基于物联网铁路仓储管理信息跟踪设计

李卫东，徐金钰，郭鹏（大连交通大学 电气信息学院，辽宁 大连116028）

基于物联网铁路仓储管理信息跟踪设计

李卫东，徐金钰，郭鹏
（大连交通大学 电气信息学院，辽宁 大连116028）

为提高铁路物流中心仓储作业信息管理效率，将物流管理体系结合铁路物流中心仓储环节的管理特点，以物联网技术建起信息管理架构，提出基于物联网的仓储管理信息跟踪流程，重点设计入库组管理、储存管理、出库管理、配送管理四环节。物联网技术构架以感知层、网络层、应用层为主，在系统中分别发挥传输、分析处理、应用的作用。

物联网；仓储作业；管理系统；铁路物流

随着物流内涵不断扩展，管理手段的改善和提高，物联网和商务应用的广泛普及以及现货物流业和运输仓储资源的高度整合，使物流产业成为国民经济中一个重要组成部分。我国在物联网技术应用到仓储管理系统中，以加快仓储内部环节的数据信息传递效率方面研究起步较晚，仓储的信息化总体水平很低，以人工操作为主，信息不能实时更新存储及信息共享。运用现代物联网技术，实现仓储管理信息化是今后国内仓储发展的必然趋势。

铁路运输业作为专业化运输企业，在提高仓储自动化、信息化的思想认识不足、仓储设备和管理系统久不升级、信息化程度低、信息不能实现集成和共享、仓储管理混乱等问题制约着铁路物流仓储的发展建设。依托铁路物流物联网技术使铁路运输信息资源得到最大程度的共享，在仓储管理上向智能化、信息化发展[1-4]。

1 铁路仓储管理作业流程设计

目前物流中心仓储作业通用作业流程，结合铁路货物运输的特点，设计出铁路物流中心仓储管理作业流程，作业流程图如图1所示。

入库准备阶段：计划部根据货物列车到达预确报，核对货运票据信息，包括货主信息、货物品类、数量、重量、理化特性等，根据以上信息，制定入库计划，确定车辆到达时间、装卸计划、储运单元、库位货架，并按批打印货物条码及储运单元条码，准备入库作业。

图1 铁路物流中心仓储管理作业流程

入库阶段：车辆到达后入库组安排指定卸车人员在月台准备卸车作业，卸车过程中接货员会按批在货物包装箱上贴一个货物条码并扫描。当货物卸满一个储存托盘后，在托盘上贴一个储存托盘条码并扫描，储存托盘条码和货物条码一一对应。卸车人员按批将托盘移送到入库验收区，验收员进行货物验收，如不合格，则将该批货物放置处理区，待计划部联系上流物流部门进行处理，如合格验收员则按照托盘数打印货位条码，确定各托盘的储存货位，准备进行上架作业。

储存阶段：商品以托盘为单位上架时，将货位条码贴于托盘面向叉车的一侧，叉车前装有激光扫描器，叉车将托盘提起，并将其放置于计算机所指引的位置上。在各个托盘货位上装有传感器和发射显示装置、红外线发光装置和表明货区的发光图形牌。叉车驾驶员将托盘放置好后，通过叉车上装有的终端装置，将作业完成的信息传送到主计算机。计划部会定期下达盘点及理货计划，盘点理货员通过扫描储运单元条码及货物条码来完成盘点及理货作业。

出库阶段：业务部收到客户订单后，进行订单处理，并判断是否具有物流金融业务，若是则需签订仓单质押合同，进行仓单质押到合同到期或解约后到期出库，若不需要物流金融业务，将订货单汇总，并分批发出印有条码的拣货条码，这种条码分别包含拣货信息条码及发货托盘条码两种。分拣人员根据扫描拣货标签，在仓库中进行拣货，并将货物放置发货托盘上，并扫描货物条码及发货托盘条码，使发货托盘条码和货物条码一一对应，并将发货托盘送至出库区。复检员对货物进行复检，复检合格后，如需流通加工，则越库至流通加工库进行流通加工，如不需流通加工则进行配送作业准备[11-12]。

2 基于物联网的仓储管理系统工作流程

基于物联网的仓储管理是将感知识别技术融入到入库前准备阶段、入库管理阶段、仓储管理阶段、出库管理阶段以及配送管理5个主要阶段，从而提高应用系统的工作效率。下面以常温库及冷库的作业流程为例设计其物联网应用流程，最终设计物联网应用系统。

常温库及冷库的作业流程是货物到达仓库后经收货、存储、拣选、发货、配送后完成仓储作业流程。具体应用到本系统中，体现在入库组、储存组、出库组和配送组。在标准作业流程运作过程中的信息自动录入、核对、更新、监控[3-7]。

