引言

　　物流是商品流通供應鏈中非常重要的環節，在國民經濟中占據重要地位，而倉儲是現代物流的核心環節。在倉儲管理活動過程中會產生大量的倉儲信息，這種信息常伴隨著倉庫訂貨、貨物入庫、貨物管理和貨物出庫的發生而產生，一般具有數據操作頻繁、數據量大和信息內容復雜等特點。高效合理的倉儲能夠對貨物進行有效的控制和管理。如何降低存貨投資，加強存貨控制與監管，提高空間、人員和設備的使用率以及縮短入庫、出庫流程和查貨時間等是企業降低成本和提高自身競爭力的關鍵。

　　倉儲的發展經歷了人工和機械化倉儲、自動化倉儲和智能化倉儲三個發展階段。信息技術已成為倉儲技術的重要支柱，自動化倉儲與信息采集決策系統的結合以及無線射頻技術的運用使倉儲朝著智能化的方向發展。物聯網IOT(InternetOfthings)的提出為智能倉儲系統的發展指明了方向，它將貨物與互聯網相聯系，使所有的物品都能被遠程感知和控制。因此，研究物聯網化的智能倉儲系統具有十分重要的意義。

　　1 物聯網

　　物聯網的概念是在1999年被提出的，物聯網是連接物品的網絡，其定義是:通過射頻識別RFID(radiOfrequencyidentificatiOn)、紅外感應器、全球定位系統和激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把物品與互聯網連接起來進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。討論物聯網時，常常提到M2M的概念，M2M可以解釋成為人到人(mantOman)、人到機器(mantOmachine)、機器到機器(machinetOmachine)。

　　1.1 物聯網的網絡體系

　　物聯網已經在物流倉儲、假冒產品的防范、智能樓宇、路燈管理、智能電表和城市自來水網等基礎設施以及醫療護理等領域得到了應用。但由于現階段關于物聯網的研究和應用仍處于初級階段，所以對于物聯網沒有統一的規范，而要深入研究物聯網的體系結構，必須首先研究物聯網已經構建的應用系統和應用實例。

　　目前，物聯網還沒有一個廣泛認同的體系結構，也沒有一個統一的技術標準和協議，現最具代表性的物聯網架構是歐美支持的電子產品代碼EPC(electrOnicprOductcOde)GlObal物聯網體系架構和日本的Ubiqui??tOusID(UID)物聯網系統。按照物聯網定義基本應用功能要求，可以把其描述為如圖1所示的體系結構。

　　 



 

　　圖1 物聯網體系架構

　　物聯網的感知層包括傳感器等數據采集設備和數據接入到網關之前的傳感器網絡和智能終端;網絡層建立在現有的移動通信網和互聯網基礎上，通過各種接入設備與移動通信網和互聯網相連，它還包括信息存儲、查詢和網絡管理功能;物聯網應用層利用經過分析處理的感知數據，為用戶提供豐富的特定服務。

　　1.2 基于EPC的物聯網系統

　　目前，物聯網IOT的應用多數是基于射頻識別RFID的電子產品代碼EPC網絡。RFID是一種非接觸式的自動識別技術，它的工作原理是:使用射頻電磁波，在閱讀器和被分類跟蹤的移動物品(物品上附著有RFID標簽)之間，通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞，并通過所傳遞的信息達到識別目的。EPC物聯網系統的主要組件包括:

　　EPC標簽，EPC是一種全球范圍內標準定義的產品數字標識，存貯在標簽中;

　　電子標簽閱讀器，它是一種采用射頻識別技術閱讀電子標簽內存儲的信息并傳遞給物流倉儲管理信息系統的裝置;

　　EPC中間件，這是一組具有特殊屬性的程序模塊或服務，用戶可以根據某種應用需求定制和集成EPC中間件中的不同功能部件，其中最重要的部件是應用層事件ALE(applicatiOnlayerevents)，它用于處理應用層相關的事件;

　　EPC信息服務包括兩個功能，一是存儲EPC中間件處理的信息，二是查詢相關的信息;

