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RFID技术在烟草仓储物流管理系统中的应用研究

作者：陈祖爵 王君

来源：《移动通信》2012年第11期

【摘要】文章通过现代物联网科技手段，采用可靠的特高频RFID技术获取烟草行业关键资产在关键生产环节的动态信息，并通过网络进行传输，构建出一套汇聚于高性能数据库中的烟草仓储物流管理系统，实现烟草的仓储、生产、物流全链高度信息化管理。 【关键词】RFID 烟草仓储物流 信息化管理 物联网

2010年国家烟草专卖局在全行业局长经理座谈会上，明确提出了建设烟草行业物联网的目标，在全国物流现场会上明确了“全面覆盖、全面感知、全程控制、全面提升”的总体要求。国家烟草专卖局希望通过物联网[1]的建设，加强行业内部管控能力，实现打造“面向未来”和“不可替代”的烟草物流体系、提升行业核心竞争力的战略目标[2]。

传统的烟草行业在营销管理、仓储物流管理、专卖管理及日常办公中都或多或少存在着信息不共享、业务流转速度慢、人工成本过高、生产效率低下等问题[3]。本文以引入现代企业管理思想和方法、提高我国烟草企业的管理水平和企业核心竞争力为出发点，根据我国烟草企业传统的信息管理系统的现状及特点，针对烟草公司的具体情况，提出了基于物联网技术的烟草物联网系统。

1 烟草物联网系统平台搭建 1.1 系统采用的通信协议

现存的特高频RFID[4]协议有三个，ISO 18000-6 TypeA、TypeB和TypeC。2004年8月15日ISO/IEC宣布ISO/IEC 18000-6包括TypeA和TypeB两类协议，2006年EPC C1 G2正式进入ISO/IEC 18000-6，成为ISO/IEC 18000-6C，从此ISO/IEC 18000-6包括TypeA、TypeB和TypeC三类协议[5]，本系统采用的器件支持后两种协议。 1.2 系统构成

整个系统主要由两个核心部分构成：基于特高频RFID数据采集系统；后台数据存储分析控制系统。其中RFID数据采集系统为最核心部分，是整个系统中需要完全重新构建的部分；后台系统可以以烟草行业固有的信息系统为基础进行相应改进即可，既节约资源，也节省时间。

（1）基于RFID的数据采集系统

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一般RFID系统主要由三部分构成：阅读器、天线和电子标签。本系统的阅读器包括两种：一种是安装在各个车间的固定阅读器，通过以太网传输信息；一种是工人手中的手持阅读器，通过Wi-Fi传输信息。天线是根据现场环境定制的基于超高频的面天线，具有方向性强、阅读距离远的特点；电子标签是根据车间生产环境定制的RFID抗金属超高频标签。 1）SAAT-F805型固定式读写器

SAAT-F805型读写器是针对ISO 18000-6B和ISO 18000-6C（EPC Class1 Gen2）协议标准研发的RFID读写设备。该系列读写器具有读写距离远、稳定可靠、操作方便、功能强大和扩展性强等特性，适用于物流控制、交通管理、资产管理及生产管理等多个领域。该读写器同时提供2路I/O输入信号检测和4路I/O信号可控输出的功能。SAAT-F805型读写器在设计时考虑到RFID系统集成应用的需求差异，在硬件上采用模块化设计，除已有的硬件接口外，也可为用户单独定制其他类型接口。 2）C5000U特高频手持移动终端

C5000U采用ARM9高速处理器，支持EPC C1 GEN2/ISO 18000-6C协议标准；采用先进的Windows CE 6.0操作系统；可采集超高频（840～960MHz）射频标签及IC卡等载体数据；支持GPRS/Wi-Fi多种通讯模块传输方式；符合IP64工业级密封标准，防水、防摔、防尘功能更强；其坚固耐用的结构，保障极端的环境下的正常使用，显著减少停机时间和维修成本。 3）ORT-PL系列电子标签

采用ORT-PL系列UHF频段的RFID无源电子标签，符合ISO 18000-6B/6C标准，主要用于仓储和物流管理，具有识别率高、读写距离远、可靠性高等特点。 （2）后台数据存储分析控制系统

后台的工作主要体现在软件应用方面。以前烟草后台数据系统只有简单的数据存储和查询功能，与现今的信息化精细化要求相差甚远；而且其相关信息采集基本上都停留在烟草成品流通环节上，缺乏对烟草生产加工过程相关信息的采集，不能完整体现整个烟草行业的动态信息，无法为整个行业发展决策提供支撑信息。

因此，后台的改进主要体现在以下几个方面：增加实时收集烟草生产过程中相关信息的功能；根据烟草行业生产物流的特色开发相应服务软件以供中控室调用，协助做出相应决策，并实施监控；有关数据存储在数据服务器中，通过云技术实现与远程用户的数据共享。 2 TERS总体设计 2.1 系统介绍

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Tobacco Efficient Responses System（烟草物联网信息系统，TERS）是一套以信息服务为核心，提供从原料、辅料跟踪到最后成品的完整信息化服务，并以物品的流通与信息沟通为基本元素，实现沟通多方的信息化平台。该系统特点如下：是针对烟草行业特性和企业特点的定制化解决方案；高效、精准，提高物品流通效能，规范作业流程；实现人员与人员、人员与物品的责任关联；是功能完善、行之有效、信息化的企业解决方案。

系统的核心服务包括：各厂的规范化服务、各部门间的通信服务以及为中烟物资流通做系统化的服务。该系统通过特高频RFID技术获取关键资产在关键生产环节中的动态信息，通过网络进行传输，汇聚于高性能数据库中，做到深度挖掘、科学分析、快速反馈，形成对整个生产流程的可视、可控管理。系统平台建设本着硬件可靠节约、软件切合实际、管理手段有效的原则，并充分考虑未来建设“高架库”等现代仓储管理模式的构想，使企业信息化投入长效化。 2.2 系统的整体框架

本系统主要由三部分构成：基于特高频RFID技术的终端信息采集系统；数据传输汇聚系统；后台服务器及中控室。系统结构如图1所示。

（1）终端信息采集系统：使用特高频RFID技术的固定设备和手持设备将生产车间、挑选车间、库房以及成料包装间的相关信息传送到各自车间的工控机内，这些信息包括叉车出入信息、叉车正在工作数量信息、叉车所在工作区域信息、叉车携带烟筐信息、烟筐所在区域信息和烟筐所装货物信息等。

（2）数据传输汇聚系统：将各个工控机所收集信息汇聚于应用服务器和数据服务器，供中控室调用；同时也承担中控室控制命令的传输，将相应指令传输到工作区域的LED显示屏上。

（3）后台服务器及中控室：服务器主要收集相关终端返回的信息，同时也具有相应服务程序可以供中控室调度；中控室通过调用相关服务器的信息，对相关信息进行分析处理，实时监控整个烟草生产流程，根据数据分析结果下达相应指令，通过数据传输汇聚系统将指令传送到工作现场，指导现场工人作业。

根据系统相应的功能采用如下三层架构设计方案：

（1）第一层是物理层，主要包括：RFID读写器、RFID手持机、RFID标签和二维码等设备。

（2）第二层是管理软件层，包括：仓储管理系统、查询系统。仓储管理系统主要完成数据采集、数据处理、数据统计、数据查询等功能；查询系统主要实现各种报表的汇总查询功能。

（3）第三层是数据库管理层，主要完成数据存储、数据控制等功能。