RFID ZigBee -järjestelmän käyttö kolmannen osapuolen logistiikassa

Tässä artikkelissa käytetään Tianjin Binhai New Areassa kasvavan kolmannen osapuolen logistiikkayrityksen tasaista varastoa sovellusympäristönä luodakseen älykkäitä varastoratkaisuja, jotka perustuvat esineiden internetin konseptiin ja joilla on skaalautuva arvo. Älykäs varastoinnin RFID-järjestelmässä jokaisella tai useammalla sähköisellä RFID-tunnisteella on oltava vastaava lukija/kirjoitin tiedon tunnistamista varten, ja jokaisen RFID-kortinlukijaryhmän on myös vaihdettava tietoja palvelimen kanssa. Varastointitoiminnassa ajoneuvojen nostoajoneuvojen tienpinnan on kuitenkin oltava tasainen sujuvuuden varmistamiseksi, ja varastotila on korkea ja leveä, joten langallinen asettelu on hankalaa. Langattoman tiedonsiirron saavuttamiseksi on käytettävä langattomia verkkoja. Siksi yhä kypsempää ZigBee-teknologiaa käytetään RFID-kortinlukijoiden langattomaan verkkoon dynaamisen tiedonvaihdon saavuttamiseksi.

1 ZigBee ad hoc -verkkoratkaisun esittely

Kolmannen osapuolen logistiikan varastoinnin toimintaominaisuuksien ja todellisten siirtoetäisyysvaatimusten perusteella valittiin useita langattomia siirtomenetelmiä horisontaalisesti vertailemalla ZigBee-teknologiaan perustuva langaton ad hoc -verkkoratkaisu. ZigBee ad hoc -verkko on erittäin luotettava langaton tiedonsiirtoverkkoalusta, joka perustuu langattomaan IEEE802.1 5.4 -viestintäTekniikkaan ja koostuu jopa 65 535 langattomasta tiedonsiirtomoduulista. Koko verkon sisällä jokainen ZigBee-tiedonsiirtomoduuli pystyy kommunikoimaan keskenään ja solmujen välistä etäisyyttä voidaan laajentaa portaattomasti normaalista 75 metristä. Sillä on helppokäyttöisyys, luotettava toiminta ja alhainen hinta.

Verrattuna muihin verkkomenetelmiin, ZigBee-tekniikka ottaa ensin käyttöön ad hoc -verkkoviestintämenetelmän. Jokainen ZigBee-solmu voi toimia itsenäisesti. Kun solmussa ilmenee ongelma, tietoja voidaan siirtää muiden solmujen kautta ja uusi RFID voidaan lähettää milloin tahansa ja missä tahansa. Lukijan liittyminen verkkoon ei vaikuta koko verkon käyttöön. jos Wifi-tekniikkaa käytetään, tukiaseman vika aiheuttaa sen, että kaikki peittoalueen RFID-lukijat eivät pysty vaihtamaan tietoja. Toiseksi, ZigBee-protokollapino on yksinkertainen ja suhteellisen helppo toteuttaa. ZigBeen käyttäminen vaatii järjestelmän Resurssi on noin 28 kb, kun taas Bluetooth-protokollapino on suhteellisen monimutkainen ja vaatii noin 250 kb järjestelmäresursseja. Lisäksi ZigBee on joustavampi kuin Bluetooth ja se auttaa paremmin hallitsemaan järjestelmäkustannuksia.

Varastointitoiminnassa toimintaprosessin mukaan tarvitaan suuri määrä tiedonsiirtosolmuja, ja valtavan määrän viestintälaitteiden hinta ja tietoliikennekustannukset verkossa ajettaessa vaikuttavat suoraan järjestelmän kustannuksiin; ZigBee-teknologia ei tuota enempää alkuinvestointikustannusten lisäksi. Päivittäiset käyttömaksut. Vaikka ZigBeen siirtonopeus ei ole nopea (2,4 GHz:n taajuusalue on vain 250 Kb/s), varastotoiminnan ominaisuudet huomioon ottaen rahtilavan elektroninen tagi kirjoittaa vain lastin ID-numeron ja tavun pituuden. on yleensä 32 B sisällä, joten Sillä ei ole liikaa vaikutusta siirtonopeuteen ja se täyttää normaalit työolosuhteet. Lisäksi ZigBeen virrankulutus on alhainen. Samassa virtalähdeympäristössä Bluetoothin ja WIFI:n jatkuva työaika on paljon lyhyempi kuin ZigBee.

