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物流供应链信息系统

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物联网技术应用

一、概念

物联网(英文:Internet of Things,缩写:IoT)起源于传媒领域,是信息科技产业的第三次革命。物联网是指通过信息传感设备,按约定的协议,将任何物体与网络相连接,物体通过信息传播媒介进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。

二、定义

物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的概念是在1999年提出的。物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通讯。物联网的英文名称为(The Internet of things)。

这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围:1、要有相应信息的接收器;2、要有数据传输通路;3、要有一定的存储功能;4、要有CPU;5、要有操作系统;6、要有专门的应用程序;7、要有数据发送器;8、遵循物联网的通信协议;9、在世界网络中有可被识别的编号。

三、结构分层

物联网分为感知层、网络层和应用层:

1、感知层是物联网的皮肤和五官识别物体,采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等,主要是识别物体,采集信息。

2、网络层是物联网的神经中枢和大脑信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理。网络层又分为支撑层和数据层。数据层是由多个数据库构成,是信息的存储层,其数据结构的定义最为关键。

3、应用层是物联网的“社会分工”与行业需求结合,实现广泛智能化。

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图1 物联网结构分层


四、用途

物联网居于广泛的用途,他将新一代IT技术充分运用在仓储物流中,例如:(1)通过(RFID)、二维码、各类传感器等技术和设备的综合应用,提高货品出入库过程中的识别率,并同时识别多个物资,提高出入库效率;有效提高了拣选与分发过程的效率与准确率,并加快配送的速度,减少人工,降低配送成本;(2)采用物联网一体化智能设备,结合先进的系统架构理念,缩减了盘点周期,提高数据实时性,实时动态掌握库存情况,实现对库存的可视化管理;(3)综合运用物联网相关技术,改造现行业务管理流程,实现物资的标准化管理、精细化管理、全寿命管理、信息可追溯以及业务可优化的管理目标。

基于物联网技术的智能仓储管理系统将物联网技术应用于仓储管理系统,提高了货品出入库过程中的识别率,出入库效率;缩减了盘点周期,提高库存数据实时性;提高了拣选与分配效率与准确率,提高配送速度并降低成本;实现了对库存的精细化、可视化、移动化、自动化、策略化、多层级、多货主管理,能较好地适应现代物流管理模式下仓储管理的迫切需要。

五、物联网的主要技术

(1)RFID技术:射频识别(Radio Frequency Identification, RFID),是一种利用无线电波进行信息交换与存储的技术,通过无线射频来对电子标签进行读写,以达到自动识别目标以及信息交换目的。RFID系统通常由读写器、电子标签与数据管理系统组成,其工作原理一般是由读写器在一定范围内发送无线电射频信号,当电子标签接收到读写器所发射的无线电信号时,就会利用感应电流所获得的能量(无源RFID),或者主动发送无线电信号(有源RFID)将标签芯片内所存储的产品信息发送出去,读写器接收到电子标签所发射的信息并解码后,再将这些数据信息反馈至数据管理系统进行数据处理。


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图2 RFID结构


(2)传感器网络技术 :传感器网络是由各种各样的传感器节点所组成,用以进行信息的收集、传输和处理的网络系统。作为物联网感知和获取数据信息的重要手段,传感器网络在物联网中发挥着极为重要的作用。

(3)嵌入式系统技术 :嵌入式系统一般是用户针对特殊需求而定制的,能够被内部计算机控制的设备或系统。嵌入式系统往往结合了计算机技术、通信技术以及自动化技术,使得传统的机电产品智能化,并具有故障诊断、自动报警以及信息传输和远程控制等多种功能,用以实现产品使用与管理的信息化、智能化。由于嵌入式系统体积小、功能强且成本较低等,使其广泛应用于智能家居、车联网等领域。

(4)无线通信技术 :物联网中应用的无线电通信技术分为短距离通信技术与广域网通信技术两类 :短距离通信技术主要有Zigbee、Wi-Fi、蓝牙等通信技术,适用于区域范围较小、连接设备较少的场景 ;广域网通信技术主要有LoRa、NB-IoT、4G 等技术,适用于区域范围较广、数据量较大、连接设备较多、使用地区偏远的场景。无线电通信技术在物联网中的广泛应用,使得“物与物”“物与人”之间的信息传输成为了可能。


