CN105858039A - 利用rfid/工业wifi技术实现智能仓储的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用RFID/工业WIFI技术实现智能仓储的方法，该方法包括如下步骤：A、在仓储管理中心部署一台中央服务器，安装智能仓储系统软件（服务器端）和仓储数据库；B、对传统叉车实施基于RFID/工业WIFI技术的智能化改造；C、对仓库工作区的实施工业WIFI网络覆盖；在仓库范围内敷设稳定可靠、时延小的工业WIFI无线网络；D、对仓库库位/货物包装箱上设置基于RFID的智能标识。本发明既符合“工业4.0”与智能制造的发展趋势，解决了仓储物流环境中RFID快速读写的可靠性与稳定性问题，并通过系统集成、自动读写、声光预警等功能，自动实现仓储的智能化控制与管理；可提高仓库的利用率、减少劳动力的投入，降低整体产业链特别是制造业物流成本。适用于仓储物流企业应用。

Description

利用RFID/工业WIFI技术实现智能仓储的方法

技术领域

本发明涉一种智能仓储系统的管理方法，具体说是一种利用RFID/工业WIFI技术实现智能仓储的方法。

背景技术

“工业4.0”时代方兴未艾，智能制造大势所趋，智能仓储是其中核心组成部分。在国内基于物联网技术的物流仓储应用中，目前在我国仓储业应用最多的物联网感知技术是RFID技术，在一些先进的仓储配送中心，RFID标签及智能无线射频(RF)手持终端有比较广泛的应用。RFID技术与托盘系统结合，在仓储配送中心闭环应用，有效地降低了成本。

第一代智能仓储系统是利用EPC编码技术对货物或货物托盘、包装箱等进行统一编码，工作人员利用装有仓管软件的手持式RFID/WIFI终端进行识别，叉车等运输工具经过装有RFID读写设备的通道/门闸时自动清点出入库货物，结合手持终端人工上传货物出入库信息。

另外，类似的应用还有基于AGV自动导轨小车的智能高架库仓储系统（类似立体车库），技术由西方少数厂家垄断，其造价高昂、运行维护成本极高，且存在很大故障风险，基于此原因，目前各行业各地方纷纷喊停智能高架库项目。

发明内容

为克服现有智能仓储系统的上述缺陷，本发明的目的是提供一种利用RFID/工业WIFI技术实现智能仓储的方法，用以实现智能仓储系统，具有叉车/仓库库位的自动调度、精确定位与辅助导航功能，以及全自动读取并自动更新货物出入库数据库信息和快速自动盘点功能。

为实现其发明目的，本方法采用的技术方案包括如下步骤：

A、在仓储管理中心部署一台中央服务器，安装智能仓储系统软件（服务器端）和仓储数据库；

其中,智能仓储系统软件分为后台服务器端与车载前端两部分，具有仓库库位/叉车自动调度、库位台账自动更新、快速自动盘点与叉车定位与辅助导航等功能模块;

B、对传统叉车实施基于RFID/工业WIFI技术的智能化改造；

即在传统叉车上安装集RFID读写/数据处理/WIFI无线传输功能于一体的移动智能终端，使之升级为“智能叉车”，并安装智能仓储软件（车载端），该智能叉车能通过WiFi无线网络自动接收远程服务器电子工单（出入库工单），并通过屏幕显示给叉车司机;智能叉车自动读取仓库库位RFID标签/货物RFID标签信息，并自动与工单信息比对，有错误则有屏幕提示及声光报警;智能叉车还能根据重量传感器的荷载变化信号判定叉货/卸货信息，并自动修改库位标签存货台账，同时通过WIFI回传至服务器自动更新中心仓储数据库;

C、对仓库工作区的实施工业WIFI网络覆盖；

本发明要求在仓库范围内敷设稳定可靠、时延小的工业WIFI无线网络；

D、对仓库库位/货物包装箱上设置基于RFID的智能标识；

即对仓库所有库位以及货物的包装箱（货物包装、容器等）在快速移动中进行RFID标识读写，标签内存储货物台账（种类、数量等）与货物说明信息（编号、产地）。

其中1：目前，快速相对移动中，RFID读写设备对RFID标签读写（尤其是写）存在较多的“误读”“漏读”“写失败”“定位偏移大”等现象，很难满足本发明的性能要求，为此，本发明推出“基于RFID/工业WIFI技术的移动智能终端（仓储版）”，通过对读写器读写功率的自适应控制、信号的时间窗口参数调节以及天线的波瓣抑制与形状修正，真正达到了车载智能终端在快速移动过程中对RFID地埋标签的精准定位与稳定可靠的读写，攻克快速移动中RFID标签读写成功率普遍偏低，所述快速移动中RFID标签读写成功率，本发明设计为定位偏差<=5cm，读写成功率>=99%（在30km/h速度的条件下） 。

