港口倉儲物流管理系統

產品詳情：

目 錄

目 錄 2
一、目的和意義 3
二．建設原則 4
三．方案體系結構介紹 5
四．方案簡介 5
4.1控制中心子系統 7
4.2智能倉庫管理系統 8
4.3安全防范系統 9
五．系統設計 9
5.1 電子標簽管理 9
5.2 倉庫的RFID設備及存儲區域管理 10
5.3 無線系統設計與管理 11
5.4入庫管理 12
5.4 出庫管理 15
5.5 盤點管理 17
5.6安全防范系統 18
5.6.1智能視頻監控系統 18
5.6.2智能圖像分析識別系統 20
5.7溫濕度監控 20

一、目的和意義
港口主要面臨的問題如下：
(1)貨物類型繁多，入庫時經常出現多種不同類型貨物同時進倉，出庫時每單中經常要出倉多種不同類型的貨物若干包。此時，采用人工計數出入庫的方式，差錯率非常高。
(2)在進行庫存盤點時，采用人工計數清點的方式，差錯率也比較高，難以實現實物與賬面相一致。
(3)人為因素的不確定性導致勞動率低下，人力資源嚴重浪費。同時隨著貨物數量的增加以及出入庫頻率的劇增，這種模式嚴重影響了正常的運行工作效率。
(4)傳統的管理方式使倉庫的出入庫數據、盤點數據無法具有實時性，不便于單位內部信息資源共享。

隨著計算機的應用普及，目前大多數企業的倉庫管理數據資料已開始采用計算機數據系統管理，但數據還是采用先紙張記錄、再手工輸入計算機的方式進行采集和統計整理。這不僅造成大量的人力資源浪費，而且由于手工錄入數據的因素，數據錄入速度慢、準確率低。
隨著企業規模的不斷發展，倉庫管理的物資種類數量在不斷增加、出入庫頻率劇增，倉庫管理作業也已十分復雜和多樣化，傳統的人工倉庫作業模式和數據采集方式已難以滿足倉庫管理的快速、準確要求，嚴重影響了企業的運行工作效率，成為制約企業發展的一大障礙。
因此急需建設一個倉儲信息化管理平臺。而射頻識別（RFID）技術，是將信息數據自動識讀、自動輸入計算機的重要方法和手段，為我們提供了快速、準確地數據采集輸入的有效手段。為企業解決倉庫管理過程中存在的各種問題，并提高倉庫管理的效率。
RFID技術是本世紀最有發展前途的信息技術之一，是物流信息化重點，形成“物聯網”的核心，它的優秀之處在于RFID可以動態地識別高速運動物體，并可同時識別多個電子標簽，識別距離較大，能適應惡劣環境。同時因為電子標簽可唯一地標識物品，所以可以在整個倉庫管理過程中跟蹤貨物，實時地掌握物品處于糧庫管理的哪個環節。RFID技術的靈活應用不僅能大大提高企業的倉庫管理效率，還能強化企業的核心價值，降低管理成本。通過將RFID技術應用于托盤、包裝箱、貨架、車輛、集裝箱等基礎設施的識別，在倉庫內部、出入庫口、運輸車輛、搬運器械上安裝RFID讀寫裝置，能夠實現自動化的入庫、出庫、盤點，以及物流交接環節中的RFID信息采集，實現物品庫存的自動化管理。通過RFID技術與運輸設備、設施的結合，可以進行基礎設施信息化的升級，整合系統內的多個業務功能，從而有效提升系統的運作效率提高倉儲管理信息化和自動化水平。

二．建設原則
統籌規劃、標準統一、保證安全、經濟實效、適度前瞻。
系統建設和系統設計必須遵循以下原則：
1）充分利用現有的資源
充分利用現有計算機、網絡、信息的資源，避免重復建設。
2）先進性與發展性
采用計算機系統和RFID技術進行系統設計，既要保證當前系統運行的高可靠性，又要能適應未來技術發展的需要。
3）實用性與經濟性
在系統設計中，不僅要考慮到目前各種業務的實際需求，更充分考慮到將來業務種類增長的需求，從實用性出發，解決實際問題。
4）標準化與開放性
采用符合國際、國家標準的軟件和硬件設備，遵循有關技術規范體制，使系統具有靈活的互聯能力。
5）可靠性與安全性
選用可靠的產品與技術，在系統出現異常時，具有應變能力和容錯能力，確保系統安全可靠。對某些信息資源的使用要進行一定的權限劃分，并對信息系統的運行情況進行實時監控。
6）信息共享
對信息資源考慮有條件、分層次共享，使信息既得到充分、有效的利用，又符合內部信息的保密要求。
7）靈活性與擴充性
選用符合國際發展潮流的國際標準的軟件，使系統具有良好的可移植性、可擴展性，保證在將來發展中迅速采用最新出現的技術，降低系統成本。

