孙伟奇 张繁淋

摘要：现代仓库物资种类多、数量大、各类物资大小差异也很大，同时仓储管理模式较为落后，很多仓库仍采用传统人工管理方式，传统库存管理方式已经不能满足现代仓储管理需求，针对当前仓库存在的现实问题，将RFID技术与仓储管理系统相结合，研究出适用于大部分仓库的RFID智能仓储基本框架，并对智能仓储系统进行核心硬件设备选取。在理论研究和框架设计的基础上，对仓储管理系统升级改造提供基本遵循。

Abstract： The modern warehouse has many kinds of materials， large quantity， different sizes of materials， and the storage management mode is relatively backward. Many warehouses still adopt the traditional manual management mode. The traditional inventory management mode can no longer meet the needs of modern warehouse management. In view of the current existing problems in the warehouse， the RFID technology and warehouse management system are combined to study the basic framework of RFID intelligent storage applicable to most warehouses， and the core hardware equipment selection of intelligent storage system is carried out. On the basis of theoretical research and framework design， it provides basic compliance for the upgrading of warehouse management system.

关键词：RFID技术;仓储管理;电子标签;读写器;天线

Key words： RFID technology;warehouse management;electronic label;reader;antenna

中图分类号：TP391.44;TP315                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）29-0164-03

0  引言

进入21世纪，传统仓储模式已不能满足现代化、智能化、自动化的仓储管理要求，在进入“中国制造2025”的重要契机点，运用新技术、新方法、新模式对传统仓储进行系统化升级，使之与现代仓储管理要求相适应，将RFID射频识别技术和仓储管理相结合，探究新思路下的智能倉储模式，满足仓储管理需要，进一步提升仓储管理水平和管理效率。

1  理论基础

射频识别（RFID）技术是自动识别技术的一种，它通过无线射频信号获取物体的相关数据，并对物体加以识别。RFID技术是一种利用无线射频识别方式进行非接触式的双向通信过程，是通过天线发出的无线射频信号对电子标签或射频卡进行读取从而达到对目标对象进行识别和数据交换目的。RFID技术无须与被识别物体直接接触，即可完成信息的输入和处理，能快速、实时、准确地采集和处理信息。RFID射频识别技术虽然原理复杂，但操作简单，对环境要求低、抗干扰能力强、能够穿透非金属物体表面并且可以对高速移动的多个物体进行同时扫描是20世纪十大重要技术之一。

2  RFID智能仓储基本架构

RFID智能仓储管理系统架构是通过RFID技术对仓库进行软硬件更新，和传统仓储管理系统框架相比，只是在原有基础上进行升级，不会颠覆原有仓储管理模型架构。运用RFID智能仓储系统使得仓储管理工作流程更加优化、准确率更高、效果更好。主要针对如图1所示硬件设备、软件系统进行重新架构。

2.1 RFID读写器

RFID读写器一般可读可写，作用是对仓库中的RFID电子标签信息进行采集。在货物零件较少的情况下通常采用手持式扫描仪，货物较多或库存盘点时需要采用立式扫描仪。

2.2 RFID电子标签打印机

RFID电子标签打印机的主要作用是向标签内写入货物信息，并将条码打印在电子标签表面，使条码和RFID技术相结合，更好运用到仓储管理系统中，提高仓储管理水平。利用RFID电子标签打印机对物品信息进行录入，适用于批量货物管理，若收发货物较少，则需要RFID读写器配合使用。

2.3 智能货架

智能货架是一款高性能的定位管理设备，支持多节货架并列应用，通过货架分层标签扫描，可完成物品清点、查询定位、货架统计等功能，从而改进现有库存物品管理方式，提高管理水平，降低工作强度。同时建立了一套先进的、规范的、优化的管理机制，帮助企业最大程度降低管理成本和风险，从而提高企业资源的利用率。

