赵立强，等：基于ＲＦＩＤ的冷库实时监控与管理的无线网络化综合系统研究 技术与方法 ｄｏｉ：ｌ０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－１５２Ｘ．２０１０．１６．０１７ 基于ＲＦＩＤ的冷库实时监控与管理的 无线网络化综合系统研究 赵立强，张耀荔，陈红丽，周三元 （北京物资学院物流学院，北京１０１１４９） 【摘要】基于ＲＦＩＤ技术、温度传感器技术、无线及网络化通讯技术和计算机软硬件技术、管理技术，将它们有机整合实现对 冷库中产品的自动化高效管理与对温度的实时监控，并能通过无线网络在全球范围内实时监管。实现了对产品的出／入库自动 控制、产品存放位置的精确快速确定及数量的精确快速统计和信息的快速查询，方便了管理人员进行产品的存储统计以及查询， 掌握产品流动和温度的实时监控记录的有关信息，达到了对储存产品的方便、快捷、安全、高效、保质和在全球范围内进行实时监 管的目的。 【关键词］ＲＦＩＤ；冷库；自动化高效管理；温度实时监控；无线网络化综合系统 【中图分类号１Ｆ２５３．４；ＴＰ３９１．４ 【文献标识码】Ａ 【文章编￣］１００５—１５２Ｘ（２０１０）１６—００５３—０３ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃｏｌｄ Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＲＦＩＤ ＺＨＡＯ Ｌｉ－ｑｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｙａｏ－ｌｉ，ＣＨＥＮ Ｈｏｎｇ－ｌｉ，ＺＨＯＵ Ｓａｎ－ｙｕａｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＬｏｇｉｓｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｗｕｚｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０１ １４９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｓ ＲＦＩＤ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｉｒｅｌｅｓｓ ａｎｄ ｎｅｈｖ０ｒｋ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｏｍ－ ｐｕｔｅｒ￣ｆｌｗａｒｄ ｈａｒｄｗａｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｉｎ ｃｏｌｄ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅ－ ａｌ－ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆｗａｒｅｈｏｕｓｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｈｉｃｈ ｃａｌｌ ｂｅ ｇｌｏｂａｌｌｙ ｓｕｐｅｒｖｉｓｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｎ ａ ｅｒａｌ－ｔｉｍｅ ｂａｓｉｓ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏ— ｐｏｓｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒｅｎａｂｌｅｓａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌｏｆｗａｒｅｈｏｕｓｅｉｎｂｏｕｎｄ／ｏｕｔｂｏｕｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，ｆｓａｔａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｉｎｖｅｎｔｏｒｙｏｆｐｒｏｄｕｃｔｓｉｎ ｓｔｏｒｇａｅ，ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｃｃｅｓｓ，ｆａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇ ｈｔｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｐｅＦ￣ｎｎｅｌ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｃｏｍｐｉｌａｔｉｏｎ ｏｆｐｒｏｄｕｃｔｓ ｉｎ ｓ￣ｒａｇｅ ｎａｄ ｔｈｅ ｃｈｅｃｋｉｎｇ ｎａｄｍａｎａｇｅｍｅ￣ｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｍｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｒｅａｌ－ｔｉｍｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＲＦＩＤ；ｃｏｌｄ ｗａｒｅｈｏｕｓｅ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｙｓｔｅｍ 每个产品的电子标签中并对温度进行实时显示和预警提示， １ 引言 可实现对冷库内的温度变化进行自动化控制，从而确保产品 的质量。 