zigbee在仓库、仓储、物流智能定位信息系统中应用

        一、概述
　　在现有仓库管理中引入Zigbee技术，对仓库到货检验、入库、出库、调拨、移库移位、库存盘点等各个作业环节的数据进行自动化的无线数据采集，无线数据更新。保证仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。通过科学的编码，还可方便地对物品的批次、保质期等进行管理。利用系统的库位管理功能，更可以及时掌握所有库存物资当前所在位置，有利于提高仓库管理的工作效率。
　　利用本系统建立的无线传输网络，可根据仓库需要接入温度、湿度、安防等仓库信息智能设备。将各种系统完全整合在一个网络中，一次投资多重应用，避免重复投资。
　　二、应用介绍
　　1、仓库应用Zigbee系统效益
　　提高管理信息系统中数据的可靠性
　　高效、准确的数据采集，提高作业效率
　　远程无线数据维护，高效集中管理
　　分区盘点，实时进行，库存动态数据时时更新
　　入库，出库定位管理，防止人为失误
　　准确、高效提高生产作业能力
　　2、托盘（货架）式数字化管理优势
　　当今托盘（货架）化已成为物流的必然趋势。托盘作为基本数字化管理单位，即托盘上嵌入Zigbee智能身份识别卡，这样既不影响货物的外观质量，又提高货物整体数字化平均单位数量，便于实现大批量货物的精确数字化管理。Zigbee智能身份识别卡在物流配送中心的应用，是基于数字仓库管理应用软件、计算机无线网络技术、现代物流立体高架仓库思想等实现的。
　　◆ 作业效率高
　　◆ 物流过程中的破损率大大降低
　　◆ 适应作业过程机械化、自动化的需要
　　3、叉车配置Zigbee收发器应用
　　对于物流应用环境，Zigbee叉车是最佳选择
　　■ 收发货时，叉车配置Zigbee收发器可根据实际情况调整信号读写距离，灵活应用。
　　■ 可以对托盘进行全过程连续跟踪，而不是离散式跟踪。对货物出入库整个过程，入库放置位置及出库取货位置做智能定位跟踪，比对工作防止人为失误。
　　■ 配合相应的库房管理系统，可以实现单步式的作业控制，排除人工介入，提高作业效率的同时，改进和加强管理，实时掌握详细库存及分布
　　三 应用流程
　　1、入库
　　当货物通过进货口传送带进入仓库时，每托盘货物信息通过进货口读写器写入托盘，然后通过计算机仓储管理信息系统运算出货位，并通过网络系统将存货指令发到叉车车载系统，并可按照要求存放到相应货位。
　　2、出库
　　叉车接到出货指令，到指定货位叉取托盘货物。叉取前叉车读写器再次确认托盘货物准确性，然后将托盘货物送至出货口传送带，出货口传送带读写器读取托盘标签信息是否准确，校验无误出货。
　　3、库存盘点
　　仓库内读写器实时读取在库货物标签信息，核对实时盘点数据与数据库中统计的仓储信息是否一致。
　　4、货物区域定位，转移
　　仓库内读写器实时读取货物标签信息，控制中心根据读卡器网络判断各个货物存放区域，统计仓库使用情况，并据此安排新入库货物存放位置。

一、整体组网结构

　　系统整体分为三层网络结构：

　　

　　整体网络结构图

　　1、在整个仓库区域根据仓库大小现场环境配置SC8836B远距离收发模块组建无线数据骨干网络。

　　2、每个仓库内部采用双频定位收发模块SC8836A+b，时时采集仓库内部库存信息，配合仓库信息管理软件系统，进行货物定位仓位分配管理。并可通过定位收发模块对托盘上配置信息卡进行发射功率，休眠间隔，卡号信息，声光提示等工作模式进行设置修改。

　　

　　仓库内部图

　　3、托盘智能信息卡，定时向系统发送信息。保证系统库存，仓位使用情况时时更新，可配置声光提示模块，对入库盘点，出库进行导航提示。

　　

