基于物联网技术的企业仓储管理系统研究

吴旻昊

摘 要：随着经济的发展，物流逐渐成为企业竞争中举足轻重的一环，而仓储管理作为物流供应链中的基础环节尤其需要重视，目前我国仓储管理仍存在人力资源浪费，仓储效率低，管理无序散乱等问题，因此本文对物联网以及可应用于该仓储管理系统的物联网技术进行了介绍，并从货物出入库、盘点调配以及环境检测三大子系统对基于物联网技术的企业仓储管理系统进行了详细研究以帮助企业在仓储管理中利用该系统更高效地实现仓储管理。

关键词：物联网技术；仓储管理；RFID；环境监控

一、引言

目前我国的企业仓储管理大部分仍基本处于人工管理或半自动化管理状态，多有人力资源浪费，仓储效率低，重复建设，管理无序散乱等问题。无线通讯和RFID技术等可以大幅提高物流管理效率的物联网技术未能被成熟的应用于企业仓储管理，因此为提高仓储管理效率，使仓储环节不再成为制约企业物流供应链的因素，降低企业物流成本，实现仓储管理的智能化和自动化，本文对基于物联网技术的企业仓储管理系统进行了研究旨在帮助物流企业将仓储管理推入信息化时代。

二、物联网介绍

物联网作为一种新概念在1999年被提出后发展迅速，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮。它是对当前互联网技术所进行的深化进步和应用服务拓展。物联网技术以现有互联网技术为基础，按制定协议通过射频识别（RFID）技术、全球定位系统、无线通信技术、红外感应技术、激光扫描器、摄像头等新兴信息化感知传感技术将相关物品、机器、人等与互联网相互连接在一起，进行信息通信和数据交换，形成大网络实现物品、机器、人等的智能化定位、识别、监管和跟踪。目前物联网技术在国内物流方面应用比较多的系统类型包括仓储管理系统、车辆定位跟踪系统、订货管理系统等。

三、可应用于企业仓储管理系统设计实现的关键物联网技术

1.RFID技术

RFID技术又称为是无线射频技术，主要利用无线电信息识别技术进行工作。通常一个完整RFID系统包括以下三部分：电子标签，读写器和天线。读写器的作用是利用发射无线电波做到在几厘米到几米的距离内成功读取货物上电子标签内存储的信息，从而完成对产品远距离的非接触式自动识别。其工作原理可简要描述如下：读写器通过发射天线在其自身周围一定区域范围内形成一定频率的特有射频场，当货物经过时，其电子标签将会在该射频场的作用下获得感应电流从而获得能量。此时，电子标签将会利用该感应电流对其携带的信息进行后续信息处理，信息处理完成后信息将被电子标签内的内置发送天线发送至读写器并被执行解调和解码操作，之后由读写器将信息送入后台主系统进行处理。

2.ZigBee技术

ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协定，名称来源于蜜蜂的八字舞，它在物联网中的主要功能是为无线传感网络提供要素间信息传输的桥梁作用。无线传感网络（wireless sensor network）由传感器、感知对象和观察者三个要素构成，这三大要素之间进行信息传输与交流需要一个统一的协议。这个起着要素间桥梁作用的协议便是ZigBee。

ZigBee技术具有低功耗、低成本、低速率、近距离、短时延、高容量、高安全、免执照频段等优势，同时其可间接实现对物体的定位，因此被迅速应用于物流仓储环境管理。

3.XML技术

XML（extensibleMarkupLanguage）是起源于SGML （The StandardGeneralizedMarkupLanguage）的可扩展标记语言，是Internet环境中跨平台依赖于内容的技术，是一种简单的数据存储语言，用户可以通过该技术对自己的标记语言进行定义，实现对结构化文档信息的高效处理。XML技术的核心是对数据内容的处理，尤其对于包含复杂数据物流仓储管理系统而言，采用XML技术可将大量仓储系统数据内容在网络中交换和表示的过程进行简化，使得程序代码、各种数据和数据的输出显示相互独立，使数据以一种更简单的表现形式呈现给管理者，使得管理更加方便高效。

