RFID技术在烟草仓储物流管理系统中应用研究-
最后更新时间：2024-03-03
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论文导读：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ISO18000-6B和ISO18000-6C（EPCClass1Gen2）协议标准研发的RFID读写设
【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。
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
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
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。
2TERS总体设计
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。
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。
3系统流程设计
从时间先后顺序和生产工序先后角度来分析，系统具体实现流程如下：
（1）原料入库：扫描烟筐RFID标签；输入原料生产厂商、批次号、产地、等级、作业单位、重量和库存位数；叉车通过电子拱门入库，系统扫描货物及叉车电子标签，LED大屏幕提示放置货区位置；倒库、异常回库同样进行如实记录。
（2）原料出库：生产计划录入系统；根据生产计划LED屏幕通知叉车司机所需原料的产地、代号、库位和数量等信息；叉车司机接到指令，找到原料，携带原料通过感应门；叉车信息、烟筐及烟叶信息、时间、经手人等信息发送至数据库；此时烟筐及烟叶状态在途。
（3）库房巡检：库管员利用手持设备扫描烟筐上的RFID标签；给出该筐的信息：产地、等级、批号、供应商、件数、重量、垛型、库存位置、作业单位、入库员和入库时间；对其不实的信息，可以直接在手持设备上进行修改；库管员实时监督，精准管理库位。
（4）挑选车间：叉车携烟筐进入挑选车间，通过感应门；记录入场时间、入场烟筐；生产线用户扫码，记录挑选生产线、生产批次；烟叶挑选后入烟筐，扫描烟筐上RFID，输入挑选的烟叶等级、烟叶担数；称重后，扫描烟筐上标签，输入总重。
（5）入配叶库：挑选后装烟叶烟筐，叉车叉走；叉车离开挑选车间，通过感应门，感应门扫描叉车及烟筐上电子标签，记录配叶离开车间；进入配叶库时，叉车经过感应门，感应门扫描叉车、烟筐电子标签；系统记录配叶入库；LED大屏幕调度叉车，通知叉车司机该配叶存放配叶库位置。
（6）在途烟叶管理：系统根据生产计划与“在途烟叶”总量调度叉车；感应门扫描叉车及烟筐电子标签；拖车司机扫描放在拖车上的烟筐电子标签，在烟筐未被“备料间”扫描电子标签时，整车货物被认为是“在途”状态。
（7）入备料间：叉车进入备料间，过感应门，将烟筐的“在途”状态改为“备料”状态；工作人员判断是否需要回潮时，扫描烟筐标签，记录重量；真空回潮出口加感应门，扫描烟筐电子标签；系统记录烟叶回潮时间及状态。
（8）传送：成品下自动生产线装入烟筐，对烟筐进行扫码；系统记录批次号、时间、成品类型；并将已经打印好的带有U码的标签贴在对应的包装上；片烟标签采用防污防水不干胶标签，烟梗标签采用水洗标标签；烟末纸箱与片烟同，烟末麻袋与烟梗同；系统将成品与烟筐关联起来。
（9）成品入库：叉车携成品烟筐通过电子拱门；系统记录烟筐入库，系统自动将已经对应的成品记录入库；LED屏幕展示其应放位置。
（10）成品出库：叉车通过电子拱门；记录出库烟筐、叉车，库管员输入目的地；烟筐已经对应了每个包装成品的二维码标签；系统自动记录每个包装成品出库；当下游厂商扫描二维码时，系统知道成品正被使用。
4结论
整个烟草物联网信息系统以物联网技术为基础、RFID技术为核心，通过全程跟踪卷烟加工流转过程，实现烟草仓储物流的信息化管理。系统特点如下：
（1）将整个仓库管理与射频识别技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，改进仓储管理，提升效率及价值；
（2）提高物品出入库过程中的识别率，可不开箱检查，并同时识别多个物品，提高出入库效率；
（3）缩减盘点周期，提高数据实时性，实时动态掌握库存情况，实现对库存物品的可视化管理；
（4）采用射频技术能大大提高拣选与分发过程的效率与准确率，并加快配送的速度，减少人工、降低配送成本；
（5）精确掌握物资情况，优化合理库存。
参考文献：
艾浩军. 物联网技术与产业发展[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2010.
柳捷. 烟草行业物联网建设初探[J]. 物流技术与应用, 2011(2): 97-100.
[3] 金涧. 烟草物联网的应用模式与技术瓶颈[J]. 物流技术与应用, 2011(2): 60-63.
[4] 徐树民. 基于RFID系统的物流安全解决方案[J]. 计算机工程与设计, 2011,32(4): 1276-1279.