RFID-protokollat edellyttävät vain viestintärajapintoja, kun taas ZigBeellä on suhteellisen täydellinen viestintäverkkoprotokolla. ZigBee voi valita toimivaksi taajuusalueeksi 2,4 GHz ISM-taajuuskaistan (globaali yhteinen taajuusalue), kun taas RFID voi toimia 915 MHz:n tai muilla taajuuskaistoilla. Molemmat eivät häiritse toisiaan tiedonsiirtotaajuudella. Ottaen huomioon, että varasto on sisäympäristö ja solmujen välinen etäisyys on suhteellisen lähellä, ZigBee-moduuli voi tunkeutua tietyn paksuiset esteet käytön aikana, joten signaalin vaimennus on mitätön. Itseorganisoituvien verkkoprotokollien avulla verkossa olevat laitteet voivat kommunikoida suoraan tai epäsuorasti langattomasti. Verkon luotettavuus ja taajuuden käyttöaste ovat erittäin korkeat, ja ZigBeessa on suhteellisen täydellinen suojaustodennustila.

Yhteenvetona voidaan todeta, että kolmannen osapuolen logistiikan älyvarastoinnin RFID-järjestelmän tiedonsiirtoverkoksi on tarkoituksenmukaisinta valita ZigBee-teknologia.

2 Verkoston periaatteet ja rakenteet

ZigBee-verkon on koostuttava keskuskoordinaattorista (Coordinator) ja reitittimestä (Router). Jokainen ZigBee-verkko tarvitsee ja tarvitsee vain yhden keskuskoordinaattorin verkon luomiseen. Kun solmu liittyy, se varaa osoitteet c:llehild solmut; reititin vastaa tiedon lähettämisestä, vastaanottamisesta ja välittämisestä sekä sopivimman reitityspolun löytämisestä. Kun solmu liittyy, solmuille annetaan osoitteet liittymisen yhteydessä, joten ZigBee-verkko voi vaatia useita reitittimiä. Kun verkko koostuu keskuskoordinaattorista ja N reitittimestä, verkko on todellinen MESH-verkko ja kaikki kunkin solmun lähettämät tiedot reititetään automaattisesti kohdesolmuun.

ZigBee-pohjaisen RFID-järjestelmän soveltaminen kolmannen osapuolen logistiikan älykäs varastointiin

ZigBeen itseorganisoituvaan verkkoteknologiaan perustuva RFID-järjestelmä ottaa käyttöön MESH-verkkorakenteen ja koostuu pääohjaussolmusta ja useista alisolmuista (alisolmujen lukumäärä riippuu varastossa olevien RFID-lukijoiden lukumäärästä), kuten kuvassa näkyy. 1. Pääohjaussolmu koostuu palvelimesta ja keskuskoordinaattorista sarjaportin kautta; alisolmu koostuu kortinlukijasta ja reitittimestä sarjaportin kautta. Sarjaportti valitsee kaksisuuntaisen RS 232 -tiedonsiirtotilan.

Kun kaikki ZigBee-laitteet on käynnistetty, pääsolmu alkaa rakentaa ZigBee-verkkoa, lisää kaikki alisolmut verkkoon, määrittää verkko-osoitteet jokaiselle alisolmulle ja tallentaa tiedot tietokantaan. Kun kortinlukija on kerännyt tunnistetiedot, se lähettää tiedot ensin siihen liitettyyn reitittimeen. Reititin lähettää sitten tunnistetiedot yhdessä kortinlukijatietojen kanssa isäntäohjaussolmulle monihyppyisen ZigBee-verkon kautta tallennusta varten. Pääohjaussolmu lähettää lukijan kortinlukijalle. Parametrin konfigurointikomento lähetetään lukijalle reitittimen kanssa kommunikoimalla, ja sitten sijaintisolmulaite siirtyy virransäästötilaan; kun pääohjaussolmu antaa komennon lapsisolmulle, sijaintisolmulaite voidaan herättää milloin tahansa etsimällä lapsisolmun osoitteen verkkoa ja sitten välittää komento reitittimelle monihyppyverkon kautta. verkko-osoitteeseen ja välitä se sitten vastaavalle kortinlukijalle reitittimen kautta. Lopuksi reititin lähettää vahvistusilmoituksen komennon vastaanottamisesta pääsolmulle.

3. Verkkolaitteiston asettelu

Esimerkkinä kolmannen osapuolen logistiikan kiinteästä varastosta kortinlukijat asennetaan jokaiseen tavaratilaan sekä varaston sisään- ja uloskäyntiin. Tavarat saapuvat varastoon ja lähtevät sieltä lavan mukana. Sähköinen etiketti kiinnitetään lavalle, ja tarrassa on tavaran tunnusnumero. Verkottumiseen käytetty ZigBee-laitteisto perustuu TI-yhtiön CC2530F256-siruun, käyttää ZigBee2007/PRO-protokollaa ja piiri on integroitu ZigBee-moduuliin. Siinä on kaikki ZigBee-protokollan ominaisuudet. Moduulin käytön etuna on, että käyttäjien ei tarvitse ymmärtää monimutkaista ZigBee-protokollaa. Kaikki ZigBee-protokollan käsittely suoritetaan automaattisesti ZigBee-moduulissa, ja solmuohjelmat kirjoitetaan moduuliin sulautetulla tavalla. Käyttäjän tarvitsee vain lähettää dataa sarjaportin kautta.