4.WebService技术

WebService是一个平台独立的，松耦合的，自包含的、基于可编程的web的应用程序。基于物联网技术的仓储管理系统可在SOA框架内（物流仓储内部管理系统数据通常由于具有分布广泛性和感知节点流动性等特点而采用SOA（面向服务架构）架构方式进行系统设计）利用Web Service技术将系统与下一层的中间件技术进行结合从而实现智能仓储系统的各项功能。

5.中间件技术

中间件（Middleware）是处于操作系统和应用程序之间的软件，在物联网技术中处于物联网集成服务器端和感知层、网络层之间，其在仓储管理系统中的作用是为了将底层数据采集设备采集到的不同异构信息进行集中处理后转换成统一格式提供给上层应用程序进行处理分析，接着上层应用程序将统一格式的数据转换成业务信息供业务管理应用程序调用从而帮助管理者完成仓储信息管理。有中间件参与的仓储管理系统结构示意图如下：

中间件的使用可以为仓储管理系统提供更多便利，例如，中间件可屏蔽底层操作硬件系统和设备的复杂性与不确定性，减少了很多由于兼容性而造成的软件系统问题；上层数据库和应用系统发生变化时或者底层数据采集设备变化时只需对中间件的设置进行改变即可而无需对上层程序进行整体重写改动。总之，中间件技术是基于物联网技术的仓储管理系统不可或缺的重要技术。

四、基于物联网技术的企业仓储管理系统

本文提出的基于物联网技术的仓储管理系统主要包括以下三大子系统：一是利用物联网技术对出入库进行优化的子系统；二是利用物联网技术对仓库内货物进行盘点调配的子系统；三是利用物联网技术实现对仓库内温湿度等因素进行实时监控的环境监控子系统。各个子系统之间相互依存相互影响，信息流作为其中纽带起到对整个管理系统的衔接作用。每一个子系统单独实现都是为了保证信息流的传递效率，从技术上实现信息流从被动推送到主动拉动仓储管理系统的目的。整个管理系统示意图如下：

1.出入库子系统

出入库子系统主要采用了RFID技术和串口通信技术。其具体实现过程为：首先为每件货物制作其专属电子标签，其次在仓库各出入口所需位置设置读写器，读写器自身将会形成其射频场，当有货物进入此区域时，其电子标签将会在射频场的作用下被激活，此时其芯片内的存储信息将被发送至读写器，最后读写器将会将收到的信息通过调制解调器进行解码并传送至后台处理终端对信息进行处理。

在货物入库前物流公司需建立相应的货品信息管理系统将即将入库货品的供应商和客户信息生成货物预入库信息。当货品准备入库时，首先将仓储区根据货物的不同分类进行分区编号并制作相应的电子标签，并将货物分区信息存入后台数据库以备之后对货物是否正确入库进行核实。随后便是货物入库，通过对货品电子标签的扫描获取其分区信息并运送至相应货区，当货物通过该区入口读写器时，读写器会对该货物进行电子标签信息核实以确认该货物属于该货区，当信息无误后，系统将准许货物入库并将该货品信息转为库存状态，一旦核实出现差错，该货品将被打回并重新进行入库操作。

当货物准备出库时，首先由仓库管理人员制定出库清单并将需要出库的货物信息及仓储位置下载至出库负责人员的手持终端即图3中的PDA内，之后出库负责人员可根据PDA的提示到达指定位置提取货物，提取货物时需进行出库核实，具体操作由仓储人员利用PDA对即将提取货物进行电子标签的信息读取并由PDA自动发送至后台系统进行信息核对，如若准确无误，仓储人员将提取货物并运送至库区出口准备出库。货物出库时，安装在库区出口的读写器将再一次对出库货物进行信息核实，核实无误后系统准许出库并将货物信息转为已出库状态，一旦核实出现差错，该货品将被禁止出库。