　　车载和手持设备

　　4、叉车载读卡器，进库、出库、移库对货物、仓位进行比对验证。可配置显示系统，系统将入库、出库、移库目标仓位、目标数量显示在屏幕上，提示叉车操作人员进行精确操作。

　　5、手持设备，可调整自身设备发射功率、频率。

　　5.1入库寻货：

　　工作人员携带手持设备入库寻货，目标货物配置智能卡在接收到信号时，发出声光提示，引导寻货人员快速定位。

　　5.2入库查库：

　　工作人员采用手持设备定期人工查库，近距离读取托盘信息卡信息，并与后台管理系统比对，人工盘点库位货物品种、数量、生产日期是否与后台系统一致。如不一致，可现场对系统信息进行修正，或对智能信息卡进行修正。

　　5.3出入库信息维护

　　工作人员可采用手持设备对出入库托盘信息进行维护，入库托盘与货物品种、数量等信息写入信息系统。出库托盘与货物品种、数量等信息写入信息系统。

二、工作流程说明

　　1、入库流程：

　　

　　（1） 运输单元将货物运输到仓库后，到仓库信息系统进行入库登记；

　　（2） 信息系统根据入库货物品种、数量等条件，通过zigbee无线网络向仓库查询可用仓位，并智能分配仓位。

　　（3） 根据分配仓位，货物托盘放置智能卡向智能卡写入信息与信息系统仓位信息、入库货物信息进行匹配。

　　（4） 信息系统同时向叉车发送入库货物分配仓位信息，叉车根据仓位分配信息把对应的入库货物送入对应仓位。如送错仓库叉车车载系统和仓库信息系统都会主动告警，提示叉车及时更正。

　　（5） 入库完成后，入库货物托盘所附智能卡定时向信息系统发送库存信息。时时更新库存状态。

　　2、出库流程：

　　

　　（1） 领货人员向仓库信息系统提交出库申请；

　　（2） 信息系统输入出库货物信息，根据出库优先级（比如生产日期靠前的优先出库）向仓库查询出库货物存储仓位及库存状态。并生成出库货物提货仓位及相应托盘所属货物。

　　（3） 向叉车发出出库指令，叉车通过zigbee无线网络接收到出库仓位，出库托盘所属货物。

　　（4） 叉车根据指引向指定仓位取货，当叉车接近仓位，托盘智能卡接收到信息，卡上配置的LED灯开始闪烁提示叉车操作人员准确取货。叉车取货后驶离本库信号覆盖范围后闪烁提示关闭，智能卡进入省电状态。

　　（5） 出库货物装车前，通过出库口读卡器或手持设备进行最终确认。

　　（6） 收回智能卡，循环使用。装车出库完成。
一、系统硬件介绍：

　　系统包括四个部分：智能卡（货物托盘配置），双频定位收发器（安装在仓库，双频可更加降低智能卡功耗），骨干网络收发协调器和与仓库智能信息系统（软件），智能卡和读写器都是由高度集成的微功率单芯片无线收发机和单片机制成，它们的体积都非常小，单芯片收发机还可有一个全世界独一无二的厂家编号（烧录在芯片中），这个单芯片收发机还具有接收信号强度指示功能（RSSI）。新系统的智能卡和读写器，使用的是无需申请的2.4G ISM免费频段，而且都满足国家对2.4G频道无线产品的相关规定。

　　1、智能卡（货物托盘配置）

　　

　　

　　

　　（1） 硬件功能

　　a) 采用高强度ABS塑料，防止磨损。

　　b) 可添加声光报警功能，出库或寻货时对工作人员进行引导。，

　　c) 电池低压告警，电池容量低压时主动上报低压信息，提示管理人员更换电池。

　　（2） 性能指标：

　　a) 频率：2.4 GHz–2.488 GHz 免费频段,83个频道，3822个信道， 32/64位 PN 码

　　b) 接收灵敏度：-97dBm

　　c) 输出功率：可达 +4dBm

　　d) 控制单片机配置： Atmega88

　　e) 自身通信距离： 150/ 250米（仅指 SC8836A 与 SC8836A 模块之间，使用微带（PCB）天线/内置天线时的通信距离，SC8836与其它模块的通信距离可以远得多，例如SC8836A(作为接收端)与SC8836b （作为发射端，使用5-10厘米小天线）其通信距离则可达1500米，参见本公司产品说明）可提供SMA外接天线接口（选项）

　　f) 传输速率： 250 kbits/sec，125kbs, 38.4 kps, 19.2kps,…….1.2kps 可设置

　　g) 直序扩频： DSSS通信方式，抗干扰力强，保密性高;

　　h) 高集成度，只有很少分离元器件，可靠性高，低成本

　　i) 提供TTL电平接口（3 – 15）；（RS232/RS485接口为选项）

　　j) 12-MHz 输入时钟运行

　　k) 休眠电流 接收 & 接收 => 发射)

　　x) 模块尺寸：40 X 17 mm x 5 mm (可根据用户需要尺寸进行设计)

　　y) 典型应用：门禁系统，定位系统，不停车收费系统，遥控玩具，无线身份识别卡等；

　　z) 发射功率，频道信道，模块编号可通过有线或无线的方式，可由用户自己设置。

　　2、双频定位收发（读写）器

　　

