助FDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。FDMA技術(shù)能夠?qū)⒍鄠€(gè)不一樣的傳輸通路提供給用戶使用，而且每一個(gè)通路選用的通信頻率都不一致。RFID系統(tǒng)在運(yùn)用這以技術(shù)之后電子標(biāo)簽在應(yīng)答時(shí)，可以通過(guò)多個(gè)頻率進(jìn)行應(yīng)答，這就有效的避免了多個(gè)電子標(biāo)簽只能有一個(gè)應(yīng)答頻率的缺點(diǎn)。這種方法在實(shí)際的生產(chǎn)之中并不多見(jiàn)，主要原因是FDMA技術(shù)的使用成本比較高。

2、空分多路法。這種方法有兩種實(shí)現(xiàn)方式：一是減少讀寫(xiě)器之間的距離，讀寫(xiě)器之中的天線將組成一個(gè)陣列，在讀取電子標(biāo)簽之中的信息時(shí)讀寫(xiě)器與陣列之中距離其最近的電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;二是在讀寫(xiě)器之中安裝具有自適應(yīng)能力的天線，在進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)時(shí)將天線直接與目標(biāo)電子標(biāo)簽對(duì)準(zhǔn)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一對(duì)一的數(shù)據(jù)交流。從本質(zhì)上講這種方法是一種“基于空分多址法的信道訪問(wèn)技術(shù)”。

3、碼多分路法。這一技術(shù)是以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ)而發(fā)展出來(lái)的新的無(wú)線通信技術(shù)，這一新技術(shù)的特點(diǎn)是對(duì)原來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬進(jìn)行了擴(kuò)展。這種技術(shù)在使用的過(guò)程之中需要專用的電路進(jìn)行擴(kuò)頻同時(shí)對(duì)標(biāo)簽的代碼分配也比較復(fù)雜，因此這種技術(shù)不適用于應(yīng)用廣泛的射頻識(shí)別系統(tǒng)。

4、時(shí)分多路法，這種方法是指“將所有的可以使用的通路容量根據(jù)時(shí)間的不同分給多個(gè)用戶”。目前這種方法是在RFID系統(tǒng)之中運(yùn)用最廣泛的防碰撞方法。

三、基于RFID技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)

基于RFID技術(shù)的倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)由四個(gè)部分組成：第一部分是立體貨架。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)之中所有的貨物都存放在立體貨架之上，這是提高倉(cāng)庫(kù)的利用效率，降低物流過(guò)程之中庫(kù)存成本的有效手段;第二部分是堆垛機(jī)。堆垛機(jī)的主要工作就是根據(jù)監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出的命令準(zhǔn)確的完成貨物的自動(dòng)存取。目前投入應(yīng)用的堆垛機(jī)可以采用手動(dòng)，半自動(dòng)，全自動(dòng)三種控制方式進(jìn)行控制。為保證堆垛機(jī)工作的準(zhǔn)確性其具有多種定位傳感器和安全設(shè)置。第三部分是自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)，其主要工作是與堆垛機(jī)進(jìn)行協(xié)同完成貨物的出入庫(kù)及保管工作;第四部分是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其功能是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和操控。

四、結(jié)語(yǔ)

要加快我國(guó)倉(cāng)庫(kù)物流自動(dòng)化管理的進(jìn)程，第一步要做的事就是加快高新技術(shù)在倉(cāng)庫(kù)物流行業(yè)之中的應(yīng)用，除此之外還要優(yōu)化對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)物流過(guò)程的管理，只有緊跟社會(huì)和時(shí)代發(fā)展的步伐，才能使企業(yè)能夠有效的滿足社會(huì)發(fā)展和人們生產(chǎn)生活需要，才能使企業(yè)得到更快，更好的發(fā)展。

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（作者單位：煤炭工業(yè)合肥設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司）