RFID技术在气象设备仓库中的应用

苏小浩

摘要：气象设备仓库具有备件种类多、数量大、价值高、位置分散等特点。为了方便及时更换备件，第一时间掌握备件的库存等信息，提高仓库管理效率，本文引入RFID技术，提出了一种智能化的仓库管理方案。该方案通过射频天线自动识别贴有电子标签的设备，能够快速定位备件存放位置，方便设备出入库和统计，及时了解设备状态等信息，从而提高仓库管理效率和信息化水平，对于设备保障具有重要意义。

关键词：RFID技术 仓库管理系统 备件管理 电子标签

Application of RFID Technology in Meteorological

Equipment Warehouse

SU Xiaohao

（Henan Air Traffic Control Branch of CAAC， Zhengzhou， He'nan Province， 450000 China）

Abstract： Meteorological equipment warehouse has the characteristics of many kinds of spare parts， large quantity， high value and scattered location. In order to facilitate the timely replacement of spare parts， grasp the inventory information of spare parts at the first time， and improve the efficiency of warehouse management， this paper introduces RFID technology， and puts forward an intelligent warehouse management scheme. The scheme can quickly locate the storage location of spare parts， facilitate the equipment storage and statistics， and timely understand the equipment status and other information， so as to improve the warehouse management efficiency and information level， which is of great significance for equipment support.

Key Words： RFID technology; Warehouse management system; Spare parts management; Electronic tags

0.引言

倉库管理是气象设备保障中的重要环节。目前设备仓库的管理方式以人工为主^[1]，不仅耗时耗力，还极易出现差错，导致更换备件时无法迅速找到位置，影响设备保障效率。本文以仓库中备件管理为主要研究对象，在分析日常管理中存在问题的基础上，将射频识别（Radio frequency Identification，RFID）技术引入仓库管理中，实现对备件的高效精准管理，提高气象设备保障的效率和信息化水平。

1.目前仓库管理存在的问题

当前，大多数空管分局（站）的气象设备仓库管理模式单一，在对种类繁多、出入库频繁的备件进行管理时，往往显得力不从心，暴露出以下几方面问题：

（1）气象设备仓库设备出入库以手工记录为主，长时间记录，导致信息更新不及时，记录混乱等问题。

（2） 仓库内备件众多，在需要更换某些体积小的备件时往往无法快速找到，影响工作效率。

（3）对于需要定期检定的设备，存在检定日期更新不及时，型号不对应，忘记在规定时间内送检等问题。

（4）对仓库的每个货物状态不了解，存在出库的备件丢失或浪费现象，无法在备件缺库存时及时补足。

2.RFID技术介绍

RFID技术是物联网系统的重要组成部分，它利用电磁波信号自动获取到电子标签存储的物理对象信息，是一种非接触式智能识别技术，在工业生产、物流运输与货物管理、商品贸易、医疗卫生、安全检查和智能交通等领域具有巨大的应用价值^[2]。

RFID系统包括硬件和软件两部分。其中，硬件部分包括阅读器、电子标签和网络通信设备等，软件系统包括RFID中间件、数据库系统等^[3]。一套简单的RFID系统主要包括阅读器、天线、电子标签和应用系统，如图1所示。

在RFID系统中，具体工作步骤如下：

（1）处于开启状态的阅读器通过控制天线将特定频率的电磁波信号发出;

（2）处于识别区域的电子标签通过自身的射频电路接收到电磁波信号，从而获得能量被激活，将存储的信息经过编码处理后发送给阅读器。

（3）阅读器通过天线接收到电子标签回传的信息后，经过一系列处理后，将数据发送到计算机系统。

（4）计算机系统通过数据处理后，利用数据库将信息存储，在应用软件上得到需要展示的信息。

3.RFID仓库管理系统设计

以某气象设备仓库为例，在了解日常仓库中备件出入库流程和业务需求的基础上，通过RFID技术构建一套完整的仓库管理系统，通过硬件设备采集和传输、软件系统的管理，可实现设备到货、入库、出库、借用、归还、定位、库存盘点、库存预警等数据^[4]的全过程监控和可视化管理。

3.1系统总体设计

在日常值班过程中，值班人员的活动区域包括仓库、设备机房和工作区。仓库主要存放各种气象设备和工具，机房存放支持气象设备运行的各种网络设备，工作区主要对各种设备进行状态监控，因此，基于RFID技术的仓库管理系统硬件主要部署在这三个区域，如图2所示。仓库管理员在仓库操作管理员终端录入设备信息，利用电子标签打印机将存储有设备信息的电子标签打印出来粘贴在仓库设备上，再利用固定式天线和阅读器将电子标签识别，通过网络设备传输到机房的服务器，服务器对接收到的数据存储和处理，在工作区的普通用户可以通过用户终端登录仓库管理系统，及时了仓库各种备件的库存情况等，并将需要得到的各种数据报表通过打印机打印出来。

3.2功能模块分析

气象设备仓库中存放设备众多，备件更换频繁，还需要定期对某些设备进行检定、采购和资产统计等，因此，设计的系统不仅要具备仓库管理的一般出入库和统计功能，还要实现货物定位和各种报警功能。基于RFID技术的仓库管理系统共分为四大模块，每个模块下对应不同的功能，如图3所示。

