仓储智能管理初步设计方案

仓储智能管理初步设计方案

2015年10月15日

目 录

1、概述.......................................................................................................................... 3

1.1 应用背景.......................................................................................................... 3

1.2 设计依据.......................................................................................................... 3

2、高压脉冲电子围栏报警系统.................................................................................. 4

2.1 系统特点.......................................................................................................... 4

2.2 系统功能.......................................................................................................... 5

2.3 系统设计示意图.............................................................................................. 5

2.4 系统初步设计.................................................................................................. 6

2.4.1 防区围栏设计........................................................................................ 6

2.4.2 中心报警设计........................................................................................ 6

2.4.3 系统主要设备性能................................................................................ 6

2.5 安装过程及安装工艺...................................................................................... 9

2.6 电子围栏现场实景图.................................................................................... 12

3、 智能仓储管理系统.............................................................................................. 13

3.1 系统概述........................................................................................................ 13

3.2 系统特点........................................................................................................ 13

3.3 系统组成........................................................................................................ 14

3.4 产品与标签管理............................................................................................ 15

3.5 仓储管理........................................................................................................ 15

3.5.1 仓储管理流程...................................................................................... 15

3.5.2 仓储管理标签类型.............................................................................. 16

3.5.3 入库管理.............................................................................................. 17

3.5.4 出库管理.............................................................................................. 17

3.5.5 盘点管理.............................................................................................. 18

3.5.6 标签回收.............................................................................................. 18

3.6 运输管理........................................................................................................ 19

3.7 系统主要设备性能........................................................................................ 19

4 车辆出入管理系统.................................................................................................. 21

4.1 系统概述........................................................................................................ 21

4.2 系统设计........................................................................................................ 21

4.2.1 车辆图像获取系统设计...................................................................... 22

4.2.2 车牌字符自动识别算法设计.............................................................. 23

4.2.3 车牌数据库管理设计.......................................................................... 23

4.2.4 车型识别设计...................................................................................... 24

4.2.5 道闸自动反馈控制系统...................................................................... 24

4.3 系统现场模拟图............................................................................................ 24

1、概述

1.1 应用背景

仓储智能管理系统用数字化、自动化、信息化技术实现仓库的入库、计量、

入仓以及出库的作业无人值守，信息自动生成、自动统计和传输。该系统由电子围栏系统、仓储管理子系统、车辆出入管制子系统等部分组成，实现业务信息全面共享，流程规范化，同时以多种防作弊技术为支撑，确保出入仓数量真实、及时。

1.2 设计依据

GB2421 《电工电子产品基本环境试验规则》 GB2423-38 《电工电子产品基本环境试验规程试验R ：水试验方法》 GB50198-96 《电气装置安装工程1KV 及以下配线工程施工及验收规范》 GB50169-92 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GBJ300-88 《建筑安装工程质量检验评定统一标准》 GB50231 《机械设备安装工程施工及验收通用规范》 GB9366-88 《计算机站场地安全要求》 GB50169-92 《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB50174-93 《电子计算机机房设计规范》 GBT13423 《工业控制用软件评定准则》 GBT17626-1998 《电磁兼容试验测量技术》 GB4943-2001 《信息技术设备的安全》 GB9254-1998 《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》 GB4064-83 《电器设备安全设计导则》

