基于城市轨道交通中智慧仓库管理系统的研究

张咏轩

（中国铁路设计集团有限公司，广东深圳 518000）

在深圳市轨道交通工程里程日益增加的大环境因素下，对运行线路提供安全的运行保障就成了运营单位的重中之重。为保证线路各个系统运转流畅，运营单位需要投入大量精力做好维护工作，管理好大量频繁使用的基础物资及备品备件也是既有线路日益浮现的难题。因此正在建设的深圳市城市轨道交通14号线工程引进设置智慧仓库管理系统。主系统（主库）1个，设置在深圳市城市轨道交通14号线工程昂鹅车辆段物资总库；分系统（二级库）4个，设置在正线4个主要车站物资用房。

1 传统仓库管理模式的弊端

传统仓库管理模式物料标识卡大多由手工填写，因此物料标识很难保证规范统一，容易造成难以辨识的情况发生。物料或物品的存储位置标识困难，因此会耗费大量精力去寻找货物。与此同时，运营管理人员作业过程及进度无法掌控监管，员工容易出现懒惰、出错的情况，问题责任人无法追溯认定。数据录入方式为人工导入管理系统，数据的实效性和准确性很难保证。最后，对于地铁物资总库这样的大型仓库来说，传统的货物盘点方式为纯人工清算，盘点过程中也会伴随货品出入库的现象，造成盘点难度进一步加大，进而导致账目数据与库存数据不符等问题。

2 智慧仓库管理系统的主要功能

智慧仓库管理系统针对系统内的基础信息管理包含RFID标签写入（通过RFID桌面读写器或者RFID标签打印机），标签对物品绑定，标签与物品解绑，资产与库房绑定，资产与库房更换，货品、设备、人员及供应商等基本信息录入、删除、查询、修改等功能进行基础数据管理。对设备编号、类别、设备名称、规格型号、供应商、出厂编号、产品配置、登记日期进行设备登记。

其中设备的管理属性包括保管人、存放地点、仓库、设备状态、备用等。不同权限的作业人员检索设备的方式有所区别，最高权限者可以查看全仓库设备，分户管理员可以查看本分库设备，其他人员仅可在申请借用设备下检索设备，并查看系统记录报废设备的相关信息，涉及报废设备的名称、时间、原因、人员等信息。管理者可以针对不同角色分配不同的功能进行权限管理，控制到数据的增、删、改、查级别。同时，系统应接入定制型综合办公（EAM）系统的订单等单据信息进行订单管理，并处理转换为仓储作业中相应的作业单据和作业任务。

在环境监测方面，系统应可记录仓库内每个时间点的温湿度信息，当超过合理范围值时进行异常报警，并记录相关信息。发生设备借用时，在申请通过后，借用人员拿取设备通过在每个仓库门口安装RFID物流扫描门，通过该门能够对经过的所有附有RFID标签的设备进行扫描，并对该信息进行借用确认，归还设备时通过系统申请，归还人员通过物流门扫描RFID标签（设备附带）来获取相关的信息并记录确认，将该信息上传至资产管理系统。在设备出现由其固有仓库转移至其他仓库时，系统首先进行申请通过后，该设备的仓库属性进行更改。设备调拨涉及的主要信息有申请人员、时间、原因、设备信息、仓库信息等。经过授权或者具备相关作业信息的人员可采用刷卡的方式通过内设门禁。仓库内部安装视频装置监测仓库内部的信息，为后期的历史信息追溯提供视频支撑。

库存管理方面，可以提供库存查询、统计等功能，可开放查询结果列表自定义设计，支持表头自定义排序。能查看并导出各种设备的出入库记录，即库存变动表；所有出入库、移库、盘点操作导致的库存变动可以生成库存变动表，针对性定制库存周转率、库龄分析等报表以便对账，并支持在线查看及下载。库位管理方面可通过基础数据维护，管理库位基本属性，调整库位容量，设定库位混放规则。可通过设置库位级别、库位类别等属性，匹配库存存放策略，实现分类存储等存储方式，记录各个设备的运维周期并进行运维提醒且记录每个设备的历史运维日期及相应的运维信息，从而将下个运维时间对管理员进行提示。

