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基于RFID的农产品物流仓储治理系统设计与实现

来源：本站 | 宣布日期：2023-03-02

仓储治理在物流企业供应链环节中占主导职位[1]。目前海内许多企业的仓储治理现状保存存货、取货和盘货费时辛苦 ，业务流程啰嗦且精准度不高、人力投入大 ，货仓空间利用率较低、货仓堆放较杂乱 ，农产品损耗高、补库周期长以及温湿度监测还停留在人工阶段等诸多问题 ，给企业的生长带来了很大困扰[2]。尤其是我国的农产品物流仓储行业信息化水平普遍比较落后 ，与兴旺国家相比保存巨大的差别[3] ，因此 ，如何利用现代化的信息手段提高农产品的仓储治理已成为提高农产品物流效率的一个要害所在。目今对仓储治理系统的研究主要集中在大型物流企业、商场、建筑施工等领域 ，可是针对农产品易腐化易损耗等特殊性的专门物流仓储治理系统缺乏详细的研究 ，而基于RFID技术在物流仓储治理系统的研究 ，一般只进行局部应用研究设计 ，往往缺乏整体计划 ，软硬件相互协调性能较差。对物资贮存预警、温湿度预警大多还依赖于人工操作 ，没有充分利用RFID温湿度监测技术。文中研究一种基于RFID的农产品物流仓储治理系统 ，旨在推动农产品物流仓储行业的长效生长。

1 系统技术概述

1.1 RFID技术的原理

RFID(Radio Frequency Identification）技术是一种射频通信技术 ，它被用于控制、检测和跟踪物体等方面[4]。RFID技术的优点在于可以非接触式进行数据收罗、数据交换 ，无需人工干预 ，这使得其在物流跟踪、货物识别和运输工具等场合有很大的生长潜力。

射频识别技术的原理是在无线电基础上 ，利用发射出的射频信号自动识别静止物体或者非静止物体 ，从而实现数据交换。读写器、天线、电子标签加PC终端组成了RFID射频识别系统的基本模型[5] ，见图1。

1）标签。由耦合元件、芯片组成 ，用来标识目标工具 ，一般贴在物体上。每个标签都有自己奇特的唯一的编码。凭据事情频率 ，可分为低频、高频、超高频电子标签[6]。

2）读写器。用于对标签信息进行读写 ，其产品主要有手持式RFID读写器和牢固式RFID读写器2种。

3）天线。卖力射频信号的通报。

通过对RFID射频识别系统的基本模型剖析研究可以得知 ，RFID读写器与电子标签是一种非接触的无线数据交换以及能量通报 ，它们之间建立了耦合通道[7]。电子标签内存储着划定花样的数据信息 ，在现实的应用中其主要要领是将电子标签贴在物品包装上或者装入物品包装内。阅读器通过对电子标签中所存储的数据信息进行不必接触的读取和识别从而抵达自动识别的目的[8]。通常将读写器与PC终端相连 ，利用串口通信技术将所读取的数据信息传送到电脑上进行相关的操作处理。

1.2 EPC编码计划

EPC编码即产品电子编码 ，它是物联网中一个重要的实现环节 ，其可以对供应链中的产品、位置、货箱等工具进行全球唯一的标识 ，为数据信息收罗的完全自动化提供了可能[9]。该系统在RFID标签上使用EPC编码进行存储 ，RFID电子标签主要包括天线和芯片�？梢孕蜗蟮乃� ，作为产品电子代码信息载体的EPC编码是获取RFID标签数据信息的一把钥匙[10]。