2.4 智能门禁系统

在进出口安装智能门禁系统，将身份识别装置与应用系统相连，通过读写器对进出仓库人员信息进行识别，提高仓库安全性。

2.5 写入控制服务

写入控制服务的主要功能是连接RFID读写器和RFID电子标签打印机，向标签打印机和读写器发送必要信息，并确认读写器和标签打印机是合法设备。

2.6 RFID阅读控制服务

RFID阅读控制服务的主要功能是连接RFID阅读器并对阅读器进行相应配置和安全认证、对物品标签信息进行筛选处理，最后传输给RFID前置服务。

2.7 RFID前置服务

RFID前置服务的作用是收取和存储来自RFID阅读控制服务和RFID定位服务的信息内容。

2.8 仓储管理系统数据库

主要存储物品基本信息和位置信息的系统，在仓库中发挥着至关重要的作用，最基本的要求是仓储管理系统数据库的信息和仓库实际的库存信息要保持一致，并保证信息正确性。

2.9 仓储管理系统网站

仓储管理系统网站主要是对输出的报表和数据进行分析，以便更快、更有效的满足仓储管理系统需求的变化。

2.10 信息浏览器

信息浏览器的功能是浏览仓储管理系统网站信息，通常是一种进行信息记录和获取的媒介。

3  基于RFID系统硬件产品分析

3.1 电子标签

RFID电子标签按不同的标准可以分为三种类型：

3.1.1 根据电子标签读写性进行分类

电子标签按读写性分为只读标签、可读写标签、一次写入多次读取标签。

①只读标签：只读标签就是数据写入后只能读取，不能再次写入，不可以随便更改标签内信息，在只读标签中有唯一的标签识别装置，在标签生产时就已经确定，所以存储数据信息相对较安全，造价也相对较低。②可读写标签：可读写标签是可以反复录入和更改标签内的信息数据，根据实际需要对标签信息进行调整更改。③一次写入多次读取标签：这类标签的设计适应一次写入多次读出的场景，但并不支持录入信息的修改和增删，但读取较为方便。

3.1.2 根据电子标签工作频率进行分类

电子标签按工作频率分为低频标签、高频标签、超高频标签和微波标签四种。

①低频标签：低频标签工作频率范围是30～300kHz，低频标签工作频率低、芯片价格便宜、技术要求低，是各国最先发展的一种电子标签。但低频标签有传输速度较慢，读写距离近等弊端，限制了自身发展。②高频标签：高频标签工作频率范围是3～30MHz，典型工作频率为13.56MHz，根据不同工作协议读取距离、数据传输速度和价格也不同，但整体而言，高频标签应用领域更为广泛。③超高频标签：超高频标签工作频率范围是300～968MHz，典型的工作频率是915.3MHz，读写距离有了很大提升，距离扩大到10m左右。芯片价格适中，随着RFID技术水平提高，超高频段发展为目前应用最广泛的一种频段。④微波标签：微波标签的工作频率范围是2.45～5.8GHz，因为技术要求较高，还没有被广泛应用到实践中，将是未来RFID技术的主要发展方向。

3.1.3 根据电子标签内部能量获取方式分类

电子标签分为无源电子标签、有源电子标签和半无源电子标签三类。

①无源电子标签：无源电子标签不需要电池进行供电，而是利用读写器发射的电磁场转化为自身所需的直流电为内部电路供电，但这种转化的电能相对较弱，稳定性也较差，所以它的信號强度和传输距离也比较受限。但无源电子标签内部不需要安装电池可以永久使用，自身内部结构简单，成本相对较低，故障率也较低，因内部没有电池标签自重也较轻。②有源电子标签：有源电子标签通过内部供电电池提供能量，主动向读写器发送自身信号。在电量充足的情况下，电子标签性能较好、传输距离远，适用于频段较高的大范围识别场合。但有源电子标签电池供电的劣势也比较明显，由于电池使用寿命有限，所以电量降低时标签稳定性会降低，对环境要求很高，自身体积也较大。③半无源电子标签：半无源电子标签在其内部也安装电池，但半无源电子标签电池的作用是用来激活自身标签，电子标签被激活后，电池就将停止供电，标签也变为无源电子标签。半无源电子标签内电池只负责进行自我激活，耗电量较低，电量可以维持十年以上，成本相对也比有源电子标签低。

