Tillämpning av RFID ZigBee-system i tredjepartslogistik

Den här artikeln använder det platta lagret hos det växande tredjepartsLogistikföretaget i Tianjin Binhai New Area som applikationsmiljö för att etablera en uppsättning intelligenta lagerlösningar baserade på konceptet Internet of Things och med skalbart värde. I RFID-systemet för smart lagerhållning måste varje eller flera elektroniska RFID-taggar ha sin motsvarande läsare/skrivare för informationsavkänning, och varje grupp av RFID-kortläsare behöver också utbyta data med servern. Men i lagerverksamhet måste vägytan för lyft av fordon vara jämn för att säkerställa smidig drift, och lagerutrymmet är högt och har ett brett spännvidd, så kabeldragningen är obekväm. Trådlösa nätverk måste användas för att uppnå trådlös datainteraktion. Därför används den allt mer mogna ZigBee-Tekniken för att trådlöst nätverka RFID-kortläsare för att uppnå dynamiskt datautbyte.

1 ZigBee ad hoc demonstration av nätverkslösning

Baserat på driftegenskaperna för tredjepartslogistiklager och de faktiska kraven på överföringsavstånd, efter horisontell jämförelse av flera trådlösa överföringsmetoder, valdes en trådlös ad hoc-nätverkslösning baserad på ZigBee-teknik. ZigBee ad hoc-nätverk är en högtillförlitlig trådlös dataöverföringsnätverksplattform baserad på IEEE802.1 5.4 trådlös kommunikationsteknik och består av upp till 65 535 trådlösa dataöverföringsmoduler. Inom hela nätverket kan varje ZigBee-dataöverföringsmodul kommunicera med varandra, och avståndet mellan noderna kan utökas oändligt från standarden 75 m. Den har egenskaperna för enkel användning, pålitlig drift och lågt pris.

Jämfört med andra nätverksmetoder antar ZigBee-tekniken först en ad hoc-nätverkskommunikationsmetod. Varje ZigBee-nod kan arbeta självständigt. När ett problem uppstår på en nod kan data överföras genom andra noder, och ny RFID kan överföras när som helst och var som helst. När läsaren ansluter sig till nätverket kommer det inte att påverka användningen av hela nätverket; om Wifi-teknik används kommer ett fel på en AP att göra att alla RFID-läsare i täckningsområdet inte kan utbyta data. För det andra är ZigBee-protokollstacken enkel och relativt lätt att implementera. Att köra ZigBee kräver ett system. Resursen är cirka 28 Kb, medan Bluetooth-protokollstacken är relativt komplex och kräver cirka 250 Kb systemresurser. Dessutom är ZigBee mer flexibel än Bluetooth och är mer gynnsam för att kontrollera systemkostnaderna.

I lagerverksamhet, enligt driftprocessen, krävs ett stort antal dataöverföringsnoder, och kostnaden för ett stort antal kommunikationsutrustning och kommunikationskostnader när de körs på nätverket påverkar direkt systemkostnaden; ZigBee-tekniken kommer inte att generera mer än den initiala investeringskostnaden. Dagliga användningsavgifter. Även om överföringshastigheten för ZigBee inte är hög (frekvensbandet på 2,4 GHz är endast 250 Kb/s), med tanke på egenskaperna hos lagerverksamhet, skriver den elektroniska taggen på lastpallen bara lastens ID-nummer och bytelängden är vanligtvis inom 32 B, så det kommer inte att ha för stor inverkan på överföringshastigheten och uppfyller normala arbetsförhållanden. Dessutom har ZigBee låg strömförbrukning. Under samma strömförsörjningsmiljö är den kontinuerliga arbetstiden för Bluetooth och WIFI mycket kortare än ZigBee.