三．方案體系結構介紹
智能倉儲管理平臺以無線網絡為載體，以RFID技術，無線傳感網絡技術為核心，實現倉儲管理過程中多個業務環節的信息共享和自動化，能夠有效提升系統運作效率。方案體系結構分為三層，第一層為感知層，第二層為傳輸層，第三層為應用層。


港口倉儲物流自動化系統體系結構圖

四．方案簡介
系統特點
1、系統具有高度實時性，無論是后臺管理人員還是現場管理人員，均可在第一時間得知數據發生的變化。
2、系統具有高效率性，采用先進的RFID技術融入倉庫管理流程中，大大提高了倉庫管理流程的效率。
3、系統具有高度智能性和主動性，系統發現現場安全異常情況、及倉庫業務流程出現錯誤時，會現場發出相應警告信息，并通過短信、郵件等方式通知相關人員。
4、系統遵循標準化，開放性設計原則，具有高度可擴充性，能夠方便地與其他系統進行銜接。
5、中間網絡具有高度的可維護、可管理、可控制、可重構功能

控制中心與倉庫的的網絡圖如下圖所示，系統采用分布式存儲數據，在控制中心建立中心數據庫，各區域建立分支數據庫。分支數據庫與中心數據庫實時同步數據，采用廣域網專線互聯，控制中心存儲所有規劃范圍內區域的倉庫存儲、出入庫記錄等信息。倉庫實現RFID自動化、智能化管理。視頻監控系統結合報警控制主機實現安全防范功能。


4.1控制中心子系統
控制中心系統是整個平臺核心部分，主要由數據庫服務器、中間件服務器等設備組成，實時存儲各區域倉庫存儲、出入庫、盤點等信息。結構如下：

1）數據庫服務器結合磁盤陣列設備實現整個平臺信息數據的存儲。
2）中間件服務器提供WebServices功能，同步來自各區域分支數據庫服務器的數據。
3）中間件服務器建立冗余和負載均衡模式，使各服務器互為熱備份狀態，從而增加系統的穩定性和可靠性。
4.2智能倉庫管理系統
倉庫管理系統控制流程各環節的動作，完成收貨入庫管理、盤點調撥管理、揀貨出庫管理以及整個系統的數據備份、數據查詢、數據統計、報表管理等。
根據倉庫管理流程，在每個貨物上安裝一張RFID電子標簽，將托盤或周轉箱上的貨物信息與電子標簽ID號捆綁輸入數據庫。

1）倉庫的入口處安裝識別系統設備（RFID閱讀器、天線），托盤上RFID所攜帶的相關信息被讀取，并傳輸到倉庫管理系統，由系統根據貨位信息安排入庫位置。
2）倉庫揀選區域安裝識別系統，把揀選完的貨物信息讀／寫入箱（袋）上的RFID電子標簽。
3）倉庫分揀區安裝識別系統，在進行貨物分流的同時，實現自動復核出庫。
4）拖車、叉車車體安裝識別系統設備，識別托盤上RFID電子標簽所攜帶的相關信息，并根據信息做相應操作。
4.3安全防范系統
安全防范系統包括視頻監控、紅外報警探測和溫濕度監控等功能。
視頻監控主要在白天觀察工作人員、拖車和叉車工作情況，在晚上配合紅外報警探測、聲控裝置實現防盜報警功能。
紅外報警主要在非工作時間段內防范偷盜等違法行為。
對于儲存溫濕度有要求的物品，在存放的貨架加裝溫濕度傳感器，系統將實時監控該貨架的溫濕度是否滿足物品的儲存條件。如果溫濕度超出物品儲存范圍，系統將記錄警告信息并即時通知倉庫管理人員