其中2：针对目前工业无线网国际标准与企业标准繁多，但相互兼容性差、技术路线不明、可扩展性差，真正“一统江湖”得到普遍应用的技术还未出现；无线局域网802.11b/g/n WIFI是目前技术最成熟、应用最广的无线网络技术，但运用到工业领域，在通信实时性、可靠性、安全性、抗干扰能力等方面存在天然不足；本发明要求对802.11进行工业化改造，参照802.11r与CDMA移动网络“软切换”的思路，优化AP对接入终端的认证鉴权流程，合理设置切换逻辑；同时对AP 站址、频点规划进行研究，对传统WIFI网络进行工业化改造，最终满足网络的工业化环境要求，实现车载智能终端在跨AP漫游中快速“软切换”，保证切换时延<=200ms，满足现代智能仓储的实时性要求。

其中3：针对大型仓库一般位于户外或室内一楼，地埋标签工况环境恶劣，长期处于高度潮湿的地表环境，且长期承受载重货车及物流叉车的碾压，对标签的防潮与机械抗压性能具有非常高要求。同时，由于地埋标签在仓库呈矩阵式密集分布，存在相邻标签互相干扰，造成读写时“冲突碰撞”增多，影响读写速率、成功率和定位的精确度；本发明所述的库位标签和货物标签须满足：具有阅读距离远、信号指向强、抗压抗撞击、机械强度高、方便安装的特点，防护等级达到IP65，工作温度-40ºC to +250ºC；标签数据可擦写次数100000次，满足潮湿土壤中至少10年的正常工作寿命。

与现有技术相比，本发明有如下实质性特点和显著地进步：

1.本发明针对性的比较国内和国外同行的应用范例，结合国内仓储的现状，对现有仓储设施及软件系统进行智能化改造升级，既符合“工业4.0”与智能制造的发展趋势，又保护了原有投资，具有很大的应用推广价值；

2.本发明解决了仓储物流环境中RFID快速读写的可靠性与稳定性问题，并通过系统集成、自动读写、声光预警等功能，自动实现仓储的智能化控制与管理；

3.本发明真正意义上实现了仓储流程的全自动化，系统自动实现出入库管理和仓储物品的快速自动盘点工作，可提高效率、节减成本；

4.本发明自动读取货物和仓库库位信息，并同时与中心服务器派单数据以及中心数据库信息进行比对，即时对非法或错识事件进行纠错与提醒预警控制，实现过程的纠错预警，过程管理；

5.本发明的应用推广，在保证同等储存能力的条件下，可大幅提高仓库的利用率并减少劳动力的投入，极大地降低整体产业链特别是制造业物流成本。在中国经济转型升级，从劳动密集型向技术密集型跨越发展的过程中，对劳动力成本的节约、对租金成本的节约、管理效率的提升的效果非常明显。

附图说明

图1是采用本方法的智能仓储系统的结构示意方框图。

图中：1、中央服务器，2、WIFI∕3G接口，3、智能叉车，4、RFID接口，5、库位标签，6、货物标签，7、重量传感器，8仓库库位。

具体实施方式

下面结合附图对本方法的实施步骤做进一步说明：本方法是以第一代智能仓储系统为基础，对传统叉车与仓库库位进行RFID/工业WIFI智能化改造，真正达到智能化与自动化管理目标，改变以往单一完全以软件系统人工操作模式，并进一步代替人工逐条扫描、比对与确认的方式，提高高端设备制造业行业物资设备仓储精细化，实现无人值守自动化管理，降低运营成本与风险，极大提高工作效率；

所述采用该方法的智能仓储系统具体的组成如下：

A、中央服务器1：设置在远程控制中心内，用以指挥调度和管理；

B、工业WIFI局域网4：覆盖叉车行驶的所有区域；

C、智能叉车3：安装有基于RFID/工业WIFI技术的移动智能终端及相关软件，包括叉车及仓库库位自动调度系统、库位台账自动更新与快速盘点系统、叉车定位与辅助导航系统，在智能叉车3上还设有重量传感器7，

D、在仓库库位8的门口设有库位RFID电子标签5：该标签地埋于仓库库位口；

E、在仓库库位8的货物或其包装箱上设有货物RFID电子标签6：该标签粘贴于货物箱体上。

功能解释：a.数据采集识读与回传方式：由智能叉车3自动完成，并依靠稳定可靠的工业WIFI∕3G接口2网络实时自动上传至后台中央服务器1的中心数据库，取代一般仓储系统人工录入与条码逐条扫描的手工识读方式，大大提高管理效率；

b.现场即时容错与纠错方式：本发明是通过智能叉车3自动读取货物和仓库库位信息，并同时与后台中央服务器1中心服务器派单数据以及中心数据库信息进行比对，即时对非法或错识事件进行纠错与提醒预警控制，有效提高企业管理能力与水平；

