Anvendelse af RFID ZigBee-system i tredjepartslogistik

Denne artikel bruger det flade lager hos den voksende tredjepartslogistikvirksomhed i Tianjin Binhai New Area som applikationsmiljø til at etablere et sæt intelligente lagerløsninger baseret på konceptet Internet of Things og med skalerbar værdi. I RFID-systemet for smart warehousing skal hver eller flere RFID elektroniske tags have sin tilsvarende læser/skriver til informationsregistrering, og hver gruppe af RFID-kortlæsere skal også udveksle data med serveren. Men i lageroperationer skal vejoverfladen til løft af køretøjer være glat for at sikre jævn drift, og lagerpladsen er høj og har en bred spændvidde, så kablet layout er ubelejligt. Trådløse netværk skal bruges for at opnå trådløs datainteraktion. Derfor bruges den stadig mere modne ZigBee-teknologi til trådløst netværk af RFID-kortlæsere for at opnå dynamisk dataudveksling.

1 ZigBee ad hoc netværksløsning demonstration

Baseret på driftskarakteristika for tredjeparts logistiklager og de faktiske krav til transmissionsafstand, efter horisontal sammenligning af flere trådløse transmissionsmetoder, blev en trådløs ad hoc-netværksløsning baseret på ZigBee-teknologi valgt. ZigBee ad hoc-netværk er en højpålidelig trådløs datatransmissionsnetværksplatform baseret på IEEE802.1 5.4 trådløs kommunikationsteknologi og sammensat af op til 65.535 trådløse datatransmissionsmoduler. Inden for hele netværket kan hvert ZigBee-datatransmissionsmodul kommunikere med hinanden, og afstanden mellem noder kan udvides uendeligt fra standard 75 m. Det har egenskaberne let brug, pålidelig drift og lav pris.

Sammenlignet med andre netværksmetoder vedtager ZigBee-teknologien først en ad hoc-netværkskommunikationsmetode. Hver ZigBee-node kan arbejde uafhængigt. Når der først opstår et problem på en node, kan data transmitteres gennem andre noder, og ny RFID kan transmitteres når som helst og hvor som helst. Når læseren tilslutter sig netværket, vil det ikke påvirke brugen af hele netværket; hvis der bruges Wifi-teknologi, vil en fejl i et AP medføre, at alle RFID-læsere i dækningsområdet ikke kan udveksle data. For det andet er ZigBee protokolstakken enkel og relativt nem at implementere. At køre ZigBee kræver et system. Ressourcen er omkring 28 Kb, mens Bluetooth-protokolstakken er relativt kompleks og kræver omkring 250 Kb af systemressourcer. Derudover er ZigBee mere fleksibel end Bluetooth og er mere befordrende for at kontrollere systemomkostningerne.

I lageroperationer kræves der ifølge operationsprocessen et stort antal datatransmissionsknuder, og omkostningerne ved et stort antal kommunikationsudstyr og kommunikationsomkostninger, når de kører på netværket, påvirker direkte systemomkostningerne; ZigBee-teknologien vil ikke generere mere udover de oprindelige investeringsomkostninger. Daglige forbrugsafgifter. Selvom transmissionshastigheden for ZigBee ikke er hurtig (2,4 GHz-frekvensbåndet er kun 250 Kb/s), i betragtning af egenskaberne ved lageroperationer, skriver den elektroniske tag på lastpallen kun lastens ID-nummer og bytelængden er normalt inden for 32 B, så det vil ikke have for stor indflydelse på transmissionshastigheden og opfylder normale arbejdsbetingelser. Desuden har ZigBee lavt strømforbrug. Under det samme strømforsyningsmiljø er den kontinuerlige arbejdstid for Bluetooth og WIFI meget kortere end ZigBee.