3.2.1 系统管理

此模块主要对系统的基本信息进行维护和管理，具体包括备件信息管理、标签信息管理、人员信息管理和阅读器管理。备件信息管理主要是对系统中录入的电子标签所对应的设备信息进行修改;标签信息管理主要是对标签中的字段信息、标签样式和加密信息的修改;人员信息管理主要实现人员信息的修改、人员权限和所在群组的变更，对不同级别的用户访问权限的数据给予限制^[5];阅读器管理实现已安装阅读器的参数修改、添加和删除阅读器等。

3.2.2 备件出入库管理

（1）出库

当仓库中存放的备件被使用或调拨到其他地方的时候，需要进行出库操作^[6]，出库时需要首先在用户终端查询需要出库的货物，待确定库存和位置信息后，提交出库申请单，仓库管理员接到出库单后准备出库操作。若出库货物数量较少，可以使用手持式阅读器采集电子标签信息;若出库货物数量较多、体积较大或者货品为小件散货时，则使用托盘出库，将货物放置在贴有电子标签的托盘中，利用安装在仓库门口的固定式RFID阅读器和天线读取标签信息，如图4所示。

在出库过程中，应用系统会自动核对出库清单和出库申请单中的货物，如有错误则提示错误信息，最终打印出库清单，完成出库任务。

（2）入库

当采购的货物到货或者归还备件时需要进行入库操作。仓库管理员在接收到待入库的货物后，需要在终端上根据货物的基本信息和需存放位置，根据编码规则打印出对应的电子标签，将电子标签贴在货物上。金属物品表面粘贴抗金属标签，非金属物品表面粘贴非抗金属标签^[7]。通过手持或固定式RFID设备自动采集到电子标签信息，此时系统会根据扫描结果，以可视化界面的形式将存放位置显示在管理员终端，引导仓库管理员完成入库操作，生成入库清单以便仓库管理员核对。

3.2.3 备件仓储管理

由于气象设备总体分为自动气象观测设备、天气雷达设备和数据库网络设备三大类，为了方便管理、实现货物的定位，将仓库分为三个仓区，每个仓区对应一类设备，在每个仓库中根据货架数量，又分为多个仓位，每个仓位包含若干个货架，每个货架上粘贴有电子标签，从仓位到货架再到货架上的货物通过编号的方式实现位置和在库货品的关联，具体仓库布局如图5所示。

为保证仓库中的货物都被识别到，在每个货架上至少配备四个平板天线，当需要货物盘点时，仓库管理员通过应用软件打开指定货架上的天线通道，会自动识别并显示存放的货物信息，生成统计报表。

3.2.4 报警信息管理

当某个气象设备部件出现问题时，需要立即更换备件，由于传统的仓库管理模式无法实时掌握备件库存状态，往往是根据管理者的经验或者年度采购计划来进行仓库补给的^[8]，很容易造成“平时不备，用时不够”的情况。基于RFID技术的仓库管理系统能够实时掌握库存情况，当库存低于设定阈值时会自动报警，便于提前制定采购计划。对于需要定期检定的设备，将最近一次检定时间写入对应的电子标签中，系统会根据每种设备设定的检定周期提前发出报警信息，提示用户及时进行检定。通过软件系统设定某些设备的借用周期，当借出时间超过借用周期时，系统发出报警信息，便于倉库管理员管理，防止资产流失。

4结语

精细化、智能化是今后仓库管理的发展方向。本文在分析传统仓库管理弊端的基础上，提出了一种基于RFID技术的仓库管理方案，能够基本满足日常气象设备仓库的管理需求，减少人力投入，提高工作效率和管理水平。

但在实施过程中，还需重点解决如下几方面问题：

（1）在实验过程中，当多个阅读器或者多个标签同时发送或接收数据时，产生碰撞问题，造成信息的丢失或误读，因此如何最大限度避免碰撞，提高标签识别率是项目的难点。

（2）如何合理布置天线架设位置，调整天线参数设置，利用定位算法等方法提高货物定位的精准度也是值得研究的问题。

（3）在利用RFID 设备进行仓库设备管理时，会产生大量的底层元组数据，并保持着很高的增长速度，给数据存储系统增加负担。因此，如何通过对数据的有效组织和聚类存储，尽可能的降低数据冗余度，提高运行效率是今后的一个研究方向。

参考文献

[1] 项进解，张永衡，张凯.基于RFID手持终端的智能仓库管理系统研究与实现[J].自动化与仪器仪表，2019（11）：96-98.

[2] 黄玉兰. 物联网射频识别技术核心教程[M].北京，人民邮电出版社，2016：9-11.

[3] 康炳杰. 基于RFID的分布式物流仓储管理系统的设计与实现[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2020.

[4] 梁永湖，章金标.基于RFID仓库管理系统的设计与实现[J].物联网技术，2018（6）：96-98.

[5] 高源，安育新，张译.基于RFID技术的电力物资仓储管理系统设计[J].自动化与仪器仪表，2018（12）：84-86.

[6] 蒋益强.变电站备件库存管理系统的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2018.

[7] 姜立芳.超高频RFID技术在仓储管理中的应用[J].现代信息科技，2018，2（11）：192-193.

[8] 贺凯旋，罗朝辉，董鹏.基于RFID技术的××部队仓库管理系统改造项目研究[J].项目管理技术，2018，16（7）：90-94.