c.智能自动化作业方式：本发明实现从仓库库位的分配、电子派单、智能叉车调度与寻址定位、货物的出入库以及中心数据库和仓库库位标签信息的实时更新的全流程自动化，极大的提高了企业智能化作业水平；

d.可追溯性管理方式：本发明采用RFID电子标签与物资或仓库库位相绑定,在物资流转过程中写入关键事项记录，形成电子档案，可有效追溯关键物资品质与流转使用情况，并可随时查询；

e.预警方式：本发明对任何作业实行多重匹配性比对检查，如发现非法移库、错误移库等异常情况均会触发声光报警器,自动传送到控制中心和作业终端，大大降低了作业风险和差错率，提高了仓储作业的安全性与可靠性。

本发明的工作过程如下：

①、后台服务器发电子工单给智能化叉车；

（即叉车司机根据车载智能终端提示信息驾驶叉车驾驶到出库库位8；）

②、智能叉车读取出库仓库库位标签5信息与货物标签6信息；

（智能叉车将读取信息与工单信息比对/错误提示/司机重新定位，直至读取信息与工单信息一致后，叉车叉货；）

③、智能叉车俘获重量传感器7叉货成功信息（荷载增加）；

③、智能叉车对仓库库位标签5内的台账信息进行更新（货物移出数）；

⑤、智能叉车回传该库位货物移出信息至后台服务器，更新后台数据库；

（叉车司机根据车载智能终端提示信息驾驶叉车驾驶到入库库位8；）

⑥、智能叉车读取入库仓库库位标5签信息与货物标签6信息；

（智能叉车将读取信息与工单信息比对/错误提示/司机重新定位，直至读取信息与工单信息一致后，叉车卸货；）

⑦、智能叉车俘获重量传感器7卸货成功信息（荷载减少）；

⑧、智能叉车对仓库库位标签5内的台账信息进行更新（货物移入数）；

⑨、智能叉车回传该库位货物移入信息至后台服务器，更新后台数据库。

Claims (4)

1.一种利用RFID/工业WIFI技术实现智能仓储的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

A、在仓储管理中心部署一台中央服务器，安装智能仓储系统软件（服务器端）和仓储数据库；其中,智能仓储系统软件分为后台服务器端与车载前端两部分，具有仓库库位/叉车自动调度、库位台账自动更新、快速自动盘点与叉车定位与辅助导航的功能模块;

B、对传统叉车实施基于RFID/工业WIFI技术的智能化改造；

即在传统叉车上安装集RFID读写/数据处理/WIFI无线传输功能于一体的移动智能终端，使之升级为“智能叉车”，并安装智能仓储软件（车载端），该智能叉车能通过WiFi无线网络自动接收远程服务器电子工单（出入库工单），并通过屏幕显示给叉车司机;智能叉车自动读取仓库库位RFID标签/货物RFID标签信息，并自动与工单信息比对，有错误则有屏幕提示及声光报警;智能叉车还能根据重量传感器的荷载变化信号判定叉货/卸货信息，并自动修改库位标签存货台账，同时通过WIFI回传至服务器自动更新中心仓储数据库;

C、对仓库工作区的实施工业WIFI网络覆盖；在仓库范围内敷设稳定可靠、时延小的工业WIFI无线网络；

D、对仓库库位/货物包装箱上设置基于RFID的智能标识；

即对仓库所有库位以及货物的包装箱（货物包装、容器等）在快速移动中进行RFID标识读写，标签内存储货物台账（种类、数量等）与货物说明信息（编号、产地）。

2.根据权利要求1所述利用RFID/工业WIFI技术实现智能仓储的方法，其特征是：所述快速移动中RFID标签读写的成功率，本发明设计为定位偏差<=5cm，读写成功率>=99%（在30km/h速度的条件下） 。

3.根据权利要求1所述利用RFID/工业WIFI技术实现智能仓储的方法，其特征是：本发明要求对802.11进行工业化改造，参照802.11r与CDMA移动网络“软切换”的思路，优化AP对接入终端的认证鉴权流程，合理设置切换逻辑；同时对AP 站址、频点规划进行研究，对传统WIFI网络进行工业化改造，最终满足网络的工业化环境要求，实现车载智能终端在跨AP漫游中快速“软切换”，保证切换时延<=200ms，满足现代智能仓储的实时性要求。

4.根据权利要求1所述利用RFID/工业WIFI技术实现智能仓储的方法，其特征是：本发明所述的库位标签和货物标签须满足：具有阅读距离远、信号指向强、抗压抗撞击、机械强度高、方便安装的特点，防护等级达到IP65，工作温度-40ºC to +250ºC；标签数据可擦写次数100000次，满足潮湿土壤中至少10年的正常工作寿命。