射频技术在自动化物流仓库控制系统中的应用研究

文/张云龙

人工管理物流仓库进出库信息时间长，失误率高，控制效果随之下降。研究基于射频技术的自动化物流仓库控制系统。硬件上设计了ARM9控制芯片与信号控制器。软件上，建立物流仓库自动化功能模块，加强自动化控制功能；基于射频技术调试功能模块的开发环境，平衡各功能模块的运行模式；构建物流仓库自动化控制数据库，完善系统控制流程。采用系统测试的方式，验证系统运行效果良好，可以运行到实际物流仓库中。

0.引言

随着网购的普及，物流仓库任务繁重，进出库货物会生成很多文档数据。仓库货品存放种类较多，货品进出库频繁，业务相对复杂，仓库控制任务困难重重[1]。本文设计了基于射频技术的自动化物流仓库控制系统，利用成熟的射频技术，将平面仓库管理转变为立体仓库管理，实现货物的自动化出入管理，最大限度地提高物流仓库的控制水平。

1.硬件设计

1.1 ARM9控制芯片。本文设计的系统以ARM9控制芯片为核心硬件，利用SDRAM与FLASH存储，将存储空间最大化。为了适应系统进出库信息的控制，使用标准RS串口，速率在9500-115500bps，以10M/100MBase-T以太网为接口，支持AUTO-MIX功能，用于识别交叉电路，以最快的速度得出物流仓库内部信息[2]。在系统运行过程中，ARM9控制芯片在此状态下可以选择使用天线或是端口输出数据，提供其他硬件与原件的运行动力。其内部设置的存储空间中，具有多个名称，使用户可以及时找到存储信息。本文设计的ARM9控制芯片中，配置了不同的输出功率参数，当切换到不同的端口时，输出功率也相应不同，可以自动分析系统当前环境，配置出适宜的输出功率，保证高效的运行状态。

1.2 信号控制器。在本文设计的系统中，ARM9控制芯片为核心硬件，而信号控制器即为控制硬件。其设计是为物流仓库进出库服务，包括编码、解码、校验等功能[3]。负责控制信号的传送，其内设置多种转换模块，转换率较高，可以满足仓库基带信息采样的需求；内置PLL锁相环，使编程过程更加稳定，逻辑单元Logic Array Block可以满足控制时序的逻辑要求。

2.软件设计

2.1 建立物流仓库自动化功能模块。物流仓库的自动化控制可以为不同的用户实施权限配置。本文设计的自动化功能模块以配置简单，灵活性强为基础。因此，功能模块中设计了用户权限管理模块、数据管理功能模块、设备日常管理模块、自动化控制模块等。通过数据管理功能模块将货物信息备份，使其得到安全的存储效果，如果数据丢失，也可以恢复数据，确保货物数据的安全[4]。自动化控制模块可以在物资入库时，自动生成货物标签，在货物出入库时，自动生成清单，实现自动化控制[5]。

2.2 基于射频技术调试功能模块的开发环境。为了实现物流仓库的自动化功能模块，本文将融合射频技术（PFID），对功能模块的开发环境进行调试。PFID是利用射频信号通过交变磁场，实现非接触式的信息传达过程[6]。本文将PFID应用于物流仓库自动化控制系统中，无接触识别、可移动性、可穿透性、内存大等特点，对仓库进行自动化控制。由于PFID应用领域较广泛，不需要安装调试软件，直接使用互联网，即可对物流仓库的开发环境进行调试，使系统可以在功能模块中处理大部分货物信息，减少了人工负担。此外，本文在开发环境的调试中，添加了交互模式，可以实现货物信息的实时更新。并利用射频技术的三层体系结构，完成开发环境的调试[7-8]。

2.3 构建物流仓库自动化控制数据库。通过对开发环境的调试，系统将进入最后一步设计，即为数据库设计。本文在设计数据库时，为了确保仓库货物的自动化控制性能，本文将所有属性和关系都包含在数据库中，避免数据结构错误或数据不完整。其一，货物信息表，包括物流企业中所有货物信息。其属性图如下图1所示。

如图1所示，在自动化控制数据库中，货物信息属性图包括货物编号、货物名称、类型、客户名称、备注等货物信息。针对货物类别，设计出货物类别的属性图如下图2所示。

图1 货物信息属性图

图2 货物类别图

如图2所示，货物类别包括编号、名称、类型等3个方面。入库单属性图如下图3所示。

如图3所示，入库单信息包括入库单编号、仓库编号、货物编号、数量、客户编号、负责人、入库日期、放置位置等入库信息。与其相同，出库单属性图如下图4所示。

图3 入库单属性图

图4 出库单属性图

如图4所示，出库单信息包括出库单编号、仓库编号、货物编号、数量、客户编号、负责人、出库日期、放置位置等出库信息。由此设计出的数据库如下表1所示。

表1 自动化控制数据库

如表1所示，基于数据库的设计，物流仓库的各项货物信息均可以实现自动化。

3.系统测试。

为了保证系统可以正常运行，本文对硬件与软件进行测试，检验每一步设计的实用性。测试内容包括系统集成功能，检测系统设计的逻辑性。

3.1 测试过程本文对客户、仓库、货位、货品等数据进行模拟，数据如下：客户数据：test-kehu00、test-kehu01、test-kehu02、test-kehu03；仓库数据test-cangguan00、test-cangguan01、test-cangguan02、test-cangguan03；货位数据：仓库号码两位+街区号码两位+层数两位+货位顺序号两位（01A10101、01A10102、01A10103、01A10104）；货品test-kehu00goods00、test-kehu00goods01。本文设计的系统以自动化为主，因此在入库流程中，均为自动化模式，在登入系统后，输入客户信息，录入货物信息，即可自动分配货位；提交入库申请单后，自动生成货物条码；在指定位置卸货后，系统自动生成入库清单，用于后续查验。

3.2 测试结果。通过以上流程，本文对系统入库件数进行测试，结果如下表2所示。

表2 系统进出库正确次数

如表2所示，本文对系统进行了60次测试，每10次为一组，实际入库件数与本文设计的系统得出的入库件数完全保持一致。由此可知，本文设计的系统可以应用在实际物流仓库控制中，具有较好效果。

结束语：

近年来，随着网络的发展，带动了物流业的发展，为人们的生活创造了便捷条件。由于网购人数与日俱增，物流仓库的压力持续升高。由于人工控制进出库清单较复杂，失误率较高，经常出现入库与实际库存对不上的情况。基于此本文设计了基于射频技术的自动化物流仓库控制系统，并对此系统进行测试，得出系统入库记录与库存相一致的结论，可以应用于实际物流仓库中，为物流业的发展提供参考性建议。