RFID-relaterede protokoller foreskriver kun kommunikationsgrænseflader, mens ZigBee har en relativt komplet kommunikationsnetværksprotokol. ZigBee kan vælge 2,4 GHz ISM frekvensbåndet (globalt fælles frekvensbånd) i arbejdsfrekvensbåndet, mens RFID kan arbejde i 915 MHz eller andre frekvensbånd. Begge Forstyr ikke hinanden på kommunikationsfrekvensen. I betragtning af at lageret er et indendørs miljø og afstanden mellem noderne er relativt tæt, kan ZigBee modulet trænge igennem forhindringer af en vis tykkelse under drift, så signaldæmpningen er ubetydelig. Gennem selvorganiserende netværksprotokoller kan enheder i netværket kommunikere direkte eller indirekte trådløst. Netværkets pålidelighed og frekvensudnyttelse er meget høj, og ZigBee har en relativt komplet sikkerhedsgodkendelsestilstand.

Sammenfattende er det mest hensigtsmæssigt at vælge ZigBee-teknologi som datatransmissionsnetværk for RFID-systemet i tredjepartslogistik smart warehousing.

2 Netværksprincipper og -strukturer

Et ZigBee-netværk skal bestå af en central koordinator (koordinator) og en router (router). Hvert ZigBee-netværk kræver og behøver kun én central koordinator til at oprette netværket. Når en node tilslutter sig, tildeler den adresser til child noder; routeren er ansvarlig for at sende, modtage og videresende data og finde den bedst egnede rute. Når en node tilslutter sig, tildeles noder adresser, når de tilsluttes, så et ZigBee-netværk kan kræve flere routere. Når et netværk består af en central koordinator og N routere, er netværket et rigtigt MESH-netværk, og alle data sendt af hver node bliver automatisk dirigeret til målknuden.

Anvendelse af ZigBee-baseret RFID-system i tredjeparts logistik smart warehousing

RFID-systemet baseret på ZigBee selvorganiserende netværksteknologi anvender MESH-netværksstruktur og består af en hovedkontrolknude og flere undernoder (antallet af undernoder afhænger af antallet af RFID-læsere på lageret), som vist i figuren 1. Hovedkontrolknuden består af serveren og den centrale koordinator gennem den serielle port; sub-noden er sammensat af kortlæseren og routeren gennem den serielle port. Den serielle port vælger RS 232 to-vejs kommunikationstilstand.

Når alle ZigBee-enheder er startet, vil masterknuden begynde at bygge et ZigBee-netværk, tilføje alle undernoder til netværket, tildele netværksadresser til hver underknude og gemme oplysningerne i databasen. Efter at kortlæseren har indsamlet tagdataene, sender den først dataene til den router, der er tilsluttet den. Routeren sender derefter tag-dataene sammen med kortlæserinformationen til hovedkontrolknuden gennem multi-hop ZigBee-netværket til lagring. Hovedkontrolknuden sender læseren til kortlæseren. Parameterkonfigurationskommandoen sendes til læseren gennem kommunikation med routeren, og derefter går placeringsknudeanordningen i strømbesparende tilstand; når hovedkontrolknuden udsender en kommando til den underordnede knude, kan placeringsknudeanordningen vækkes til enhver tid ved at lede efter netværket for underknudepunktets adresse og derefter overføre kommandoen til routeren gennem multi-hop netværket iht. til netværksadressen, og send den derefter til den tilsvarende kortlæser gennem routeren. Til sidst sender routeren en bekræftelsesmeddelelse om modtagelse af kommandoen til masternoden.

3. Netværkshardwarelayout

Tager man et tredjeparts logistiklager som eksempel, installeres kortlæsere i hvert lastrum og ved ind- og udgangen af lageret. Varerne kommer ind og ud af lageret med pallen. Den elektroniske etiket påsættes pallen, og etiketten gemmer varens ID-nummer. ZigBee-udstyret, der bruges til netværk, er baseret på TI-virksomhedens CC2530F256-chip, kører ZigBee2007/PRO-protokollen, og kredsløbet er blevet integreret i ZigBee-modulet. Den har alle egenskaberne fra ZigBee-protokollen. Fordelen ved at bruge modulet er, at brugerne ikke behøver at forstå den komplekse ZigBee-protokol. Al ZigBee-protokolbehandling fuldføres automatisk i ZigBee-modulet, og nodeprogrammerne skrives ind i modulet på en indlejret måde. Brugeren behøver kun at overføre data gennem den serielle port.