五．系統設計
本方案重點針對貨物倉庫管理（如出入庫、盤點等操作流程）、物流的流程優化管理，結合視頻監控、智能圖像分析實現安全防范功能，基本思路如下：
1、所有貨物入庫之前貼附RFID標簽，作為該貨物的唯一標識。
2、倉庫操作流程以分級標簽管理的形式進行管理，分為貨物標簽、托盤標簽、存儲區域標簽和車輛標簽四個類別，防止貨物發向錯誤的目的地。
3、所有進出倉庫的貨物進行視頻監控生成錄像文件作為取證記錄。
4、所有貨物出入庫的記錄實時保存到數據中心，確保對貨物的全流通環節進行跟蹤和管理。
下面就電子標簽的管理、貨物的流通進行描述。
5.1 電子標簽管理
在電子標簽內輸入需要存儲的各種信息（如：類型、日期、批號等等）的編碼，這些信息編碼與標簽ID號綁定，并形成記錄保存在數據庫中。
標簽編碼結構采用標準的EPC編碼格式，本系統中，我們采用EPC-96，類型I，結構圖如下圖所示：

EPC-96 類型I 結構圖
版本號標識該EPC的版本號，即結構，它明確指出了該EPC代碼的總位數和其他三部分中每部分的位數。
域名管理部分用于EPC代碼的域名管理者編碼，它描述了與此EPC相關的生產廠商的信息。
對象分類部分用于一個EPC代碼的對象分類編碼，它記錄了產品精確類型的信息。
序列號部分用于EPC代碼的序列號編碼，它唯一標識貨品。
電子標簽貼附是按照規定工序將制作好的電子標簽貼附（懸掛）于外包裝或者托盤上，入庫的貨物打包方式應遵從倉庫標準，便于全流程的統一管理。
電子標簽的類型
電子標簽按功能可分為如下四種：
? 倉庫區域標簽 用于標識倉庫唯一存儲區域的標簽，該標簽存儲貨物信息等相關數據，具有部分數據區域可讀寫、標簽不可移動等屬性。
? 托盤標簽 用于托盤唯一標識的標簽，該標簽存儲貨物相關信息，具有部分數據區域可讀寫、標簽可移動、標簽可循環利用等屬性。
? 貨物標簽 用于貨物唯一標識的標簽，該標簽存儲貨物相關信息。具有部分數據區域可讀寫、標簽可移動、標簽不可循環利用等屬性。
? 車輛標簽 用于車輛唯一標識的標簽，該標簽存儲貨物的批次、發送目的地等信息。具有部分數據區域可讀寫、標簽可移動、標簽可循環利用等屬性。
5.2 倉庫的RFID設備及存儲區域管理
RFID閱讀器
本方案中RFID設備包括固定一體式閱讀器、固定式四通道閱讀器、便攜式閱讀器，各類型閱讀器安裝位置和功能如下描述：
固定一體式閱讀器安裝在叉車上，用于掃描貨物、托盤和車輛等標簽，配套設施有車載RFID控制終端，終端使用WIFI方式聯網，與數據中心通信，接收系統發布的出入庫等指令。
固定式四通道閱讀器安裝在倉庫出庫口、入庫口，叉車通過時，對車上貨物進行掃描，配套設備有現場控制終端，使用以太網與數據中心通信。
便攜式閱讀器由拖車類運輸工具工作人員隨身攜帶，作為叉車+固定式閱讀器的替代方案。

