基于物联网射频技术的抽水蓄能电站智能化仓储管理新模式研究

马源良，周新元，张天翔，张 迪，仇 岚，郭丙晨

（1．国网新源建设有限公司，北京市 100053；2．华东宜兴抽水蓄能有限公司，江苏省宜兴市 214205）

0 引言

随着有关“碳达峰、碳中和”目标的提出，抽水蓄能电站将在支持社会经济发展、服务民生、构建清洁低碳的能源体系中占有更大地位，其作用也日益凸显[1]。精益高效的物资仓储管理水平是抽水蓄能电站平稳建设与运行的重要保障，对抽水蓄能电站物力管理水平和运行能力的提升影响巨大。

1 抽水蓄能电站物资仓储管理现状及解决方向

1.1 物资仓储管理现状

现如今的物资仓储管理被公认为是现代物流管理中的核心环节。抽水蓄能电站建设周期长、物资种类繁多，出入库的频次高，作业复杂多样[2-3]。传统的物资仓储管理方式主要依靠人工记录，工作量极大且极易造成准确率低、管理效率低、管理成本高、无法及时掌握全面的物资信息等状况[4]。

现有的国网新源控股有限公司抽水蓄能电站物资仓储管理信息系统WMS系统主要是ERP系统中IM和WM两个模块，在一定程度上较传统方式有了明显进步，但对于实现物资仓储业务的精益化管理、自动化操作、智能化运作目标还有不小差距。

IM和WM两个模块功能不同，操作流程较为复杂且系统无法实现自动盘库和纠错功能，因此物资仓储管理人员不仅需要同时熟练两个模块的使用，还要进行人工录入对账，完成货物验收、上下架工作。实用性欠妥，不能适应物料快速出入库的管理机制。现有KKS编码、物料编码体系也无法有效建立物资管理、生产管理以及设备运维之间的关联，数据更新不及时、出错率高，无法清晰掌控物料管理过程，导致库存总量较大，占用较大流动资料，影响电站工作的开展。ERP系统对定额储备的物资消耗情况、存储情况等信息缺乏预警、分析以及指导制定采购策略、储备策略等功能。

1.2 解决方向

抽水蓄能电站的独特属性决定了物资管理要面临更艰巨的困难，现有模式已不能满足需要，无法实时掌握物资的信息。智能化物资仓储管理可以将物资流、信息流和设备流完美融合，减小人工投入，规范出入库手续、定期盘点，完善物资采购、验收、出入库、维护保养等信息，实现物资全寿命周期管理。因此，智能化物资仓储管理，因其突显的高效性与准确性正逐渐成为今后抽水蓄能电站物资仓储管理的发展方向。

2 关键技术的基本原理

与传统管理模式相比，智能化仓储系统充分利用信息库技术、移动技术等先进手段，通过先进的硬件设施和软件技术来实现对物资仓储管理的精细管理[5]。本文基于抽水蓄能电站，通过PDA构建起“二维码（条形码）+RFID”的智能化物资仓储管理的新模式，实现抽水蓄能电站高效智能的物资仓储管理。

2.1 RFID技术

射频识别RFID技术就是借助电磁波对仓储物资进行识别。20世纪中叶RFID开始萌芽，历经一系列探索，1990年前后在多个行业开始应用。步入21世纪后，随着科技进步，开始走进日常生活被人们所熟悉和使用。

RFID阅读器由内置天线接收信号，并通过自身微处理器对信号分析后传递给后方计算机进行处理。电子标签虽存在不同类型，但主要功能均是保存对应物品的具体信息，供阅读器读取使用分析。现如今的RFID技术具有数据储存量大、适用性强、唯一性、安全性高、读取速率快、可以识别多目标等优势。不论是国内还是国外，多家大型公司使用RIFD技术对物资仓储进行管理并不断优化升级[6]。

使用RFID技术首先需将信息导入，与实际物资一一对应，将标签固定在其表面上，当阅读器与电子标签二者相距在一定距离之内时，阅读器便可通过电子标签的射频信号读取相对应的物资信息，自动识别物资，实现高效的物资仓储管理[7，8]。