Niistä ZigBee-moduuli, kortinlukija ja palvelin noudattavat RS 232 asynkronista kaksisuuntaista sarjaliikennemuotoa; kaikki RFID-kortinlukijat ja niiden ilmaisinsignaalit on kytketty mikro-ohjaimeen keskitinlaitteen kautta, ja niitä ohjaa tasaisesti mikro-ohjain. Kortinlukija Se on myös kytketty mikro-ohjaimeen RS 232 -sarjaportin kautta. ZigBee-moduulin, RFID-kortinlukijan ja mikro-ohjaimen virtalähteet ovat kaikki välillä 5-12 V, käyttäen tavallisia TTL-tasoja.

Palvelin ja pääohjaus ZigBee-moduuli asennetaan varaston yleiseen lähetyshuoneeseen ja niitä käytetään ohjeiden lähettämiseen ja vastaanottamiseen sekä normaaliin varastotoimintojen lähettämiseen; kaikki kortinlukijat ja ZigBee-laitteet asennetaan oikeisiin varastopaikkoihin ja varaston sisään- ja uloskäynteihin yhdeksi verkkosolmuksi. Kaikki solmut koostuvat langattomaan ZigBee-lähetykseen perustuvasta RFID-järjestelmästä. Mikrokontrollerin ohjaama tavaratilan tilan merkkivalo on asennettu tavaratilan yläpuolelle muistuttamaan henkilökuntaa normaaleista varastotoiminnoista; tietokannan käsittelyn jälkeen muunnettu visuaalinen käyttöliittymä näkyy toisaalta isäntätietokoneella lähetyshuoneessa ja toisaalta varastossa. Henkilökunnan selaamista varten on suuri näyttö.

RFID-järjestelmän (ZigBee) käyttö kolmannen osapuolen logistiikassa

Kun varastoinnin aikana tapahtuu muita työnkulkuja ja hätätilanteita, kuten varastolaskenta, tavaroiden siirto varastoalueille, tavarat ovat väärässä paikassa tai vaurioituneet etiketit jne., RFID-lukija herättää ZigBee-reitittimen ajoissa reaaliajassa havaitun signaalin kautta, ja sitten lähettää tiedot kohdassa aajoissa. Se luovutetaan keskuskoordinaattorille taustatietokantaan tallennushallintaa varten. Lähes kaikki prosessit vapauttavat työntekijät perinteisistä toimintatavoista. Tarkka tiedonkeruutila parantaa järjestelmän tiedonhallinnan luotettavuutta ja estää tehokkaasti inhimillisiä virheitä.

4. Johtopäätös

Varsinaisen toimintatestauksen jälkeen ZigBee-moduulit ovat noin 3 metrin päässä toisistaan sisäympäristössä ja signaali on hyvä. Normaalissa varastotilanteessa palvelimella datapakettien vastaanottamiseen kuluva aika on noin 20-40 ms, mikä vastaa normaaleja työolosuhteita.

Tavallinen kolmannen osapuolen varasto, jossa on noin 500 tavaratilaa, vaatii noin 500 ZigBee-moduulia. Markkinoilla olevien ZigBee-moduulien yksikköhinta on periaatteessa RMB 40 - RMB 60. Siksi ZigBee itseorganisoituvan verkkojärjestelmän asentaminen varastoon on 20 000 - 30 000 yuania. Suurille ja keskisuurille varastoyhtiöille se on kustannustehokasta. Joillekin voittoa arvostaville pienille varastoyhtiöille on kuitenkin edelleen vaikeaa parantaa liiketoimintaansa välittömästi. Siksi, jos kustannuksia ei voida tehokkaasti hallita, suunnitelma ei ole yleistettävissä. Erilaisten yrityskokojen ja varastoominaisuuksien mukaan ZigBee-moduulien määrää voidaan vähentää sopivasti varsinaisen ratkaisun toteutuksen aikana. Esimerkiksi useat vierekkäiset RFID-kortinlukijat voivat jakaa ZigBee-moduulin keskitinlaitteen kautta, mikä vähentää tehokkaasti kustannuksia. Tästä aiheutuva ongelma on kuitenkin se, että kunkin ZigBee-moduulin kerrallaan lähettämän tiedon määrä on hyvin rajallinen. Jos datan peräkkäisen lähetystavan ja lähetysvälin ongelmaa ei voida ratkaista hyvin, järjestelmän vastenopeuteen ja työtehokkuuteen vaikuttaa suuresti. Uskon kuitenkin, että nämä ongelmat ratkeavat lähitulevaisuudessa jatkuvalla ZigBee-teknologian kehittämisellä.