2、高压脉冲电子围栏报警系统

2.1 系统特点

（1）有形界墙：电子网由高强度电子导线、中间杆、承力杆和紧线器等构

成，附加在现有的围墙、围栏上或者自立式安装，形成完整的有形界墙，使安防区域有明确的分界。

（2）系统采用先进的“阻挡为主、辅助报警”的周界安防理念，集威慑、

阻挡、报警和安全于一身。

（3）差电压输出功能：周界每条线都有电击、相邻线之间的压差，使周界

电子围栏无懈可击。

（4）远程控制：多功能操作主机的键盘或者PC 主机安装在监控室，通过

485总线控制千米外的多个主机，用户可在监控室直接控制前端主机，可根据实际情况选择功能和设置相关参数。

（5）报率极低：先进的报警原理，克服了红外、微波、静电感应等的技术

缺陷，周界各种绝缘子均为防水设计，加大爬虫距离，保证系统在能报警的同时，不受气候因素的影响。

（6）无盲区、无死角：周界电子围栏可随地形的起伏架设，大门口、拐角

均可安装。

（7）系统绝对安全及报警感知性：系统和交流电网具有本质的不同，它采

用了高压电（5000-10000V ）及低能量（＜5个焦耳）脉冲体制，每秒发出一个脉冲信号，因而对人不会构成生命危害，同时电子围栏的柔性玻璃纤维中间杆和专用合金线，不支持人体的重量，又能感知入侵者的入侵，并发出报警信号，确保系统的安全可靠。

（8）高低压可转换模式：用户可以根据不同的需求自由切换模式。在白天

或者有人员在围栏附近作业时切换到低压模式，可使前端围栏的脉冲打击力度降低；在夜间或者需要高警戒时间，可以恢复到高压脉冲模式。

（9）监视和报警：当入侵者穿越或者破坏前端围栏（短路或断路）时，系

统会及时发出警报和指示报警区域。系统可以和中心监控、安防管理系统联动，

还可以与其他报警、监控产品配套使用。

（10）系统设计配有蓄电池，能在停电的情况下继续工作，来电后自动转换

成220V 供电。

2.2 系统功能

整个系统可灵活布撤防，在布防状态下，一旦有人非法翻越围墙，系统立即

报警并有效阻挡入侵者非法入侵。在报警的同时，管理中心在报警键盘上会显示

报警区域、报警类型等信息，如果计算机控制，会在电子地图上显示报警的相应

防区、报警类型、报警时间。提示管理人员进行处理，并将报警信息存储和打印。

2.3 系统设计示意图

图2.1 电子围栏系统设计示意图

电子围栏前端：围墙顶端钢丝网并安装于围墙内侧的控制主机。

接警中心：报警信号由前端传送到中心机房。

传输部分：利用RVV2*0.75传输信号。

2.4 系统初步设计

2.4.1 防区围栏设计

根据现场实际情况，系统共设置多个防区，每300米左右设置一个防区，采用4线制结构，根据现场墙体环境不同而变化，中间杆间距为4米左右，围栏高度在85厘米，线线间距保持在15厘米以内，安装方式为安装在墙体或者固定在铁栏杆上方。