倉庫的區域劃分
倉庫的存儲位按最小存儲單元進行劃分，每個存儲單元安裝一個標識區域的RFID標簽。如圖所示：

區域電子標簽包含該區域現時存儲的貨物基本信息、貨主信息、貨物來源地、貨物發往地等。
5.3 無線系統設計與管理

在網絡層設計中采用光載無線技術全面解決網絡問題，光載無線交換系統優勢：
（1）基于光載無線方式的WiFi射頻信號低成本、遠距離以及不同網絡拓撲結構下的大范圍分布傳輸，解決其中非線性、色散等對WiFi鏈路動態范圍劣化所帶來的影響；
（2）采用WiFi光載無線中心控制機集中管理和控制WiFi局域網，解決系統的可靠性、網絡的管理和維護、系統網絡的升級等問題；
（3）解決低成本WiFi光載無線分布系統遠端天線節點的結構設計與實現，利用光子技術完成射頻頻點的切換并實現動態帶寬分配；
（4）完成Zigbee等無線傳感技術的功能擴展，將其應用到ROF系統中并解決其在直調光纖系統中傳輸所面臨的問題，分析模擬直調半導體激光器參數對整體鏈路性能的影響。
使用先進的光載無線技術，實現WiFi射頻信號的大范圍拉遠，同時實現多個接入點的射頻交換、分配和功率控制，從而建立起面向寬帶無線接入及物聯網應用的ROF智能網絡。

圖4 面向寬帶接入和無線傳感網絡的ROF智能網絡圖
圖4給出了ROF智能網絡物理鏈路層的基本結構圖，其中中心控制局的射頻信號經過光纖系統進行分發，由于光纖系統的高帶寬和低損耗，該ROF系統對無線信號格式具有透明的特點，可以利用其中部分接入點來進行物聯網業務的管理與控制，而利用其它接入點實現倉庫的寬帶無線接入業務。
5.4入庫管理
入庫過程中運送的常用兩種方式：
傳送帶
貨物通過傳送帶方式存入倉庫時，在傳送帶上安裝通道式或板狀線極化天線，通道式天線如圖所示：


當貨物經過天線感應區域時，閱讀器通過天線自動識別并獲取電子標簽內的數據信息，天線通過饋線把信息傳送到固定式閱讀器，最后通過傳輸層把標簽信息傳送到數據中心的后臺管理系統，進行貨物信息收集。
托盤、叉車/拖車
當裝有貨物的拖車或者叉車經過入庫口，并進入天線的感應范圍時，天線自動獲取并識別電子標簽內的數據信息(如下圖)

然后，通過饋線把信息傳送到固定式閱讀器，最后通過電纜線把標簽信息傳送到數據中心的計算機上，進行貨物信息收集。拖車或叉車工作人員可根據顯示屏上所顯示的貨位提示信息，進行貨物的入庫存放。
當發現所收集到的貨物信息，不在訂單或者入庫清單之列時，系統提示出錯信息，告知工作人員進行差錯糾正處理。這時工作人員可以根據出庫清單和出錯信息，對出庫的貨物進行檢查，以糾正錯誤，進行正確出庫。

基于RFID技術的入庫過程如下：
1、 貨物抵庫后，工作人員將已注冊的電子標簽貼附于貨物外包裝上。
2、 在叉車上安裝的閱讀器，根據現場采集到的貨物信息形成第一次現場貨物清單，系統將叉車掃描到貨物所生成的第一次現場貨物清單與系統生成的貨物入庫清單進行對比驗證，驗證通過后，叉車即可裝載貨物。

3、 叉車運載貨物通過RFID閱讀器時，入庫口安裝的閱讀器采集將采集到的貨物信息生成第二次現場貨物清單，并與系統生成的貨物入庫清單進行第二次對比驗證，驗證通過后，系統執行入庫指令并輸入結果，同時安排倉庫存儲位。

4、 叉車根據系統安排的倉庫存儲位，將貨物運送到指定存儲區域。
入庫全過程由網絡攝像機自動拍攝并存入本地服務器，同時監控中心可以實時監控現場入庫情況。
5.4 出庫管理
接收到出庫任務后，倉庫管理員組織叉車、拖車運送指定貨物出庫，入庫過程中運送的常用兩種方式：
傳送帶

叉車、托盤


基于RFID技術的出庫過程如下：
1、 系統根據貨主提交的貨物出庫信息生成預出庫清單，同時生成物流通行證（車輛標簽），物流通行證標簽記錄了貨物的批次、貨主信息、發往目的地等數據編碼。
2、 物流車輛獲取物流通行證后，準許到指定出庫位裝載貨物。
3、 從叉車控制終端從系統獲取預出庫的貨物信息后，工作人員將叉車行駛到指定倉庫存儲位，使用閱讀器掃描區域存儲標簽和貨物標簽，同時生成第一次現場出庫清單。