Blandt dem følger ZigBee-modulet, kortlæseren og serveren det RS 232 asynkrone serielle tovejskommunikationsformat; alle RFID-kortlæsere og deres indikatorsignaler er forbundet til mikrocontrolleren gennem hub-enheden og styres ensartet af mikrocontrolleren. Kortlæseren Den er også forbundet til mikrocontrolleren via RS 232 seriel port. Strømforsyningerne til ZigBee-modulet, RFID-kortlæseren og mikrocontrolleren er alle mellem 5 og 12 V, ved brug af standard TTL-niveauer.

Serveren og hovedkontrol ZigBee-modulet er installeret i lagerets generelle ekspeditionsrum og bruges til at sende og modtage instruktioner og normal afsendelse af lageroperationer; alle kortlæsere og ZigBee-enheder installeres på de faktiske lagersteder og lagerindgange og -udgange for at blive en enkelt netværksknude. Alle noder er sammensat af RFID-system baseret på ZigBee trådløs transmission. Lastrumsstatusindikatorlyset, der styres af mikrocontrolleren, er installeret over lastrummet for at minde personalet om normale lageroperationer; den visuelle grænseflade, der er konverteret efter behandling af databasen, vises på den ene side på værtscomputeren i ekspeditionsrummet, og på den anden side vises på lageret. Der er en stor skærm, som personalet kan gennemse.

Anvendelse af RFID (ZigBee) system i tredjepartslogistik

Når andre arbejdsgange og nødsituationer opstår under lageroperationer, såsom lageroptælling, overførsel af varer til lagerområder, forlagte varer eller beskadigede etiketter osv., vækker RFID-læseren ZigBee-routeren i tide gennem signalet, der registreres i realtid, og sender derefter informationen i enrettidigt. Det overdrages til den centrale koordinator til backend-databasen til lagerstyring. Næsten alle processer frigør arbejdere fra traditionelle driftsmetoder. Den nøjagtige informationsindsamlingstilstand forbedrer pålideligheden af datastyringen af systemet og forhindrer effektivt menneskelige fejl.

4. Konklusion

Efter egentlig driftstest er ZigBee-moduler adskilt med ca. 3 m fra hinanden i et indendørs miljø, og signalet er godt. Under normale lagerdriftsforhold er den tid, det tager for serveren at modtage datapakker, omkring 20 til 40 ms, hvilket opfylder normale arbejdsforhold.

Et almindeligt tredjepartslager med omkring 500 lastrum kræver omkring 500 ZigBee-moduler. Enhedsprisen for ZigBee-moduler på markedet er som udgangspunkt RMB 40 til RMB 60. Derfor er omkostningerne ved at installere et ZigBee selvorganiserende netværkssystem på lageret mellem 20.000 og 30.000 yuan. For Store og mellemstore lagervirksomheder er det omkostningseffektivt. Men for nogle små lagervirksomheder, der værdsætter overskud, er det stadig svært at forbedre deres forretning med det samme. Derfor, hvis omkostningerne ikke kan kontrolleres effektivt, vil planen ikke være generaliserbar. I henhold til forskellige virksomhedsstørrelser og forskellige lagerkarakteristika kan antallet af ZigBee-moduler reduceres passende under implementeringen af den aktuelle løsning. For eksempel kan flere tilstødende RFID-kortlæsere dele et ZigBee-modul gennem en hub-enhed og dermed effektivt reducere omkostningerne. Det efterfølgende problem er imidlertid, at mængden af data, der transmitteres af hvert ZigBee-modul ad gangen, er meget begrænset. Hvis problemet med datasekventiel transmissionsmetode og transmissionsinterval ikke kan løses godt, vil systemets responshastighed og arbejdseffektivitet blive stærkt påvirket. Jeg tror dog, at disse problemer vil blive løst i den nærmeste fremtid med den kontinuerlige udvikling af ZigBee-teknologien.