EPC编码由表头、公司或企业实体代码、产品类型代码、标识每一个货物的序列号等数据字段组成。其中表头的作用是识别 ，目前EPC编码由7种类型组成。凭据现有农产品物流仓储的编码工具的数量需求 ，EPC-64 I型能够满足农产品进行唯一性编码的需求。为了控制企业本钱和实际需求 ，农产品供货商或企业生产线人员将若干相同的农产品通过装箱、装袋等装入大包装集中治理 ，并在每个大包装内附件一个基于RFID农产品物流仓储治理系统制作的RFID电子标签进行标识。凭据EPC-64 I型的基本编码结构 ，结合农产品在采摘、运输、加工、贮存等历程为基于RFID农产品物流仓储治理系统设计了一套编码计划。其中表头用2位；厂商识别代码用3位来标明加工企业；工具分类代码用4位标明农产品类型；序列号用12位来标明同一类型下的不等同个体 ，其中前4位体现年份 ，第5,6位体现月份 ，第7,8位体现日期 ，最后4位体现大包装的流水号。例如标签EPC编码为11101500120191101001的大包装 ，凭据基于RFID农产品物流仓储治理系统编码计划可以将代码翻译为接纳EPC-64 I型的基本编码结构 ，加工企业编码为101 ，农产品类型为油料作物 ，农产品为大豆油 ，生产日期为20191101 ，流水号为0001的农产品。

图1 RFID的基本模型

图1 RFID的基本模型   

Fig.1 Basic model of RFID

1.3 其他要害技术

首先详细剖析研究了串口通信流程以及农产品物流仓储企业网络通信解决计划 ，同时剖析研究了文中系统设计接纳的Visual Studio 2010开发工具和SQL Server 2008数据库 ，以及利用ASP.NET开发技术和VB.NET作为编程语言进行Web应用程序开发的优势[11]。重点剖析研究了农产品储位分派和拣选战略 ，详细研究设计了农产品类型编码计划、分类随机存储战略和先进先出拣选战略[12]。

2 系统设计

2.1 农产品物流仓储治理系统

基于RFID的农产品物流仓储治理系统主要由农产品物流仓储治理系统、射频数据识别系统、RFID温湿度监测系统和数据库系统组成 ，在农产品仓储治理的各个环节中实现各自差别功效。农产品物流仓储治理系统实现的要领和基础是基于RFID的射频识别收罗系统和温湿度监测系统 ，农产品物流仓储治理系统接纳B/S结构 ，主要用于对RFID射频识别收罗系统和RFID温湿度监测系统所收罗的数据信息进行存储和处理 ，是系统中数据处理的中心。凭据系统整体设计的需求而设计了一个基于RFID的农产品物流仓储治理系统 ，包括系统权限治理、入库挂号申请与标签制作、收支库治理、库内治理和系统治理等主要功效 ，实现对农产品物流货仓的自动化治理。

2.2 射频识别系统

射频识别系统主要通过读写器对电子标签的读卡 ，完成对数据信息的收罗事情 ，并将收罗到的数据传输到治理系统的数据库中。该设计通过串口通信的方法和802.11 g无线标准通信方法 ，将RFID读写器中的数据信息传输到治理系统中 ，实现对农产品物流仓储的有效治理。凭据农产品企业的物流仓储的实际需求 ，在各货仓入库和出库处设计使用牢固分体式RFID读写器对农产品大包装进行扫描读取 ，能有效避免扫描读取中泛起死角。手持式RFID读写器是集成了多种功效于一体的手持读写器。外形设计轻巧、按键设计便当实用、操作界面友好 ，在实际仓储库内治理历程中 ，手持式RFID读写器很好地解决了实际货仓的业务需要�？悸堑脚┎肥导饰锪鞑执⑿枰� ，并不需要以每个农产品为基本单位 ，给其都分派RFID标签。供货商或企业生产线人员只需要以大包装为基本单位在其内部安排一个已写入对应农产品数据的RFID无源防水防潮的纸质标签 ，有效降低农产品企业耗材用度。该系统设计选用的RFID无源纸质标签其尺寸(H×W×D)为9.6 cm×1 cm×0.1 cm ，事情情况温度和频率要求划分为-40～65℃（防水）、900～930 MHz ，容量约莫为900 Bit ，选用了ABS封装质料 ，质量仅有150 g ，读写距离能抵达8 m ，内存可重复擦写10万次以上 ，有效使用寿命可以抵达10年以上 ，无源设计 ，还具有超强抗滋扰和二进制树形防冲突机制 ，可编写 ，性价比很高。