所有的设备盘点数据录入之后，作业人员在系统中对该盘点单进行确认操作。对有差异的货品进行复盘操作。管理者可通过手持机应用对大部分仓储作业过程进行操作，包括收货入库，上下架作业，质检管理及日常盘点等作业内容，进一步提高仓储作业的便利性及规范化管理。通过资产管理系统可以查到每个仓库的设备型号、数量等信息。能查询到每个设备进出该仓库的时间、频次等相关信息。

日志记录方面，在非申请状态下出入仓库的设备，RFID物流门扫描到后会通过相关设备进行报警，并记录该异常的时间、地点等信息，便于后续做相关查询。日志管理采用统一的系统日志记录，如异常日志、系统日志及性能日志等。对后续应用程序的调试和运行维护具有非常关键的作用。日志内容应仅支持用户查看、导出等操作，任何人都无法进行修改。设备管理、设备监测、设备诊断、平面可视化检测、网络可视化监测、服务器监测、数据分析、规则引擎、可视化运维管理、用户数据报表、数据备份策略自定义、系统工具等综合硬件信息需统筹管理。

3 系统与深圳地铁的结合

深圳地铁依托深圳市轨道交通网络运营控制中心（NOCC）二期工程，构建线网级数据采集系统。基于智慧运维与云计算及大数据分析的发展要求，本次工程在工控云云端部署本线路智慧仓库管理系统，会同NOCC二期工程建设接入线网级平台，从而实现安全工器具及备品备件的线网级管理与资源共享。

线路级系统采用无线射频识别（RFID）和网络技术对安全工器具和备品备件进行精细化管理，在接收各项任务时可做到快速取料，系统自动出库，库存及时更新。

设备信息、报警事件的记录，可通过对应报表管理程序进行查询、确认及打印等操作。系统应具有实时数据查询、历史数据查询、报警报表、操作员记录报警及历史数据记录报表等功能，报表种类可由用户灵活设定，单一报表中既可以显示某个监控设备的运行数据，又可以显示多个设备的关键运行数据，以便于对同类设备的运行情况做出比较。通过系统强大的数据共享功能和标准开放式的数据库接口，以保证支持各种类型的数据库，从而实现先进的监控技术和科学的管理相融合的应用平台。

资产管理系统采用浏览器和服务器（B/S）架构，包括深圳地铁物资总库、安全工器具和备品备件管理仓库的全流程管理，能够与底层硬件进行通信，获取底层的数据信息。通过与线网级仓库资产管理系统接口实现线网级管理及与深圳地铁EAM资产管理系统进行数据联动。该系统中的综合硬件管理平台需提供一个双向透明接口，对底层大量设备管理和数据采集以及对上层应用软件及数据库等提供需要的底层数据，使上层应用软件屏蔽了底层硬件的复杂性和多样性，能更好地实现硬件设备与上层应用软件的交互。对于接入物联网设备进行可视化交互管理且可进行故障分析及预测性维护；此外能够实现现场设备快速集成调试。系统整体将采用云端部署的形式，利用安全可靠的弹性计算资源，简化互联网技术（IT）运维工作。

硬件系统主要包括RFID标签、RFID物流扫描门、RFID手持机、RFID大功率移动式读写站、桌面读写器以及RFID标签打印机等。门禁系统、视频系统、温湿度传感器等由安防系统和环境设备监控（BAS）系统设置，采用接口实现系统功能。标签为超高频RFID标签，工作模式为被动读取模式。标签供电类型为无源标签，无需自身供电。所有投入的RFID标签，在安装使用前，进行初始化赋码，编码具备唯一性。RFID标签流转全过程，采用更改系统状态字段的方式进行管理，减少频繁的物理读写。配套RFID物流门通过自带控制模块可直连光电开关，实现设备的自启动，避免设备的长时间保持开启状态，延长设备的使用寿命，减少了因为设备长期开启造成误读的概率。扫描门自带反馈模块可外接报警装置，实现异常出入库的自动报警；通过自诊断功能，配合综合硬件管理平台实现扫描门状态的实时监控，实现现场异常情况的预先快速反应与精准排除，实现设备的24 h不间断运行。UHF手持式读写器用于现场的标签信息识别、异常处理等，适应恶劣的工况环境并具备工作10 h以上的能力及基本的离线存储能力，在现场通信受影响的情况下，可以保证现场的扫描工作继续，因此部分数据解析的工作可以由手持机本身离线完成。

