摘要：针对传统仓储管理浪费人力、消耗财力、效率低下等问题，智能仓储管理系统利用ＲＦＩＤ和ＺｉｇＢｅｅ信息技术实现了货物的智能入库、拣货、出库，并可实时监控仓库的温湿度、烟雾等储存环境．从系统运行效果看，智能仓储管理真正做到了无人值守和实时监控．
引言
传统的仓储管理以人为干预为主，从入库、拣货到出库基本上都是依靠人力完成，以至于人力物力消耗巨大，效率很低．依赖于信息技术的智能仓储管理虽然已经引入了一些智能化设备，但总体上仍然处于初始阶段，主要表现在行业内缺乏统一的标准，智能设备的连接以有线为主，不利于仓库的二次改造和布线．现阶段，智能仓储管理系统逐步开始结合无线通信技术和射频技术［１，２］，这些新技术的引入加速了现有仓储的二次改造和智能化，无线网络在布线上的灵活性，能很好满足智能仓储管理中数据近距离和低速率的需要．同时，随着ＲＦＩＤ无线射频技术的发展，从货物入库到出库的整个流程实现了飞跃性的发展和创新性的变革．ＲＦＩＤ非接触、读写速度快的特点，使得货物在入库、拣货、出库等环节上可完全实现机器化和智能化．近来，面向ＺｉｇＢｅｅ网络的智能仓储系统已然成为了当前社会的研究热点，相关方面的理论研究和应用也取得了丰硕的成果．ＺｉｇＢｅｅ具有无线自组网和低功耗的特点，并且可以嵌入到各种移动设备，非常适合对仓库广阔空间内各种环境数据的检测．
１相关技术
ＬａｂＶＩＥＷ是美国ＮＩ公司推出的一种集成开发环境，采用与传统文本字符代码完全不同的图形化编程语言，在程序运行方式上，ＬａｂＶＩＥＷ的Ｇ语言程序根据数据流的流动来运行程序，而不是根据指令的空间顺序来运行，所以不具备传统高级语言程序时间局部性和空间局部性的特点．除图形化编程以外，ＬａｂＶＩＥＷ的显著特点是具备功能强大的函数库和丰富的图形界面控件，ＬａｂＶＩＥＷ的函数库包含数据采集、数据分析、数据显示和存储等一系列数据相关函数，图形界面控件包含了外观类似于示波器、万用表等的用户界面，所以ＬａｂＶＩＥＷ非常适合于数据采集系统和虚拟仪器编程、控制和仿真［３］．蓝牙作为低速、短距离、低功耗的无线通信方式，一直以来是工业控制、家用自动控制领域的首选方案，但其功耗大、组网规模小、价格昂贵，基于ＩＥＥＥ８０２．１５．４标准的ＺｉｇＢｅｅ无线通信技术，采用了五层网络架构，传输可靠性高，自组网能力强．通过物理层使用扩频抗干扰技术，ＭＡＣ层使用ＣＳ－ＭＡ冲突避免和应答重传机制，ＺｉｇＢｅｅ的数据传输可靠性有了很大提高，而在自组网方面，ＺｉｇＢｅｅ采用了直扩方式，各传感器节点可以在１秒内自由加入网络，据统计，蓝牙网络只有８各节点，而ＺｉｇＢｅｅ自组网可以达到６５０００个节点．所以，ＺｉｇＢｅｅ无线网络通信技术非常适合具有大量分散传感器的控制领域［４］．ＲＦＩＤ是指无线射频技术，作为物联网应用的关键技术，它主要用于非接触的读写目标数据．它由专用的ＲＦＩＤ读写器和ＲＦＩＤ标签两部分构成，与传统条形扫描采用光信号不同的是，ＲＦＩＤ读写器采用的高频率信号，根据供电方式，ＲＦＩＤ可分为有源ＲＦＩＤ和无源ＲＦＩＤ两种，有源ＲＦＩＤ使用自供电，可满足远距离高速数据扫描需要，无源ＲＦＩＤ使用近距离读写器供电，用于近距离数据读写和定位，由于ＲＦＩＤ易于操控、高速率识别、非接触的特点，已被广泛应用到智能交通、医院、智慧城市等智能控制领域．
２系统设计
２．１系统概要设计该系统主要功能是实现仓库智能化管理，该系统的功能模块如图１所示.在智能仓储管理系统中，上位机处理中心是该系统的核心，处理中心中配置有信息处理和监测环境的软件［６］，可以对入库出库货物的信息进行处理，该系统的运行处理过程为：（１）上位机和数据库进行数据的交互，对货物的基本信息存取．（２）温度节点，湿度节点，烟雾浓度节点采集环境数据，并将数据通过ＺｉｇＢｅｅ网络传给ＺｉｇＢｅｅ协调器．（３）协调器将整合来自出库各个节点的数据，再通过串口传给上位机．（４）每个货物都携带有特定的ＲＦＩＤ标签，通过ＲＦＩＤ读写器将信息存储在标签中，同时更新上位机的数据库.（５）上位机与读写器之间的通信是通过路由器，设定好路由器的ＩＰ地址，与上位机通信．（６）上位机软件处理所有数据信息以及与Ｚｉｇ－Ｂｅｅ协调器和读写器通信．２．２系统详细设计２．２．１ＺｉｇＢｅｅ组网组建一个完整的Ｚｉｇｂｅｅ网络分为两步：第一步是协调器初始化一个网络；第二步是路由器或终端加入网络．１）协调器初始化一个网络协调器建立一个新网络的流程如图２所示．（１）检测协调器建立一个新的网络是通过ＮＬＭＥ＿ＮＥＴＷＯＲＫ＿ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ．ｒｅｑｕｅｓｔ发起的，但发起ＮＬＭＥ＿ＮＥＴＷＯＲＫ＿ＦＯＲＭＡＴＩＯＮ．（２）信道扫描，协调器发起建立一个新网络的进程后，网络层管理实体将请求ＭＡＣ子层对．（３）配置网络参数，如果扫描到一个合适的信道，网络层管理实体将为新网络选择一个ＰＡＮ描述符．（４）运行新网络，网络参数配置好后，网络层管理实体通过ＭＬＭＥ＿ＳＴＡＲＴ．通过以上流程协调器就建立了一个网络并处于允许设备加入网络的状态．２）路由器或终端加入网络子节点请求通过ＭＡＣ关联加入网络进程如图３所示．步骤如下：（１）子节点发起信道扫描（２）子节点存储各ＰＡＮ信息（３）子节点选择父节点（４）子节点请求ＭＡＣ关联（５）父节点响应ＭＡＣ关联（６）子节点响应连接成功（７）父节点响应连接成功２．２．２上位机软件编写上位机程序采用Ｌａｂｖｉｅｗ实现，功能是编写网络接口与读写器通信，编写串口接口与ＺｉｇＢｅｅ协调器通信．
３运行效果
３．１货物上架将货物放置于对应的货架上时，效果如图４３．２环境监测环境的温湿度以及烟雾浓度监测界面，效果如图５所示．
４结束语
该智能仓储管理系统运用现代信息技术实现对仓储的智能化管理，不仅可以提高货物出入库的效率，实现货品的信息化统计、自动拣货、盘点和管理，而且可以实时监控仓库的温度、烟雾等环境信息，预防火灾等安全隐患的发生．因此具有很大的现实意义，值得应用和推广．该系统结合了应用广泛的无线通信技术，使得管理更加便捷化，智能化，方便化．如若将本系统移植到移动应用端，那将具有更广阔的市场前景．
作者：郭鹏 周俊 胡慧 单位：湖南工程学院 计算机与通信学院 湖南工程学院