主机安装在砌有平台的室外防护箱内，防护箱具有防水、通风、防盗等功能。

2.4.2 中心报警设计

选用总线报警主机，配套的电子地图显示设备，以及中心报警管理服务器，使用简单，操作方便，性能稳定，功能齐全。

线路的铺设，均采用挂空，利用周界原有的水泥杆（或者沿墙敷设）进行敷设。到主机以及围栏的线路采用PVC 管敷设。

2.4.3 系统主要设备性能

（1）脉冲主机：脉冲幅度为5000V ，持续时间为小于0.1s ，每个脉冲最大电量为2.5mc ，每个脉冲最大能量为小于5.0J ，脉冲电流峰值为小于10A 。

图2.2 脉冲主机示意图

（2）智能主机：8个基本防区，均带有末端电阻监控。可以实现显示和控制各围栏控制器的状态（脉冲电压增值、布防\撤防状态）。键盘上附带有紧急按键防

区，回路的电路类型可选择。支持1个系统主密码，7个用户密码。500mA 辅助电流，12VDC ，烟感探测器自动复位。

图2.3 智能主机示意图

（3）终端杆绝缘子：为抗高压、抗氧化、耐腐蚀塑料材质，用于连接终端杆和合金线。

图2.4 终端杆绝缘子

（4）终端杆绝缘子固定夹：采用不锈钢材质，用于终端杆绝缘子和终端杆连接。

图2.5 终端杆绝缘子固定夹

（5）承力杆绝缘子：具有抗高压、抗污，能防止冬天冰凌，下雨短路情况的发生，全面受力结构。

图2.6 承力杆绝缘子

（6）高压绝缘线：由围栏合金导线做内芯，防止两种金属导线接触，不同的金属发生化学反应，抗20KV 电压。

图2.7 耐高压绝缘线

（7）收紧器：用于合金线的收紧，由于天气等原因，合金线出现松弛现象的时候，用它来收紧围栏。

图2.8 中间收紧器

（8）U 型槽：不锈钢材质，用于高低不平地段以及不规格的环境中。

图2.9 终端U 型固定槽

（9）合金导线：含十几种金属，抗氧化耐腐蚀不生锈，导电率、阻值极低，每45米1欧姆。

图2.10 合金导线

（10）警示牌：双面为夜光显示，在合金钢丝上平均按10米左右设置一块。

图2.11 警示牌

（11）避雷器：区别于普通的物理间隙避雷器，当感应雷电压超过额定值时，避雷器内部电阻变为零，直接把雷引入大地，更好地起到避雷作用。

图2.12 避雷器

2.5 安装过程及安装工艺

（1）现场勘察，选择适合现场安装的围栏安装方式，位置，高度及防区探测器位置和信号接收位置。

（2）计算现场安装所需要的部件数量。

（3）安装前的准备。

1）先准备好部件，工具和固定件等附件；

2）脉冲主机位置确定，短距离周界安装在室内，长距离多防区安装在室外时应配置；

3）通风良好的机箱；

4）清理现场，除去所有可能会触碰电子围栏的杂草或者树枝。

（4）承力杆的安装。

1）承力杆提供收紧合金线的张力，以下地方安装承力杆，脉冲电子围栏始端/末端，每30米需安装承力杆在现有的围墙或者地面上安装，可采用膨胀螺栓固定、焊接、水泥预埋等方式，如果是首段是靠近墙体不易安装花篮螺丝，可以将承力杆固定在墙体上。

图2.13 承力杆安装

（5）挂线杆的固定

1）根据现场情况一般每4米安装一根；

2）先将挂线杆底座用膨胀螺钉固定好，再注入玻璃胶或者软胶；

3）将挂线杆插入底座；

4）用螺钉将挂线杆与底座锁紧；

5）挂线杆支撑合金线保持标准间距，避免相邻两线接触。

（6）电子围栏的组建

1）安装好承力杆和挂线杆后，穿入合金线；

2）用线夹/紧线器连接合金线； 图2.14 倾斜安装 图2.15 竖直安装

3）紧线器尽量放在相邻两根承力杆中间位置，用力拉紧合金线，拉到刚刚

平直为止；

4）用合金线（或高压绝缘线）跨过承力杆连接两部分合金线，在承力杆外

侧形成弧线，使承力杆处没有死角；

图2.16 合金线的连接

5）使用紧线器或线夹时，保证其在竖直方向对齐（如下图所示）。

图2.17 紧线器示意图

（7）防区探测器的安装

1）防区探测器安装在室外时应加装防水箱，选择通风处或阴凉地方安装，

先将挂板装在防水箱背板上，再将防区探测器挂在上面。

（8）防区探测器和电子围栏的连接及避雷器的安装

1）防区探测器与电子围栏之间使用专用绝缘导线连接；

2）避雷器的作用是有助于保护整套装置免受雷击，避雷器安装于能量发生

器和高压合金线之间；

3）避雷器连接线需抗20000V 高压；

4）为提高防护等级，可在电子围栏的所有拐角处安装避雷器，第一个避雷

器与防区探测器的距离不超过15米。

图2.18 避雷器的安装

（9）防区探测器接地

1）为了运行安全，电子安全围栏系统需接地；

2）接地必须与其他任何接地系统或其他通电装置完全隔离，且需安装于距

离用电公司接地系统10米以上的地方；

3）接地桩必须镀锌，因为腐蚀的铁将不是一个良好的导体；

4）在导电性能差的柔软地面上，需要安装3-4根接地桩，这些接地桩间应

相距3米左右并用绝缘线连接。

2.6 电子围栏现场实景图

图2.19 电子围栏现场实景图

3、智能仓储管理系统

3.1 系统概述

智能仓储管理系统目标在于建立一套基于RFID 技术的快速通道，实现库房存存储统计，收发货源高速自动记录。系统以RFID 中间件为平台，配置入库，盘点、出库等多个流程。即可作为成套流程使用，又可独立连接使用。 RFID 是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID 标签体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、多目标识读、非可视识别、移动识别、定位及长期跟踪管理。通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID 技术可识别高速运行物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。

