摘 要

本文针对目前采用条码扫描技术的仓储自动分拣系统存在有效识别距离短、对商品标准化包装要求高、数据采集和传输速度慢、抗环境污染能力差等缺点，提出将RFID技术引入到自动系统中，利用RFID识别距离远、扫描速度快、可以同时采集多个标签的信息、无明确方向限制和抗环境污染因素强等优点，提高仓储自动分拣系统的性能，满足现代仓储对高效、稳定、可靠生产的要求。

论文主要研究了仓储自动分拣系统的组成及各部分的功能，分析其存在的缺点，在此基础上提出了RFID自动分拣系统方案，并对RFID自动分拣系统中的数据处理模块（RFID中间件）的硬件和软件设计过程进行了详细说明，最后在完成实物的制作的基础上，对整个系统进行测试。

研究结果表明：系统的分拣效率与准确率已达到甚至超过现阶段基于条码扫描技术的仓储自动分拣系统，且系统运行状态良好，满足了现代仓储作业的要求。

本文的特色：本文采用理论结合实际的研究方法，根据仓储自动分拣的要求，结合仓储物流运作的流程，设计出一套基于RFID的仓储自动分拣系统。

关键词：仓储自动分拣系统；RFID技术；数据处理模块

Abstract

This thesis is against the shortcomings of currently warehouse automatic sorting system based on the bar code scanning technology, such as short identify distance, high standardized packaging requirements for goods, data acquisition and transmission speed is slow, poor ability to resist pollution and so on, proposed put RFID technology into automated systems, use of the advantages of RFID, like identification distance, scan speed, collect information from multiple tags at the same time, no clear direction limits and strong resistance to pollution of the environment factors to improve warehouse automatic sorting system performance , meet modern warehousing requirements for efficient, stable and reliable production.

The main content of research including, understand the composition and function of automatic sorting system, analyze its shortcomings, proposed RFID automatic sorting system and explain the hardware and software design process of its data processing module (RFID middleware) , and finally, system test on the basis of the physical production.

The research results show that: sorting efficiency and accuracy rate of RFID automatic sorting system has reached or exceeded the current warehouse automatic sorting system based on the bar code scanning technology, and the system is running in good condition, meet the requirements of modern warehousing operations.

Features: In this thesis, combining theory with practice, according to the automatic sorting of storage requirements and warehousing operation process, designing a RFID-based warehouse automatic sorting system.

Key Words：Automatic sorting system；RFID technology；Data processing module

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 研究内容及方法 4

第2章 仓储自动分拣系统分析 5

2.1 仓储自动分拣系统 5

2.2 仓储自动分拣系统存在的问题 5

2.3 仓储自动分拣系统改进思路 6

2.3.1 RFID技术 6

2.3.2 改进思路 7

第3章 RFID仓储自动分拣系统方案设计与实现 10

3.1 系统总体框架 10

3.2 系统分拣流程 10

3.3 硬件设计 12

3.3.1 基本电路 12

3.3.2 输入电路 13

3.3.3 输出电路 13

3.3.4 供电电路 14

3.3.5 状态显示电路 14

3.4 软件设计 17

3.4.1 输入程序 17

3.4.2 处理程序 18

3.4.3 输出程序 22

3.4.4 参数设置程序 22

3.4.5 上位机接收程序 27

3.5 实物制作 27

第4章 RFID仓储自动分拣系统分析 30

4.1 设备选型 30

4.2 功能测试 32

4.2.1 数据处理模块测试 32

4.2.2 RFID自动分拣系统测试 34

4.3 经济性分析 36

第5章 总结 38

参考文献 39

附 录 40

致 谢 62

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

进入21世纪，国内电子商务的迅速发展，从而也带动了物流行业的发展，国家在"十二五"规划纲要中明确指出要大力发展现代物流业，中央有关部门和地方政府也陆续出台了相关的优惠政策以帮助物流行业的发展。与此同时，现代社会，人们对物流行业的服务水平以及企业对物流作业的成本控制提出了更高的要求。传统物流企业，分拣作业是其主要的业务之一，需要投入一半以上的人力，作业任务量占全部的一半以上，作业时间也占配送中心全部作业时间的30%以上。目前物流企业的仓储自动分拣系统主要采用条码扫描技术，此类技术基于条码识别系统，相比人工分拣有了很大的改进，基本可以做到对物品的自动识别，但是，由于条码系统自身的特点，在货物分拣过程中，需要条码扫描设备对物品逐一扫描，当条码出现遮挡或局部摩擦损坏时会产生数据采集不完整或采集不到的情况；条码扫描系统的有效识别距离较短，对条码识别方向有也明确的要求，因而，对商品的标准化包装要求较高，增加了分拣作业的成本。同时，条码扫描系统还存在信息采集和传输速度慢，信息准确率有待进一步提高，分拣效率相对较低等缺点。然而，社会的发展，迫使物流企业对自动分拣系统的速率和准确率提出了更高要求，采用条码扫描技术及其它常规分拣控制技术很难实现动态、快速、准确的对标记对象的识别过程，在此背景下，传统的物流企业急需运用现代化的管理思想，运用先进的信息技术，在提高行业服务水平的同时降低企业物流经营成本，加快向现代物流企业转型的步伐。RFID技术的应用，使这一切成功可能。

RFID作为一种新的信息技术，近几年，在国家有关政策的大力支持以及物联网行业的迅猛发展的背景下，得到了快速发展，其相应的技术标准及应用标准正在逐步形成，RFID阅读器、电子标签等相关的设备成本也在进一步降低，已经具有明显的商用价值。目前，在移动支付领域、城市公共交通行业、医疗行业、食品安全行业以及商品防伪领域等，RFID都有着广阔的应用前景^[1]。随着国家专项资金的大力支持，RFID应用试点区明显增加。RFID技术具备读写传输距离远，扫描速度快，阅读器能够同时采集多个标签的信息，无具体读取方向的限制，拥有极强的抗环境污染能力等优点。与条码扫描技术相比，将RFID技术运用在在仓储货物自动分拣过程中，RFID读写器能比条码扫描器更加及时准确的采集到物品信息，因此，将RFID技术和传统的物流分拣技术相结合，利用RFID的诸多优势，不但可以提高分拣系统的分拣效率，而且还可以提高标签识读率进而提高分拣系统的可靠性，这几点的改进将极大的提高自动分拣系统的性能，满足企业对现代化分拣作业的需求，进而使企业甚至整个行业从中获益。

1.2 国内外研究现状

第二次世界大战爆发期间(20世纪40年代)，RFID技术开始得到应用，20世纪90年代以后，国外的RFID技术开始快速发展起来，随之衍生出了各类相关的产品。在北美、欧洲、大洋洲、亚太地区以及非洲南部等地区，RFID技术率先应用于工业自动化、商业自动化、交通运输管理等领域；紧接着，在高速公路不停车收费系统；停车场车辆信息管理系统；流水线生产自动化系统；货物信息管理；安全检查；动物信息管理；仓储信息管理；车辆防盗等领域也获得极大的应用价值。从世界范围来看，美国在RFID相关标准的制定及软件硬件技术的开发与应用领域始终处于领先地位，欧洲则紧随其后，日本和韩国政府也特别重视RFID技术的研发与应用工作。RFID相关的技术设备主要由以下公司主导：西门子、飞利浦等半导体厂商控制RFID芯片的生产；IBM、微软等企业主导了RFID中间件、系统集成研究工作；RFID电子标签、天线和读写器等设备则主要由Alien、Symbol、Intermec等公司生产^[2]。