2.3 RFID温湿度监测系统

RFID温湿度监测系统主要由电子标签、读写器和网络等组成。RFID电子标签分为无源、半有源和有源3种类型[13]�；赗FID农产品的物流仓储治理系统中的温湿度监测系统接纳有源电子标签 ，实现了无需人工准时手工纪录温度湿度 ，解决了由于情况因素造成综合布线局限性的问题 ，并能做到实时监测温湿度 ，能有效降低农产品企业的经济损失 ，有效防备企业泛起农产品质量宁静事故。该系统硬件主要由RFID无线传感器电子标签、读写器、主接收器和基于RFID农产品的物流仓储治理系统（集成RFID温湿度监测系统）组成。RFID温湿度监测系统结构见图2。

3 系统实现

3.1 系统软硬件架构

基于RFID的农产品物流仓储治理系统使用的软硬件设备包括农产品仓储治理系统、RFID发卡机、牢固分体式RFID读写器、手持式RFID读写器、RFID无源纸质标签、RFID无线传感电子标签等�；赗FID的农产品物流仓储治理系统拓扑结构主要由货仓综合治理、主备效劳器治理、业务治理等组成[14] ，见图3。

图2 RFID温湿度监测系统结构

图2 RFID温湿度监测系统结构 

Fig.2 RFID temperature and humidity monitoring system structure diagram

3.2 系统实现

3.2.1 入库治理流程

1）供货商或企业生产线人员将一定命量的农产品通过装箱、装袋或装包裹等组成大包装的农产品 ，同时通过治理系统为每个大包装制作一张RFID标签。最后以大包装为基本单位的农产品 ，其内部都携带了一个已写入对应农产品数据的RFID标签。

2）农产品入库时 ，入库治理员通过治理系统盘问入库申请单 ，获取并打印送货信息。然后通过入口处的牢固式RIID读写器获取各大包装RFID标签携带的信息与系统中信息进行核对。确定无误后系统为每个大包装农产品分派储位 ，并在数据库系统中生成入库单。如农产品在入库扫描结果不匹配 ，将异常信息处理 ，直到排除异常后再进行入库。

3）理货员接到入库治理员通知后 ，首先凭据治理系统通过叉车将农产品移动到入库储位区域。然后使用手持式RFID读写器将每个大包装农产品送到系统指定的存储位置上 ，同时更新该大包装农产品的处理状态 ，其流程见图4。

图3 系统拓扑结构

图3 系统拓扑结构   

Fig.3 System topology diagram

图4 入库治理流程

图4 入库治理流程   

Fig.4 Flow chart of storage management

3.2.2 库内治理

库内治理的主要任务是完成库位治理、库存盘点和预警治理。其中每位货仓理货员可通过治理系统对该货仓货架名单和储位名单进行维护和更新 ，同时系统治理员可以对系统内所有货仓货架名单和储位名单进行维护和更新�？獯媾痰闶敲课换醪掷砘踉卑雌诙运艋醪峙┎反蟀笆导实氖亢痛娲⑽恢媒星宓恪⑶宀榈淖饕道�。理货员通过治理系统盘问所属货仓全部入库单的准确存储位置信息。然后利用手持式RFID读写器凭据系统中信息与获取到各大包装RFID标签携带的信息进行核对 ，之后生成异常纪录。系统会将问题纪录汇总 ，最终理货员凭据盘点异常纪录单进行异常问题处理 ，并在治理系统中实时更新相应纪录。预警监测是每位货仓理货员日常事情的重要组成部分 ，理货员通过登录治理系统可对日期、数量和温湿度进行监测。其中 ，日期预警指治理系统自动收集农产品的保质期 ，并与系统目今时间进行智能比照 ，如发明两者时间数据差小于预先设定命值 ，治理系统会提示各货仓理货员进行紧急处理；数量预警指在农产品仓储治理中 ，如贮存的农产品数量凌驾设定需求量最大值或低于需求量最小值 ，治理系统会提醒各货仓理货员进行处理。日期和数量预警值由系统治理员在治理系统中设定 ，和RFID温湿度监测系统一起配合降低农产品企业的经济损失。