4、 系統將現場出庫清單與預出庫清單進行對比驗證，工作人員可從叉車控制終端上看到驗證結果，當驗證通過時，即可駕駛叉車裝載貨物。
5、 叉車通過出庫口時，出庫口安裝的閱讀器進行出庫掃描，生成第二次現場出庫清單，系統將第二次現場出庫清單與預出庫清單進行對比驗證，驗證通過后，叉車即可通過出庫口。

6、 貨物出庫后，叉車閱讀器讀取運送貨物車輛的物流通行證（車輛標簽），當物流通行證信息與系統存儲的貨物信息一致時，即可進行貨物的裝卸流程。
7、 當發現所收集到的貨物信息不在訂單或者出庫清單之列時，系統在車載終端提示出錯信息，告知工作人員進行差錯糾正處理。這時工作人員可以根據出庫清單和顯示屏上顯示的出錯信息，對出庫的貨物進行校對，以糾正錯誤，進行正確出庫。
5.5 盤點管理
為了準確的知道倉庫內貨物的實際數量與海關中心數據庫的記錄是否一致，需要對倉庫貨物進行盤點。工作人員可以采用手持式閱讀器對包裝上的電子標簽進行讀取，然后通過該閱讀器上的無線發射模塊（WIFI、gprs、3G網絡等）把標簽信息傳送到無線傳輸終端設備，最后傳送到數據中心的計算機進行處理，形成盤點報表，給出誤差信息。
出庫示意圖如下圖所示。



5.6安全防范系統
貨物的安全防范采用視頻監控、紅外報警探測和圖像識別分析系統進行倉庫的出入庫過程全程監控。
視頻監控在出入庫、盤點等過程中，主要為監控工作過程用，其他時間段則采用圖像識別分析技術，同時可配合紅外報警探測技術進行倉庫安全的防范。
安全防范系統默認采取禁止通行狀態，紅外報警探測為布防狀態，一旦有人在布防狀態下進入防區，系統發出聲光報警，視頻監控系統開始錄像，同時向監控中心發送報警信息。
5.6.1智能視頻監控系統
視頻監控系統分別由前端系統、傳輸系統、控制系統、顯示系統四個部分構成,還具有對圖像信號的分配切換、存儲、處理、還原等功能。監控系統的原理圖為：


前端通過多個無線攝像頭對倉庫進行實時監控，一個AP可以帶多個無線攝像頭。
控制中心主要由網絡交換機、電腦顯示器、硬盤錄像機等組成，可完成路口現場圖像接收與顯示，錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢復等。
通過網絡交換機，硬盤錄像機和辦公室的電腦之間可以聯成網絡。領導辦公室的電腦只要加裝一套遠程客戶端監控軟件，即可實時觀看前端攝像機的監視圖像。
用戶在中心可以通過電腦顯示器觀看到現場多個監控點的圖像，同時顯示出多路監控點攝像機的畫面。
控制中心發出的對于云臺、鏡頭等的控制指令通過網絡設備傳送到監控點。用戶可以通過位于主控中心的主控制鍵盤控制現場任意點的云臺、鏡頭的光圈、焦距、變倍；云臺的上、下、左、右、自動或輔助控制遠端的電源、攝像機開關等。 現場傳回的視頻圖像轉化為數字信號存儲在硬盤錄像機上，可方便快捷地實現資料的存儲、更新、查詢、備份，同時可進行網絡傳輸。
5.6.2智能圖像分析識別系統
智能圖像識別分析技術，可對倉庫內物品擺放的狀態、位置、人員行為等進行監控，當倉庫內物品發生異動時，系統發出聲光報警，同時向監控中心發送報警信息，如下圖：


5.7溫濕度監控
通過zegbee技術在倉庫內布無線傳感網，監控倉庫內的溫度濕度數據，再將無線傳感網中的匯聚數據轉為WIFI傳號傳入控制中心。
如實采集和記錄各空間溫度/溫濕度情況。所有的溫度/溫濕度數據采集和記錄到溫濕度監控服務器上，數據可以按照使用人員的要求定時自動記錄并長期保存。授權用戶可查詢歷史數據，進行數據分析、打印等操作。在出現異常數據的時候，可進行多種方式的報警，如：電腦圖文報警、聲光報警、短信報警等。遠程計算機在經過授權后，可以共享溫濕度數據。