2.1 入库组物联网工作流程

入库组完成从站内到库区的货物装卸及信息登记和修改。根据入库计划，入库组获得相应的车辆、托盘、一维条码、有源标签的配给，托盘和有源标签信息是绑定的。叉车上装有无源标签用于进入库区时识别车辆信息及在库区内识别区位和货位信息，同时叉车上还装有有源标签识别器实时读入叉车上的托盘信息，入库时与仓库的识别器进行信息交换，进行货物信息的确认与核对。卸货时，接货员按批在货物包装箱上贴一个入库货物条码，用手持识别器进行扫描，扫描信息实时录入有源标签中，同时扫描托运时的货物识别码，一维条码与货物识别码一一对应，货物识别码由手持识别器上传至车载识别器，入库时车载识别器将货物识别信息上传至入库识别器，由入库识别器传至后台服务器备查，当货物卸满一个储存托盘后，信息录入结束。叉车将托盘移送到入库验收区，验收员进行货物验收，若不合格，则将该批货物放置处理区，待计划部联系上流物流部门进行处理；若合格，验收员则按照指定的库区货位准备进行上架作业。入库组物联网信息作业流程如图2所示[9]。

图2 入库组物联网作业流程

2.2 储存管理工作流程

储存组完成货物进入库区的信息核对、上报及货物上架。仓储库入库大门处设有入库识别器，该识别器会扫描叉车的无源标签识别车辆信息，同时车载识别器将接收到的托盘有源标签信息和货物识别信息传送至入库识别器，入库识别器将接收到的信息传至服务器，服务器根据入库计划下达入库指令，指示将托盘放于哪一个货架，入库指令由入库识别器传至车载识别器，叉车接到入库指令后，进入仓储库区，车载识别器会实时识别叉车行进过程中扫描到的货架信息，到达指定货架后，将托盘放置于货架上，车载识别器与库区识别器完成信息确认，上架结束。

库区识别器设置于库区内，可以与车载识别器和托盘有源标签通信。与车载识别器通信完成上架确认工作，与托盘标签通信完成货物核对和盘点工作。当托盘中的货物发生变动时，托盘标签的信息会被手持识别器改写，信息的变化会实时反映到库区识别器中，库区识别器与服务器通信，将货物信息的变化进行登记备查。储存组物联网信息作业流程如图3所示[13]。

2.3 出库管理工作流程

出库组完成货物出库的信息登记、改写及货物出库作业。根据出库计划，出库组会获得相应的车辆、托盘配给。

图3 储存组物联网信息作业流程

如果是整个托盘的货物出库，不需要更换托盘，叉车根据出库作业指示进入库区指定货架位置，拣货员使用手持识别器与车载识别器及托盘有源标签进行出库信息确认，叉车收到确认信息后会将整个托盘运送至仓储库出库大门处进行信息核对，同时库区识别器更新库区货物信息并发送至服务器进行数据更新。

如果是托盘上的部分货物出库，需要更换托盘，拣货员扫描货物的一维入库条码，确认该货物出库，同时更新原托盘有源标签的信息，将货物放入新的托盘后，更新新托盘有源标签的内容，确认货物已放入托盘，叉车识别器接收新托盘标签信息，在出库门进行信息核对，库区识别器读取原托盘有源标签的内容，将货物的变化情况传送至服务器进行库内货物的信息更新[14]。

出库大门处出库识别器扫描车辆标签，车载识别器与出库识别器通信，进行出库货物信息的核对确认，无误后进行出库操作，出库识别器信息发送至服务器，确认出库完成，与库区识别器比对后更新服务器数据。出库货物进入配送流程。出库组物联网信息作业流程如图4所示。

图4 出库组物联网信息作业流程

2.4 配送管理工作流程

配送组完成货物配送信息登记、改写、货物配送及配送信息确认作业。拣货员使用手持识别器扫描货物一维入库条码，登记配送货物，手持识别器改写托盘标签的货物信息，同时服务器将对应的具体货物信息传送至二维码打印机，打印对应货物的品类、数量、托运人、收货人等信息，拣货员将二维码贴在货物上进行装车作业，同时手持识别器与货车车载识别器通信将配送货物信息输入车载识别器确认货物的装车作业，当货车通过仓储中心大门时仓储中心识别器识别货车车号及车载识别器的货物信息。货车装有北斗定位标签，信息中心实时跟踪车辆位置信息，保证对配送过程的监督。货物到达收货人时，配送人员扫描二维码进行配送信息登记，配送结束时，车载识别器接收手持识别器的信息，确认并存储配送完成信息，同时货车识别器通过无线方式远程将配送结束信息发送至服务器进行配送信息的登记。配送组物联网信息作业流程如图5所示[15]。

图5 配送组物联网信息作业流程

3 仓储管理系统的物联网技术架构

本系统设计采用3层物联网技术架构，即感知层、网络层和应用层。

1）感知层

感知层主要完成货物信息的标识、采集、转换处理、收集环境信息，通过通信模块传输到网络层和应用层。

本系统的感知层有一维条码、二维码、有源标签、无源标签、北斗定位标签及相应的识读传输装置:一维条码、二维码用于标识货物信息，识读传输装置为手持设备；有源标签用于标识货物托盘等信息经常变化、识别距离较远的标识，识读传输装置需用无线网络传输信息；无源标签用于标识货架、装卸车辆等信息不经常、识别距离较近的标识，识读传输装置需用无线网络传输信息；北斗定位标签用于标识需要为之服务的货物或车辆的标识。

