基于RFID仓储管理系统的设计.docx

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基于RFID仓储管理系统的设计

摘要

现今社会供应链的管理发展迅速，仓储管理系统的高效率运作机制在微观物流方面备受人们的重视。

提高货物在仓库中的流通速度就是提高货物在整个供应链中的流通速度，而提高整个供应链的作业效率的根本是最大化地配置仓储管理系统中的作业流程。

仓储管理包括收货，入库，检验，码放，存储到出库的流程过程。

总的说来，在信息化的时代中每个物流企业都会有一套它自己的仓储管理系统。

RFID不仅可实现最基础的数据读写功能，而且还具有穿透性，可重复利用性以及与环境无关等特性，以上特性可以充分实现仓储管理的要求。

此系统将会实现在仓储管理中每个环节的自动化，整个入货以及出货环节信息的获取全部会由RFID射频器扫描完成，从最大的程度上提升了仓库管理作业流程的作业效率。

本文是根据用户的需求为基础，研究了基于RFID技术的仓储管理系统应用程序的设计和实现。

关键词:

WMS;WindowsMobile;SyncServicesforADO.NET;RFID

Abstract

Nowadaystherapiddevelopmentofsupplychainmanagement,warehousemanagementsystemandefficientoperationmechanisminmicrocosmiclogisticshasattractedpeople'sattention.Improvingthecirculationspeedofthegoodsinthewarehouseistoimprovegoodsinthewholesupplychainflowspeed,andimprovethewholesupplychainoperationefficiencyisfundamentaltomaximizetheconfigurationstoragemanagementsysteminoperationprocess.Warehousingmanagementincludesreceiving,storage,inspection,stacking,storagetodeliveryprocess.Ingeneral,intheeraofinformationofeachlogisticsbusinessenterprisehasitsownsetofwarehousemanagementsystem.

RFIDcannotonlyrealizethecommondatareadandwritecapabilities,alsohasapenetrating,context-freeandrepeateduseandothercharacteristics,thesecharacteristicscanfullyrealizethewarehousingmanagementrequirements.

Thissystemwillachievestoragemanagementofeachlinkintheentireautomation,intothecargoandshippinglinksinformationcompletelybyRFIDRFdeviceofthescaniscomplete,fromthemaximumextentpossibletoimprovestorageutilizationandworkefficiency.

Basedontheanalysisofuserneedsonthebasisofresearch,thewarehousemanagementsystembasedonRFIDtechnologymobiledeviceapplicationdesignandimplementation.

Keywords:

WMS;WindowsMobile;SyncServicesforADO.NET;RFID

第一章前言

1.1课题背景及意义

仓储管理系统广泛的应用于各个行业，设计以及建立全套的仓储管理系统，既可以提升仓储的周转率，又可以减少运转资金的占用，把冻结的资金变为现金，降低由于仓储淘汰所造成的成本，是一种为企业提高生产效率的重要方式。

本文设计最主要的完成任务是通过限制人工干涉自动化来达到增加生产力的目的，最大化地避免人为失误带来的损失，可以快速地管理后勤，获得最新的供应链的动态资讯，实现供应链的完全可视化，加速物流的运送速率并且改善对整个运送过程中的掌握，以减少多余的资讯录入并且提升资讯的正确性。

它的优点有：

降低整个作业流程的步骤，改善盘点作业的质量;加大配送中心的出入量;减低运转的费用;信息的传送更为准确、迅速，实现动态的、远距离自动识别，一次识别多个标签。

1.2射频识别技术及其应用领域

无线射频识别是一种自动的不用接触式的识别技术，它通过射频识别信号自动识别目标对象并获得相关的数据，是在没有人为参与的情况下进行识别工作，在各种恶劣环境下都能进行识别工作。

对于高速运动的物体和拥有多个标签的物体都可以通过.RFID技术来识别，操作简单快捷。

概括起来说是一种应用电磁波频谱，以非接触无视觉方式传递特别识别信息的技术。

无线射频识别的距离从几厘米到几十米，且根据不同的读写的方式，可以输入数以千字节的信息量，同时，人们想要伪造和向外透漏的可能性很低。

.RFID标签是可以擦掉以后重新写的，在扫码识别的过程中不需要明确对准目标，同时可读取多个，存储量大，坚固可全天候使用，不需人力介入操作.RFID标签只要在读写器的作用范围内就可以被读取。