近年来，RFID 技术进入商业化应用阶段。目前RFID 技术不断与互联网、通讯等技术相结合，已被应用于工业自动化、商业自动化、交通运输、物流、供应链管理、公共信息服务等众多领域，逐步实现全球范围内物品跟踪与信息共享，大幅提高管理与运行效率，降低成本，RFID 技术被认为是21世纪最有前途的信息技术之一。

基于RFID 技术的仓库管理系统设计的目前是实现物品出/入库、物品存放位置及数量统计、信息查询过程的自动化，方便管理人员进行统计、查询和掌握物资流动情况，达到方便、快捷、安全和高效等要求。

3.2 系统特点

1、系统具有高度实时性，无论现场还是高层管理用户，均可实时得知仓储情况的变化。

2、系统具有高效率性，先进的RFID 技术融入仓储物流管理流程中，大大提高仓储物流管理的效率。

3、系统具有高度主动性，系统发现异常情况时，会通过现场报警、后台报警、短信、邮件等方式通知相关人员。

4、系统遵循标准化，开放性设计原则，具有高度可扩充性，能够方便地与

ERP 等系统进行衔接。

3.3 系统组成

图3.1 系统组成图

图3.2 系统流程图

3.4 产品与标签管理

图3.3 产品与标签管理示意图

1）由自动贴标签机给打包好的产品贴RFID 标签。

2）使用RFID 读写装置，自动向贴好的RFID 标签内写入相关信息。例如：产品名称、批次、生产日期、生产单位等。该信息可由管理人员在产品与标签管理系统中设定。

3）将通过步骤2后的产品交付质量检测部门检测。

4）质检部门检测之后利用RFID 读写装置，向RFID 标签写入相关的检测信息，例如：检测部门编号、检测人员编号、检测合格日期等。

5）将检测合格的产品交付物流管理部门，并即时分配仓位。

3.5 仓储管理

3.5.1 仓储管理流程

仓储管理主要管理从原材料入库到成品出库的过程，主要流程如下：

1、原材料的入库；

2、原材料出库加工成半成品后，入库半成品仓；

3、半成品出库加工成成品后，入库成品仓；

4、成品仓通过检验合格后，入库商品仓。

图3.4 仓储管理流程图

仓储管理过程中的标签采用循环利用方式，以减少成本，因此仓储管理的原

则上应使用固定大小的容器（如箱、包或者托盘等）来存储物品。

3.5.2 仓储管理标签类型

仓储管理标签类型可分为原材料类、半成品类和成品类三种标签：

1、原材料类标签：在原材料入库前，贴附原材料类标签，标签的数据存储

区域存储了原材料相关的简单信息，可包括原材料名称、规格、数量、特性、批次等，详细数据存储在数据中心。

2、半成品标签：原材料加工成半成品后，贴附半成品类型的标签，出入库

过程中阅读器可自动识别为半成品。

3、成品类标签：半成品加工成成品后，贴附成品类型标签，货物则以成品

出入库。

图3.5 仓储管理类型示意图

贴附了RFID 标签的货物，入库、出库、盘点等过程，全部可由系统自动完

成，当物品经过仓库入库口、出库口时，阅读器自动识别多个货物，大大减少了货物入库、出库的时间，提高了出入库效率，同时仓储管理系统实时反映仓库物料存储状况，通过与ERP 软件的集成，系统可将仓储状况实时同步到ERP 系统中。

3.5.3 入库管理

在车间中，工人先将RFID 电子标签贴在产品上，成批装箱后贴上箱标，需

打托盘的也可在打完托盘后贴上托盘标，一般贴标方式有：

1、货物单件贴标；

2、多件货物包装在一起，外包装贴标；

3、托盘贴标，并与单件货物标签或外包装标签数据关联。

将包装好的货物产品由装卸工具经由RFID 阅读器与天线组成的通道进行入

库（可根据库房的大小设定通道的宽度），RFID 设备将会自动获取入库数量传送信息至系统保存，如果用带有标签的托盘直接运送，每托盘货物信息通过进货口读写器写入托盘标，同时形成订单数据关联，然后通过计算机仓储管理信息系统运算出库位（或人工在一开始对该批入库指定库位）。

