【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 倉儲(chǔ)系統(tǒng)是市場(chǎng)發(fā)展的新需求，是很有必要的 [1]。 倉 儲(chǔ) 管 理 及庫存精確定位 在整個(gè)企業(yè)的管理流程中起著 十分 重要的作用， 若 不能保證及時(shí)的庫存控制、準(zhǔn)確進(jìn)貨，將 可能 會(huì)給企業(yè)帶來巨大 的 損失 。 這不僅導(dǎo)致企業(yè)各項(xiàng)管理費(fèi)用增加，而且 還 會(huì) 使得 客戶服務(wù)質(zhì)量 很難 得到保證， 而 最終影響 到 企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 所以本文提出了全新的基于 RFID（ Radio Frequency Identification） 技術(shù)的智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)方案來解決傳統(tǒng) 倉儲(chǔ)管理出現(xiàn)的 問題。 智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 （ 1） 技術(shù) 概述 RFID射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)很早的技術(shù)，在 20世紀(jì) 60年代該技術(shù)從理論上已經(jīng)得到很大發(fā)展。經(jīng)過多年的進(jìn)步， 以下的射頻識(shí)別技術(shù)已相對(duì)成熟，而目前業(yè)界最為關(guān)注的是中高頻段的 RFID技術(shù)，尤其是 860MHz到 960MHz遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別技術(shù)發(fā)展的最快。目前， RFID 技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化問題逐漸為人們所重視，射頻識(shí)別技術(shù)產(chǎn)品的種類更加豐富，無源電子標(biāo)簽、有源電子標(biāo)簽以及半無源電子標(biāo)簽都得到了很快發(fā)展，電子標(biāo)簽的成本也不斷降低。物流倉儲(chǔ)行業(yè)是 RFID 技術(shù)最有潛力的應(yīng)用領(lǐng)域之一。物流過程中的信息自動(dòng)采集，貨物追蹤，倉儲(chǔ)管理應(yīng)用，快遞等均是該技術(shù)很好的應(yīng)用對(duì)象[2]。 （ 2）國外研究現(xiàn)狀 從 全球范圍來看，美國是 RFID 技術(shù)應(yīng)用的積極推動(dòng)者，在美國 RFID 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建XXXXXXX 大學(xué)碩士學(xué)位論文 緒論 2 立、相關(guān)硬件、軟件技術(shù)的開發(fā)以及應(yīng)用領(lǐng)域均走在了世界前列。歐洲的 RFID 技術(shù)追隨美國主導(dǎo)的 EPCglobal 標(biāo)準(zhǔn)。日本雖然已提出 UID 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但主要是本國廠商的支持，要成為國際認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)還有很長(zhǎng)的路。目前，美國、日本、英國、瑞典、德國等國家均有較成熟的 RFID 技術(shù)產(chǎn)品 [3]。目前，從全球的產(chǎn)業(yè)格局來看， RFID 產(chǎn)業(yè)主要集中應(yīng)用比較成熟的歐美地區(qū)。西門子、飛利浦、 TI、 ST 等廠商基本上壟斷了 RFID 芯片市場(chǎng)；微軟、 IBM、 HP、 SAP 等 公司搶占了 RFID 系統(tǒng)集成研究的有利位置； Intermec、Alien、 Symbol等公司則提供 RFID電子標(biāo)簽、閱讀器、天線等產(chǎn)品設(shè)備。在國外， RFID技術(shù)主要被用在對(duì)貨物的識(shí)別。由 Unified Barcode amp。 