仓储电子货架标签系统设计与应用

姚伟 王吉 李颖川

摘 要：传统仓储管理系统中，纸质标签存在着数据更新效率低、可展示信息有限、显示内容单一、系统整体运维成本高等问题。为较好地解决这些问题，设计实现了一种基于电子货架标签的仓储管理系统。系统由服务器、工作终端、标签读写器以及电子货架标签组成，用户的所有仓储作业结果可通过标签读写器实时更新到货架标签上。相对传统纸页式标签而言，电子货架标签系统具有数据更新及时、管理成本低以及绿色环保等优点，可有效提高仓储作业的快捷性、准确性、经济性与可靠性。

关键词：电子货架标签;仓储管理;管理信息系统;RFID;传输;通信

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：2095-1302（2019）08-00-03

0 引 言

在射频识别技术[1]（Radio Frequency Identification，RFID）的发展推动下，电子货架标签（Electronic Shelf Label，ESL）一经出现就备受物流仓储零售业的关注。相比较传统的纸质标签，ESL具有以下应用优势[2-3]：

（1）数据更新及时，ESL可根据后台指令实时更新显示数据，具有准确快速、灵活高效的特点;

（2）节约管理成本，采用ESL解决方案后，可免去频繁更新标签数据的人工操作，进一步节约人力资源、降低人为损耗;

（3）绿色节能环保，由于取代了纸页式标签，每年可为国家节约大量的森林资源与购买纸张的成本。

ESL电子货架标签通常由显示单元、控制单元、数据通信单元、存储单元以及电源组成，结构如图1所示。

显示单元主要负责数据显示，一般由TN液晶屏或电子纸实现。根据所选数据传输协议，数据通信单元可采用NFC，WiFi，蓝牙，ZigBee，RFID等技术实现[4-9]。

控制单元主要负责控制通信单元的数据收发并驱动显示单元的数据更新，一般由单片机或微控制器实现。

数据存储单元主要用于存储控制程序与显示数据，一般由非易失性存储器实现。

作为有源电子标签，ESL一般采用独立电源供电，根据系统功耗可选择锂电池或纽扣电池作为系统电源。

1 系统总体设计

1.1 系统架构

仓储电子货架标签系统硬件主要由ESL服务器、工作终端、手持式移动终端、ESL标签读写器、ESL电子货架标签组成，其系统结构如图2所示。

工作终端主要负责如下工作：

（1）设置与控制ESL标签读写器;

（2）运行仓储管理程序并提供系统与用户交互界面。

手持式移动终端主要实现移动环境下对仓储管理对象的管理功能，如装备物资上下架、盘库、移库等操作。ESL服务器上安装有数据库，运行仓储管理系统。ESL标签读写器根据用户需求接收工作终端的响应指令，更新ESL电子货架标签的显示内容。整个系统基于IP网络构建：ESL标签读写器、工作终端、ESL服务器均采用有线连接，手持式移动终端采用WiFi连接。

1.2 软件架构

系统软件以B/S架构实现。仓储电子货架标签系统由Web应用管理服务程序、ESL标签读写程序、移动管理程序以及数据库组成。系统软件结构如图3所示。

Web应用管理服务程序主要实现如下目标：

（1）库房、装备物资、查询统计等与仓储操作相关的管理功能;

（2）标签读写器设置与控制。

ESL标签读写程序主要实现如下目标：

（1）接收管理服务程序的控制指令，设置自身工作状态;

（2）更新ESL電子标签中的显示内容。

移动管理程序、ESL标签读写程序通过Web Service与主程序交互。

2 系统实现

仓储电子货架系统采用Visual Studio 2008[10]开发，开发语言为C#，数据库选用SQL Server 2008 RTM。

2.1 ESL标签读写程序

本系统中，系统为每个库房配置三台ESL标签读写器并为每层货架配置一枚ESL电子货架标签。每枚货架标签拥有唯一的8位十六进制ID，用于进行身份标识。在使用中，标签读写器通过该ID标识查询ESL货架标签并更新其数据显示：标签读写器首先广播货架标签ID，货架标签接收到广播指令后，会检测广播ID与自身ID标识是否一致。如标签ID匹配，则继续接收数据并更新数据显示;如不匹配则简单地抛弃处理。本系统标签读写器与ESL货架标签分别选用富士康CMC191[11]与CMC3703[12]。