3.5.4 出库管理

物流部门的发货人根据销售要求的发货单生成出库单，即根据出库优先级

（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，如有客户指定批号则按指定批号查询，并生成出库货物提货仓位及相应托盘所属货物。

领货人携出库单至仓库管理员，仓管员核对信息安排叉车司机执行对应产品

出库。

叉车提货经过出口闸，出口闸RFID 阅读器读取托盘上的托盘标获取出库信

息，并核实出货产品与出库单中列出产品批号与库位是否正确。

出库完毕后，仓储终端提示出库详细供管理员确认，并自动更新资料到数据

库。当商品出库时，系统库存自动减少，因此库存只能通过重新入库或者出库更

改，否则无法改变。

3.5.5 盘点管理

盘点时不需要人工的检查质询要仓管人员使用智能盘点车或者手持终端，在

每个货架或者是托盘边推过，盘点车/手持终端能够读取出货架或者托盘上的货物的数量种类，并进行累加，当库存数量不满足一定数量的时候，系统可报警提示。盘点完成后生成盘点报表，并提供系统内的数据信息与仓库实际存货的数量对比，以供仓管人员参考，同时可根据需要修正系统内的数据信息，保证货、账一致，也可连接打印机直接打印成报表形式。

仓库管理员也可以可通过手持式读写器随时查找所需要的商品，查询具体某

一商品的具体信息，如：保质期、入库日期、箱（包或件）内数量等。

如将供应链计划系统制定的收货计划、取货计划等与射频识别技术相结合，能够高效地完成指定堆放区域、上架取货和补货等各种业务操作；增强了作业的准确性和快捷性，提高了服务质量，降低了成本，节省了劳动力和库存空间，同时减少了整个物流中由于商品误置、偷窃、损害和库存、出货错误等造成的损耗；盘点时不需要人工的检查，更加快速准确，并且减少了损耗，降低人力；并可提供有关库存情况的准确信息，管理人员可由此快速识别并纠正低效率运作情况，从而实现快速供货，并最大限度地减少储存成本。

图3.6 盘点管理

3.5.6 标签回收

当仓库管理员确认发货准确无误时，将贴（或挂）在商品上的 RFID 电子标

签收回，以便仓库管理重复使用。

3.6 运输管理

图3.7 运输管理示意图

1、在货车的挡风玻璃上安装电子标签，标签内记录货车的相关信息，如车

号、司机、货物批号等；

2、在各节点出口及入口上方安装固定阅读器，当安装了标签的卡车进入和

离开货场的时候会自动被阅读器识别，记录下车号及出入时间，快速无误，避免了人工处理的烦琐和错误。

3、阅读器收集的数据会及时传入互联网系统，方便在互联网上跟踪货车的

位置。系统会记录所有进出入货车的进出入信息，并自动将相关信息制成表格，方便工作人员随时进行查询、管理。

4、物流追踪功能。运输管理系统采用全球定位系统（GPS ）、地理信息系统 （GIS ），蜂窝网通讯系统（GSM/GPRS）；物流运输车辆上装配GPS 信号接收机。每辆在途车辆都将实时数据通过GPS 系统上传至运输管理系统，然后由运输管理系统汇总统计。

3.7 系统主要设备性能

1、RFID 电子标签：内置全球唯一ID ，可以读写，保存时间长达十年，并

可超过10万次重复擦写。防水、防油污。可读取3-8M ，支持ISO19000-6B 、ISO18000-6C 通信协议标签数据可以加密，并且信息防篡改。标签可擦写，可循环利用。

图3.8 RFID电子标签

2、远距离读写器：采用串口与电脑通信，RFID 标签非接触式的进行读取货物信息，准确率为98%，读写距离可达8m ，工作频率为920.5MHz-900MHz ，符合EPC Class1 Gen2 ISO18000-6C/6B标准、符合FCC 条例。