2.2 二维码技术

二维码一般采用黑白两色的矩形组成。按照一定规律将不同颜色的方格组合成图形，用特定图形取代相应代码并通过特定设备读取出对应信息。其作为一种集存、传、识于一身的新技术，得到极大关注。对于二维码的研究，国外最早于1990年左右开始进行，而中国则在1993年开始研究。经过多年的研究探索，出现了多种类型的二维码，其中QR二维码为代表[9]。

QR二维码以其容纳信息量大、全方位识别、容错能力强、具有纠错功能、可靠性高、良好的经济性等优点，被广泛应用于物资仓储管理、生产系统等众多领域。

对于物资仓储管理，可利用二维码技术生成物资的二维码标签粘贴在对应的位置上，物资仓储管理人员便可通过扫描二维码获取相关信息进行相应操作。

2.3 PDA

根据适用对象的不同分为两部分。工业级PDA主要包含阅读器等，而消费品PDA则为手机、平板等。21世纪以来，随着科技的进步，工业级PDA逐渐变得更加方便携带，集成功能增多，不再受线缆约束，实用性有了质的飞跃，在多方面得到了广泛应用。

对于物资仓储管理，PDA具有极大的优势。随着PDA的发展，物资仓储管理能力也有了极大进步。首先，在面对种类众多的物资时，可以做到现场采集、处理物资信息，减少出错的概率。其次，实现动态管理，移动办公，物资信息实时更新。

3 “二维码（条形码）+RFID”智能化物资仓储管理模式

开展仓储物流体系“两基一化”建设，实现仓储物流业务精益化管理、自动化作业、可视化管控、智能化运作。从“提质增效”的角度出发，以PDA为载体构建起“二维码（条形码）+RFID”的智能化物资仓储管理新模式，全面优化操作流程，提升现场办公能力。

3.1 总体框架

通过PDA构建起“二维码（条形码）+RFID”的抽水蓄能电站智能化物资仓储管理新模式其总体框架如图1所示。通过三大技术手段，识别存有物资仓储信息的新型电子标签，在利用大数据平台、移动应用平台、统一权限平台三大支撑平台，实现ERP库存管理中的八大基本功能应用。

图1 智能化物资仓储管理新模式系统整体框架Figure 1 Overall framework of a new model system for smart storage management

3.2 新模式系统功能设计

新模式依靠三大技术，运用“二维码（条形码）+RFID”电子标签、便携移动终端PDA等设备实现以下主要功能：

（1）入库和上架业务管理。将ERP系统中有关入库管理信息加载到PDA中，在仓储现场对入库物资相关参数进行核对，进行入库和验收管理。在完成验收之后，将物资关联到唯一对应的托盘上，并固定新型标签，对物资进行标识，并确定上架仓位。再次对物资参数和货架位置进行确认，并在应用中添加相应库存，随后上报ERP系统，最终完成入库上架。

（2）出库和下架业务管理。将ERP系统中有关出库管理信息加载到PDA上，随后在仓储库房确定物资货架位置，对出库物资的具体参数进行确认，在应用中减少相应的库存，随后分发物资上报系统，最终完成出库下架。

（3）盘点管理。根据ERP系统中的盘点信息加载到PDA上，借助“二维码（条形码）+RFID”电子标签，实现物资仓储盘点工作，仔细核对各个仓位物资的数量，核查无误后上传ERP系统，获得相关物资仓储清单，实现盘点功能。

（4）理货管理。在经过多次入库出库后，需要对物资进行相应整理，主要包括物资的库内移动、仓位补货等。根据系统得出的建议，利用PDA扫描源电子标签对相应库位物资进行理货下架处理，在下架物资整理完成后重新扫描电子标签进行理货上架处理，最终完成理货管理。

（5）物资库龄分析。在录入数据时，对物资保管寿命进行明确，便于及时了解物资存放时间以及物资是否失效。对于例如防汛物资等，可以设置检验周期，实现对该类物资库龄的管理，并到期提前通知准备相应检验工作。

（6）基础数据管理。主要对仓库的基本信息进行分析，对入库物资分类并分配存放位置，也可以对库房中的仓位、托盘等进行管理，对于电子标签也可以进行相应管理。同时对于一些实行定额管理的物资，还可以实现库存自动跟踪，提供一定的采购建议。