　　對象名字服務ONS(Objectsnameservice)，類似于域名服務器，其中的信息可用于指向某個存放EPC中間件信息的服務器。EPC物聯網系統結構如圖2所示。

　　 



 

　　圖2 EPC 物聯網系統結構

　　2 智能物流倉儲系統

　　智能物流倉儲系統不僅要能夠進行入庫管理、出庫管理、庫內移動、盤點管理、調撥管理、退換貨管理和報表分析，還要能夠監測貨物的位置偏移和周圍環境的溫度、濕度，對庫房進行視頻監控和火災報警等。智能物流倉儲系統包括硬件和軟件兩部分。軟件部分主要為倉儲管理系統，它按照物流倉儲的業務要求，對信息、資源、行為、物品和人員等進行管理和調配，使它們高效合理地運轉，并使整個系統與互聯網相對接;硬件部分主要是支撐倉儲管理系統的各種硬件設備和各種工具等。

　　智能物流倉儲系統將貨物的信息發布到物聯網中。在整個物聯網范圍內，不管是貨物信息查詢、貨物訂購，還是貨物流通都可以方便地進行遠程操作和監控。智能倉儲系統中貨物的處理步驟如下。

　　入庫流程，首先利用RFID技術對入庫貨物的電子標簽身份進行驗證，并將貨物的信息傳送到數據中心進行貨物登記，計算出上架倉位和分配路線，然后向叉車發送上架指令，對貨物進行跟蹤和定位，以確保貨物存放到正確的倉位。

　　庫存管理，對庫存貨物進行內部操作處理，主要包括貨物指引與到位檢查、貨位自動識別和數量自動校驗、分配庫區是否正確、退貨處理、掉換處理、包裝處理和報廢處理等功能。

　　出庫流程，首先領貨人員向倉庫信息系統提交出庫申請，智能倉儲管理系統根據優先級查詢貨物的信息和倉位，然后向叉車發出調度指令，叉車到達倉位核對貨物信息無誤后，開始轉運貨物。在這之間的每個操作單元，閱讀器貨物信息都將被及時地發送回數據管理中心，以及時判斷每個環節的操作是否準確無誤。

　　3 智能倉儲系統結構研究

　　3.1 WSN與EPC結合的可行性分析

　　無線傳感器網絡WSN(wirelesssensOrnetwOrk)是由部署在監測區域內的大量微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中被感知對象的信息，并發送給管理中心。

　　目前，對于物聯網的研究尚未深入，對物聯網的技術內涵也缺乏專業的研究，一些專業或非專業的報道通常會把無線傳感器網絡WSN和物聯網IOT相混淆，在我國通常把物聯網叫做傳感網，但它并不等同于無線傳感器網絡。從網絡架構和協議上看，IOT與WSN完全不同;從目標特征上看，IOT是檢測和聯網已知的物品，而WSN是探測感知未知物或其參數信息。但兩者又密不可分，RFID技術是物聯網的核心技術之一，物聯網中的RFID模塊可以集成傳感器技術或與WSN相結合互補，從而獲取物品在物流過程中所經歷的溫度和濕度等環境參數，它還可以通過WSN進行RFID閱讀器的數據傳輸，弱化WSN的傳感功能;而在WSN的一些外延應用中，也可以把RFID協議作為無線通信協議之一，或者探測已知物體的屬性。

　　目前，已有基于EPC的智能倉儲管理系統和基于WSN(如ZigBee技術)的物流倉儲管理系統的示范案例，但是距離真正達到&智能化?的要求還很遠。對基于EPC的智能倉儲管理系統，像叉車和手持設備等移動式閱讀器來說，還要搭建專門的無線傳輸網路;而對于基于WSN(如ZigBee技術)的倉儲管理系統，由于節點成本比EPC標簽高，且節點體積還沒有真正實現微型化，從而使其無法像標簽一樣貼在表面，對物品的移動有很大的影響。