图3.9 远距离读写器

3、读写器：采用高性能的Impinj 超高频阅读器芯片IndyR2000，达到最佳的密集读取模式，最高读取速度和最佳读取范围。适合应用：供应链、固定资产管理、生产制造等。

图3.10 读写器

4、智能手持终端：手持读取RFID 标签信息，可显示产品信息，读取距离在1-2米，可实现存货移位，查询，分销商店内盘点。本产品具有优质的通信及智能卡接口功能，配备WIFI 、Bluetooth 、GPRS 无线通讯功能，兼容IC 智能卡、实现UHF RFID、HF RFID 和一维二维条码扫描功能，同时装备了数据加密、操作人员授权功能，设备硬件配置是目前国际上同类产品中功能最全、配置最高的

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便携式自动识别装置；被广泛应用于物流管理、生产管理、金融押运管理、路桥不停车收费管理、资产管理等。

图3.11 智能手持终端

4 车辆出入管理系统

4.1 系统概述

随着仓储现代化建设的发展，车辆在仓储管理中的作用越来越大，车辆的进出量也随之不断的增加，不过传统的车辆管理方法已难以满足现代化发展的需求，给仓储管理建设带来了诸多不便，并且现行的管理方式由于监管不力，较易出现管理混乱，存在的问题和弊端也就显现出来：效率低下、安全隐患等不良现象时有发生。

针对这些情况应采用国际先进的MIFARE 卡技术和电脑技术，由出入口道闸、地感（能感应金属的传感器）、控制器、读卡机等组成，应用于车辆进出管制。该系统实用性强，管理功能强大，实现了网络化，自动化程度高，安全、稳定、可靠性高，由计算机进行控制和管理，具有出入场控制、显示功能、语音提示功能、图像对比功能和车牌自动识别功能。

4.2 系统设计

根据系统的工作流程，系统设计成5个大的部分进行具体实施，系统的总体方案分解如下：

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图4.1 系统构造示意图

图4.2 系统分解示意图

4.2.1 车辆图像获取系统设计

车辆图像获取系统设计。准确稳定的获取车辆图像是进行后续处理的前提，为了提高系统的运行效率，对摄像头的图像获取采取触发的方式进行，即只有车辆过来并达到规定距离后才启动图像拍摄和处理，这也是目前智能道路交通安全控制系统中车辆图像捕获的通用方法。根据摄像系统的需求，摄像头采用具备触发拍摄和变焦功能的工业用摄像机系统，触发器采用预埋在道路指定位置的压力传感器系统。

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图4.3 车辆图像获取系统示意图

4.2.2 车牌字符自动识别算法设计

目前的车牌字符识别技术基本趋于成熟，但其应用系统都太过庞大，目前主要应用与道路交通控制管理中，这些系统不能直接应用于小区道闸控制中，因此本项目将从实际情况入手，研究符合需求的车牌自动字符识别系统。

图4.4 车牌识别

4.2.3 车牌数据库管理设计

为了能方便进出车辆的管理，采用数据库的模式能比较好的实现所要求的功能。数据库有对车辆数据即车牌和对应车型的批量导入，实时添加、删除以及黑、白名单管理等功能。

图4.5 车牌数据库管理

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4.2.4 车型识别设计

根据获取的车辆图片对车型进行识别，并将车型识别结果和数据库中对应的车型进行比对，提高车辆管理的安全性，同时对捕获的图像和识别结果进行存储，为后续查询提供方便。对车型的识别将采用特征识别和模板匹配等多识别方式融合的方法进行，以提高车型识别的准确率。

图4.6 车型识别示意图

4.2.5 道闸自动反馈控制系统

通过对获取的车牌进行识别并和数据库中的车牌进行比对，如果是数据库中已经有的车牌，则自动抬起道闸放行；如果数据库中未查找到该车牌，则蜂鸣器报警，人工查验后如果是符合进出条件的车牌，则人工放行，如果该车辆今后还会继续出入，可以将该车牌导入数据库中；如果是不受欢迎的车辆，则可以将该车牌导入黑名单中，再次发现该车辆后将会用特殊的声音报警以提醒保安人员。

4.3 系统现场模拟图

图4.7 系统现场模拟图

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