目前，对冷库的储存管理主要是基于相应规范的手工作 业及电脑半自动化管理实现的。其弊端显而易见，即需要投入 ２系统构成 大量人力进行物品的规范放置、定期整理盘点以及出／入库登 记等工作，并且冷库中的温度监控是有专门人员进行定时记 ＲＦＩＤ技术的冷库管理系统硬件包括：主机、打印机、出／ 录和控制的，这使得冷库管理问题十分繁琐，浪费大量时间。 入库读写器、移动读写器、ＲＳ一４８５接口卡、电动控制门、报警 ＲＦＩＤ是一种非接触式自动识别技术，主要通过射频信号自动 检测装置、制冷设备、Ａ／Ｄ转换器、单片机控制芯片、温度传感 识别目标对象并获取相关信息，无须人工干预，能够在各种状 器、温度显示提示屏、无线发射装置、红外发射装置、网络系统 态（静止、移动甚至恶劣环境）下准确识别物体。ＲＦＩＤ技术具 等。其中主机安装了管理软件，通过ＲＳ一４８５接口卡与出／入 有体积小、容量大、寿命长、穿透力强、可重复使用、支持快速 库读写器及所有的位置读写器相连接并对它们进行控制，如 读写、可定位和长期跟踪管理等特点，因此，把ＲＦＩＤ技术应用 设置权限、读取记录及统计查询等；位置读写器记录物品的放 于冷库管理，能够加快处理速度、提高精确度、降低劳动力成 置位置、并将物资在储存期间的温度定时写入对应产品的电 本、提高可靠性、达到库房面积和空间的更有效利用。并且，将 子标签中；出／入库读写器控制电动控制门、采集物品出入库 温度传感器实时测得的温度定时自动写入计算机管理系统和 记录等。本系统使用ＲＦＩＤ电子标签作为物品的标识，储存其 【收稿日期］２０１０－０６—２４ 【基金项目】北京物资学院物流管理与工程科研平台 ［作者简介】赵立强（１９６４一），男，山东滨卅Ｉ市人，北京物资学院物流学院副教授、博士，主要从事大学物理实验及物流实验技术的教学科研 工作。 ’ ５３— 技术与方法 物流技术２０１０年８月刊（总第２２３期） 型号、生产日期、数量、保质期、储存期间的温度等资料。本系 理人员随时了解冷库里产品的库存与温度状况。 统管理软件主要包括：系统设置、入库管理、出库管理、物资管 理以及数据库管理五大模块。 ３系统主要功能及其实现 系统设置包括密码修改、仓库区域、读写器地址、串口及 报警规则设置等功能； ３。１ 产品定位 出入库管理包括读写电子标签，添加、删除记录，生成报 物品进出冷库中的某个区域时须经过该区的位置读写 表等功能； 器，位置读写器记录此物品，由逻辑电路判断出物品进出方 物资管理包括产品定位、盘点、统计及生成报表等功能； 向，如图２所示。主机接收记录及进出标识，对数据库进行修 数据库管理对数据库进行浏览、查询、排序等操作，只能 改。若物品进入某区，就在数据库中将记录添加到该区；反之 修改或编辑部分信息，如损坏程度、备注等，无权添加或删除 则删除记录。这就实现了冷库物资的实际位置与主机数据库 任何记录。 内的信息一一对应，为管理人员查询、寻找物资带来了很大的 温度传感器实时检测不同区域里的温度；单片机控制芯 方 片根据不同区域的温度情况及时控制制冷设备的制冷状况使 温度达到规定的要求，它也与无线发射天线和温度显示屏相 连控制它们对温度数据的发射、显示与预警；无线网络可实现 在全球范围内对库存和温度的监管与控制。图１为系统结构 平面示意图。 图２位置读写器工作原理图 ３＿２出入库管理 物资出入库登记是冷库管理中的重要环节。一旦物品种 类、数量过多，工作量就很大，而且容易出错，可能造成国家财 产或企业财产的损失。系统本着谨慎小心的原则，采用人工检 查和自动化办公双重管理。出入库管理子系统的工作流程如 图３所示。该系统的优点是物资出入库与数据库的添加／删除 同步，并最终生成报表，大大减少了管理人员的工作量。 ｇ 红外缱挫射器 需要说明的是，该系统中的出入库读写器与位置读写器 口位置读写器 Ｄ 产品上的电子标签 Ｌ 类似，装有两个红外线接收器用来判断是入库操作还是出库 Ｌ Ｏ温度抟感器 操作。另外，正常情况下，电动挡板是在人工指令和出入库读 图１ 系统结构平面示意图 写器指令相“与”的控制下工作的，在读写器工作异常时可人 ＲＦＩＤ技术在冷库中的应用主要是在货物和 为强制打开或合上。 容器上贴上电子标签，在冷库进、出口处安装固 定读写器，便于产品在进出库时对产品的自动识 别、监控和记录并在计算机管理系统中对进出货 物进行自动统计，形成汇表。冷链产品种类多样， 不同产品对存储条件有不同的要求，相对于非冷 链货物要求更高，入库时根据ＲＦＩＤ读写器获得 的信息，把货物准确地分配到各存放区；出库时， 根据货物的储存情况，选择优先出库的产品，避 免经济损失，还可以根据出口处读写的信息与出 库货物的产品数量和状况再次进行核对，降低出 错率。在叉车上安装读写器，便于叉车高效正确 地分拣货物。