基于云IOT和创新RFID的智慧仓储设计

徐培玲，李志刚

(1.山西经济管理干部学院,山西 太原 030024; 2.华远国际陆港集团有限公司，山西 太原 030021)

0 引言

仓储是物流活动中重要的环节之一，是物流管理的核心。如何准确、高效、全面地掌控物料在仓储过程中的全程信息，保证物料的安全、高效存储，对当前仓储管理起着至关重要的作用。

传统仓储管理中的出入库管理、分拣、盘点和货物跟踪定位存在以下需解决的问题：一是出入库，传统仓储采用人工持扫描枪扫描货物面单的模式，在货车停靠仓库门时，依次进行人工扫描、人工核对、叉车分批入库，存在人力投入大、效率低、容易遗漏等问题。二是分拣，传统分拣需人工将货物或者包裹摆正，将面单正面对准扫描机器，而当面单污浊或者破损的情况下，需要人工单独拆件核对分拣，人力投入大、效率低。三是盘点，传统面单扫描或者RFID扫描枪盘点方式，需要人工手持RFID扫描枪，近距离对准货物进行盘点，存在耗时长、成本高等问题，且在仓库货架很高或分布排列偏僻的情况下，管理员进行盘点操作会很困难。四是货物跟踪定位，传统的仓储管理系统缺少实时的定位方案，处理方式是进库时提前分配好库位，录入系统管理，如果要跟踪该货物所属库位需人工确认，若有异常很难重新定位，需要依赖盘点排查，效率很低。五是传统仓储的数据处理中心在本地部署，设备运维困难，存储、联接、分析能力、运维能力较弱，设备数据的延伸价值很难集中挖掘，存在本地劣势。为解决以上问题，本文提出基于云IOT服务和收发分离式的创新RFID智慧仓储设计方法，采用云IOT数据处理、收发分离式RFID、连续组网、货物自动感应识别等技术，实现出入库判定、自动盘点、精确分拣、实时跟踪定位等功能，提高物流作业效率，降低管理成本。

1 设计原理

创新RFID比传统RFID在提升仓储智慧化方面具有以下优点。

表1 传统RFID与创新RFID技术比较

面对传统仓储多数采用收发一体式的手持式RFID读写器，该设计采用一种收发分离式RFID技术创新智慧仓储解决方案，具体步骤：无线射频识别器负责激励人、设备、货物等RFID标签，接收器负责统一采集仓内RFID标签激励后产生的信号，并通过串口连接工控机，工控机上使用配套程序并集成IOT Device SDK，将RFID信号由16进制报文转换为json后连接IOT平台设备接入服务，并上报数据，在云IOT平台实现出入库、盘点、分拣、实时跟踪定位等数据的转换和分析。该设计实现RFID数据收发分离，有效避免空间干扰，收发解耦，真正实现RFID连续组网。设计原理如图1所示。

图1 总体设计原理

2 关键技术

2.1 出入库方向判断

无线射频是发散性的，无线射频识别器的激励信号可以抽象为扇形，在激励信号覆盖的扇形空间内，RFID标签都可能被激励并识别[1]。在出入库场景下，由于从任何一个方向进入扇形覆盖范围内的RFID标签都会被识别，只能判定货物在库门周围被识别过，无法进一步判定货物是进入或离开库门，不能产生“方向”感。由此可见，无线射频能解决RFID标签的激励和信号识别，无法完成货物的进出方向判断。

根据两点确定一条直线的理论，通过在库门内外分别部署一个无线射频识别器来解决货物识别、方向判断的问题。具体方法是：若一个贴有RFID标签的货物先被库门外侧的无线射频识别器激励识别，再被内侧的无线射频识别器激励识别，判定为该货物在这一短时间内是进行了入库操作；反之则判定为出库操作。

2.2 数据清洗与分析

由于创新RFID技术快速、自动感应识别、收发分离、连续覆盖、连续组网等特点，应用于物流仓储行业将极大地提高货物信息的采集速度和物流作业效率。为保障人、设备、货物的RFID标签不被遗漏，提高覆盖率和准确率，会适度加大射频强度和覆盖范围，造成RFID标签在出入库、盘点、分拣、跟踪定位物流作业时会被多次重复激励识别，导致接收器采集到的原始数据存在大量冗余，给服务器处理数据带来巨大压力，同时也限制了RFID技术的推广与普及[2]。

货物完整的出入库，是由多条RFID扫描事件分析出来的，需要由内侧的无线射频识别器激励识别，后被外侧的无线射频识别器激励识别，产生稳定的状态变换才能判定出入库状态。实际情况会更复杂：一是内侧无线射频识别器和外侧无线射频识别器会有交叉覆盖范围，其状态变换并不是线性的，需要较复杂的分析算法实现出入状态变换；二是当并行有多个库门时，门与门之间会出现相互干扰扫描的情况，同一个货物标签会被两个以上的门同时扫到，容易判断出多门进出的异常事件数据，也需要复杂的算法才能判定。

可利用资产建模模块，完成设备数据的清洗和转换；利用实时流分析作业完成RFID数据的过滤、去噪、状态推理，实现出入分析，产生事件数据。且实时流分析作业能支持各种输出组件的对接，如DIS数据接入服务(kafka)、如SMN消息推送服务(可推送短信、邮件)等。

除此之外，数据分析服务能提供诸如实时分析、离线分析的能力，帮助用户完成物联网数据的基本统计和大数据分析工作，如仓库库门每日出入货物总数等报表。

3 结束语

本文在云IOT加收发分离式RFID技术创新驱动下，从设备接入、设备管理、数据分析到应用构建，实现智能仓储，降本增效提质，为我国各行各业物流仓储提供可借鉴的解决方案。