CMC191标签读写器开发过程如下：

（1）根据预先设置的工作参数连接标签读写器，若连接成功，则向读写器发送控制指令，同时，在命令的回调函数中实现货架标签数据的更新操作;

（2）关闭标签读写器。

开发流程如图4所示。

ESL货架标签显示内容动态更新过程如下：

（1）当装备物资上下架后，系统首先根据货架标签ID计算出该层货架存放的物品名称与数量;

（2）利用.NET GDI+动态绘制一张表格，并将表格保存为bmp格式的文件;

（3）连接CMC191读写器并发送Update命令，更新此货架标签ID号的显示，显示内容即为刚刚生成的bmp文件。

操作CMC191标签读写器的主要实现代码如下：

UInt32 ret = 128;//声明回调函数

f = FUN_CMC;

ret = ESLLIB.ConnectDev（ip， ref hwd， f）;//连接标签读写器

if （0 == ret）

{

//连接成功

}

//回调函数

public UInt32 FUN_CMC（UInt32 funid， IntPtr data， int size）

{

……

switch （funid）

{

……

case WM_USER + 4：//找到ESL标签

//更新显示

ESLLIB.UpdateESL（hwd， 3， tagid， bmpFile）

break;

}

}

2.2 移动管理程序

手持移动端主要实现移动环境下的仓储管理操作，如装备物资的上下架、库存盘点等作业。本系统手持终端选用富士康CMC165C。CMC165采用微软的WinCE 6.0嵌入式操作系统，支持RFID与2D条码功能。装备物资上架过程如下。

（1）将装备上架并码放整齐。

（2）通过CMC165C读取调拨单。

（3）扫描PCB货柜标识，并依次扫描上架装备的RFID标签。

（4）提交系统验证，如果CMC165扫描到的上架装备与调拨单不一致，系统给予相应提示，上架操作失败;如果核对一致，系统则根据操作立即更新货架标签显示内容。

CMC165C的开发过程与Windows桌面应用开发过程并没有太大区别：在Visual Studio 2008上編写相应的业务逻辑，然后将编译好的程序通过ActiveSync下载到CMC165C上执行即可。ActiveSync是微软提供的用于上位机与目标机之间同步程序与数据的开发工具。

CMC165C的RFID功能开发流程如下：

（1）指定RFID读写器的串口端口号;

（2）连接并打开读写器;

（3）执行读、写、寻卡等操作，并在对应操作的回调函数中添加需要处理的业务逻辑代码;

（4）关闭读写器。

3 结 语

仓储电子货架标签系统将ESL电子货架标签引入传统的仓储管理系统中，在降低人力开销的基础上，有效提高了仓储作业的准确性与快捷性。目前，ESL电子货架标签已成功地应用于仓储物流、零售超市、供应链管理等领域，具有十分广阔的应用前景。

参 考 文 献

[1]游战清.无线射频识别技术（RFID）理论与应用[M].北京：电子工业出版社，2004.

[2]苏州汉郎光电有限公司.电子货架标签发展浅析[J].信息与电脑，2013（1）：112.

[3]郭颖，吴晓康，郭天太，等.电子价格标签的应用研究及演示系统开发[J].微型机与应用，2017（19）：95-98.

[4]邱明华，魏学业，吴小进.基于射频技术的电子货架标签设计[J].铁路计算机应用，2012，21（3）：33-35.

[5]江余.基于433 MHz无线通信的电子货架标签设计[D].苏州大学，2016.

[6]周云.基于NFC的电子货架标签系统设计[D].武汉：华中科技大学，2017.

[7]胡宏梅.基于ZigBee技术的超市货架商品标签系统的设计与实现[J].电子技术，2017，46（3）：40-42.

[8]王玉泉，朱韶红.基于RFID技术的智能货架的研究[J].微计算机信息，2010（26）：132-133.

[9] WANG Y，HU Y.Design of electronic shelf label systems based on ZigBee [C]// Proceedings of 2013 IEEE 4th International Conference on Software Engineering and Service Science，IEEE Bejing Section，2013.

[10] Christian Nagel.C#高级编程[M].北京：清华大学出版社，2008.

[11]富士康华南检测中心技术开发文档.2.45G ESL Demo Software User Guide[EB/OL].http：//rfid.cmc.foxconn.com/prods.aspx？id=CMC191.

[12] CMC3703货架标签2.9寸[EB/OL].http：//rfid.cmc.foxconn.com/prods.aspx？id=CMC3703.