电子标签如图2所示。

3.2 RFID读写器

选择合适的RFID读写器进行数据读取和信息采集对于RFID智能仓储管理系统至关重要。工作状态下，读写器一般处于被动接收状态，实时接收电子标签发出的信号，并将接收到的数据信息传输到信息管理系统中，特殊情况下也可以写入或更改电子标签中的信息。选择一种读取速度快、操作简单、价格适宜的RFID智能读写器就至关重要。

通常还要根据仓储基本需求和主要工作任务选择使用手持式RFID读写器或固定式RFID读写器，基于各种需求并对二者性能进行比较分析最终确定选择何种读写器运用到仓储管理系统中。

手持式RFID读写器：手持式意味着可以不受限制地更换使用场所，具有一定便捷性。携带手持式读写器对货物进行扫描相比于将电子标签移动到固定读写器前显然更加便捷。在选择手持式RFID读写器时要考虑选择IC卡或ID卡读卡器，IC卡可读可写，具备一定存储能力;ID卡只读，但价格较低，适合在同一局域网中进行简单应用。

固定式RFID读写器：固定式读写器通是一种具有高性能、高频段并具有一定扩展性的读写设备。固定式读写器的最大优势就是对货物进行多标签读取，同时支持密集阅读模式和大容量的电子标签读写功能。常具有多种协议接口，具有较强的网络适应性，同时匹配多种天线装置。在固定式读写器选择方面同样要根据仓库仓储管理系统综合考虑工作频段、功耗、支持标准、工作模式、网络协议、通讯接口等基本因素，选择适合仓库的固定式读写器。

在仓库入口处多安装固定式RFID读写器，方便批量出库入库时对电子标签扫描并读取信息;对库内进行盘点时更适用于手持式RFID读写器，方便小巧，便于携带，且造价较低，更适合在仓库内部使用。

RFID读写器如图3所示。

3.3 天线

RFID天线是无线射频识别系统中用来发射或接收电磁波的元件，是一种变换器。发射信号时，它会将高频电流转换成空间电磁波;接收信号时，它也能将从空间获取的电磁波信号转换为高频电流送回接收设备。在这个过程中，天线充当着信号传输的媒介作用，在电子标签和读写器中都不可或缺，状态良好的天线可以使通信距离扩大并保证信号传输处于最佳状态。

对于RFID天线选择也非常重要。RFID天线分为线极化天線、圆极化天线、缝隙天线、多款口天线、有源天线、异形天线等多种。

线极化天线读取距离较长，通常适用于读取已知方向较远距离的电子标签;圆极化天线读取范围较宽，但读取距离较远，适用于读取未知方向电子标签。缝隙天线的覆盖范围更广，有超长的远场性能，头尾呈线性分的特性使缝隙天线可以提供连续的和一致的阅读器。

天线如图4所示。

3.4 RFID电子标签打印机

RFID电子标签打印机的功能是读取并写入RFID电子标签内芯片中的数据信息，将数据信息打印到电子标签表面。RFID电子标签打印机可以在原有条码打印机的基础上进行升级改进，设计增加RFID发送器和接收器、控制单元以及阅读器天线就可以将数据信息打印到电子标签芯片中。其打印基本原理与条码打印机原理类似，均为热敏和热转印。RFID打印机也可以与电子标签实现无线通信，对电子标签内的信息进行读写。

按照工作频率对电子标签打印机进行分类可以分为高频和超高频两种主流类型。

RFID高频电子标签打印机：高频打印机的工作频率为13.56MHz，波长距离在20米左右，数据传输速度较快，并可进行批量打印。

RFID超高频电子标签打印机：超高频打印机还没有形成统一的频率标准，各国家地区应用的频率范围不同，我国应用的主要频率在902～905MHz左右，超高频打印机配合超高频电子标签和读写器将成为今后打印机的发展趋势。

RFID电子标签打印机如图5所示。

4  结论

现代仓储管理理念先进、技术发展速度快、仓储管理模式发展快，RFID技术被广泛应用到仓储管理中，成为仓储管理的核心。本论文通过将RFID技术和仓储管理模式相结合，对传统仓库仓储架构分析和构建，同时对RFID仓储管理系统硬件产品进行研究，从根本上改善了传统仓库管理系统中智能化、自动化、安全性低的问题，进一步提高现代仓储管理水平。

参考文献：

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