对快速移动中的RFID标签具还有"群采"能力，也就是说针对于多个快速移动中的RFID标签可以同时辨识读取。

.RFID读写器还能够穿透纸张，木材和塑料等非金属，非透明的材质，进行穿透性通信.RFID标签最大容量有数兆字符。

零售:

销售商品的实时数据统计，补充货物，防盗。

医疗:

病人的身份识别，医疗器械设备的管理，婴儿的看护防盗。

身份识别:

电子护照，身份证，学生证等各种电子证件。

防伪:

贵重物品（烟，酒，药品）的防伪，票、证的防伪等。

食品:

蔬菜，水果，生鲜，食品等保鲜度管理。

图书馆:

书店，图书馆，出版社等应用。

第二章系统开发环境

系统的开发环境采用Microsoft公司的可视化开发环境VisualStdio2008作为主要开发工具系统的移动设备部分建立在.NETCompactFramework框架之上，利用此框架提供的托管类编写移动设备窗体，通过建立C++的dll工程来实现手持设备与底层射频器的通信，最后使用平台调用服务（PlatformInvocationServices），完成托管代码与非托管代码的交互操作移动数据库采用SQLServerCompact3.5移动设备模拟器采用WindowsMobile6模拟器。

2.1系统移动设备应用程序开发平台

2.1.1NETFramework精简版类库

图2-1NETCompactFramework框架

NetCompactFramework，顾名思义，就是精简版的.Net开发框架（如图2-1）是一个与硬件无关的运行环境，它主要使用在手持的设备上，其中包括个人的数据助理（PDAS）、移动手机、机顶盒以及各种运行WindowCE.NET操作系统嵌入式的设备。

是一种专为移动设备所设计的便携式小型的.NETCLR，它具有.NETFramework子集的属性，并且支持多种语言的开发。

.NETFramework精简版在智能设备上简化了开发应用程序的过程，它有两个主要组成:

公共的语言运行库和.NETFramework精简版类库，它们运行时是.NETFramework精简版的基础，它们在执行时则负责代码的管理，给内存管理以及线程管理等提供核心服务，同时又确保了代码的准确性以及安全性。

2.1.2SQLServerCompact3.5

MicrosoftSQLServerCompact3.5是一种压缩数据库，很适合嵌入到移动应用程序和桌面应用程序中.SQLServerCompact3.5向开发本机和托管应用程序的开发人员提供了和其他SQLServer版本通用的编程模型。

.SQLServerCompact3.5仅需要占用少量的空间就可以提供关系数据库的功能:

强大的数据存储，优化查询处理器以及可靠，可扩展的连接。

SQLServerCompact3.5是能部署在智能设备以及计算机上的压缩数据库，它通过手动复制和安装.cab文件，或通过MicrosoftVisualStudio2008，可将SQLServerCompact3.5部署在智能设备上.对于计算机，SQLServerCompact3.5具有单独的安装程序（MicrosoftSQLServerCompact3.5体系结构如图2-2所示。

）

图2-2SQLServerCompact3.5体系结构

在SQLServerCompact3.5体系结构中，客户端环境是由一个或多个支持的设备组成的，而应用程序和SQLServerCompact3.5在这些设备上进行部署.当设备不包含网络连接时，可以使用MicrosoftActiveSync将SQLServerCompact3.5连接到服务器环境。

2.2平台调用服务（P/Invoke）

在.NETCompactFramework的支持下，可以方便高效地开发出适合于移动设备的应用程序，而不需要去考虑特定的硬件环境.NETCompactFramework向开发者屏蔽了硬件底层的细节，令开发者可以集中精力研究业务逻辑的解决方案。

作为.NETFramework的一个子集，.NETCompactFramework只提供了.NETFramework的一部分功能，因此有时在实现一些功能时不得不借助于WindowsCEAPI另外还存在一些第三方的组件/资源，或者以动态链接库的形式提供，或者已是COM组件。

（P/Invoke原理如图2-3）

图2-3P/Invoke原理图

2.2.1SyncServiceForADO.NET数据同步

MicrosoftSyncFramework是一种支持的应用程序，服务设备进行协作以及脱机访问的一个综合性的同步平台.SyncFramework所提供的技术以及工具可在不同的地点访问数据，共享数据以及获取脱机的数据。