　　基于EPC的智能倉儲系統可以和WSN相結合，結合后的系統利用WSN進行EPC系統的數據傳輸，并對倉庫環境進行監測，如溫度、濕度和光線的檢測以及無線視頻監控等。WSN是對EPC系統的有效補充，從而使整個倉儲系統向真正的智能化方向發展。

　　利用WSN進行EPC系統數據傳輸的優勢如下:

　　減少了EPC閱讀器進行有線傳輸的布線成本和因布線帶來的作業干擾;?單一網絡就可以實現數據傳輸，如果閱讀器使用有線網絡進行數據傳輸，對于移動式閱讀器則還需要搭建專門的無線網絡，增加了系統的復雜度和成本;#WSN在環境監控上具有無可比擬的優勢，且應用比較成熟;?現階段WSN節點的成本較低，網絡穩定性和數據可靠性也得到很大提高。因此，從成本和應用合理性上來看，EPC系統與WSN二者結合是可行的。

　　3.2 智能物流倉儲系統研究設計

　　在每一個作業流程中，閱讀器首先通過RFID技術讀取貨物的信息，然后作為WSN的節點把信息發送出去，經WSN數據到達數據管理中心，最后管理系統分析數據后發出調度指令。叉車車載閱讀器同時可作為WSN的中心節點，讀取電子標簽中物品信息和接收環境檢測數據，實現倉儲應用管理、特定目標監控和環境數據監控。WSN在系統中扮演的角色是數據傳輸，同時，它可對倉庫環境進行檢測和監控，還可以用于貨物定位。

　　物流倉儲中的RFID閱讀器分為移動式和固定式兩種。移動式RFID閱讀器主要安裝在手持終端上，適用于操作地點不固定的場合，使用方法類似于條碼閱讀器;固定式閱讀器主要安裝在進出通道和操作臺上，適用于自動識別和跟蹤校驗。應用在手持終端和叉車上的RFID移動式閱讀器需要與相關設備相結合，同時，還要架設覆蓋操作范圍的無線網絡，保證作業數據實時傳輸。RFID手持終端除了具有RFID閱讀器的全部功能外，還應具有手持端倉儲業務操作系統和WSN節點的功能。

　　RFID智能叉車集成了RFID無線車載終端、讀寫器、WSN中心節點和車載終端業務操作系統等，它能自動查找工作任務中的貨位且具有警示報錯功能，對于各類業務操作可自動實時確認，并能通過RFID系統對貨物狀態和目前所處地點等信息進行管理，提供對現有倉庫庫存情況的各種查詢方式，如貨物查詢和貨位查詢等。

　　 



 

　　圖3　智能倉儲管理系統

　　根據圖2所示的EPCGlObal物聯網系統結構以及WSN技術和倉儲管理活動流程，設計出如圖3所示的智能倉儲管理系統。

　　閱讀器和WSN節點相結合，不僅能夠發送閱讀器掃描的EPC標簽信息，還可以傳送環境監測信息。這種具有閱讀器功能的節點應充當WSN的中心節點。為了提高WSN的可靠性，網絡設計成網狀的自組織網絡，避免某個中心節點故障導致數據無法傳輸的情況發生。當然，對WSN中的多傳感多源信息進行融合可以減輕網絡負擔，這也是一個研究熱點。

　　4 結束語

　　本文介紹了物聯網與智能物流倉儲系統，主要對基于EPCGlObal構架的物聯網與其在智能物流倉儲管理系統中的應用進行了研究和分析，并提出將EPC物聯網與WSN相結合的觀點，實現互補應用;同時討論了RFID和WSN技術融合的可行性和倉儲管理應用的優勢以及業務方案的初步設計。通過分析和研究可以發現，物聯網對提高物流倉儲系統效率具有很大潛力。

　　物聯網應用前景廣闊，它將為我們的生產生活帶來翻天覆地的變化，但是我們也應該看到，物聯網應用還處于初級階段，要完全達到智能物流倉儲管理系統的要求，還存在技術標準、網絡結構和協議、安全問題和終端等技術問題，還需要對其進行開創性研究。