RFID 開發(fā)的倉儲(chǔ)管理軟件，支持移動(dòng)計(jì)算、 RFID 閱讀和 RF(WIFI)網(wǎng)絡(luò)，其功能包括：便攜數(shù)據(jù)采集應(yīng)用、多設(shè)備測(cè)量單元、無紙采集和接收、實(shí)物庫存和貨物跟蹤；另外，全球最大的零售商沃爾瑪公司曾經(jīng)有過一項(xiàng)要求前 100家供應(yīng)商在 2020年 1月之前在單件商品中使用射頻識(shí)別技術(shù)的決議。另據(jù)沃爾瑪官 方表示，截至到 2020 年已有 600 多家供應(yīng)商使用了 RFID 技術(shù)。 （ 3）國內(nèi)研究現(xiàn)狀 與歐美等發(fā)達(dá)國家相比，我國在射頻識(shí)別技術(shù)產(chǎn)業(yè)上的發(fā)展還相對(duì)落后。目前，我國的 RFID 企業(yè)總數(shù)已經(jīng)超過 100 家，但是關(guān)鍵核心技術(shù)缺乏，尤其是在超高頻射頻識(shí)別技術(shù)方面。從包括閱讀器、電子標(biāo)簽和天線等硬件產(chǎn)品來看，中低頻射頻識(shí)別技術(shù)門檻相對(duì)較低，發(fā)展較早，技術(shù)較為成熟。而超高頻射頻識(shí)別技術(shù)門檻相對(duì)較高，國內(nèi)發(fā)展比較晚，技術(shù)還不夠成熟，從事超高頻 RFID 技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)還很少，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的企業(yè)更少。目前，在我國還未形成較 成熟的 RFID 產(chǎn)業(yè)鏈，而且產(chǎn)品的核心技術(shù)基本上還掌握在國外的公司手中，尤其是中間件及芯片等方面。國內(nèi)企業(yè)基本上具有 RFID天線設(shè)計(jì)和研發(fā)的能力，但是還不具備設(shè)計(jì)應(yīng)用于金屬材料或液體環(huán)境中的可靠 RFID標(biāo)簽天線的能力。中國在 RFID 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的研究工作上也有一定的基礎(chǔ)，已制定了《建設(shè)事業(yè) IC卡應(yīng)用技術(shù)》等應(yīng)用上的標(biāo)準(zhǔn)；在頻率規(guī)劃方面，也已經(jīng)做了大量試驗(yàn)；在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面，已經(jīng)依據(jù) ISO IEC 15693 標(biāo)準(zhǔn)，基本上完成了國家標(biāo)準(zhǔn)起草工作。我國很多研究人員及研究機(jī)構(gòu)也陸續(xù)開展了 RFID 技術(shù)在倉儲(chǔ)管理中的應(yīng)用研究 。例如 DC 軟件公司對(duì)白沙物流信息管理系統(tǒng)實(shí)施 RFID 技術(shù)。 DC 公司技術(shù)人員依據(jù)白沙物流的運(yùn)作特點(diǎn)，結(jié)合國內(nèi)物流行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，合理地將 RFID 技術(shù)運(yùn)用在貨物入庫、調(diào)整、盤點(diǎn)、出庫等倉儲(chǔ)管理環(huán)節(jié)，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了突破性的進(jìn)步；另外，西安電子科技大學(xué)針對(duì)國內(nèi)倉儲(chǔ)管理現(xiàn)狀，提出一種基于射頻識(shí)別技術(shù)的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)優(yōu)化方案，并給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和工程實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)描述。 XXXXXXX 大學(xué)碩士學(xué)位論文 緒論 3 RFID 技術(shù)用于智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) RFID 技術(shù)是興起 于 20 世紀(jì) 90 年代的一種非接觸自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 。該技術(shù) 利用 了 射頻信號(hào) 在 空間 耦合 的傳輸特性 ， 實(shí)現(xiàn)對(duì) 標(biāo)簽 的自動(dòng)識(shí)別。 