（7）报表查询。可以对当前库存仓位存储情况生成表格，例如：库存报表、业务分析报表等，根据各种表格可以从不同角度对库存物资数量、种类、是否存在差异进行分析提出策略。

（8）权限管理。对用户信息、密码等进行管理，并针对ERP系统中不同的角色进行相应权限的分配。

（9）仓储配置。首先，可以对功能进行分级配置，根据实际需求选择适合自己的分级进行使用。其次，可以为物资仓储提供相应的策略，对入库出库物资进行分组，将同类型物资集中存放，并根据物资体积的大小提供合适的仓位。最后，规划路线，能够在最短的时间完成入库、出库、理货等工作，提高工作效率。

3.3 新模式硬件设备

任何模式系统均需要有硬件设备的支撑，以PDA为载体构建起“二维码（条形码）+RFID”的智能化物资仓储管理新模式主要包括以下硬件设备：

（1）服务器。数据传输必不可少的途径之一就是网络传输，而网络传输需要有服务器的支持。根据不同工作内容分为3种服务器。应用服务器主要负责WMS系统的应用组件和PDA移动设备的支撑组件。数据库服务器主要对新模式中的数据进行存储、读取、管理等操作。接口服务器则主要负责让信息流可以在WMS系统中的应用和ERP系统之间可以双向传递。

（2）新型电子标签。新型电子标签主要采用RFID技术和二维码技术，具体样式见图2。RFID技术可以无接触的同时识别多个物资的信息，同时以二维码作为辅助，更确保了识别的准确性，对抽水蓄能电站的物资仓储工作能力有了极大的提升。在日常业务管理中，将新型电子标签导入物资基本参数后，张贴在物资旁边。工作人员可利用PDA对多个电子标签同时进行辨认，完成物资地出入库、盘点理货等工作，实现物资仓储全过程动态管理。

图2 “二维码（条形码）+RFID”新型电子标签Figure 2 “QR code （bar code）+ RFID”new electronic tag

（3）便携式PDA。便携式PDA，如图3所示。其主要作用是配合新型电子标签，对物资信息进行采集、识别操作，并依靠服务器完成物资仓储管理工作。根据新模式的需求，便携式PDA既要支持二维码、一维码扫描功能，又能使用RFID技术，同时也要支持WIFI和网络实现数据的双向互联。

图3 便携式PDAFigure 3 Portable PDA

（4）RFID通道门。RFID通道门，如图4所示。一般位于物资仓储的门口，经过RFID通道门的物资信息将会被采集和识别，通过服务器上传系统，生成相关台账。同时也可以对未履行出入库手续的物资起到预警作用，提高物资存储和发放的准确性，避免不必要的损失。

图4 RFID通道门Figure 4 RFID access door

3.4 新模式在抽水蓄能电站应用中的优势

抽水蓄能电站物资仓储管理因其种类复杂、存有大量定额物资、需进行频繁地出入库操作等诸多物资仓储管理难点。传统的以手工记录，设置手工标签的管理方式有所欠缺。现有的抽水蓄能电站物资仓储管理大多采用二维码配合PDA进行现场管理，但因现场条件，二维码容易损坏，同时二维码无法多个目标同时进行，这些局限性都再次限制了抽水蓄能电站物资仓储管理的高效性。

通过PDA构建起“二维码（条形码）+RFID”的智能化物资仓储管理新模式。将两种技术整合，完成新型电子标签，如图2所示。不需要直接接触，也可以对多个目标进行识别，提高工作效率，同时又能保证在确实专业工业级PDA的情况下继续完成工作。

4 结束语

本文对抽水蓄能电站智能化物资仓储管理进行研究，分析了物资仓储管理的现状，并根据发现的问题提出了一种新的智能化物资仓储管理模式，简要介绍了新模式的总体框架和功能在管理中的优势。

通过PDA构建起“二维码（条形码）+RFID”的智能化物资仓储管理模式，主要利用移动技术等先进的现代物资管理技术，将二维码（条形码）和RFID技术结合，以其无须接触、多目标同时识别、高效移动等特点，方便物资仓储人员进行入库出库、盘点整理等业务操作，实现仓储管理流程的在线监测及仓储现状的动态管控，助力抽水蓄能电站物资仓储管理提质增效。