手持读写器用以确定产品的储存位 置，能对储存产品的种类、数量和状态进行查找 统计以实现冷库的快速盘点并能定时将传感器 测得的温度写入不同产品的电子标签中，帮助管 图３ 出入库管理子系统的工作流程图 赵立强，等：基于ＲＦｔＤ的冷库实时监控与管理的无线网络化综合系统研究 ３．３产品清点 在冷库管理中，定期进行盘点是必不町少的工作。本系统 中配置了移动读写器，工作人员手持它在冷库中巡视一圈即 可迅速完成物资清点任务。具体流程是：分区域进行；读写器 技术与方法 通过ＲＦＩＤ技术、温度实时监控技术及无线网络技术的综 合运用，实现了货物的先进先出管理，也使冷库库存和相关因 素（如温度）的自动监控与记录的实时化管理成为可能，并且 由于ＲＦＩＤ也能迅速精确地计算货物总量和状态，跟踪流动货 物，在调查货物过剩及零售商接受货物中短缺问题和状态时 的费用将会大大减少。管理人员和相关部门可以实时、准确地 读取ＲＦＩＤ电子标签的信息，输送到主机作为记录存入新数据 库；一个区域读取完毕后，主机进行该区域的新旧数据库比较 并记录结果；进入下一区域重复以上过程。冷库盘点结束后， 掌握配送中心冷库的库存及状态情况。因此利用该综合系统 生成物资统计表和差异报表，便于及时发现问题。 ３．４温度测量、显示、记录和制冷控制系统 在冷库中的不同位置放置温度传感器，实时检测不同区 域中的温度变化，通过单片机芯片在显示屏上实时显示不同 区域温度的数值、对预警温度进行及时的提示，并定时将不同 区域的温度由无线天线发送给计算机管理系统，最后计算机 管理系统通过发射天线将不同区域不同时刻的温度数值发送 给位置读写器，由位置读写器将不同区域的温度数值写在对 应产品的电子标签上，便于以后对产品在储存期间不同时亥０ 记录温度的追查，分清产品在储存期间品质保持状况的责任。 若温度达不到要求单片机芯片自动控制制冷装置的运转状 况，使不同区域内的温度达到规定的数值，确保产品的品质。 ３．５计算机管理数据库系统和网络化查询控制系统 若把计算机接入网络中，可实现全球范围内对库存产品 的动态监控。 通过计算机管理系统软件可随时了解出／入库产品的品 质、数量、产地、生产日期、加工信息、产品等级、保质期、储存 条件等内容，并以报表的形式给出并能进行打印；也可以随时 盘点冷库内产品的品种、数量、储存位置、保质期、不同时刻的 温度记录等内容，并以报表的形式给出并能进行打印；根据实 时了解的出／入库产品和库存产品的信息可对相关要求进行 高效控制。 ４接口通讯设计 主机通过ＲＳ一２３２串行口或ＲＳ一４８５穿行接口卡（联网） 与出入库读写器、位置读写器及移动读写器相连。 ４．１读写器接口协议 命令／应答格式“长度命令字地址参数校验数”，其中，长 字为从“命令字”到“校验数”的字节数，地址分配如下：主机地 址为ＯＯＨ，出入库读写器地址为ＦＦＨ，位置读写器地址为 Ｏ１一ＦＯＨ，移动读写器地址为ＦＥＨ；校验数为偶校验。 串口参数波特率为９６００，８位，１位停止位，无校验。 ４．２接口函数 系统采用ＷｉｎｄｏｗｓＡＰＩ通信接口函数来实现各读写器与 主机之间的数据通信。 ５结语 能够实现在全球范围内对一个或多个冷库的动态实时监控， 为公司领导和相关部门的经营决策提供了方便快捷实时的科 学依据。 随着ＲＦＩＤ技术和其它技术的不断发展，相信在不久的将 来，其读写距离会不断改善，这将为冷库管理带来更大的方 便，从而产生更加积极的社会效益。通过ＲＦＩＤ温度管理系统 对温度的实时监控和预警，可以减少货物在储存中的变质损 耗，方便信息追溯，并有助于质量事故的责任认定，提高食品 的安全性，增强消费者信心，进而增加企业的经济效益，满足 较高层次的“绿色食品消费”需求，树立企业品牌形象和增强 企业竞争力。 但ＲＦＩＤ技术、温度实时监控技术及无线网络技术的综和 集成技术在冷库领域还远没达到大规模实际应用的地步。究 其原因，主要存在以下三方面问题：一是技术层面。主要是成 本和标准问题。虽然ＲＦＩＤ的成本已经下降了很多，但由于生 鲜食品数量众多，且许多种类本身价格就很低，所以使得 ＲＦＩＤ的成本依然相对较高。标准的不统一是制药ＲＦＩＤ发展 的重要因素，使得各个厂家推出的ＲＦＩＤ产品互不兼容，这势 必阻碍了未来ＲＦＩＤ产品的发展，再加上国内生鲜食品编码、 技术标准、质量标准等的不统一，加大了ＲＦＩＤ在生鲜食品企 业中应用的推广；二是在应用层面上。数据安全和隐私保护问 题。由于液体和金属制品等对无线电信号的干扰很大，ＲＦＩＤ 标签的准确识别率目前还只有８０％左右，特别是因大部分生 鲜产品含有较多的水分，加上温差变化而出现的水珠，使有些 ＲＦＩＤ标签难以正常工作；最后是将温度实时监控技术和无线 网络技术与ＲＦＩＤ技术复杂集成性的应用进一步增加了成本。 随着技术的发展和标准的统一，上述问题将会得到完全解决。 【参考文献】 ［１］朗为民．射频识别（ＲＦＩＤ）技术原理与应用【Ｍ］．北京：机械工业出版 社，２００６． 【２闹晓光，王晓华．射频识￣ＪＪＩ（ＲＦＩＤ）技术原理与应用实例【Ｍ】．北京：人 民邮电出版社，２００８． 【３］刘静．ＲＦＩＤ射频技术在物流行业的应用现状与展望［Ｊ］．甘肃科技， ２００６，（２７）：６． ［４］陆旭群．浅析ＲＦＩＤ技术在我国生鲜冷链物流管理中的应用［Ｊ】＿市场 周刊（理论研究），２００８，（３）：１３２—１３３． 【５］蒋长兵，白丽君．物流自动识别技术［Ｍ］．北京：中国物资出版社ｉ２００９． 一５５—