2.库存盘点调配子系统

库存盘点调配子系统主要负责仓库内货物盘点和调配的管理，旨在缩短货物盘点时间节约人力，以最方便快捷的途径达到实时监控库存状态并调配的目的为实现仓储可视化管理服务。目前库存盘点可实现自动盘点和人工盘点。自动盘点基于RFID技术可通过大面积读写器对仓库指定范围内所有货物进行信息读取并传送至后台管理系统进行信息处理。自动盘点的优势在于其无人工干预，全自动，操作快捷准确。人工盘点即仓库管理人员根据实际情况选择盘库范围并依据PDA内盘库单信息对货物进行依次盘点，盘点结束将信息上传并核对。

库存盘点调配子系统按功能模块又可分为智能货架、智能盘点小车和手持盘点机（PDA）三大功能模块。智能货架功能模块主要负责货物的扫描上架、货位管理、货物数量统计和下架管理。智能货架功能模块以操作事件为起点，以信息感知数据为基础，以无线网络为媒介，以智能货架管理系统为信息处理和指令控制中心。智能货架可利用RFID技术和无线网络传输技术实现库存盘点的自动信息传递和信息核实节省了人力成本也免去了由于人工干预所造成的人为误差。智能货架功能模块的实现途径如下：在货架上适当布置一定数量的读写器和天线实现对货物信息的读取及实时更新，主控人员通过远程控制天线和读写器的工作状态对货物数量的统计及货物库存状态的监控实现库存盘点自动化。智能盘点小车功能模块通过固定在盘点车上的移动天线对货物标签进行定时扫描，从而获取智能货架上的货物位置及库存状态信息，同时还可依据系统指示实现货物的调配。盘点小车可通过在货架之间的铺设的轨道进行移动读取货物信息和调配货物。手持盘点机（PDA）模块主要便是利用手持终端实现对货物的信息读取和核实，主要为人工盘点调配服务。

3.仓库环境监控子系统

货物在仓库中是否得到良好的保存对于物流企业来说至关重要，仓储环境的好坏会直接影响到货物的存储质量，恶劣的仓储环境会降低货物的使用寿命甚至使其报废，因此仓储环境的监控在仓储管理中需要引起足够重视。基于物联网技术的仓储管理系统下的仓储环境监控子系统利用ZigBee技术、串口通信技术和WSN技术可实现对货物环境信息，例如湿度、光照强度和烟雾浓度等信息的实时采集并传送至后台进行信息处理，实时反馈出仓储环境是否适宜以供管理人员参考。

环境监控子系统的硬件设备主要包括ZigBee终端节点、汇聚节点、通信节点以及RS232串口线。系统具体实现过程如下：将ZigBee终端节点布置于仓库内每个货架上以实时获取该监控区域的温度、湿度、烟雾浓度等环境信息，终端信息获取完成后汇聚节点利用ZigBee技术将各个终端节点实时采集的信息汇聚至其内并传送至通信节点，之后信息由通信节点通过串口通信传送至上位机，随后经中间件技术、WebServicc技术处理封装并提供给上层业务端供其使用。上层业务端包括电脑PC端也包括管理人员的手机用户终端，管理人员可通过查看客户端提供的信息实现对仓储环境的实时监控，此外上层业务端还可对上位机进行环境信息限值设定，在环境信息到达上位机时被自动判断，一旦温度、湿度、烟雾浓度等环境指标超出上下阈值，上位机即可触发系统警报提醒管理人员注意，这样便利用物联网技术实现了仓储环境的智能化管理。

五、结语

基于物联网技术的企业仓储管理系统和传统仓储管理模式相比具有十分显著的优势，虽然目前由于成本较高并不能做到对全国的普及，但随着计算机和网络技术的发展，相信该系统一定会有广阔的市场前景并成为未来企业仓储管理的主流系统。

参考文献：

[1]王晓华，周晓光，孙百生.基于RFID技术的仓储管理系统设计[J].物流技术，2006（6）.

[2]荆心.基于物联网的物流信息系统体系结构研究[J].科技信息，2010（20）.

[3]谭裴.基于RFID技术的仓储管理系统方案设计[J].软件导刊，2012（7）.

[4]魏光伟.基于物联网技术的智能仓储系统研究[D].北京：北京物资学院，2011.