其 識(shí)別過程 中不需 物理接觸 或 光學(xué)可視， 也 無須人工 干預(yù) 即可完成信息的 自動(dòng) 錄人和處理 。 同時(shí)，電子標(biāo)簽 還具有 攜帶數(shù)據(jù)量大、可 重復(fù) 讀寫、保密性強(qiáng)， 且 不怕灰塵 及 污漬環(huán)境適應(yīng)力 強(qiáng)等的優(yōu)點(diǎn) 。 這些優(yōu)勢(shì)都是 其它識(shí) 別 方式無法比擬的， 因此 RFID 技術(shù) 可以 在物流、交通、生產(chǎn)、防偽等領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展和應(yīng)用前景。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)將其運(yùn)用在智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，與傳統(tǒng)倉儲(chǔ)管理方案相比優(yōu)勢(shì)如下： 讀 取快捷方便： 數(shù)據(jù) 讀 取無需物理接觸或光學(xué)可視，甚至還能透 過貨物的 外包裝來進(jìn) 行數(shù)據(jù)的讀取。而且有效 識(shí)別的 距離更 長(zhǎng) 。 識(shí)別 速度 快： 標(biāo)簽 一旦 進(jìn) 入閱讀器有效識(shí)別范圍就可即 時(shí)讀 取其中的數(shù)據(jù)。 穿透性 強(qiáng) 和 無 障礙 閱讀 ： 傳統(tǒng)的 條形碼掃描機(jī) 要求 近距離且沒有物體阻擋情況下才能 辨讀條形碼。 而無線射頻技術(shù) 能夠穿透非金屬和非透明材質(zhì) 。 數(shù)據(jù)容量大 ： RFID 電子標(biāo)簽 的容量 可達(dá) 數(shù) 兆字節(jié) 。隨著 存儲(chǔ) 載體的發(fā)展，數(shù)據(jù)容量也 會(huì) 不斷 的增加 。 使用壽命 長(zhǎng) ， 應(yīng) 用范 圍 廣 ：電磁波 通信方式，使其能夠 應(yīng) 用于高 污 染和放射性等 環(huán)境，而且其壽命大大高于印刷的條形 碼 ； 傳統(tǒng)條形碼的 數(shù)據(jù) 載體是紙張，因此容易 被 污染，但 RFID 對(duì)油、水 或 化學(xué)藥品等物質(zhì) 都 具有很強(qiáng) 的 抵抗 能力 。 標(biāo)簽 數(shù)據(jù)可 動(dòng)態(tài) 更改 ： RFID 標(biāo)簽的交互式便攜數(shù)據(jù)功能允許用戶通過閱讀器或編程器方便的向電子標(biāo)簽寫入數(shù)據(jù)，而且操作 時(shí)間 比打印條形 碼 更短。 安全性高： RFID 電 子 標(biāo)簽 可將數(shù)據(jù)的 讀 寫操作 設(shè) 置密 碼 保 護(hù) ；另外， RFID 承載的是 數(shù)字 信息，其內(nèi)容可 方便的進(jìn)行 密碼保護(hù)，不易被 篡改和偽造 ， 因此具有更高的安全性 。 本文章節(jié)內(nèi)容安排 本文從智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)項(xiàng)目背景出發(fā)， 分析 了系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，系統(tǒng)的組成。重點(diǎn) 研究 了閱讀器的設(shè)計(jì)和智能倉儲(chǔ)管理方案設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容如下： 第一章：緒論部分，主要 分析 了本系統(tǒng)研究項(xiàng)目背景及國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研究 現(xiàn)狀，XXXXXXX 大學(xué)碩士學(xué)位論文 緒論 4 并突出本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)即將 RFID 技術(shù)用于智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。 第二章：系統(tǒng)主要相關(guān)理論與技術(shù) 分析 。