3.2.3 出库治理流程

1）配货员凭据客户的订单需求 ，在治理系统中完成农产品的自动拣选 ，并生成出库单。

2）各货仓理货员接到配货员通知后通过治理系统检察该货仓准备出库的农产品纪录 ，凭据存储地点抵达指定区域 ，通过手持式RFID读写器完成订单货物的全部属架后 ，确定无误后完成出库信息中处理状态的更新。再将出库订单的所有大包装农产品通过叉车运送到出库口。

3）出库治理员通过治理系统盘问出库信息纪录单并打印�？艋醪殖隹诖Φ睦喂淌蕉列雌� ，然后通过入口处的牢固式RIID读写器获取各大包装RFID标签携带的信息与系统中信息进行校验核对。最终确认无误后完成农产品出库 ，将系统中的处理状态进行更新。如有缺货 ，需进行农产品补货操作 ，推迟发货。

3.2.4 系统治理

系统治理员是治理系统的焦点 ，主要卖力供货员、入库治理员、理货员、出库治理员、配货员权限用户身份的创立及用户信息维护。完成各货仓RFID无线传感电子标签信息的写入与治理 ，温湿度预警值设定。农产品加工企业信息治理与维护 ，包括企业编码、企业名称、企业地点、卖力人、联系方法和产品类型。农产品类型信息治理与维护 ，包括类型编号、代码、寄义和所属货仓。除此之外还具备系统日志盘问等功效权限。

3.3 系统应用

农产品行业中物流仓储公司安排应用了基于RFID的农产品物流仓储系统后 ，相关于之前的古板仓储治理解决计划有以下几点系统应用效果与事情效益的提升 ，具体体现如下所述。

1）事情效率提升。在农产品收支库治理、库内盘点等仓储业务流程上利用RFID技术 ，极大地提高事情效率 ，节省了名贵的人力时间。很好地解决了存货、取货和盘货费时辛苦等问题[15]。

2）业务精准度提高。新设计与开发的系统优化了啰嗦的业务流程 ，引入RFID技术业务流程操作精准率提高到99.6%以上 ，同时也节省了人力资源、降低人工本钱。

3）自动化水平提高。接纳分类随机存储战略和先进先出拣选战略使物流仓储自动化水平获得提升 ，很好地解决了货仓空间利用率较低、货仓堆放较杂乱等问题。温湿度预警监测、数量预警监测、日期预警监测以及需求预测等能解决农产品损耗高 ，补库周期长以及人工监测温湿度问题。使企业的农产品物流仓储治理越发系统化、信息化、专业化。

4 结语

文中充分考虑了系统的实用性和可靠性 ，拟选择合适的射频数据识别技术、RFID温湿度监测技术、农产品物流仓储治理系统和数据库系统等4部分 ，实现了农产品仓储治理各个环节的各自功效。RFID技术的引入 ，充分包管了仓储的入库治理、库内治理、出库治理以及系统治理等环节的高效与精准。同时有利于企业能实时合理的掌控实时的库存数据、保质期和温湿度等信息 ，抵达了一个理想的仓储情况�；箍梢院芎榱髌缴咸岣卟执⒁滴竦脑俗餍� ，获得更好的效益 ，推进了现代化物流货仓的高度信息化进程。


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