六、RFID的特点及优势

无线射频识别技术操作起来十分简单,而且在实际应用中也特别实用。它比较适合用在自动化控制方面。RFID系统不仅能够支持只读工作模式,而且也能够支持读写工作模式。在识别过程中,不用人工手动操作,也不用和被测目标接触。无线射频识别系统能够在恶劣的工作环境下正常运作。短距离的射频产品不受油污、灰尘等环境的影响,它可以代替条形码,例如:工厂利用无线射频识别系统在流水线上跟踪目标;长距离的射频产品大多数用在交通上,它的识别距离能够达到几十米,例如:车辆自动收费或者识别车辆的身份等情况。

无线射频识别系统有以下几个方便的优势:

1、读取方便快捷: 读取数据时不需要光源,可以透过外包装进行数据的读取,并且它的识别距离更大,甚至可以达到30米以上。

2、识别速度快:当电子标签进入磁场时,读写器能够瞬时读写其发送的信息,也可以同时识别多个电子标签。

3、数据存贮容量大:RFID电子标签的数据存贮容量能够根据用户的需求扩大到更大的容量。

4、使用寿命长、应用范围广:由于RFID电子标签的无线电通信方式,它能够在粉尘、油渍等恶劣环境和放射性环境下正常工作。并且,它的封闭式包装可以让它的使用寿命变长。

5、标签数据可动态更改:可以用编程器向电子标签写入数据,RFID电子标签就可以交互式便携数据文件。并且,其写入的时间比打印条形码的时间还要少。

6、更好的安全性:能够嵌入或者附着在不同类型、不同形状的物体上,而且还能够对电子标签数据的读写进行密码保护,更好的提高了安全指数。

7、动态实时通信:电子标签的工作频率为每秒50~100次,它以这个工作频率与读写器通信,因此,在读写器的识别范围内,就能够对被测物体进行动态追踪和监控。


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图3 RFID特点

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图4 RFID仓储应用

七、RFID在仓库管理中的应用

1、入库管理

在仓库的门口部署RFID固定式读写器,同时根据现场环境进行射频规划,比如可以安装上下左右四个天线,保证RFID电子标签不被漏读。接到入库单后,按照一定的规则将产品进行入库,当RFID电子标签(超高频)进入RFID固定式读写器的电磁波范围内会主动激活,然后RFID电子标签与RFID固定式读写器进行通信,当采集RFID标签完成后,会与订单进行比对,核对货物数量及型号是否正确,如有错漏进行人工处理,最后将货物运送到指定的位置,按照规则进行摆放。RFID在仓库管理应用中最主要的优势非接触式远距离识别,且能够批量读取,提高效率与准确性。

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图5自动入库示意图

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图6叉车设备安装示意图



2、出库管理


根据提货的计划,出库的货物进行分拣处理,并进行出库管理。如果出库数量较多时,将货物成批推到仓库门口,利用固定式读写器与标签通信,对出库的货物的RFID电子标签采集,检查是否与计划对应,如有错误,尽快的人工处理。对于少量的货物,可以使用RFID手持式终端进行RFID电子标签的信息采集(手持扫描枪或RFID平板电脑),出现错误时,会发出警报,工作人员应该及时的处理,最后把数据发送到管理中心更新数据库完成出库。


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图7自动出库示意图

3、盘点管理

按照仓库管理的要求,进行定期不定期的盘点。传统的盘点,耗时耗力,且容易出错。而这一切RFID把这些问题解决了,当有了盘点计划的时候,利用RFID手持式的终端进行货物盘点扫描,盘点货物的信息,可以通过无线网络传入后台数据库,并与数据库中的信息进行比对,生成差异信息实时的显示在RFID手持终端上,供给盘点工作人员核查。在盘点完成后,盘点的信息与后台的数据库信息进行核对,盘点完成。在盘点的过程中,系统通过RFID非接触式读取(通常可以在0~6米范围内)非常快速方便地读取服装货物信息,与传统的模式相比,会提高很多效率和盘点的准确性。

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图8盘点示意图




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