本系統(tǒng)主要包括兩大技術(shù)點(diǎn)， 其一是 射頻識(shí)別 系統(tǒng) ，這部分主要分析了射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成與基本原理；射頻識(shí)別卡的 分類和 國家標(biāo)準(zhǔn)； 副載波信號(hào)調(diào)制的原理 ； ISO14443 標(biāo)準(zhǔn)中非接觸式智能卡 Type A 和 Type B 兩類標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制方式以及 BPSK（ Binary Phase Shift Keying， 二進(jìn)制相移鍵控 ）信號(hào)解碼原理；其二 是 智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)方案 部分， 主要分析了 智能倉儲(chǔ)管理方案 與傳統(tǒng)的管理方式具有更加方便、 快捷、可靠等的優(yōu)點(diǎn)。將射頻識(shí)別技術(shù) 與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)巧妙合理的運(yùn)用到倉庫管理系統(tǒng)當(dāng)中，使得倉庫管理呈現(xiàn)自動(dòng)定位貨物大體庫位和及時(shí)提醒倉庫管理人員補(bǔ)倉、出倉的智能特點(diǎn)。這將使得倉庫管理更加合理。 第三章： 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)部分，主要分析了整個(gè)系統(tǒng)的框架、組成結(jié)構(gòu)， 智能倉儲(chǔ)管理方案 的 設(shè)計(jì) ， 并對(duì)本系統(tǒng)的主要研究重點(diǎn)作簡(jiǎn)單分析，是整篇論文的設(shè)計(jì)藍(lán)圖部分 。 第四章：本部分是智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)的射頻識(shí)別系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)，是本論文的重點(diǎn)部分。主要包括射頻閱讀器設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)兩大模塊。閱讀器設(shè)計(jì)部分主要 分析 射頻 識(shí)別 卡基本原理和射頻 識(shí)別 卡的標(biāo)準(zhǔn)，并從軟件和硬件兩個(gè)方面對(duì)閱讀器裝置的功能、結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)分別進(jìn)行 設(shè)計(jì) 。閱讀器硬件部分各電子電路和芯片的選取和設(shè)計(jì)；軟件方面主要給出軟件設(shè)計(jì)的流程圖。計(jì)算機(jī)智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分主要是計(jì)算機(jī)前臺(tái)用戶操作界面的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。 第五 章：系統(tǒng)的搭建和測(cè)試，整合以上所設(shè)計(jì)各部分，構(gòu)建倉庫智能管理系統(tǒng)，并運(yùn)行測(cè)試。 第六 章：本文的內(nèi)容總結(jié)部分。簡(jiǎn)單總結(jié)了文章研究的主要內(nèi)容和達(dá)到的效果，并對(duì)進(jìn)一步的研究做出展望。XXXXXXXXXXX 大學(xué)碩士學(xué)位論文 系統(tǒng)主要相關(guān)理論與技術(shù) 5 2 系統(tǒng) 主要相關(guān)理論與技術(shù) 射頻識(shí)別系統(tǒng) 射頻 識(shí)別 卡全稱無線射 頻身份識(shí)別卡，簡(jiǎn)稱 RFID。又稱作感應(yīng)式 IC、感應(yīng)卡、 RF卡或者非接觸卡。 按其供電方式不同可分為無源 射頻識(shí)別 卡和有源 射頻識(shí)別 卡。有源 射頻識(shí)別 卡內(nèi)部是由電池提供電源，其工作范圍較遠(yuǎn)，但體積大、壽命短、成本比較高，而且不適合工作于惡劣環(huán)境中；無源 射頻識(shí)別 卡內(nèi)部沒有電池，他是利用電磁波供電技術(shù)把接收到的電磁波射頻能量轉(zhuǎn)化成直流電源，為卡片內(nèi)電子電路提供電源。這種射頻識(shí)別 卡工作距離相對(duì)較短，但壽命較長(zhǎng)而且對(duì)工作環(huán)境要求較低。 按其所使用載波頻率可分為高頻卡、中頻卡和低頻卡。