通过使用SyncFramework程序，开发的人员可以建立同步生态系统，在任何的网络上使用任何协议，将任意的应用程序与任意存储中的任意数据结合在一起。

2.2.2用于客户端与服务器同步的体系结构

在对客户端数据库以及其他类型的数据源进行同步方面，SyncServices支持基于服务的体系结构。

这种体系结构包括一个客户端数据库，但于服务的体系结构（如图2-4所示）是不包括服务器数据库或对应的服务器同步提供程序和同步适配器。

若要使用这种体系结构，应用程序必须能够通过自定义代理和自定义服务与同步代理进行通信。

它们提供的功能必须与服务器同步提供程序和同步适配器通常提供的功能相同。

图2-4基于服务的体系结构

2.3WindowsCommunicationFoundation（WCF）

2.3.1什么是WindowsCommunicationFoundation

WCF简化了关联应用程序的开发是通过一种面向服务的新型编程模型。

通过分层的体系结构的提供，WCF支持开发多种风格的分布式应用程序，WCF通道体系结构在底层提供了异步的非类型化消息传递基元。

2.3.2WindowsCommunicationFoundation体系结构

图2-5WCF体系结构

协定定义消息系统的各个方面，在服务运行时，层包含仅是在服务实际运行的期间所发生的行为，即该服务的运行时行为。

消息传递层是由通道组成的，通道则是根据某种方式对消息进行处理（像是通过对消息进行身份验证）的组件。

一组通道也称为"通道堆栈"。

有两种类型的通道:

传输通道和协议通道。

传输通道的写入和读取均来自于网络（或者外部的某些其他的通信点）的消息，一些传输的通道则使用编码器来使消息（表现为XMLInfoset）转变成为网络使用的字节流的表现形式，或者将字节流的表现形式转变为消息。

（如图2-5）

第三章系统总体设计

3.1系统需求分析

仓储管理系统（WMS）在一些公司被当成核心的业务系统，利用计算机软件模拟实现仓储管理的系统流程，它的综合性要求必须要达到简明、实用，提升仓储管理的质量以及效率的目的。

在货物存储时需要达到空间利用的最大程度，设备和劳动力则要达到最大的程度以及最有效的利用，使得货物能方便地存取，在需要的时候还能够做到快速的定位。

在另一方面，此管理系统需要实现准确高效的出入货验证审核机制，使其在有限的工作时间内，且在无差错的基础之上更多数量地完成入货和出货的操作，在最大的程度上节省人力资源的消耗，避免发生人为因素导致的错误。

除此之外，这套管理系统还需要保证能够高效率地完成货物种类以及数量上的统计、管理存储空间与货物相对应关系的工作。

实现存储空间的最大程度的利用以及确保物资数量的无误的前提是进行定期的盘点工作，所以高效的盘点功能必不可缺。

3.1.1货物入库

在供应商供货之前，将货物放入托盘，然后将托盘上的货物信息写进托盘上RFID的电子标签之中。

货物的信息包括日期、产品编号、数量以及批次号等，同时供应商还应该通过互联网提供入库的清单，方便收货方在收货之前进行核查检验。

货物接收阶段（如图3-1）

货物运输到仓库，仓库的工作人员拿手持设备进行核查。

按顺序核查货单中Pallet的数量，每一个Pallet中Cargo的数量，以及每一个Cargo中货物的箱数。

每完成一个Pallet就修改其相应托盘IfComplete的标志，当所有托盘都核查完毕，则此单的货物就验收完毕，可以入库。

货物入位阶段（如图3-2）

图3-1货物接收

图3-2货物接收

3.1.2货物出库

叉车的司机在接到出货的命令之后，在车载的终端上可以调出今日的出货单，选择相对应的出货单。

这时系统则会提示该出货单所需要的托盘信息，包括:

托盘电子标签号列表、货位，操作人员只需要按照系统的提示货位读取托盘电子上的标签。

若读错托盘，则会报系统提示错误信息，司机则重新选择托盘。

若托盘正确，选择此PalletID，则进入物资更新的界面，更新出托盘下所有相关的物资数量，然后返回上一个界面，点击"分离绑定"让相应的托盘和货位分离。

当所有的托盘出库和更新的操作完成之后，则此次出货完成。

（如图3-3）

图3-3出库流程

3.1.3货物盘点

工作人员要定期进行货物数量的盘点，以保证实际的货物与系统记录中的一致。

进入货物盘点界面，扫描托盘标签获取托盘ID，然后点击获取库存量，系统会显示出此托盘中所有货物的箱数;之后工作人员依次扫描次托盘的每个箱标签，每扫描一次数量加一，最后与系统给出的数量进行比对，完成盘点。

3.2系统总体结构

本系统的体系结构主要分为两大区域:

仓储办公系统区和仓库存储与收货区。

（如图3-4）

图3-4系统体系结构

3.2.1系统体系结构

仓储办公系统区的核心是一个基于B/S结构的WMS（仓储管理系统），它主要负责整个仓储体系的数据存储与管理并且完成与仓库管理区与收货区的数据交互与同步。

主要包括人员身份验证，仓库管理，货物管理，货位管理，出库单管理与入库单管理。

仓库管理区主要负责货物接收，货物入库，货物盘点，货物出库等功能。

这些功能在具体实现上都是基于RFID技术的，在进行相应的操作时使用RFID射频读取器扫描相应的托盘，货位等RFID标签以获取相应的托盘与货位的信息。

3.2.2射频器硬件实现

射频器的硬件系统采用RC500射频芯片结合51单片机与WindowsMobile手持设备通过串口进行通信。

3.2.3系统软件架构

从软件架构角度此系统可划分为三层体系结构:

运行在上层服务器的WMS仓储信息管理系统;中间基于WindowsMobile的数据交换及同步层以及下层的RFID数据采集层。

（如图3-5）

图3-5系统软件架构

3.2.4上层服务器的WMS仓储信息管理系统层

此层主要负责相关信息的管理;主要包括:

用户管理，货品管理，货品种别管理，供应商管理，仓库管库位管理，入库单录入，入库单编辑，发货单录入，发货单编辑，货位与托盘关系管理等等，并且为下层提供所需的相关数据。

3.2.5下层的RFID数据采集层

此层主要利用基于RFID的射频器从相应的托盘标签与货位标签中提取相关的货物信息与货位信息。

3.2.6中间基于WindowsMobile的数据交换及同步层

此层主要完成收集下层RFID射频器采集的数据，同时通过数据同步将下层采集的数据传至上层的数据库服务器并且从上层的WMS系统获取入货单等相关信息供下层收货，出货时进行检验，在上下两层之间起到桥梁的作用。

3.3移动设备系统功能分析及模块设计

3.3.1移动设备的主要功能分析

此系统中的移动设备主要包括手持PDA与车载移动终端，主要要完成以下功能:

工作人员进行身份验证。

在货物入库前对此批货物的数量和种类进行检验。

货物入库时将货位与托盘绑定并且更新物资记录。

定期进行货物盘点。

在货物出库时进行托盘检验。

在货物出库后将托盘与货位解绑定，并且更新物资记录。

3.3.2系统模块设计

图3-6系统模块

系统的模块大致分为手持终端模块与车载终端模块（如图3-6）

1.手持终端模块

登陆验证模块，货物接收模块，货物盘点模块。

2.车载终端模块登陆验证模块，货物入库模块，货物出库模块，数据同步模块。

第四章总结

通过本次毕业设计，我的自学能力又一次得到了提高。

通过程序的实际开发，我充分感受到对于以.NETFramework为架构核心，以VisualStdio为主打开发工具的微软开发体系功能的强大，它与Windows操作系统平台构成了一个完美的整体。

由最初查找资料到系统程序设计再到论文的完成是一个全面的软件开发过程。

在这个过程中我综合应用所学知识，结合现有的.NET技术，在思维和技巧上得到了长足的进步。

提高了分析问题和解决问题的能力，为以后的工作奠定了一定的基础。

在这次的毕业设计中，让我深深地体现到进行程序设计不是一件简单的事情，它需要设计者具有全面的专业知识，缜密的思维，严谨的工作态度以及较高的分析问题，解决问题的能力和必要的韧性。

而我在很多方面还有很多欠缺。

还需要在以后的学习与工作中不断地提高和完善自己。

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