RFID-relaterade protokoll stipulerar endast kommunikationsgränssnitt, medan ZigBee har ett relativt komplett kommunikationsnätverksprotokoll. ZigBee kan välja 2,4 GHz ISM-frekvensbandet (globalt gemensamt frekvensband) i arbetsfrekvensbandet, medan RFID kan fungera i 915 MHz eller andra frekvensband. Båda Stör inte varandra på kommunikationsfrekvensen. Med tanke på att lagret är en inomhusmiljö och avståndet mellan noderna är relativt nära, kan ZigBee-modulen tränga igenom hinder av en viss tjocklek under drift, så signaldämpningen är försumbar. Genom självorganiserande nätverksprotokoll kan enheter i nätverket kommunicera direkt eller indirekt trådlöst. Nätverkets tillförlitlighet och frekvensanvändning är mycket hög, och ZigBee har ett relativt komplett säkerhetsautentiseringsläge.

Sammanfattningsvis är det mest lämpligt att välja ZigBee-teknik som dataöverföringsnät för RFID-systemet i tredjepartslogistik smart lagerhållning.

2 Nätverksprinciper och strukturer

Ett ZigBee-nätverk måste bestå av en central koordinator (koordinator) och en router (router). Varje ZigBee-nätverk kräver och behöver bara en central koordinator för att skapa nätverket. När en nod går med, allokerar den adresser till cbarnnoder; routern ansvarar för att skicka, ta emot och vidarebefordra data och hitta den mest lämpliga routingvägen. När en nod går med tilldelas noder adresser när de går med, så ett ZigBee-nätverk kan kräva flera routrar. När ett nätverk består av en central koordinator och N routrar är nätverket ett riktigt MESH-nätverk, och all data som skickas av varje nod dirigeras automatiskt till målnoden.

Tillämpning av ZigBee-baserat RFID-system i tredjepartslogistik smart lagerhållning

RFID-systemet baserat på ZigBee självorganiserande nätverksteknologi antar MESH-nätverksstruktur och består av en huvudkontrollnod och flera subnoder (antalet subnoder beror på antalet RFID-läsare i lagret), som visas i figur 1. Huvudkontrollnoden består av servern och den centrala koordinatorn via serieporten; subnoden består av kortläsaren och routern genom serieporten. Serieporten väljer RS 232 tvåvägskommunikationsläge.

Efter att alla ZigBee-enheter har startat kommer masternoden att börja bygga ett ZigBee-nätverk, lägga till alla subnoder till nätverket, tilldela nätverksadresser till varje subnod och Lagra informationen i databasen. Efter att kortläsaren har samlat in taggdata skickar den först data till routern som är ansluten till den. Routern skickar sedan taggdata tillsammans med kortläsarinformationen till huvudkontrollnoden genom multi-hop ZigBee-nätverket för lagring. Huvudkontrollnoden skickar läsaren till kortläsaren. Parameterkonfigurationskommandot skickas till läsaren genom kommunikation med routern, och sedan går platsnodenheten in i energisparläge; när huvudkontrollnoden utfärdar ett kommando till den underordnade noden, kan lokaliseringsnodens enhet väckas när som helst, genom att leta efter nätverket för undernodens adress, och sedan överföra kommandot till routern genom multi-hop-nätverket enligt till nätverksadressen och skicka den sedan till motsvarande kortläsare via routern. Slutligen skickar routern ett bekräftelsemeddelande om mottagande av kommandot till masternoden.

3. Nätverkshårdvarulayout

Om man tar ett lägenhetslager från tredje part som exempel, installeras kortläsare i varje lastutrymme och vid in- och utgången av lagret. Varorna går in och ut från lagret med pallen. Den elektroniska etiketten fästs på pallen och etiketten lagrar varornas ID-nummer. ZigBee-utrustningen som används för nätverk är baserad på TI-företagets CC2530F256-chip, kör ZigBee2007/PRO-protokollet och kretsen har integrerats i ZigBee-modulen. Den har alla egenskaper hos ZigBee-protokollet. Fördelen med att använda modulen är att användarna inte behöver förstå det komplexa ZigBee-protokollet. All ZigBee-protokollbearbetning slutförs automatiskt i ZigBee-modulen och nodprogrammen skrivs in i modulen på ett inbäddat sätt. Användaren behöver bara överföra data via serieporten.