低頻卡主要有 和125kHz 兩種，中頻卡的頻率主要是 ，高頻卡頻率主要是 、 、 915M、433M 赫茲等。不同頻段 射頻識(shí)別 卡的應(yīng)用場(chǎng)合，工作范圍和成本均有差異。本系統(tǒng)使用中頻 。 （ 1） 射頻識(shí)別系統(tǒng)基本組成 射頻識(shí)別系統(tǒng)主要由 RFID 讀寫器、電子標(biāo)簽和計(jì)算機(jī)組成 ，如圖 所示 。 射 頻 識(shí) 別 閱讀 器 電 子 標(biāo) 簽（ 非 接 觸 式數(shù) 據(jù) 載 體 ） 數(shù) 據(jù)耦 合 元 件（ 線 圈 、 微 波 天線 ）能 量時(shí) 序計(jì) 算 機(jī) 圖 射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本組成部分 Figure The basic ponent of radio frequency identification system 閱讀器 器由微控制器 (單片機(jī) )、 讀寫基站、 天線模塊、電源模塊、 ISP下載接口、音頻報(bào)警部分和信號(hào)指示燈等部分 組成。 （ 2） 基本工作原理 XXXXXXXXXXX 大學(xué)碩士學(xué)位論文 系統(tǒng)主要相關(guān)理論與技術(shù) 6 無源 射頻識(shí)別 卡自身沒有電源，其工作能量依靠 LC 震蕩電路從閱讀器天線發(fā)出的電磁波轉(zhuǎn)化獲得 [4]。 1） 閱讀器上電初始化之后，讀寫基站將準(zhǔn)備好要發(fā)送的數(shù)據(jù)編碼后利用頻率為 的載波發(fā)送出去，在附近空間內(nèi)形成交變的電磁場(chǎng)，并每隔一定時(shí)間便將一條命令數(shù)據(jù)調(diào)制好發(fā)送到天線 RF 射頻信號(hào)中，尋找周圍電子標(biāo)簽。 2） 當(dāng) 射頻識(shí)別 卡電子標(biāo)簽（電子標(biāo)簽內(nèi)含有 一個(gè)天線，其諧振頻率與 RFID 閱讀器天線的諧振頻率一致）進(jìn)入閱讀器讀寫范圍內(nèi)的交變電磁場(chǎng)，標(biāo)簽內(nèi)的 LC 振蕩電路感應(yīng)出一定頻率的交變電信號(hào)，諧振電路即天線將產(chǎn)生電荷的積累，經(jīng)過標(biāo)簽內(nèi)的整流穩(wěn)壓電路將交流電信號(hào)整流成直流電信號(hào)，當(dāng)此電信號(hào)積累足夠大時(shí)，就可為電子標(biāo)簽中的電子電路提供工作所需電壓，從而獲得工作電源，供內(nèi)部芯片電路工作。電子標(biāo)簽內(nèi)的芯片電路開始正常工作，接受并處理由閱讀器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)信息。 3） 另一方面，電子標(biāo)簽檢測(cè)到射頻信號(hào)中包含的數(shù)據(jù)信息，通過解調(diào)電路將有用數(shù)據(jù)從射頻信號(hào)中分離，并對(duì)其進(jìn)行判斷 處理。 4） 電子標(biāo)簽再將處理結(jié)果經(jīng)過調(diào)制后通過內(nèi)部天線線圈發(fā)送到閱讀器設(shè)備。 5） 閱讀器設(shè)備天線感應(yīng)到標(biāo)簽發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)，將其解調(diào)出來，送至微控制器處理。到此便完成一次電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫過程。 （ 3） 副載波信號(hào)調(diào)制 的原理 射頻電子標(biāo)簽傳送回閱讀器的數(shù)據(jù)采用副載波負(fù)載調(diào)制的方式，其基本原理如圖 所示。此時(shí)，電子標(biāo)簽的諧振電路消耗由閱讀器發(fā)出電磁波 產(chǎn)生的能量，這個(gè)消耗能量有重新被激活的效應(yīng)，這種現(xiàn)象使得閱讀器 出現(xiàn)壓降。這種效應(yīng)可通過改變電子標(biāo)簽內(nèi) IC 的電阻或負(fù)載將數(shù)據(jù)從標(biāo)簽傳送回閱讀器 [5]。 K射頻閱讀器 調(diào) 制 脈 沖電 子 標(biāo) 簽 圖 副載波負(fù)載調(diào)制原理 Figure Subcarrier load modulation principle XXXXXXXXXXX 大學(xué)碩士學(xué)位論文