[5] EPCglobal Inc.. EPCTM Radio-Frequency Identity Protocols Class-1 Generation-2 UHF RFID Protocol for Communications at 860MHz~960MHz Version 1.2.0[S]. 2008. ★
【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。
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源于：7彩论文网毕业生论文www.7ctime.com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
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。
2TERS总体设计
2.1系统介绍
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论文导读：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。
3系统流程设计
3.1系统整体流程设计
烟草物联网信息系统主要包括烟草从原叶到成品的生产流程管控、生产过程相关数据的采集、中控室的数据分析以及后台的信息统计四个部分。具体实现流程如图2所示。3.2系统各分支系统具体流程设计
源于：7彩论文网毕业设计论文致谢www.7ctime.com从时间先后顺序和生产工序先后角度来分析，系统具体实现流程如下：
（1）原料入库：扫描烟筐RFID标签；输入原料生产厂商、批次号、产地、等级、作业单位、重量和库存位数；叉车通过电子拱门入库，系统扫描货物及叉车电子标签，LED大屏幕提示放置货区位置；倒库、异常回库同样进行如实记录。
（2）原料出库：生产计划录入系统；根据生产计划LED屏幕通知叉车司机所需原料的产地、代号、库位和数量等信息；叉车司机接到指令，找到原料，携带原料通过感应门；叉车信息、烟筐及烟叶信息、时间、经手人等信息发送至数据库；此时烟筐及烟叶状态在途。
（3）库房巡检：库管员利用手持设备扫描烟筐上的RFID标签；给出该筐的信息：产地、等级、批号、供应商、件数、重量、垛型、库存位置、作业单位、入库员和入库时间；对其不实的信息，可以直接在手持设备上进行修改；库管员实时监督，精准管理库位。
（4）挑选车间：叉车携烟筐进入挑选车间，通过感应门；记录入场时间、入场烟筐；生产线用户扫码，记录挑选生产线、生产批次；烟叶挑选后入烟筐，扫描烟筐上RFID，输入挑选的烟叶等级、烟叶担数；称重后，扫描烟筐上标签，输入总重。
（5）入配叶库：挑选后装烟叶烟筐，叉车叉走；叉车离开挑选车间，通过感应门，感应门扫描叉车及烟筐上电子标签，记录配叶离开车间；进入配叶库时，叉车经过感应门，感应门扫描叉车、烟筐电子标签；系统记录配叶入库；LED大屏幕调度叉车，通知叉车司机该配叶存放配叶库位置。
（6）在途烟叶管理：系统根据生产计划与“在途烟叶”总量调度叉车；感应门扫描叉车及烟筐电子标签；拖车司机扫描放在拖车上的烟筐电子标签，在烟筐未被“备料间”扫描电子标签时，整车货物被认为是“在途”状态。
（7）入备料间：叉车进入备料间，过感应门，将烟筐的“在途”状态改为“备料”状态；工作人员判断是否需要回潮时，扫描烟筐标签，记录重量；真空回潮出口加感应门，扫描烟筐电子标签；系统记录烟叶回潮时间及状态。
（8）传送：成品下自动生产线装入烟筐，对烟筐进行扫码；系统记录批次号、时间、成品类型；并将已经打印好的带有U码的标签贴在对应的包装上；片烟标签采用防污防水不干胶标签，烟梗标签采用水洗标标签；烟末纸箱与片烟同，烟末麻袋与烟梗同；系统将成品与烟筐关联起来。
（9）成品入库：叉车携成品烟筐通过电子拱门；系统记录烟筐入库，系统自动将已经对应的成品记录入库；LED屏幕展示其应放位置。
（10）成品出库：叉车通过电子拱门；记录出库烟筐、叉车，库管员输入目的地；烟筐已经对应了每个包装成品的二维码标签；系统自动记录每个包装成品出库；当下游厂商扫描二维码时，系统知道成品正被使用。
4结论
整个烟草物联网信息系统以物联网技术为基础、RFID技术为核心，通过全程跟踪卷烟加工流转过程，实现烟草仓储物流的信息化管理。系统特点如下：
（1）将整个仓库管理与射频识别技术相结合，能够高效地完成各种业务操作，改进仓储管理，提升效率及价值；
（2）提高物品出入库过程中的识别率，可不开箱检查，并同时识别多个物品，提高出入库效率；
（3）缩减盘点周期，提高数据实时性，实时动态掌握库存情况，实现对库存物品的可视化管理；
（4）采用射频技术能大大提高拣选与分发过程的效率与准确率，并加快配送的速度，减少人工、降低配送成本；
（5）精确掌握物资情况，优化合理库存。
参考文献：
艾浩军. 物联网技术与产业发展[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2010.
柳捷. 烟草行业物联网建设初探[J]. 物流技术与应用, 2011(2): 97-100.
[3] 金涧. 烟草物联网的应用模式与技术瓶颈[J]. 物流技术与应用, 2011(2): 60-63.
[4] 徐树民. 基于RFID系统的物流安全解决方案[J]. 计算机工程与设计, 2011,32(4): 1276-1279.
[5] EPCglobal Inc.. EPCTM Radio-Frequency Identity Protocols Class-1 Generation-2 UHF RFID Protocol for Communications at 860MHz~960MHz Version 1.2.0[S]. 2008. ★