Bland dem följer ZigBee-modulen, kortläsaren och servern det asynkrona seriella tvåvägskommunikationsformatet RS 232; alla RFID-kortläsare och deras indikatorsignaler är anslutna till mikrokontrollern via navenheten och styrs enhetligt av mikrokontrollern. Kortläsaren Den är också ansluten till mikrokontrollern via RS 232 serieporten. Strömförsörjningen till ZigBee-modulen, RFID-kortläsaren och mikrokontrollern är alla mellan 5 och 12 V, med standard TTL-nivåer.

Servern och ZigBee-modulen för huvudkontroll är installerade i lagrets allmänna utskicksrum och används för att skicka och ta emot instruktioner och normal utskick av lagerverksamhet; alla kortläsare och ZigBee-enheter installeras på de faktiska lagerplatserna och lageringångar och utgångar för att bli en enda nätverksnod. Alla noder är sammansatta av RFID-system baserat på ZigBee trådlös överföring. Indikatorlampan för lastutrymmesstatus som styrs av mikrokontrollern är installerad ovanför lastutrymmet för att påminna personalen om normala lagerverksamheter; det visuella gränssnittet som konverterats efter bearbetning av databasen visas å ena sidan på värddatorn i utskickningsrummet och å andra sidan på lagret En stor skärm finns för personalen att bläddra i.

Tillämpning av RFID (ZigBee) system i tredjepartslogistik

När andra arbetsflöden och nödsituationer inträffar under lagerverksamhet, såsom lagerräkning, överföring av varor till lagerområden, felplacerade varor eller skadade etiketter etc., väcker RFID-läsaren ZigBee-routern i tid genom signalen som avkänns i realtid, och överför sedan informationen i entidsenligt. Den överlämnas till den centrala koordinatorn till backend-databasen för lagringshantering. Nästan alla processer befriar arbetare från traditionella arbetsmetoder. Det korrekta informationsinsamlingsläget förbättrar tillförlitligheten för datahanteringen i systemet och förhindrar effektivt mänskliga fel.

4. Slutsats

Efter faktisk drifttestning separeras ZigBee-modulerna med ca 3 m från varandra i inomhusmiljö och signalen är bra. Under normala lagerdriftsförhållanden är tiden det tar för servern att ta emot datapaket cirka 20 till 40 ms, vilket uppfyller normala arbetsförhållanden.

Ett vanligt tredjepartslager med cirka 500 lastutrymmen kräver cirka 500 ZigBee-moduler. Enhetspriset för ZigBee-moduler på marknaden är i princip RMB 40 till RMB 60. Därför är kostnaden för att installera ett ZigBee självorganiserande nätverkssystem i lagret mellan 20 000 och 30 000 yuan. För stora och medelstora lagerföretag är det kostnadseffektivt. Men för vissa små lagerföretag som värdesätter vinster är det fortfarande svårt att förbättra sin verksamhet omedelbart. Därför, om kostnaderna inte kan kontrolleras effektivt, kommer planen inte att vara generaliserbar. Enligt olika företagsstorlekar och olika lageregenskaper kan antalet ZigBee-moduler reduceras på lämpligt sätt under implementeringen av den faktiska lösningen. Till exempel kan flera intilliggande RFID-kortläsare dela en ZigBee-modul genom en navenhet, vilket effektivt minskar kostnaderna. Det efterföljande problemet är dock att mängden data som överförs av varje ZigBee-modul åt gången är mycket begränsad. Om problemet med datasekventiell överföringsmetod och överföringsintervall inte kan lösas väl, kommer systemets svarshastighet och arbetseffektivitet att påverkas kraftigt. Jag tror dock att dessa problem kommer att lösas inom en snar framtid med den kontinuerliga utvecklingen av ZigBee-teknologin.