　　

　　（1） 硬件功能

　　a) 采用高强度防水耐磨ABS塑料，或铸铝材料。

　　b) 采用SC8836A＋SC8836b双频工作模式，精确定位与远距离传输。SC8836A负责确定定位范围及通过变频精确定位，SC8836b负责接收智能卡上传信息，和转发信息至骨干中心模块。

　　c) 可室内外安装也可作为手持设备。

　　d) 可根据实际应用区域调节信号覆盖范围。

　　e) 自动定时回报状态信息。

　　（2） 性能指标

　　a) 频率：2.4 GHz–2.488 GHz 免费频段,83个信道 32/64位 PN 码

　　b) 接收灵敏度：-100dBm

　　c) 输出功率：可达 +4dBm

　　d) 控制单片机配置： Atmega88 或 MSP430

　　e) 自身通信距离： 200 米

　　f) 传输速率： 250 kbits/sec， 38.4 kps, 19.2kps,…….1.2kps 可设置

　　g) 直序扩频： DSSS通信方式，抗干扰力强，保密性高;

　　h) 高集成度，只有很少分离元器件，可靠性高，低成本

　　i) 直序扩频可重新设置基带相关系数

　　j) 提供RS232或RS485 接口；

　　k) 12-MHz 输入时钟运行

　　l) 休眠电流 接收 & 接收 => 发射)

　　y) 模块尺寸：55 X 24 mm x 6 mm (可根据用户需要尺寸进行设计)

　　z) 典型应用：数据采集和传输模块，定位系统定位点模块，读写器模块等。

　　3、骨干数据收发基地台

　　

　　（1） 硬件功能

　　a) 骨干基地台在仓库范围内组建无线定位信息系统骨干无线数传网络。

　　b) 采用高强度防水铸铝材料。

　　c) 自动定时回报状态信息。

　　d) 可根据实际应用区域调节信号覆盖范围。

　　e) 骨干基地台间可采用无线自组网，数据接力传递，无需布设有线电缆或光纤。

　　（2） 性能指标

　　a) 频率：2.4 GHz–2.488 GHz 免费频段,83个信道 32/64位 PN 码

　　b) 接收灵敏度：-100 dBm

　　c) 输出功率：可达 20dBm

　　d) 控制单片机配置： Atmega88 或 MSP430

　　e) 自身通信距离： 2000 米（天线高度8米以上，无阻挡；增加全向中馈天线可传输5000米）

　　f) 传输速率： 250 kbits/sec， 38.4 kps, 19.2kps,…….1.2kps 可设置

　　g) 直序扩频： DSSS通信方式，抗干扰力强，保密性高;

　　h) 高集成度，只有很少分离元器件，可靠性高，低成本

　　i) 直序扩频可重新设置基带相关系数

　　j) 提供RS232或RS485 接口；

　　k) 12-MHz 输入时钟运行

　　l) 休眠电流：10 μA

　　m) 集成 64-bit 厂家 ID 编号

　　n) 最大接收信号 –20 –6 dBm

　　o) 具有测量点电池电压功能

　　p) 工作温度 –40° to 85°C

　　q) 发射电流：约 300 mA

　　r) 接收电流：约 30 mA

　　s) 工作电压 1.8 V to 3.6V (一般为可充电电池，或220V电源)

　　t) 天线类型：外接天线

　　u) 数据速率：250kps （DSSS模式） 1Mps (GFSK模式)

　　v) 晶振启动时间：1mS

　　w) 频综稳定时间：100uS

　　x) 收发转换时间：30uS (发射 => 接收 & 接收 => 发射)

　　y) 模块尺寸：65 X 30 mm x 6 mm (可根据用户需要尺寸进行设计)

　　z) 典型应用：远距离数据传输模块，数据中继模块等；