2）网络层

网络层接收感知层传入的信息，并将这些信息，经分析、处理、存储等，传输至应用层，同时将应用层发布的各种调用、控制、决策信息，传输至感知层。

网络层的设备有：库区识别器、车载识别器、北斗标签类识别器、手持识别器、服务器间的通信设备等:库区识别器安装在出入库门禁处，可识别有源标签和无源标签，即货物托盘和装卸车辆；车载识别器安装在铁路物流中心装卸车辆上，可识别有源标签、无源标签及装卸车辆位置，即货物托盘、装卸车辆及仓储货架；北斗标签类识别器安装在铁路物流中心配送车辆上，可识别有源标签和北斗定位标签，即货物托盘、配送车及货物位置服务及货物抵达跟踪；手持识别器相当于移动基站，可以扫描一维二维条码、识别有源标签和无源标签，即货物信息、货物托盘、装卸车辆及仓储货架等；服务器间的通信设备主要有通讯接口、中继器等。

北斗地面增强基站地面增强系统安装于铁路物流中心，定位精度可达厘米级定位，可实现铁路物流中心内装卸车辆及仓储货物的精确定位。

3）应用层

应用层是物联网和用户的接口，负责完成数据的管理与应用，通过物联网应用业务中间件与各个现有的铁路物流中心管理信息系统应用相结合，实现物联网技术在铁路物流中心管理中的各种应用。比如：货物的全程跟踪服务、数据管理和任务发布等[6-10]。

4 结束语

在仓储管理上向智能化、信息化发展，通过计算机网络，条码自动识别技术、射频技术等达到从计算机中快速查找各仓库的库存情况，帮助管理者对货物进行合理的管理和调配，实现物流的现代化仓储服务，信息化的关键一环们可以依托铁路物流物联网技术使铁路运营信息资源得到最大程度的共享。

[1]熊琦.A物流公司仓储运作流程标准化研究[D].兰州：兰州大学，2013.

[2]刘雪斐.基于物联网技术的铁路物流中心仓储管理系统设计研究[J].铁道货运，2014（6）：6-9.

[3]张兵.基于RFID技术的武汉烟草物流配送中心仓储作业流程优化[J].物流技术:装备版，2014（9）: 58-62.

[4]赵国智，王喜富，张仲义.铁路物流企业仓储及配送管理系统分析及系统设计研究[J].物流技术，2008，27（9）：107-110.

[5]张志荣，张龙江，孙建华.基于RFID的铁路物流电子识别系统[J].大连交通大学学报，2011，32（1）：106-109．

[6]刘勇，候荣旭.浅谈物联网的感知层[J].电脑学习，2010（5）:55-62.

[7]马哲.基于RFID技术的铁路集装箱战场作业管理研究[D].成都：西南交通大学，2013.

[8]沈苏彬，范曲立，宗平，等.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报：自然科学版，2009，29（6）：1-11.

[9]李恒.基于RFID技术的铁路物联网电子识别系统研究[D].大连：大连交通大学，2012.

[10]刘学江.铁路物流物联网体系架构研究[D].成都：西南交通大学，2012.

[11]王杰洁.A公司配送中心作业流程优化设计[D].北京：华北电力大学，2014.

[12]杨雅岚.仓储出入库作业流程的仿真与优化研究[D].南昌：华东交通大学，2014.

[13]王建华.浅析铁路货运仓储的发展现状及趋势[J].物流工程与管理，2014（1）：19-20.

[14]吴文娟，侯敬，冯珊珊.铁路物流服务供应链发展的研究[J].铁道运输与经济，2015，37（3）：35-41.

[15]胡婷婷.基于业务流程成本分析的仓储作业资源配置研究[D].大连：大连理工大学，2013.

Tracking design of railway warehouse management information based on Internet of things

LI Wei-dong，XU Jin-yu，GUO Peng
（School of Electronic and Information Engineering，Dalian Jiaotong University，Dalian 116028，China）

In order to improve the railway logistics center warehouse operation efficiency of information management，logistics management system combined with the management characteristics of railway logistics center link，Internet of things technology to build the framework of information management，networking storage management information based on the tracking process，focus on the design of storage group management，storage management，a database management，distribution management，city of Victoria section is proposed.The technology framework of Internet of things is based on perception layer，network layer and application layer.In the system，the function of transmission，analysis，processing and application are played.

Internet of things；warehousing and storage activities；management system；railway logistics

TN99

A

1674－6236（2017）07-0061-05

2016-05-24稿件编号：201605225

国家自然科学基金（61471080）

李卫东（1963—），男，辽宁大连人，博士，教授。研究方向：铁路信息与通信智能化技术。