智能货架的设计思路是为货架上存放的每一件货物都贴附一个电子标签,标签上的信息可包含货物的生产厂家、 生产日期、 货物的存放位置及货物的存储情况等各种信息,阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据, 然后通过计算机及网络实现对货物识别信息的采集、 处理及远程传送等管理功能,随时监控库存。智能型货架的硬件主要由:电子标签、 阅读器、 天线、 计算机系统等组成。电子标签中可以保存特定格式的电子数据。可将货物的品名、 类别、 货号、 数量、 等级、 生产厂家及货位等各种信息存储在标签中。电子标签有各种类型,根据供电方式的不同,可分为有源式和无源式两种。 有源式电子标签是指标签内装有电池作为能源,主动发射射频信号,其作用距离较长,可达几十米甚至上百米,可靠性也较高,但有源式标签本身成本较高,寿命受电池影响,体积也较大,且不适合在恶劣环境下工作;无源式标签内无电池,它利用耦合的读写器发射的电磁场能量作为自己的能量,其作用距离相对有源式标签短,一般只有几十厘米,且需要读写器有较大的发射功率,但体积小、 寿命长、 对工作环境要求不高。 依据电子标签使用频率的不同可分为低频电子标签、 高频电子标签、 超高频电子标签和微波电子标签。低频电子标签主要用于短距离、 低成本的应用中,如门禁控制、 校园卡、 动物监管、 货物跟踪等。
高频电子标签主要应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合,在火车监控、 高速公路收费等系统中应用。微波电子标签具有识别距离远、 识读率高、 防冲突能力强、 可扩展性好等特点,读卡距离可达 3―10 米,每秒可读 100 张卡。按标签的读写性可分为只读标签、读写标签和一次写入多次读出标签。 结合物流仓储企业的实际应用,综合考虑标签的价格和识读距离,在智能型货架中一般可采用无源、 可一次写入多次读出、工作频率为 915MHz 的超高频电子标签。阅读器的基本功能是提供与标签进行数据传输的途径,根据所支持的标签类型不同及完成的功能不同, 其复杂程度是各不相同的。 为了保证阅读器与标签之间的正常通信,阅读器还提供复杂的信号状态控制、 奇偶错误校验与更正功能等。可将阅读器安装在货架上来获得放置于货架上的货物信息, 并在此基础上进行如拣货、 盘点、 物流跟踪等应用层面的工作。这种部署方案在形式上也接近传统的货架, 一定基础上可由当前设施改造而成,从而成为 RFID 应用初期*为广泛的选择方案。但这种方案需要大规模地部署 RFID 阅读器势必要增加大量的硬件投资。 其次,该方案多采用读取距离小的被动式 RFID 标签,为了保证数据采集的正确率, 在某种情况下需要使用多个阅读器来覆盖同一货架来,这样必然导致一定程度的资源浪费。为了克服早期智能货架的缺点,提出了各种解决方案。 其中让固定的阅读器 “移动” 起来是一种较好的解决办法。在实际应用中只需要定时或者在需要的时候读取 RFID 信息即可。因此可以将阅读器安装在叉车上, 当叉车通过货架时完成对货架上的各种标签信息的采集, 或人工持有便携式阅读器完成数据采集的工作。
这种系统具有较大的灵活性,阅读器可以在读取数据的同时, 通过无线电波数据传输方式实时地向计算机系统传输数据,也可以将数据暂时存储在阅读器中,再一批一批地将数据传输到计算机系统。基于如 Windows CE 等智能操作系统的便携电子设备将给该方案带来极其丰富的扩展可能。同时巧妙地利用阅读器的移动完成了原本需要复杂的阅读器部署方案才能解决的问题。天线是电子标签与阅读器之间传输数据的发射、 接收装置,是电子标签和阅读器之间传输数据的纽带。 在实际应用中,除了系统功率,天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收,需要专业人员对系统的天线进行设计、 安装。目前已经在使用的智能天线技术,采用并列的自适应天线组,在特别设计的处理器控制下工作,通过对不同天线接收到的信号进行分析,该系统可准确地定位出标签所处的方向和距离, 提供了多维的识别信息,可广泛应用于仓库管理等相关的领域。另外,采用导电墨水来印制 RFID 电路和天线的技术也已经逐步走向应用。这种纳米级的材料将不仅可以被用于印刷电路板, 用其印刷的 RFID天线也具有与传统铜线圈同样的性能。这一成果的普及将大幅度降低 RFID 的成本,为 RFID 带来更为广阔的应用前景。
阅读器与计算机系统之间可以通过各种标准接口连接。对于固定式的阅读器可以采用 RS232 和 RS485 串口, 也可以是RJ45 以太网口或无线 WLAN 接口与计算机连接。对于移动式阅读器可采用无线 WLAN 接口与计算机系统连接。智能型货架的软件系统主要包括:数据采集与处理模块、 通信模块、 分析统计模块、 数据库,人机界面等。数据采集与处理模块用于控制阅读器和电子标签的工作状态,以及标签数据的采集处理等。 通信模块用于实现主机控制阅读器的工作模式,并与阅读器进行数据交换。 数据库用于各个阅读器及货物信息的存储和查询, 应用 SQL Server 数据库可进行货物信息的存储、 修改、 查询、 维护等,而且应便于货物信息的录入、 查询工作。分析统计模块把阅读器获取的标签信息迅速通过数据库查询配对,得到相应的货物信息资料及库存情况,并将其显示在屏幕上,便于操作人员了解到货物存储情况,从而进一步完成诸如入库、 盘点、 拣货、 出库等各种操作。
2.结束语
基于 RFID 技术的智能型货架给物流仓储业描绘了一个美好的未来,同时,也给软件和硬件提供商提出了更多的新问题。虽然目前 RFID 技术的广泛应用还存在一些问题, 如电子标签和阅读器的成本还比较高。