深圳地铁智慧仓库管理系统对于消耗类的物资表面粘贴RFID纸质标签，标签里面的内容通过系统将相应信息通过打印机进行赋予。RFID打印机是在条码打印机结构基础上设计增加RFID射频模块（发送器和接收器）、控制单元以及阅读器天线。RFID打印机可将内容可视化打印在标签纸表面。同时，RFID打印机通过天线与RFID电子标签进行无线通信，实现对标签识别码和内存数据的读写操作。系统同时配备超高频桌面读写器设备，带有集成天线，适用于RFID标签信息初始化等应用。最大发射功率高达 30 dB，可取得更大的读取距离，在极为苛刻的环境条件下，也能保证无故障运行。移动式蓝牙打印机可以手持设备进行连接通信，协助拣货作业过程中涉及的拆箱拣选作业任务的封箱标签打印。实时完成余量封箱标签打印和封箱粘贴。RFID大功率移动式读写站主要用于高位货架资产的盘点。通过无线通信的方式，结合伸缩天线进行大库位的盘点，无需逐一下架，即可完成盘点工作。

在智能货柜使用过程中，给物资加装 UHF 无源 RFID 标签作为物资的唯一标识，可做到“一物一码”，工具领用或者归还时，通过多种方式进行权限的管理并开门，智能货柜可实现自动盘点动态获取库存变化，并且记录领用工具的数量、种类以及操作人员的身份信息，智能货柜可实时监控柜内环境，杜绝因为安全工器具存放环境问题带来的安全隐患。在智慧仓库门处安装门禁系统，采用刷卡方式。每个人员配备有单独识别信息的身份卡，在进入仓库时进行刷卡，系统判断是否可以开门通过，票卡可以根据运营管理人员需求考虑是否与员工卡结合，并保证个人隐私及信息安全。门禁系统与其他系统进行联动，进行相应的业务数据处理。智慧仓库内视频监控系统覆盖出入门区域以及仓库重要区域，能够实现一定时间内的视频回放。视频系统的监控以及查看模块需要集成在资产管理系统内。用无线温湿度传感器进行仓库内的温湿度监测，保证仓库内各个零件的寿命周期正常。

4 研究成果总结

综上所述，基于智慧运维与云计算及大数据分析的发展要求，深圳地铁依托NOCC二期工程在工控云云端部署14号线智慧仓库系统并接入线网级云平台，实现安全工器具及备品备件的线网级管理与资源共享。

线路级系统采用无线射频识别（RFID)和网络技术对安全工器具和备品备件管理进行精细化管理，在应对各种任务时可快速取料，系统自动出库，库存及时更新。对有关设备的信息、报警事件进行记录，可通过相应报表管理程序进行相关查询、确认、打印等操作。同时，系统具有查询实时数据、历史数据等功能，可由用户灵活设定多个报表，以便与同类设备的运行情况比较。通过强大的数据共享功能和标准开放式的数据库接口，满足支持各种类型的数据库，实现先进的监控技术和科学的管理相融合的应用平台。

5 结束语

在这个信息飞速发展的时代，大数据分析、工业互联网、无线物联网等高新技术的使用场景日益多面化。用高新技术建设智慧地铁、智慧运维、智慧城市的方案已经被越来越多地采纳实施。深圳地铁14号线智慧仓库管理系统及综合硬件管理平台将统一在云端进行部署，并与工控云内部的系统软件对接，满足资源共享，云端统一管理的要求。本次工程的成功实施，证明了智慧仓库管理系统在轨道交通工程中的投入使用，在丰富运营单位的管理措施、提升运营管理的工作效率以及降低运营成本等方面都可以发挥出极大作用，对今后的城市轨道交通工程智能化及智慧交通领域做出了成功的借鉴典范。